排氣閥生產(chan)(chan)廠家(jia)雖然(ran)提高了(le)排氣閥密封(feng)面合金(jin)的耐溫性(xing)能，并(bing)改進提高了(le)氣閥的生產(chan)(chan)和加工(gong)工(gong)藝，但效(xiao)果仍然(ran)不(bu)夠理想。本文通過對其產(chan)(chan)生的原(yuan)因進行分析，并(bing)結合實(shi)際(ji)給出改進建議(yi)。氣閥和缸(gang)蓋的照片為(wei)N330機型。
1、燃油中含有不可燃燒的顆粒雜質。
當(dang)進入(ru)(ru)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)室的(de)(de)(de)(de)(de)(de)油品中(zhong)混(hun)有(you)不可(ke)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)雜質(zhi)顆粒物時(shi)，這(zhe)些(xie)雜質(zhi)顆粒會隨(sui)著排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)排(pai)(pai)(pai)出(chu)(chu)(chu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)缸，在(zai)(zai)(zai)排(pai)(pai)(pai)出(chu)(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程中(zhong)會有(you)一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幾率在(zai)(zai)(zai)排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)關閉時(shi)被卡阻在(zai)(zai)(zai)排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和(he)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)座的(de)(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)封(feng)(feng)(feng)面上。造(zao)(zao)成(cheng)排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)不能完全(quan)關閉，這(zhe)個卡住的(de)(de)(de)(de)(de)(de)顆粒雜質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)徑(jing)有(you)多大，氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)開度就有(you)多大。雖然能通過(guo)噴油器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)噴孔進入(ru)(ru)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)室的(de)(de)(de)(de)(de)(de)顆粒雜質(zhi)都(dou)較小(xiao)，但(dan)在(zai)(zai)(zai)燃(ran)(ran)(ran)(ran)油混(hun)合氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體爆(bao)炸(zha)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)時(shi)，燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)室的(de)(de)(de)(de)(de)(de)爆(bao)炸(zha)壓(ya)力很(hen)高(gao)，微(wei)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)開度也能造(zao)(zao)成(cheng)高(gao)溫(wen)高(gao)壓(ya)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)竄(cuan)出(chu)(chu)(chu)。這(zhe)時(shi)候(hou)竄(cuan)出(chu)(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度很(hen)高(gao)，瞬間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)峰值(zhi)接近2000℃，遠(yuan)遠(yuan)高(gao)于排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)沖程中(zhong)流(liu)經(jing)(jing)排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)密(mi)封(feng)(feng)(feng)面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)廢(fei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)溫(wen)度。排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)封(feng)(feng)(feng)面材料(liao)可(ke)以經(jing)(jing)得起正(zheng)常排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)廢(fei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)沖刷，但(dan)經(jing)(jing)不起如此高(gao)壓(ya)和(he)高(gao)溫(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)沖刷，很(hen)短的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)間就會造(zao)(zao)成(cheng)排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)損。尤其(qi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)門卡住的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)混(hun)在(zai)(zai)(zai)重油中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧化鋁(lv)和(he)二(er)氧化硅這(zhe)些(xie)極(ji)硬顆粒，在(zai)(zai)(zai)造(zao)(zao)成(cheng)排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)關閉不密(mi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)同(tong)時(shi)，普通排(pai)(pai)(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)密(mi)封(feng)(feng)(feng)錐面在(zai)(zai)(zai)工作溫(wen)度下硬度并不是(shi)很(hen)高(gao)，沉積的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硬質(zhi)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)產(chan)物顆粒在(zai)(zai)(zai)閉閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)撞擊下，還可(ke)使(shi)顆粒嵌入(ru)(ru)密(mi)封(feng)(feng)(feng)面，并在(zai)(zai)(zai)高(gao)溫(wen)燃(ran)(ran)(ran)(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)沖刷和(he)燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)蝕下出(chu)(chu)(chu)現(xian)凹坑(keng)(keng)，凹坑(keng)(keng)貫穿密(mi)封(feng)(feng)(feng)面后形成(cheng)漏氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)從而燒(shao)(shao)(shao)(shao)(shao)損氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。如下面圖1-圖3所示(shi)：
關閉不嚴(yan)引起的(de)漏氣(qi)(qi)(qi)，是一(yi)些排氣(qi)(qi)(qi)閥的(de)出廠時耐溫測試在500℃以上(shang)，但(dan)實際工作時的(de)排溫沒有超過400℃就把氣(qi)(qi)(qi)閥燒損的(de)主要原因。也是排氣(qi)(qi)(qi)閥使用(yong)壽命短的(de)主要原因。
2、燃油燃燒不良以及因此造成的結碳的影響。
燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)不良不但會引(yin)起(qi)排(pai)溫(wen)升(sheng)高(gao)，而且會在燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)室(shi)形成(cheng)(cheng)結(jie)碳(tan)(tan)。排(pai)溫(wen)升(sheng)高(gao)使排(pai)氣閥(fa)(fa)的(de)(de)(de)工(gong)作環境更加(jia)惡(e)劣，疊加(jia)其(qi)它情(qing)況后(hou)加(jia)劇了排(pai)氣閥(fa)(fa)的(de)(de)(de)燒(shao)(shao)損。燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)室(shi)中的(de)(de)(de)結(jie)碳(tan)(tan)會有一(yi)部(bu)分隨著廢氣排(pai)出，它也(ye)會像前(qian)面(mian)說的(de)(de)(de)顆粒一(yi)樣卡在排(pai)氣閥(fa)(fa)和(he)(he)閥(fa)(fa)座的(de)(de)(de)密(mi)(mi)封(feng)面(mian)上。尤(you)其(qi)是重(zhong)油(you)的(de)(de)(de)加(jia)熱(re)溫(wen)度控(kong)制不佳，粘度太大(da)(da)造成(cheng)(cheng)噴入(ru)氣缸的(de)(de)(de)燃(ran)(ran)油(you)難(nan)以霧化，高(gao)壓油(you)泵柱塞磨損造成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)后(hou)移等(deng)原(yuan)因引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)不良，會使排(pai)氣閥(fa)(fa)和(he)(he)閥(fa)(fa)座的(de)(de)(de)密(mi)(mi)封(feng)面(mian)被(bei)積(ji)(ji)炭(tan)污染，加(jia)上燃(ran)(ran)油(you)中含有的(de)(de)(de)雜質在經過(guo)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)室(shi)內的(de)(de)(de)各(ge)種復雜熱(re)過(guo)程后(hou)，在排(pai)氣閥(fa)(fa)閥(fa)(fa)盤及閥(fa)(fa)座密(mi)(mi)封(feng)錐面(mian)沉積(ji)(ji)成(cheng)(cheng)一(yi)層(ceng)(ceng)混有碳(tan)(tan)粒的(de)(de)(de)玻(bo)璃狀(zhuang)較(jiao)硬(ying)較(jiao)脆物質，其(qi)內混有硫(liu)酸鈉、硫(liu)酸鈣(gai)、氧化鐵等(deng)物質。當此層(ceng)(ceng)玻(bo)璃狀(zhuang)沉積(ji)(ji)物沉積(ji)(ji)厚度過(guo)大(da)(da)時(shi)，在氣閥(fa)(fa)關閉時(shi)的(de)(de)(de)撞(zhuang)擊力下會發(fa)生裂紋，反復撞(zhuang)擊后(hou)進而發(fa)展成(cheng)(cheng)剝(bo)落，從而形成(cheng)(cheng)高(gao)溫(wen)燃(ran)(ran)氣噴出通道使氣閥(fa)(fa)燒(shao)(shao)損。如下圖(tu)4和(he)(he)圖(tu)5所示(shi)：
3、燃油中含有釩、鈉等易引起金屬高溫腐蝕的元素。
目前在(zai)(zai)航運市場(chang)上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)普(pu)遍使(shi)用(yong)的(de)(de)劣質燃油中(zhong)含有(you)大量(liang)釩(fan)、鈉(na)和硫(liu)等(deng)元(yuan)素。在(zai)(zai)燃燒(shao)過(guo)程中(zhong)硫(liu)、釩(fan)和鈉(na)等(deng)元(yuan)素形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)氧(yang)化(hua)硫(liu)、五氧(yang)化(hua)二(er)釩(fan)和氧(yang)化(hua)鈉(na)等(deng)（這(zhe)(zhe)些氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)的(de)(de)化(hua)學成(cheng)(cheng)(cheng)份取決于(yu)過(guo)量(liang)氧(yang)氣(qi)(qi)和燃燒(shao)溫度(du)）。氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)之(zhi)間要(yao)發生反(fan)應(ying)(ying)，而且還(huan)要(yao)與滑油中(zhong)的(de)(de)鈣(gai)反(fan)應(ying)(ying)，形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)低熔點(dian)的(de)(de)鹽(yan)類，有(you)硫(liu)酸(suan)(suan)鈉(na)，硫(liu)酸(suan)(suan)鈣(gai)和不同成(cheng)(cheng)(cheng)份的(de)(de)釩(fan)酸(suan)(suan)鈉(na)等(deng)。這(zhe)(zhe)些鹽(yan)類混合物(wu)(wu)熔點(dian)一般為(wei)535°C 左右，同時(shi)(shi)具有(you)較強(qiang)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)性。當(dang)零件溫度(du)在(zai)(zai)550°C 以上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)時(shi)(shi)，足以使(shi)釩(fan)、鈉(na)化(hua)臺物(wu)(wu)處于(yu)熔化(hua)狀態，附著于(yu)零件表面(mian)(mian)。當(dang)排氣(qi)(qi)閥(fa)在(zai)(zai)工作中(zhong)時(shi)(shi)，因各(ge)種原因使(shi)氣(qi)(qi)閥(fa)溫度(du)達到(dao)550°C 以上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)時(shi)(shi)，使(shi)它以液(ye)態形(xing)式沉積(ji)在(zai)(zai)閥(fa)盤(pan)及閥(fa)座以及閥(fa)桿與閥(fa)面(mian)(mian)的(de)(de)過(guo)渡表面(mian)(mian)上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)。這(zhe)(zhe)時(shi)(shi)即使(shi)是非常耐腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)硬質合金(jin)鋼也會受(shou)到(dao)腐(fu)蝕(shi)(shi)，腐(fu)蝕(shi)(shi)結(jie)果是在(zai)(zai)密封(feng)錐面(mian)(mian)上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)凹坑，凹坑相連貫穿密封(feng)面(mian)(mian)后(hou)就會造成(cheng)(cheng)(cheng)漏氣(qi)(qi)而燒(shao)損氣(qi)(qi)閥(fa)。尤其是氣(qi)(qi)閥(fa)和閥(fa)座的(de)(de)密封(feng)面(mian)(mian)出現前面(mian)(mian)所(suo)述的(de)(de)麻點(dian)后(hou)，容易(yi)沉積(ji)腐(fu)蝕(shi)(shi)溶液(ye)，更加快了凹坑的(de)(de)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)。由于(yu)上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)述腐(fu)蝕(shi)(shi)是高溫條件下(xia)產生的(de)(de)，所(suo)以稱之(zhi)為(wei)“高溫腐(fu)蝕(shi)(shi)”。在(zai)(zai)上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)述高溫腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)有(you)害元(yuan)素中(zhong)以釩(fan)的(de)(de)危害性為(wei)最大。
4、氣閥的轉閥器失效。
燃用重油(you)的(de)(de)(de)(de)四沖(chong)程柴油(you)機為(wei)了(le)降低上述第1、2、3項原因對氣(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)(fa)壽(shou)命的(de)(de)(de)(de)影(ying)響，設計(ji)了(le)排(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)動(dong)(dong)機構。使排(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)(fa)每開關(guan)一下都自動(dong)(dong)旋(xuan)轉(zhuan)了(le)一個角度，以此清除卡在(zai)(zai)密(mi)封面的(de)(de)(de)(de)顆粒和結碳，避免(mian)顆粒和結碳在(zai)(zai)排(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)(fa)密(mi)封面的(de)(de)(de)(de)堆(dui)積。如果這個排(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)閥(fa)(fa)器(qi)失效，不(bu)能(neng)使排(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)(fa)在(zai)(zai)工(gong)作中保持不(bu)停地轉(zhuan)動(dong)(dong)，或轉(zhuan)動(dong)(dong)和氣(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)關(guan)閉行程不(bu)協調，將(jiang)會使排(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)(fa)很(hen)快(kuai)燒損，極大地縮短排(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)閥(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)使用壽(shou)命。
5、氣閥的質量問題。
6、排氣閥和閥座研磨不良或者其它原因，使排氣閥與閥座的密封面存在漏氣。
7、氣閥間隙調整不當，間隙過小導致排氣閥工作時無法關閉。
第(di)5、6、7等(deng)原因(yin)(yin)屬于偶然因(yin)(yin)素，這里(li)略過不討論。
排氣閥工作時的溫度分布如下圖6所示：
對容易發生氣閥燒損的主機的改進措施：
- 針對具體機型及氣閥燒損的具體原因，以及船舶所配置的主機燃油輔助系統的情況，制定相應的改進方案。這些改進包括硬件改進和管理上的改進。
- 安裝過濾精度10um的燃油自動反沖過濾器。重油中的氧化鋁、二氧化硅這些顆粒，是原油在提煉過程中，經二次催化裂化而大量帶入的。這些顆粒不但是極硬的磨料，而且體積小，靠分油機難以排除。進入主機燃油系統后，這些顆粒會造成高壓油泵柱塞、噴油器針閥偶件和油嘴噴孔的磨損，引起實際噴油推遲，燃油霧化質量差，造成主機燃燒后移，排溫高和功率下降。把燃油濾器的絕對精度提高到10微米后，能把95%直徑大于10um的有害氧化鋁、二氧化硅粒子有效過濾掉。從而解決了前面所述的排氣閥燒損的第1項原因的全部問題，以及第2項原因的大部分問題。并同時可以解決柱塞和針閥磨損引起的燃燒后移、排溫高、功率下降問題。
圖(tu)9 ↑ 磨(mo)損后的高(gao)壓油泵柱(zhu)塞斜(xie)口和噴油器(qi)的噴油孔
圖10 ↑ 噴油器噴口磨損后造成燃油霧(wu)化形狀(zhuang)改變而燒(shao)蝕了缸蓋表面
3、經過這些改進后，能使(shi)主機的工況在較好(hao)的狀(zhuang)態下(xia)長(chang)時(shi)間保持，排(pai)氣閥(fa)的使(shi)用壽命最少延長(chang)一倍以(yi)上。能有效解(jie)決這類機型容易發生的排(pai)溫高、功率(lv)下(xia)降和排(pai)氣閥(fa)燒(shao)損問題。
