【船机帮】某型大功率柴油机负荷限制原因分析

某型柴油机为高速大功率V型柴油机，其工作特点为：

柴油机起动初期低转速时仅单排气缸工作，转速达到750 (r/min )后转为双排气缸工作接停排动作由接停排三通电磁阀及控制拉杆控制，调速过程由一台电液式调速器控制。

近期该型大功率柴油机在台架试验过程中出现负荷限制现象，该现象发生在双排工作情况下，柴油机功率加载至2822kW／1455 (r/min ) 左右时 (约为柴油机全负荷时的70％)，继续向高工况加载发生困难，无法完成后续高工况试验，此时燃油压力正常。

本文就该故障进行分析。

1.故障可能原因

根据现场试验情况，列出造成负荷限制故障的可能原因，如图1。

图 1 故障可能原因

2.故障排查 

(1)气缸接停排装置试验阀

在柴油机停车状态下，用预供滑油检查气缸接停排装置 (图2)是否正常时，须将试验阀开关打到试验状态，同时将压力保持阀的截止旋阀也打到试验状态。

图 2 气缸接停排装置试验图

此时，滑油从预供油泵抽出后仅流入网盘式滤器，经网盘式滤器过滤后的滑油一路流入调速器，一路流入气缸接停排装置的压力油缸。

正常工作时，气缸接停排装置试验阀须打到正常工作状态，此试验阀内部为一球阀部件，若此球阀关闭不严，将会有一部分滑油顺着试验管路 (图2虚线管路)流入调速器。

更换气缸接停排装置试验阀，但柴油机负荷限制现象依然存在。

（2）水力测功器 

若台架的水力测功器标校不准，会造成柴油机实际功率与控制台显示功率不符。

重新标校水力测功器后，负荷限制现象仍然存在。

（3）调速器

出现负荷限制问题的柴油机，其对应工况时的齿条格数并无异常 (均为28格，与以往同工况数据基本一致 ) 若调速器内部出现问题，则有可能造成负荷限制现象。

为排除该因素，其中一台柴油机更换调速器总成后开车进行验证，但负荷限制现象依然存存、排除调速器内部原因之后，进一步排查调速器连接部分、拆除后安装板进行检查 ，并未发现异常，凋速器进油孔通畅，装配位置准确，油孔安装板孔对准无遮掩。

（4）机械故障

若喷油泵摇臂与机身及喷油泵毛坯有干涉，则有可能引起喷油量减少，导致负荷加载困难。

为排除机械故障，拆下柴油机凸轮轴盖板，检查各缸喷油泵摇臂与机身及喷油泵毛坯有无干涉，检查发现：

摇臂运动灵活，与其它部件无干涉。 

（5）温感燃油限制器

温感燃油限制器的作用是：

当增压空气温度升高时，该装置按照预定的增压空气温度限制凋速器喷油范围。

其工作原理为：

来自发动机滑油系统的压力滑油流至限制器滑阀，增压空气温度正常时，滑油通过柱塞上的斜槽和一条外部滑油管路流入调速器的速敏燃油限制器 (DBR)控制阀中，多余的滑油则流回曲轴箱 (图3)；

图 3 增压空气温度正常时滑油的流向

当增压空气温度由于气候条件或增压空气冷却器工作失效而高于允许水平时，控制元件会受到影响。

温度升高引起控制元件内热敏材料膨胀，从而推动滑阀向左移动，此时进入调速器的油量增大，压力控制滑油流入调速器控制壳体，只要其压力低于DBR控制压力，就会作用于调速器限制活塞 (图4)。

图 4 增压空气温度升高时滑油的流向

调速器限制活塞在其弹簧力作用下随压力损失之大小移动，喷射的燃油量与预设的增压空气温度相匹配。

为排除该故障原因，在其中一台柴油机上更换了温感燃油限制器总成并开车验证，负荷限制现象消失。

在另一台柴油机上，现场脱开温控燃油限制器的回油管路后，发现回油量大，滑油喷射而出(图5)。

图 5 故障温感燃油限制器

拆下温感燃油限制器检查，发现内部滑阀有卡滞现象，更换滑阀后复装柴油机开车验证，负荷限制现象消失，脱开回油管路，回油量很小 (图6)。

图6 正常温感燃油限制器

在故障排查过程中，脱开温感燃油限制器的回油管路后，发现回油量大，喷射而出，故怀疑：

由于温感燃油限制器内部故障，多数滑油并未流入调速器，而从回油油路流走。

柴油机正常工作时，工况开得越高，时间开得越久，进气温度会随之上升。

此过程中温感燃油限制器就会开始工作，随着温度升高，温感元件会膨胀，从而将滑阀向左推，此时应有更多滑油流向调速器，控制燃油喷射量。 

但实际情况是更多滑油从回油油路流失；且拆检发现滑阀有卡滞现象。

故判断，此次两台机的负荷限制现象是由于温感燃油限制器内部滑阀有卡滞现象，造成大量滑油没有流向调速器，从而起不到调节燃油喷射量的作用；因滑阀卡滞，使得滑油大部分从回油油路流出。

至此，可以确定温感燃油限制器内部滑阀卡滞是导致该型大功率柴油机发生负荷限制的主要原因。

END