船舶救生艇柴油機燃油系統(tǒng)進氣故障及排除

裴正強，劉春玲，李 冬

(1.中國外運長航集團有限公司，北京 100029;2.南陽工業(yè)學校，河南 南陽 473004；3.交通運輸部北海保障中心 天津海事測繪中心，天津 300221)

2013年9月，某船在長江中游宜昌磨盤港錨地錨泊時，船員釋放救生艇下水，當救生艇入水行駛10余米后發(fā)動機停機。事后檢查，救生艇發(fā)動機為柴油機，導致柴油機故障停機的原因，是大量空氣通過高壓油泵前端管路破損處，進入了該救生艇柴油機燃油系統(tǒng)。

船舶救生艇發(fā)動機一般使用柴油機，其燃油供給系統(tǒng)是根據(jù)柴油機各缸的工作順序，將高壓燃油定時定量地輸送到各缸噴油器，由各缸噴油器霧化、噴射進入各缸燃燒室進行燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體，推動活塞往復運動，活塞的往復推動力又通過連桿機構，驅動柴油機曲柄回轉運動。管理不善情況下，柴油機燃油供給系統(tǒng)會進入大量空氣，導致船舶救生艇故障。本文通過介紹燃油系統(tǒng)進入大量空氣造成柴油機運轉故障的現(xiàn)象，分析進氣原因和消除方法，供同行參考。

1 故障現(xiàn)象

柴油機燃油系統(tǒng)進入空氣會造成燃油流動阻礙。少量空氣滲入噴油器會導致噴油量降低，柴油機功率下降；情況嚴重的可造成柴油機不能啟動或停機故障。

柴油機在停機狀態(tài)下，如果燃油供給系統(tǒng)進入大量空氣，會導致柴油機不能啟動。按動柴油機啟動按鈕時，會發(fā)出疲軟的“突突”聲，停止按動啟動按鈕后，柴油機很快停止運轉。如果進入空氣量較少，啟動時也發(fā)出疲軟的“突突”聲，能夠維持柴油機基本運轉，但轉速比正常情況不穩(wěn)定。

柴油機運行時，如果燃油系統(tǒng)中進入空氣，通常會發(fā)出“咔咔”的異響，曲柄在某一角度出現(xiàn)旋轉波動現(xiàn)象，轉速不穩(wěn)定。如果空氣量很大，嚴重的會導致柴油機停機。上述船舶救生艇停機事故即屬于此類事故。如果空氣量少，會導致供油速率不穩(wěn)定，總燃燒供油量不足，柴油機功率下降，轉速不穩(wěn)定。

2 故障原因分析

柴油機運行或停止過程中，因正常磨損或局部損壞會導致空氣進入到燃油系統(tǒng)。根據(jù)流體力學原理，當外部空氣壓力高于燃油管路內部燃油壓力時，一旦管路內部與外界相互連通，空氣就會進入燃油系統(tǒng)。因此，外部空氣是大氣壓情況下，燃油管路內只有出現(xiàn)負壓時，空氣才會進入燃油系統(tǒng)，否則燃油會泄漏出來而不是空氣進入管路內。根據(jù)柴油機運行工況和結構特點，將燃油系統(tǒng)進氣部位故障分為柴油機運行和停止2種狀態(tài)進行分析。

柴油機停止運行時，如果燃油箱內燃油液面高度低于柴油機高壓油泵水平位置，高壓油泵吸入端和排出端管路燃油呈現(xiàn)回流油箱的趨勢，油管內部大部分高于油箱內燃油液面的部位處于負壓狀態(tài)。如果高壓油泵吸入端負壓部位的塑料油管老化變質、變硬變脆而破損，或者濾器密封失效等，將會導致空氣進入該段管路。柴油機高壓油泵輸出端的高壓油管或回油管接頭部位密封不嚴、噴油器老化損壞、高壓油泵柱塞套定位螺釘墊圈損壞或丟失、多缸高壓油泵的限壓閥失效、高壓油泵柱塞磨損嚴重、高壓油泵出油閥墊圈磨損或破裂、高壓油泵放氣螺栓墊片安裝不良密封失效等，也會導致空氣進入燃油系統(tǒng)。如果油箱內油位與高壓油泵處于同一水平面或高于高壓油泵位置，但低于噴油器，則位于燃油液面水平面以上的高壓油管內是負壓狀態(tài)，高壓油泵吸入端管路是正壓狀態(tài)。空氣會通過損壞或密封不嚴的高壓油管或噴油器進入燃油系統(tǒng)。如果油箱內油位水平面高于噴油器，并且供油閥處于開啟位置，則燃油系統(tǒng)在停機狀態(tài)下都處于正壓狀態(tài)，燃油系統(tǒng)一般不會進入空氣，燃油會通過破損部位或針閥套筒等配合偶件間隙處向外滲出。

柴油機運行時，油箱內油位同樣會影響燃油系統(tǒng)進氣問題。在運行工況下，由于燃油是流動的，輸油泵處于運轉狀態(tài)，噴油器的外部環(huán)境是高溫高壓燃氣，這就使進氣問題相對于停止狀態(tài)新增多項影響因素。如果柴油機燃油濾器濾芯臟堵或燃油箱蓋通氣孔堵塞，不能從油箱內吸出油，會導致高壓油泵吸入端的低壓燃油管路形成負壓狀態(tài)。負壓增加到一定程度，超出低壓管路各密封部位承受極限，很容易造成密封失效，使空氣進入管系內。在柴油機運行過程中，燃油箱內缺油，或者油箱內油位很低，在船舶傾斜晃動情況下，油管吸口會露出到燃油液面之上，吸口管路會直接吸入空氣到燃油系統(tǒng)內。在柴油機運行過程中，如果噴油器磨損老化、調壓彈簧彈力下降或者調整壓緊力不足、噴油器針閥與針閥體磨損或拉傷，或者針閥偶件卡死在開啟位置的情況下，會造成燃油系統(tǒng)通過噴油器損壞部位與外部空間連通。柴油機運行過程中，汽缸內的高壓空氣通過這些連通部位被擠壓倒灌進入燃油系統(tǒng)，空氣將通過噴油器、高壓油管、出油閥進入噴油泵。在其他部位密封嚴密情況下，高壓氣體從噴油器進入后，如果回油管路回油端連接在燃油濾器前端位置，空氣會經(jīng)過回油管回流進入燃油濾清器。如果柴油機其他缸繼續(xù)工作，柴油機繼續(xù)運轉，則空氣會通過循環(huán)管路慢慢進入高壓油泵，通過高壓油泵泵油作用，空氣進入高壓油管路，并進入噴油器。空氣量達到一定程度會影響到各缸燃燒做功能力，導致柴油機運轉更加不穩(wěn)定或故障停機。

3 燃油系統(tǒng)內空氣驅除方法

在停機狀態(tài)下，空氣通常是從燃油系統(tǒng)存在負壓的地方進入的。船舶救生艇或救助艇的油箱位置通常會低于柴油機，在柴油機燃油系統(tǒng)其他部位密封正常情況下，噴油器針閥偶件、高壓油泵柱塞套筒偶件正常磨損會形成間隙。如果柴油機長期停放不運轉，少量空氣會通過這些間隙進入燃油系統(tǒng)。要驅除這些空氣，需要手動按壓手動泵幾次，當手動泵到高壓油泵段的低壓油路壓力足夠高時，空氣被泵壓的燃油排擠至高壓油泵位置，燃油從溢流閥中流入燃油回油管路，油路中的氣體就會從溢流閥中排出。排除燃油系統(tǒng)內部空氣后，柴油機就可以正常啟動了。如果燃油系統(tǒng)異常損壞，進入的空氣較多，需要用螺絲刀或扳手旋松高壓油泵兩側上端的排氣螺絲數(shù)圈，然后用手按壓手動油泵。當排出的燃油連續(xù)、通暢、無氣泡，并發(fā)出“吱吱”的聲音后，證明空氣已經(jīng)全部排放出去了。空氣排放結束后，將放氣螺釘緊固，手動油泵恢復原位。

4 故障檢查和防范

要判斷燃油系統(tǒng)漏氣具體位置，首先應確定漏氣部位所在區(qū)域，然后再對該區(qū)域內部件進行逐項檢查。在柴油機運轉過程中，高壓油泵和輸油泵運轉，其吸入端管路容易產(chǎn)生負壓，相應部位更容易密封損壞進入空氣。因此，通常以高壓油泵為分界，將燃油系統(tǒng)分為高壓油泵前端區(qū)域和后端區(qū)域。如果正常運行的柴油機突然因為空氣進入燃油系統(tǒng)而自動熄火，要立即松開高壓油泵上的放氣螺栓，如果有氣體排出，并且排完氣體后，驅動手動泵時仍然有空氣排出，證明高壓油泵前端區(qū)域有進氣部位，但不排除高壓油泵后端區(qū)域進氣。這時要先檢查高壓油泵前端區(qū)域各部位的泄漏情況，按照燃油流動路線順序，逐項排查燃油箱、輸油管、輸油泵、濾器、高壓油泵，確定各部件是否存在缺油、管路漏泄、輸油泵損壞、濾器堵塞等情況。發(fā)現(xiàn)異常，修復或更換部件。通過檢查，排除了高壓油泵前端區(qū)域存在損壞部件情況后，再檢查高壓油泵后端區(qū)域。如果停機后松開高壓油泵上的放氣螺栓，還需要旋松出油閥才能排出空氣；空氣排放完以后，驅動手動泵時沒有空氣排出，說明空氣是由高壓油泵排出端的管路系統(tǒng)進入的。應該首先檢查高壓油泵后端區(qū)域，從高壓泵開始仔細檢查到噴油器，看是否有破損漏氣，重點檢查噴油器功能，如果噴油器損壞，應修復或更換損壞噴油器。

為保證柴油機正常運轉，應定期檢查柴油機燃油系統(tǒng)泄漏情況。長期停放的柴油機要定期試車運行，驅除高壓油泵等部件正常磨損形成間隙而滲入的空氣。柴油機的回油管路要盡可能連接入油箱，可以將意外進入回油管路內的空氣通過油箱釋放出去。要避免回油管路連接在燃油濾器前端，造成其中的空氣再進入燃油供給系統(tǒng)。柴油機的油箱位置如果太低，其高壓油泵前端燃油管路負壓太高，更容易導致空氣進入。油箱位置如果太高，燃油液面高度達到噴油器水平面之上，則燃油系統(tǒng)都處于正壓狀態(tài)，燃油存在外泄趨勢。在柴油機停機時，燃油管路密封不嚴的部位、高壓油泵磨損或損壞處、以及磨損或損壞的噴油器都會向外滲漏燃油。燃油在柴油機機體外泄漏，會造成燃油浪費，污染環(huán)境，形成火災危險源。燃油在高壓油泵部位泄漏入機體內部，也會造成浪費，如果高壓油泵驅動凸輪采用與曲柄箱連通的結構，還會造成滑油污染，使系統(tǒng)潤滑油黏度下降，潤滑能力減弱。如果燃油通過噴油器泄漏入燃燒室，會通過活塞與缸套間隙進入曲柄箱，不僅污染滑油，留存在燃燒室內的燃油還會造成柴油機啟動時燃燒粗暴、冒黑煙。所以，為防止燃油泄漏，油箱位置不宜太高，在高壓油泵水平面以下、落差較小的位置比較合理。船舶救生艇柴油機相對于油箱的位置，因為救生艇存放方式不同而差別較大。拋投式救生艇在船舶上傾斜存放時，柴油機處于油箱上部較高位置，需要更多關注柴油機燃油系統(tǒng)進氣問題。

5 結束語

船舶救生艇柴油機燃油系統(tǒng)進入空氣是常見故障，影響因素較多，通常會與燃油泄漏現(xiàn)象并存。在運行管理過程中，只要正確實施驅氣操作，并確保柴油機燃油系統(tǒng)維護保養(yǎng)規(guī)范、檢修合理，相關故障是可以防范和避免的。