案例1：康明斯NTA855▬C400型柴油机曲轴断裂

（1）故障现象 一台矿用汽车采用康明斯NTA855—C400型柴油机，在大修一次后，该型柴油机一度连续出现曲轴断裂事故，前两次是经磨削加工二级轴后（标准轴主轴颈为114.3mm，二级轴加大尺寸0.51mm），第二道主轴颈与曲柄相连处断裂；后一次是在后端第六主轴颈与曲柄相连处断裂。

（2）故障查找分析 进行了现场观察分析，有两个方面的原因对断轴影响较大。

1）磨削加工方面的原因。折断的3根曲轴全是柴油机大修理中经过磨削加工后的二级曲轴，且在磨削加工时曲轴的过度圆角“R”都存在处理不当的现象。

康明斯NTA855—C400柴油机是引进美国强化系列直列六缸机型250～360马力（1马力＝735.5W）的改进型，是重庆康明斯发动机厂在原康明斯NT系列的基础上设计组装的，该型柴油机是在NT系列柴油机主要基础部件不变的情况下，采用增压、PT燃料系统、耐高温性能更强的活塞等组装而成，属于超强化的柴油机。

其曲轴是由高锰合金锻造而成，轴颈经过高频渗碳电感应硬化处理（硬化层深1.00mm），然后又经过表面滚压以提高过度圆角处的抗疲劳强度。在大修时需要磨削加工二级轴，磨掉了轴颈上50%的硬化层，导致轴颈强度减弱，而此时曲轴过度圆角处理过小，增加了断轴可能。

2）曲轴扭转减振器失效。曲轴工作时，各轴段产生相互的扭转振动和弯曲振动，由于曲轴支承多、跨度小，弯曲振动的固有频率高，而该矿用汽车柴油机工作转速经常为1450～1550r/min，产生的强迫振动频率与曲轴扭转振动的固有频率非常接近，易产生共振，造成曲轴扭断。

为了减少曲轴的扭转振动，该柴油机专门设计了硅油扭转减振器。在分析研究曲轴断裂原因时，把和断轴相配的硅油扭转减振器进行车削和钻孔分解，结果发现减振器已失效，里面硅油全无，只有磨损后的铁粉。实践证明，这是柴油机曲轴断裂的主要原因之一。

由以上分析可知，检修NTA855—C400柴油机时要注意以下几个方面：①要确保过度圆角“R”的大小符合设计要求。②在每一次大修柴油机时都要认真清洗硅油扭转减振器，并放进热水中浸泡检查有无漏油现象，如有问题要及时更换。③组装柴油机时做好曲轴的静平衡试验及磁力探伤。

实践证明，采取以上措施后，可有效地预防和杜绝康明斯NTA855—C400柴油机的曲轴断裂事故。

案例2：曲轴轴向间隙不当导致止推片损坏

（1）故障现象 一台载重量为20t的BJ3364运矿车，配用NT855康明斯柴油机，大修后运行不到10000km出现柴油机敲击声，

（2）故障查找分析 经检查发现曲轴轴向间隙过大，曲轴止推面磨损严重，到了不能修复的程度；拆开油底壳，发现曲轴止推片已掉入油底。

康明斯NT855柴油机，在第七道主轴承的前后和上下共嵌入4个半圆形止推环，由2个销钉固定，用于曲轴的轴向定位。NT855柴油机曲轴后端推力轴承如图2-32所示。

根据检修规定，大修时如果更换新曲轴，若轴向间隙在0.18～0.43mm范围内，这时更换标准的曲轴止推片即可。对于未更换曲轴，只对曲轴进行修磨的，则应测量曲轴的窜动量，如果间隙超过0.56mm的许用上极限，应装加厚尺寸的止推片，并应使止推片的上下片厚度相同，并在平衡块上打上记号。根据这些规定，检查发现该柴油机曲轴未更换，只是进行了修磨，但未测量曲轴的窜动量，加之加厚尺寸的止推片不好买，因此就将标准的止推片装上。因而推断该故障是由于曲轴轴向窜动量较大，加之矿山路面的特殊性，造成曲轴止推面与止推片经常接触，使得止推片减磨合金磨损；合金磨损后，曲轴止推面直接与止推片相摩擦，加快了止推面的磨损，造成更大的冲击，进而使得止推片固定销损坏，最终造成止推片掉入油底壳、曲轴轴向间隙过大的故障。

图2-32 NT855柴油机曲轴后端推力轴承

（3）故障修复 更换曲轴和曲轴止推片，将柴油机重新装复，问题得到了解决。

在柴油机检修过程中，对于曲轴的轴向窜动量应严格按规定进行测量，并根据要求安装标准的或加厚的止推片。

案例3：康明斯NT855▬C280型柴油机烧瓦抱轴

（1）故障现象 一台车用康明斯NT855-C280型柴油机，在严寒条件下，起动运转不到15min突然熄火，并且无法再起动。此时，计时器显示柴油机累计工作时间为1480h。

（2）故障查找分析 盘车发现无法转动柴油机飞轮，说明柴油机或柴油机之后的机械部分阻力过大。据此分析，可能发生故障的部位有柴油机、动力传动箱和液力变矩器三处。柴油机的故障可能是：气缸中进入硬物，使活塞不能运动；烧瓦抱轴；正时齿轮卡死等。动力传动箱的故障可能是：齿轮卡死；液压泵损坏阻碍驱动齿轮转动。变矩器的故障可能是零件损坏。

排查时先拆下变矩器，用手转动变矩器动力输入驱动齿轮，变矩器运转平稳、无卡阻，可判定故障不在变矩器；拆下动力传动箱中与飞轮齿圈相啮合的中间齿轮，用手能轻松地转动驱动液压泵的各个齿轮，说明故障不是出自动力传动箱。此时，仍撬不动柴油机飞轮，因此，可判断故障部位在柴油机上。

放出柴油机的润滑油并过滤，发现油中有较多的磨屑，但不能确定磨屑的出处。将柴油机吊下，拆检柴油机时发现，油底壳内有两片半圆环（此环为曲轴止推片，共4片，用于曲轴的轴向定位），另外两片也已磨损、烧蚀并黏结于曲轴上。第7道主轴承严重烧蚀、抱轴，使曲轴不能转动，各道轴承也都有不同程度的损伤。将活塞连杆组向缸盖方向推，都能推动，说明活塞上部无硬物，因此没有拆卸气缸盖作检查。正时齿轮室内各齿轮无卡死现象。

经调查分析，该机之所以发生烧瓦抱轴的严重事故，原因是在新机磨合后更换了润滑油和机油滤清器，之后就没有按要求及时更换润滑油和机油滤清器，特别是在进入冬季后，没有进行应有的维护，使得柴油机润滑条件无法满足工作要求。同时，操作不当也是造成事故的另一个原因。该机起动后，虽然进行了5min的怠速运转，但在严寒条件下工作，环境温度低，柴油机预热不够，在摩擦表面还未形成良好油膜的情况下就加载工作，致使柴油机烧瓦抱轴。

（3）故障修复 因第7道主轴颈表面有较大损伤，同时第7道主轴颈上有两条白色的线纹，磁力无损检测证明是两条裂纹，故更换标准型新曲轴和轴承，并按要求装配后试机，运转正常，表明故障已被排除。

案例4：康明斯KT（A）19▬C525型柴油机机油泵损坏引发烧瓦

（1）故障现象 一辆SGA3922矿用汽车（配用康明斯KT（A）19—C525型柴油机）润滑油压力突然降到0MPa，随即自动熄火且盘车不动，经解体检查发现，柴油机已烧瓦。

（2）故障查找分析 将柴油机解体后，对润滑油及润滑系统的各个部分进行了全面细致的检查。该机型的齿轮式机油泵吸油腔是通过机油泵上的2道密封圈与柴油机机体上的2道圆形座圈孔共同密封构成。检查发现该柴油机机体上安装机油泵密封圈的座孔面有较大面积剥落，1道密封圈长时间浸油已变软；机油泵主被动齿轮严重啃坏；齿轴铜套磨损松动。

该柴油机烧瓦的直接原因是由于润滑油压力不够，造成润滑油压力低的原因是机油泵主被动齿轮严重啃坏，齿轴铜套磨损松动严重泄油。而造成这一原因的根源极有可能是该柴油机机体上安装机油泵的密封圈座孔面较大面积的剥落。

与其他柴油机油浸式机油泵不同，该机型机油泵的安装位置远高于柴油机油底壳（见图6-4），因此机油泵工作时，吸油腔会因密封不严发生连续或间断的吸空气现象，使机油泵里的润滑油经常混有空气，形成气泡及气穴，导致油压较大波动。随着压力变化，使气泡压缩和膨胀，对机油泵主被动齿轮面产生气蚀作用；同时可能出现短暂缺油造成机油泵齿及轴润滑不良。以上因素共同作用，齿轮金属逐渐剥落，齿轴铜套磨损松动，润滑油压力便迅速下降，最后导致发动机烧瓦。

（3）故障修复 用焊锡或者油漆材料腻子修复座圈孔，更换机油泵和密封圈，更换曲轴、轴承，并按要求装配后试机，故障排除。

案例5：康明斯KT（A）19▬C525型柴油机滑油进水导致烧瓦

（1）故障现象 工作中该柴油机的空压机气缸盖密封垫漏水且打气慢，修理工曾连续多次处理，同时主气瓶放水时排水量明显增多，拆检涡轮增压器至中冷器之间气管，柴油机有喷水现象，检修中出现柴油机烧瓦。

（2）故障查找分析 康明斯KT（A）19—C525型柴油机配套空压机型号为AWC—10，该空压机通过内油道从柴油机润滑系统得到润滑油，并通过空压机曲轴箱回油道回到柴油机曲轴箱。一般水冷空压机冷却水道都围绕着空压机缸套周围，与压缩气室没有联系。而该空压机与其他水冷空压机不同，盖头水冷腔B布置在空压机气缸盖上（见图2-33），进气盖头主腔A、排气过渡腔D与水冷腔B之间由气缸盖密封垫7隔开，并通过进气口压盖5压紧。如果进气口压盖5与气缸盖未按要求均匀压紧或变形，气压、水压综合作用就会冲坏气缸盖密封垫7，气腔A、D与水冷腔B窜通。当空压机活塞向下运动时，冷却水随同空气进入气室，当活塞向上压缩时，冷却水随同压缩气体一部分通过排气阀3经排气道E进入主气瓶，一部分沿气缸壁进入空压机曲轴箱，最后流到柴油机曲轴箱。

拆检涡轮增压器至中冷器之间气管，柴油机有喷水现象是因为该柴油机配套的空压机进气管连接在中冷器上，即空气经过空滤、涡轮增压器到中冷器，然后一部分直接进入柴油机燃烧室，另外一部分供给空压机。当空压机气缸盖主腔（内装有进排气阀）进水，或者压力调节器1起作用，都有可能使进、排气阀之间保持畅通。在这种情况下，空压机工作时，主腔里的水一路经过排气阀到主气瓶，一路到空压机气室，另外一路就会经过进气阀沿着进气口进入中冷器。此时拆检涡轮增压器至中冷器之间的气管，会出现喷水现象。同时，中冷器中的水随气体进入燃烧室，都会不同程度地窜入发动机曲轴箱。

从空压机气室和柴油机气缸窜入柴油机曲轴箱的水分稀释机油，最后导致润滑油粘度下降引发柴油机烧瓦。其后解体检查，发现柴油机缸套内壁有许多红锈油迹斑点，也说明该柴油机烧瓦确实是由于机油中混进了大量水分。

康明斯柴油机对机油品质要求很高。在本案例中，如果由于各种原因造成空压机气缸盖主气腔A与水冷腔B之间的密封垫损坏，其导致柴油机烧瓦的诱因则更具隐蔽性。

图2-33 KT（A）19—C525型柴油机空压机

a）空压机气缸盖密封面简图 b）空压机气缸盖总成结构原理简图

A—盖头主腔（内装有排气阀） B—盖头水冷腔 D—排气过渡腔 E—至主气瓶排气道 1—压力调节器 2—进气阀 3—排气阀 4—调节器压力气接口 5—进气口压盖 6—进气门 7—气缸盖密封垫 8—通空压机气室的气孔

案例6：康明斯柴油机NH220C1烧瓦及主轴承座孔的修复

（1）故障现象 康明斯NH220C1为直列六缸四冲程水冷直喷式柴油机，是小松D80A-12斜角铲式推土机的动力源，因使用不当造成严重烧瓦事故。经检测，1、2、4道主轴颈、主轴承座孔拉伤，变形；1、3缸连杆瓦烧瓦。其他部位（配气结构、活塞等）均未受损，其中主轴承孔又以下瓦盖（主轴承盖）变形较为严重，上瓦盖（机体侧主轴承座）也有变形，但相对较轻。

（2）故障查找分析 取机油样检查发现，油样中金属磨损颗粒、切屑状微粒、铜合金及粘附-擦伤颗粒数量大大超出正常范围，且有明显的高温氧化特征。同时，理化性能检测表明，油品已严重氧化，清净分散性已基本丧失，污染度等级严重超标，胶质、微细积炭颗粒浓度较大，对油样进一步化验，PH值大大降低，几乎为零，粘度较大。事故分析表明，滤芯损坏导致润化油严重污染是事故的主要原因。

烧瓦时由于主轴瓦较少粘连在曲轴上，没有抱死，发动机继续工作，曲轴与轴瓦润滑失效，产生大量热。由于上下瓦盖（座）结构的差异，各部冷却不均，热应力分布不匀，造成各瓦盖和瓦座变形不一。

图2-34 主轴承盖简图

（3）故障修复 根据现有设备和所具备的条件，经过分析论证，制定如下维修方案：①主轴承盖的E、F面变形后不共面（见图2-34），则以C或D面为基准面，用万能工具磨削E、F面，使之共面。②为了保证主轴承盖A、B侧面与气缸体间的过盈量，同时又不产生较大的变形和内应力，对主轴承盖的A、B两侧面用半自动CO₂气体保护焊进行小规模堆焊，然后以C、D、E、F面为基准面，在万能工具磨床上磨削至所要求的配合尺寸。③将已修复的主轴承盖和未磨损的主轴承盖按要求装到机体上，对1、2、4道主轴承座孔镗削（大于原孔径）。再用线材电弧热喷涂修复，最后进行镗削至基准尺寸。

修复工艺和流程如下：

1）因为主轴承盖变形差异较大，A、B两侧面与机体接触的间隙不同，为保证主轴承盖螺孔与机体侧螺孔的中心线一致，应按实测的A、B面与机体的间隙，分别堆焊、磨削两侧面。具体流程及规范如下：①堆焊前测量A、B面的实际距离h，并记下所测的位置，此位置为基准测量点。②工件预热至200℃。③施捍，用ϕ1.2mm粗的08Mn2Si焊丝，电压21V，电流100A，送丝速度2.0m/min，堆焊A面。④随炉冷却。⑤磨削，以C、D、E、F为基准面找正，板正A面互相垂直，磨削至h+δ+0.015mm（δ为A面与机体的间隙）。⑥修边整形。再以上述过程修复B面。

2）主轴承座孔的修复工艺及规范如下：①按要求装配好主轴承盖。②以未磨损主轴承座孔为基准，用镗瓦机镗削1、2、4道主轴承座孔至ϕ121.5mm。③拆下主轴承盖进行喷砂处理，气压0.65MPa，砂粒为石英砂。④喷涂，镍包铝打底，然后用ϕ1.6粗的铝青铜焊丝喷涂，其主要规范：电压35～40V，电流100～131A，气压0.55～6MPa，喷涂距离100～150mm，送丝速度1.3～1.6m/min，涂层厚度为1.0～1.5mm，清理后装配主轴承盖。⑤镗削，粗镗至120.3mm。⑥用微型手砂轮修整瓦片定位槽。

经上述工艺修复的机体装车试用，工况正常，现已工作2个大修期。每次拆后检查，都完好如初。

案例7：NTA▬855型康明斯柴油机反复烧瓦

（1）故障现象 一辆TY220推土机，动力为NTA—855型康明斯柴油机，该柴油机因油道堵塞造成第6道主轴瓦和第6道连杆瓦烧蚀而使曲轴抱死，在修理试车时又发生了两次烧瓦事故。第三次烧瓦比较严重，导致曲轴和第6缸的连杆报废。

第一次烧瓦后，维修人员主要疏通了堵塞的油道。第二次烧瓦后，采取手工研磨方式消除了第6道主轴颈和连杆轴颈的圆度和锥度，并在组装过程中采用了刮瓦和加调整垫片的办法来保证轴瓦和轴颈的配合间隙，然而又发生了第三次烧瓦事故。

（2）故障查找分析 第一次烧瓦是由于油道被全部或部分堵塞缺油所致。经过对堵塞物进行检查，发现是一些胶质物质所形成的硬块，这与修理时在易漏润滑油的零部件配合处的垫片上错误涂抹密封胶或涂抹过多有关。在安装螺钉拧紧后，这些密封胶很可能被挤到机油中，特别是机油粗滤器的出油口和缸体主油道的进油口的连接处，此部位被挤出的密封胶可直接进入摩擦副附近油道并造成堵塞，导致烧瓦抱轴。同时，在使用中，如不按要求换油，润滑油经过长期使用，油中的各种烃与空气中的氧反应会生成不稳定的过氧化物，继而生成胶质沥青等不溶于油的物质。这些物质或堵塞机油滤网，或从润滑油滤网破损处、旁通油道等处进入润滑部位，造成油道不畅，导致烧瓦抱轴。

第三次烧瓦事故后，经拆解检查发现，第6道主轴颈被严重刮伤，第6道连杆轴颈被磨小1.2mm，按技术要求达到更换曲轴的标准。同时第6道连杆的大头轴承孔被严重磨损，连杆瓦合金烧毁，只剩下薄薄的一层钢背。在前两次检修后，油道畅通，润滑油压力正常，所用润滑油质量也无问题，曲轴轴线的弯曲度不超过0.05mm，所换轴瓦也是正牌产品，轴瓦配合间隙经过调整也符合要求，为什么还会烧瓦呢？

在第二次维修过程中，维修人员缺乏必要的技术资料，不了解康明斯柴油机采用的多层薄壁型轴瓦，不允许刮瓦和加调整垫片，盲目采用传统的工艺方法，用刮瓦和加调整垫片的方式来使轴瓦和轴颈接触良好并达到合适的间隙，同时忽视了对主轴承座孔和连杆瓦座孔圆度、锥度及主轴瓦座孔同轴度的检测。如果瓦座变形较大，虽经刮瓦和加调整垫片，仍不能使轴瓦和轴颈配合间隙和接触面达到理想状况，将导致烧瓦的发生。

（3）故障修复 维修人员通过耐心、细致的检查，发现第6道主轴承座孔发生严重变形，瓦口部位向内收缩，座孔的圆度、锥度都在0.25mm以上，大大超过规定（一般不超过0.05mm）。在修理中，对第6道主轴承座孔进行了修整，并用“镗主轴瓦、连杆瓦机”进行精确镗磨，使各主轴承孔的圆度、锥度、同轴度都达到了装配标准。经过这次修复后，该车已正常运行6个月，再没出现过烧瓦现象。

对于这种轴瓦间隙不合适，而又不能用刮瓦和加调整垫片加以调整的柴油机，首先应测量曲轴轴颈的尺寸，根据测量结果决定选配哪一级别的轴瓦，清洗干净后，将轴瓦安装在瓦座上，按规定的力矩拧紧螺栓。然后测量轴瓦内径尺寸，根据测量尺寸，按配合间隙（该柴油机主轴瓦0.038～0.130mm，连杆瓦0.038～0.114mm，取中间数为宜）计算出曲轴磨削后应达到的尺寸，按这种方法磨好曲轴，装配时轴瓦不用刮削，即可保证最适宜的配合间隙。切不可直接按修理级别尺寸磨轴，这样做，装配间隙多数不符合要求。

通过这连续三次的烧瓦事故，可得到的启示是：必须按使用说明书、维修手册的要求对柴油机的使用、保养、维修按规范进行，避免盲目性；对于发生过烧瓦故障的柴油机，修理时在检查润滑油压力、润滑油质量、轴瓦间隙的同时，一定不要忘记检查主轴承座和连杆瓦座孔是否变形，各主轴承孔的同轴度是否符合要求。

案例8：轴瓦间隙大导致机油压力低

（1）故障现象 一辆装用东风康明斯6BT5.9柴油机的散装水泥车，由于柴油机高温时立即加水，缸体骤冷后水道从前到后出现一道大裂缝。更换了缸体、主轴瓦（标准）、连杆瓦（标准）、活塞环，修复后起动柴油机，冷态时润滑油压力达到4kPa以上，热态时润滑油压力报警灯点亮（﹤0.6kPa），怠速时能听到轻微的金属敲击声。

（2）故障查找分析 经检查，润滑油限压阀完好，润滑油压力报警器正常。更换机油泵后试车，润滑油报警灯仍点亮。分析润滑油压力无法建立的原因可能是泄漏。经询问修换轴瓦时没有测量曲轴轴颈尺寸，因而怀疑是由于轴瓦间隙大，造成机油泄漏。

对柴油机进行解体检查，重点检查轴瓦间隙。检查结果间隙竟达到0.30mm。再测量曲轴轴颈，是光磨过一级（0.25mm）的尺寸。更换的标准轴瓦与光磨过的曲轴配合，间隙明显超差，数据是正常配合间隙（连杆瓦间隙0.038～0.116mm，主轴瓦间隙0.04～0.119mm）的几倍，导致从轴颈与轴瓦间泄漏的润滑油大大高于正常量。大量漏失润滑油，压力无法建立，并且出现轴瓦响声。

（3）故障修复 更换一组加大一级（0.25mm）的轴瓦，装复试机，一切正常，机油压力报警灯不再亮了。

案例9：MAT11▬C350型柴油机缸盖爆裂

（1）故障现象 康明斯MAT11—C350型柴油机出现缸盖爆裂故障，且故障柴油机出现过“开锅”现象。

（2）故障查找分析 缸盖爆裂的主要原因是外力和内应力作用的结果。外力主要有缸盖螺栓拧紧转矩不均匀，缸盖平面有异物，气缸内有异物撞击缸盖等。大部分故障是由内应力所致，内应力又分为结构应力和热应力，多数故障由热应力引起。

由于故障柴油机出现“开锅”现象，分析原因可能是冷却系统故障和散热系统的散热能力不够。由于该机缸盖采用四气门设计，中间还安装喷油器，使缸盖进、排气门和喷油器孔之间的壁厚很薄，柴油机工作温度过高极易出现缸盖裂纹。

因冷却系统造成水温过高的原因，可能是风扇传动带过松或断裂、节温器失效、冷却液不足、水垢过多。经检查发现柴油机风扇传动带断裂，节温器等其他部分良好。

（3）故障排除 更换缸盖和风扇传动带，故障消失。

若在清除散热片灰尘、管路和散热器内水垢，处理水泵传动带松动等问题后，柴油机仍经常“开锅”，甚至伴随冲缸垫的现象，则应考虑柴油机本身产生的热量超过散热系统的散热能力所致，如供油时间不当等问题。(www.daowen.com)

案例10：康明斯NT855▬C280型柴油机缸盖裂纹

（1）故障现象 一台TY220型推土机，动力为康明斯NT855—C280型柴油机。该推土机工作了1600h左右，一次停放一夜后，第二天早晨冷起动前检查润滑油油位时，发现润滑油内有水。更换润滑油后起动柴油机，开始时仍有少量水进入润滑油中，但当柴油机正常工作时，润滑油却没有明显含水迹象。

分析认为，由于柴油机正常工作时润滑油温度较高，漏入的少量水被蒸发了，因此断定故障部位的漏洞或裂纹不大。为此，在冷却水中加入了两瓶堵漏剂，润滑油进水现象消失。此后柴油机又工作了180h，漏水现象再次发生并十分严重。

（2）故障查找分析 使柴油机起动并怠速运转至正常温度，熄火后立即拆下排气歧管检查，发现第1缸缸盖排气口内有水流出，由此确定漏水现象发生在第1缸，但无法确定是缸盖还是缸套漏水。于是，拆下缸盖，旋转曲轴使第1缸活塞处于下止点位置，并反复仔细地检查了缸套，但未发现缸套有裂纹或砂眼。故先将缸盖的各水道孔堵死，对缸盖进行水压试验。一般来说，若缸盖或缸体有裂纹或砂眼，水压试验时水压达0.3MPa即可发现，而这次用0.8MPa的水压，仍不见缸盖处有水漏出。根据热胀冷缩原理知，裂纹与温度有关，即当缸盖温度升高时，裂纹胀开；当温度降低时，裂纹会重新合上。为此，边用喷灯烘烤第1缸缸盖上的燃烧室，边进行水压试验，10min后发现有水沿着排气口流出。至此，证实了缸盖有裂纹。

（3）故障排除 更换新缸盖后，故障被排除。

案例11：缸盖油道、水道直通导致柴油机散热器进油

（1）故障现象 一台推土机，配备的是重庆康明斯生产的NTA855—C360型柴油机，大修后进行试车，磨合初期运行比较正常，一段时间后，发现散热器水位明显上涨。经检查，散热器中进入大量柴油。检查油底壳，润滑油正常。

（2）故障查找分析 通过分析，认为可能的原因主要有：①气缸盖的柴油道和水道之间有气孔或裂纹。②气缸盖内的喷油器铜套有破损或变形。

NTA855—C360型康明斯柴油机采用PT燃油供给系统，PT燃油泵将柴油通过缸盖中的柴油通道供向PT喷油器，缸盖上既有机油道和水道，又有柴油道。当工作时，柴油压力高于水的压力（柴油道中柴油压力为0.8～1.2MPa，水的压力小于0.6MPa），一旦缸盖上出现气孔或裂纹使水道和柴油道相通，柴油就会进入水道中。另外喷油器铜套上下两端与缸盖接触紧密，一般安装铜套时都必须使用专用工具进行扩张，使其与缸盖密封。铜套中部外围与水道相通，如果铜套出现变形或破裂，O形密封圈损坏（见图2-35），也可能造成柴油道与水道相通，使柴油进入散热器。

（3）故障修复 分析原因后，采用气压试验进行检查。首先，拆除进油管和回油管，堵住回油管，从第5和第6缸缸盖进油口，用气泵注入0.8MPa的气体后发现散热器的水明显向外溢出；接下来，自第3和第4缸缸盖的进油口注入0.8MPa的气体，发现散热器没有水溢出。由此可以初步判断第5和第6缸缸盖可能存在故障。拆下第5和第6缸缸盖，检查发现第5和第6缸的喷油器铜套均出现严重变形和破裂，O形密封圈有损坏。更换铜套及O形密封圈，再进行气压试验，确定柴油道和水道不通，安装试机后故障排除。

图2-35 PT喷油器铜套

造成此类故障的主要原因是：铜套的安装方法不正确或喷油器安装时，压得过紧。柴油机维修人员在更换、安装铜套时，首先应使用专业的安装工具进行安装，不能直接压装喷油器，这样容易造成铜套安装不到位、压坏铜套。安装喷油器时，注意不要使喷油器固定螺栓的拧紧力矩太大，应根据要求的力矩大小进行紧固。

案例12：康明斯柴油机气缸套活塞环早期磨损

（1）故障现象 一台车用康明斯B系列柴油机，报修原因为柴油机无力，排气管冒黑烟。进一步检查，加机油口及曲轴箱通风管处窜油烟，用长螺钉旋具或金属棒顶在气缸体中上部，能听到类似金属敲击的异响，异响随转速的升高而加重。初步判断为气缸套或活塞环严重磨损。

（2）故障查找分析 拆下6个缸的活塞连杆组件，检查各缸缸套均有磨损，其中第6缸缸套最大磨损为0.15mm，圆柱度为0.08mm，圆度为0.05mm.，活塞环也严重磨损，且不规则，一边薄一边厚，最大相差1.5mm，因而，该柴油机需要大修。该车投入运营仅4个多月，行程3万多公里，可以判断该柴油机属于早期磨损。

冷却系统工作不良是柴油机早期磨损的主要原因。康明斯B系列柴油机冷却系统的特点是水套小，水道孔狭窄。以6BT系列柴油机为例，散热器管截面尺寸仅为14mm×2.5mm。按规定，使用环境温度在-40℃以上时，要求使用50%水+50%乙二醇防锈防冻液。但该车驾驶员将未做任何处理的自来水直接加注到水箱中，由于自来水硬度较高（特别是该地区），水在狭窄的水道中容易形成水垢，将水道堵塞，造成通水不畅，水温过高，导致冷却效果降低，气缸易早期磨损。此外，冷却系统中的水泵、节温器等元件有损伤时，也会导致冷却系统能效降低，应立即更换总成或修复。

进气系统失效也是导致早期磨损的重要原因。据相关资料指出，当空气滤清器丧失工作能力后，气缸磨损将增加8倍，活塞磨损将增加3倍，活塞环磨损将增加9倍，从而大大缩短了柴油机的工作寿命。经检查，发现驾驶员未对进气系统特别是空气滤清器予以良好的保养与维护，空气引入管及空气滤清器的进气卡箍在车辆运动中松脱，加之大气状况差，导致气缸磨料磨损。

活塞环故障也能导致气缸早期磨损，康明斯B系列柴油机对活塞环的要求较高。当气环磨损后端隙变大或油环磨损后控制润滑油能力变差时，就会造成润滑油上窜，在活塞环槽内形成积炭，使活塞环卡死，划伤气缸壁，同时部分混合气窜入曲轴箱内，漏入曲轴箱稀释润滑油，恶化润滑油品质，使气缸壁润滑环境恶化，导致气缸壁早期磨损。

使用不当也会导致气缸早期磨损。该车主为追求经济效益，经常超载重载，并人为将B系列柴油机的标准怠速750r/min调高至900r/min，以避免熄火。这样，活塞与气缸壁工作条件更为恶劣，气缸壁易烧蚀而造成早期磨损。

综上所述，针对康明斯柴油机气缸早期磨损的原因，汽车驾驶和维修人员在驾驶过程和对车辆进行维修时，应注意下列问题：①冷却系统应加注防冻液，并使用添加剂；②不要随便增大汽车负荷，调高柴油机怠速转速；③修理装配过程中应按标准操作，安装合格配件；④注意日常维护及保养，特别是进气系统。

案例13：康明斯6BT型柴油机缸体裂纹

（1）故障现象 一辆装用康明斯6BT型柴油机的EQ1141G型载货车，在使用中因柴油机经常缺水、高温而无法行驶。经询问驾驶员得知，该车上述故障是在柴油机更换冷却液后出现的。

（2）故障查找分析 检查散热器及管路，无漏水；拔出机油尺查看，未见油底壳进水迹象。起动柴油机并将转速稳定在中速稍高（接近高速）位置，打开膨胀散热器盖，把水加满后反复加速，发现有很多气泡从水中浮起。初步判定故障为气缸内的压缩空气进入冷却系统造成。于是，拆下气缸盖检查气缸垫，无烧蚀现象；检查缸体时，发现第1缸缸套的光泽与其他缸套不一样。转动曲轴使第1缸的活塞下行到下止点，用一张剪成与活塞直径一样大小的白纸放在该缸活塞上，利用白纸的反光清晰地看到距上止点20mm处的缸壁上有一条很细的裂纹。进一步检查又发现散热器上水室和气缸盖出水管的排气管都不通。

由于该车柴油机散热器上水室和缸盖出水管的排气管堵塞，在加注冷却液时，积聚在气缸体水套内的空气和混合水汽就无法排出，冷却液也无法充满水套。同时，在柴油机工作过程中，当积聚的气体达到一定量时，还会造成水泵流量下降，最终因柴油机散热不良及缸体水套内部产生局部高温，致使缸体局部热应力过大而出现裂纹。

（3）故障排除 此故障首先要解决缸壁的裂纹，可先用堵漏剂试验，如不能解决则需更换缸体或加装薄壁干式缸套。其次，要解决排气管不通的问题——疏通或换管，才能彻底排除故障。

案例14：NT855柴油机缸套裂纹

（1）故障现象 一台TY220型推土机（采用NT855型柴油机）在使用中出现起动困难，柴油机功率不足，牵引无力，排气管冒黑烟故障。经检查发现，润滑油压力下降至0.25MPa，油底壳进水，润滑油已变稀、变质。进一步检查发现，柴油机缸壁有一条长约56mm、宽3mm、深3mm的横向裂纹，冷却水通过裂纹渗入缸内，造成缸内燃烧不良，导致熄火、冒黑烟等现象。水又经活塞与缸套之间间隙漏入曲轴箱，稀释润滑油使油压降低，并使润滑油氧化变质。

（2）故障查找分析 柴油机缸套工作条件恶劣，工作时受力比较复杂，工作温差很大，受制造安装、使用维护等因素的影响易产生裂纹。

1）生产工艺缺陷。缸套生产制造过程中，由于铸件壁厚不均匀，形状复杂，易产生砂眼、夹砂、气孔、缩松、白口组织、微小裂纹、变形等缺陷，使缸体强度降低；缸体机械加工过程中，如铣削、磨削、刨削、镗孔时产生的残余应力及划痕、刀伤等易造成应力集中，产生微观裂纹；缸套装配过程中，若没有严格按照装配工艺规范进行，强行装合，易使缸套内部积聚过大的残余应力，引发裂纹。

2）冷态下的车辆起动之前，柴油机缸体的温度与环境气温相同，起动后，驾驶员为了尽快提高机体温度，不是以怠速或稍高于怠速运转，而是快速猛轰油门使柴油机高速运转，使缸套突然承受过高的燃气温度和过大的燃气压力作用，造成缸套冷热不均、局部过热、应力分布不均衡，长期如此操作在应力过大处引发裂纹。

3）冷却水不够纯净，或添加剂使用不正确，在机体水道内形成水垢，影响冷却系统的散热性能，使缸体产生裂纹的危险性增大。

（3）故障修复 根据实际作业中的维修条件，以及缸套修复质量要求，采用手工电弧焊对裂纹进行修补。这种方法的优点是工艺灵活，适应性强，而且可以通过工艺调整来改善应力的分布。

缸套由灰铸铁制成，塑性差且具有脆性，不能承受塑性变形，强度也较低，导热能力差，焊接性能不好，因此，在进行焊接修复时，按以下步骤进行。

1）焊前彻底清除裂纹处的油污、水垢等，可用碱水、丙酮或汽油清洗，并用刮刀、钢丝刷清除，甚至可用火焰烘烤清除，保证被修复表面干燥、清洁、粗糙，防止焊接时产生气孔、夹渣等缺陷。

2）检查裂纹的位置和方向，在裂纹两端各钻一直径4～5mm的止裂孔，防止焊接时裂纹继续延伸。

图2-36 沿裂纹开V形坡口

3）沿裂纹开V形坡口，如图2-36所示，坡口角度为60°～70°，底部为圆弧形坡口，坡口深度约为壁厚H的三分之二，坡口两侧20mm以内的缸套表面用钢丝刷或砂布打磨，露出金属光泽。

4）焊前用焊枪或喷灯在缸套裂纹处缓慢地预热至350℃。选择Z308纯镍铸铁焊条，焊条直径2～4mm。Z308是纯镍芯石墨型药皮铸铁焊条，该焊条交直流两用，电弧稳定，具有细小熔滴过渡，熔渣覆盖均匀，焊缝成形美观等特点，常温下可得到奥氏体组织焊缝。焊缝区金属韧性好，延伸率高，加工性能好，不易产生裂纹、气孔和夹渣。焊前将焊条加热至120～150℃，经2h烘干。焊接时采用直流电源反接，反接电流为90～110 A，在保证焊接质量的前提下尽量采用较小电流。

5）焊完后立即用小锤轻轻锤击焊缝，以细化微观金属晶粒，提高焊缝的致密性，并消除焊接应力。焊缝应平整光滑，可用錾子、圆锉或砂布进行修整。

经过使用验证，焊修后的柴油机缸套工作正常，实现了以较低的检修费用在短期内恢复柴油机工作的目的。

案例15：缸套穴蚀小孔致使柴油机油底壳进水

（1）故障现象 一辆BJ374型自卸汽车，装有康明斯NT855—C250型柴油机。该车使用6年，柴油机动力性、经济性仍然很好，但发现润滑油里有水，油底壳内油位升高。

（2）故障查找分析 拆检柴油机，依次检查机油冷却器、气缸垫、气缸盖、空气压缩机气缸垫、气缸套封水圈等处，均未发现漏水。再次装上气缸盖，但不装油底壳。堵住各水道口，加满冷却水，用手压泵向冷却系统加水并进行水压试验。同时，从架起的柴油机下部观察。当水压达到0.10MPa时，发现第5缸气缸套下部有个小孔向缸内喷水。拆下气缸套检查，发现气缸套外表面有许多类似砂眼的孔穴。在气缸套水套处自上而下形成孔穴带，在气缸套封水圈上部周围形成穴群，而且有的孔穴已蚀透。

该康明斯柴油机气缸套产生穴蚀的主要原因有：

1）水滤器失效。康明斯柴油机采用美国佛里特加德公司生产的干式化学添加剂或含干式化学添加剂的水滤器，可以在柴油机工作中不断消除和抑制冷却液中产生的空气泡或泡沫。所以康明斯柴油机上的水滤器不仅通过滤纸过滤杂质，而且装有防穴蚀的化学添加剂。定期更换水滤器滤芯可代替向冷却系统加添加剂。但是，由于操作人员对康明斯柴油机的特点和水滤器的防穴蚀作用缺乏了解，认为柴油机频繁更换水滤器滤芯得不偿失。因而该机长年不换水滤器滤芯，造成水滤器失效是气缸套穴蚀的重要原因。因此，应经常检查DCA值，需要时加用添加剂，在B级维护时（250h或三个月），将水滤器预加滤芯换成工作滤芯。

2）冷却系统使用维护不当。BJ374型自卸车上装有膨胀箱，并参加冷却系统的闭式循环。膨胀箱上部连接两根软管，一根通柴油机前出水口，另一根接散热器加水口；下部连接一根软管，接水泵进口。当柴油机运转时，水道和散热器内的水蒸气都进入膨胀箱，以减少水道内的空气和空气泡，而膨胀箱的冷却水又可补充水泵进口低压区，起防穴蚀的作用。但由于操作人员不了解该冷却系统的结构特点，误认为不使用膨胀箱冷却系统也能工作，因而该机膨胀箱经常不加水，散热器加水口通膨胀箱的水管接头脱落不焊修。散热器盖损坏不更换，甚至膨胀箱无加水口盖，导致尘埃进入膨胀箱将下部的出水口堵塞。该机冷却系统不能形成完整的闭式循环，致使压力降低、散热器缺水、空气和空气泡增多，空气泡破裂促使气缸套加速穴蚀。因此，应保证冷却系统完整、密封、膨胀箱水位正常、管路畅通，并按要求选用防冻液，应选用含量不超过0.10%的低硅酸盐防冻液，比例配置要适当，以减少沉淀量。

3）水温的影响。当水温在40～71℃时，溶解于水中的空气增多，容易产生空气泡，而且在冷却液温度未达到71℃以前，腐蚀量随温度升高而增加。该机曾长年不装节温器运行，车辆使用（运煤）跑跑停停，这种状态恰好是柴油机处于穴蚀最严重的低温状态。

4）冷却系统积垢过多。在冷却系统中，化学添加剂久用沉淀，防冻液长期使用变质，燃油、润滑油等有害物质浸入等都会造成水道积垢增多，使水套局部变窄，狭窄处水流速度加快，压力降低，致使空气泡容易产生和破裂，气缸套穴蚀加快。因此，若发现冷却系统积垢过多或机油冷却器渗入润滑油，应及时进行清洗。

（3）故障排除 尽管气缸套内壁磨损甚微，但因外表面腐蚀严重，更换了全部气缸套。

案例16：康明斯柴油机拉缸、活塞环卡死故障

（1）故障现象 一辆东风EQ10916型载重货车，因喷油泵漏油，在某维修中心更换垫圈和喷油器，并调整喷油泵。车主因该车修理之后出现动力性明显变差和排气管冒白烟的现象，要求重新修理。经第2次修理后，仍没有排除以上故障，维修中心负责人让驾驶员“跑跑车”试一下，如果故障依旧，可以免费给他们返修。该车在满载返回途中，爬坡时出现柴油机机油压力低、水温高并开锅，随即停车检查，车辆已不能再发动。

（2）故障查找分析 拆检发现，该柴油机喷油泵与喷油器连接的高压油管安装有错位现象（接第2缸与接第3缸的高压油管装反）；第2缸和第3缸气缸壁均有严重的蓝色拉缸痕迹，且活塞环均烧蚀卡死；第2缸活塞融化粘缸。

根据拆检情况，故障原因应为：该六缸柴油机的工作次序是1-5-3-6-2-4，柴油机喷油泵通过喷油器按各缸的工作次序在压缩行程终了时将高压柴油以雾状喷入气缸。由于第3缸和第2缸油管装反，当轮到第3缸喷油时，高压柴油却被喷到了第2缸内，此时，第2缸正处于进气行程末，致使喷入的柴油和进入气缸的空气一起被压缩。因而，当第2缸活塞在压缩行程中（还没有达到上止点），就发生了不正常燃烧，造成了第2缸异常高温，致使活塞融化而粘缸；同时活塞环高温烧蚀卡死，造成气缸壁拉伤。同理，当轮到第2缸喷油时，柴油却喷到了第3缸中，此时，第3缸活塞正在排气行程，气缸内高温废气会直接使喷入的柴油燃烧或以蒸气的形式排出，造成排气管冒白烟的现象，并由于气缸温度高而造成活塞环烧蚀卡死而拉缸（气缸高温回火造成气缸壁发蓝色，与拆检情况相一致）。

根据以上分析认定：造成这次事故的主要原因是承修方操作失误，且在没有将故障完全排除的情况下就让车辆出厂；同时，由于驾驶员在车辆故障尚未排除的情况下行驶，加剧了事故的扩大。

案例17：NTA855型柴油机活塞敲缸、拉伤及环黏结故障

（1）故障现象 一台TY320型推土机配置康明斯NTA855—C360型柴油机，气缸发生穴蚀，冷却水进入曲轴箱，致使柴油机无法使用。对这台柴油机进行大修。将柴油机解体、清洗后进行技术鉴定，根据鉴定结果，将曲轴瓦、连杆轴瓦、连杆铜套、活塞、活塞销、活塞环、气缸、进排气门和喷油器更换新件。重新校验PT泵，并对进、排气门座进行了处理。柴油机组装后试机，运转状况良好，经过一天的空载磨合后，投入使用。

该机初始时运转基本正常，运行100h以后，有明显的敲击声，曲轴箱窜气严重。经检查，敲击声来自第3、4缸。

（2）故障查找分析 首先怀疑产品质量，为此找供应商技术鉴定，配件质量不存在问题。

检查第3、4缸机油冷却喷嘴，正常。

柴油机大修时，更换了凸轮从动件总成调整垫，因此怀疑喷油正时晚。使用专门调整喷油时间的工具仔细检查，喷油正时正确。

怀疑第3、4缸喷油器雾化有问题，经检查正常。

打开所有气缸盖检查，结果其他4个气缸工作均正常，发现第3、4缸有问题，且活塞顶部被高温烧得发蓝。第3缸活塞顶部外围有严重拉伤，活塞环在环槽内轻度咬死，气缸套内壁中上部位有1cm表面层脱落，第4缸活塞轻微拉伤。检查了第3、4缸缸体、缸盖的冷却水道，均未发现问题。

因此怀疑第3、4缸的缸盖有问题。NTA855—C360型柴油机的缸盖内部有燃油输送油道，对第3、4缸缸盖内的柴油输送油路进行加压试验，发现燃油从进气道裂纹渗出，故判断第3、4缸进气道有裂纹。

柴油机的燃油在PT泵压力作用下，由缸盖的裂缝进入柴油机进气道，随着进气气流被带入气缸内部，并附着于缸套内表面和活塞顶部表面。这些燃油将形成“爆燃”，气缸内的气体压力超过正常压力，产生敲击声。同时多出的燃油冲刷气缸壁，破坏气缸内壁上的润滑油膜，造成活塞与气缸内壁之间的干摩擦，引起拉缸。

（3）故障排除 更换新气缸盖，装复调整后，柴油机工作正常。

案例18：康明斯M11型柴油机活塞烧蚀和拉缸故障

（1）故障现象 一台GJT112型推土机配装康明斯M11型柴油机，工作不足500h，在高原作业时柴油机润滑油消耗突然明显增多，全负荷作业时排黑烟，且动力有所下降。同时，当水温超过80℃时，曲轴箱排气管口排气量较大。工作4天检查消耗润滑油近5L，高速行驶时消耗的更多。

（2）故障诊断与分析 经检查，涡轮增压器的涡轮和压气机部件密封良好，无润滑油渗漏。检查各润滑管路，无堵塞和泄漏，机油滤清器正常，与气门室盖相连的曲轴箱通气管畅通。

拆检柴油机，发现空气滤清器脏堵，活塞头部烧蚀并有较厚积炭，活塞环端隙过大，缸套不同程度拉伤，气门轻度烧蚀磨损。同时出现高温高压气体从燃烧室窜入曲轴箱，伴随油底壳的润滑油经曲轴箱排气口排出，这是活塞烧蚀和拉缸的典型故障现象。

由于缺氧，气缸内充气量减少，过量空气系数下降，可燃混合气过浓，柴油燃烧不易充分，后燃严重，造成气缸内积炭增多，进而增大了柴油机过热的可能性，导致活塞烧蚀和拉缸故障。

（3）故障排除 更换损伤的活塞、活塞环和缸套，在使用中加强空气滤清器、润滑油及机油滤清器、燃料系统（喷油压力、供油时间）的维护，并避免长时间大负荷工作。