摘 要 本文主要以重型轨道车年修过程中发现机油进水的故障为实体依据，从发现机油乳化故障表象到分析故障原因，再到试探性地拆解发动机从而找到故障根源，并加以处理、防范等一系列的措施办法，来讲解这一实例的过程。此例主要涉及到康明斯NTA855型发动机的工作原理及结构性能，并着重讲述发动机机油进水这一故障现象并分析原因，通过实际的处理措施加以论述。
关 键 词 康明斯NTA855发动机；机油；进水；故障分析
1 引 言
轨道车是用于铁路修理、检查和抢险等工作的重要运输设备，随着近年来我国铁路事业的发展，各局集团公司工务系统以及工程单位重型轨道车的数量和工作量也在不断增加，导致轨道车发生故障的数量增加。自2018年1月1日北京大机运检段验收室承担了北京局集团公司的重型轨道车年修、大修验收工作，验收室依据国家法律法规、标书、合同、图样、国家标准、行业标准、企业标准及总公司有关规定开展验收工作，通过过程盯控柴油发动机、制动系统、走行系统、车钩及缓冲装置、工作装置等主要总成的检修、换装以及部件探伤、轮对检测等关键项目、关键工序，有效地促进了承修单位检修质量的提高。
目前轨道车的主力军是GC-270型机械传动轨道车,GC-270型重型轨道车发动机型号为NTA855，功率为268 kW。根据《重型轨道车年修规则》（铁总运〔2013〕70号）要求：“NT系列（NTC、NTA855）发动机，更换发动机机油、检查发动机冷却液。”本文就验收工作中发现发动机机油乳化现象进行简要分析，并对发动机的检修、使用工作提出一些建议。
2 康明斯NTA855型发动机工作原理
康明斯NTA855型柴油发动机采用四冲程工作，其原理为：
（1）进气冲程：活塞在曲轴的带动下，从上止点向下止点运动，此时进气门打开、排气门关闭。当曲轴旋转时，进气门关闭，进气冲程结束。
（2）压缩冲程：在进气结束时，活塞仍由曲轴带动从下止点向上止点运动，此时缸内气体体积由大变小，且进、排气门均关闭，当活塞到达上止点时，压缩冲程结束，曲轴再次旋转180°。活塞压缩空气使其压力升至3.5～4.5 MPa，同时温度达到110～150 ℃。
（3）做功冲程：当压缩冲程结束时，缸体内空气处于高压状态，此时燃油通过喷油嘴喷入高温高压空气中，由于压缩空气的高温而自燃，并且在可燃混合气体的推动下，活塞由上止点向下止点运动，把活塞的往复直线运动转化为曲轴的旋转运动，从而输出功率。
（4）排气冲程：在飞轮释放能量的情况下，带动曲轴通过连杆使活塞从下止点向上止点运动，此时排气门打开、进气门关闭，由于缸体内的压力逐步升高，废气从排气门排出机体。
在柴油发动机的4个冲程工作完毕时，曲轴共旋转了720°，发动机的一个工作过程结束。
3 故障实例
（1）基本情况：按照《工务轨道车年修（大修）验收工作的通知》（京铁工〔2017〕586号）要求，2018年11月16日笔者过程核查03163车（2007年1月襄阳金鹰轨道车辆公司制造，GC-270重型轨道车，配属天津工务段，年修承修单位为北京南北通达轨道车辆技术有限公司）年修作业时，发现检修人员自该车发动机油底壳放出的机油存在乳化，摇臂室内残留黄色液体，拆开油底壳后冷却液沿气缸套外壁滴落的现象，如图1~图4所示。
（2）问题排查情况。检修人员通过对机油的外观颜色、油面高度、机油冷却液的观察等几个方面判断机油进水，并从机油散热器、水堵、缸套密封圈、缸套、汽缸垫等几个方面进行检查，从而确定机油进水的原因。检修人员初步判断是发动机冷却系统密封出现了故障，于是把03163号车的发动机卸下，准备进一步拆解。
首先，将康明斯NTA855型发动机机体上部的排气装置、中间冷却器、分水管路以及滤清器、泵体等外部辅助装置进行拆卸，未发现问题。
然后，拆下摇臂室盖、摇臂室、丁字压板，未发现问题。
最后，继续拆卸发动机缸盖，检查气缸垫，未发现问题。翻转发动机机体，取下连杆、活塞，压出缸套后看到缸套密封圈出现破损，如图5、图6所示。
（3）分析原因：根据上述拆卸过程，发现缸套密封圈损坏是03163发动机机油进水的直接原因。分析故障原因：湿式缸套直接与冷却水接触，缸套下部的密封圈可以有效地防止机油和冷却水的渗漏。装配缸套时，可能缸体有毛刺，导致在装配中划伤密封圈；或者在使用中，密封圈承受一定的压力，有时冷却水的水质不良会造成腐蚀，发动机长时间运行后，密封圈很容易失效。
4 发动机进水的危害
一般情况下，机油中的含水量在0.03%以下，含水量超过0.1%时，润滑油中的添加剂(例如抗氧化剂、清净分散剂等)就会与水反应而失效，机油的性能就会下降。在发动机内部的高温作用下，机油与冷却液发生化学反应，机油就会被乳化，机油的润滑作用就降低了很多。机油的抗氧化性能下降后，机油氧化生成的有机酸会与水发生反应生成无机酸，而这些酸性物质会对发动机部件造成腐蚀，使机件生锈或损坏。
5 如何判断机油进水
那么作为重型轨道车运用人员，如何在日常检查保养中及时发现机油进水呢？
（1）观察机油油尺
如果发动机的机油中含有的水量比较大的话，机油的油面就会升高。此时，我们可以通过油尺来进行判断。一旦机油中的含水量过高，那么润滑油的液面就会超出油尺标注的范围。
（2）检查发动机冷却液
检查发动机冷却液中是否含有机油。如果发动机的某些部件损坏，那么发动机冷却液就会进入润滑系统，而这时往往也会在冷却液中发现机油。
（3）观察机油的颜色外观
仔细观察机油的外观状态，也可以容易地判断机油中是否含有水。不含水的机油呈现的是半透明的油质亮色，而含有水的润滑油会呈现不透明的褐色或土黄色。如果机油中含有水分，那么发动机运转一段时间后，机油就会呈现乳白色，并伴有泡沫。这是由于在发动机内部的高温作用下，机油与冷却液发生化学反应，机油就会被乳化成乳化液。
6 机油进水的主要原因
（1）机油散热器损坏导致机油进水
机油散热器损坏，散热器管路发生破碎，散热器外部的水会渗透到机油散热器内部，从而导致机油进水。
（2）缸套密封圈损坏导致机油进水
湿式缸套直接与冷却水接触，缸套下部的密封圈可以有效地防止机油和冷却水的渗漏。在使用中，密封圈承受一定的压力，有时冷却水的水质不良会造成腐蚀，发动机长时间运行后，密封圈是很容易失效的。缸套密封圈损坏是机油进水的一个主要原因，所以，在检查机油进水原因的时候，一定要记得检查缸套密封圈是否完好。
（3）缸套出现裂缝容易导致机油进水
发热的缸套直接与冷却水接触，就容易产生裂痕，一旦发生裂痕，冷却水就会直接进入气缸，并通过缸壁进入油底壳，这就会使得机油变白，而机油变白就会导致发动机燃烧不良、冒白烟等问题的产生。
（4）气缸垫损坏导致机油进水
发动机气缸垫的作用是密封各气缸以及各气缸对应的水道和机油油道，从而避免机油进水。如果气缸垫发生损坏，水循环的速度又快，水道内的水就会流进机油油道，造成机油进水。气缸垫损坏是机油进水的重要原因之一，在每次拆卸完机器后，尽量使用新的气缸垫，以免气缸垫漏水造成机油漏水从而导致发动机损坏。
7 结 束 语
机油中含有过量水分时，机油乳化，其使用性能就会下降，过量的水分会在一定条件下使机油中部分添加剂使用性能降低甚至失效，会破坏机油的黏度，使机油无法在运动配合摩擦副上形成良好的润滑油膜，从而使机械产生异常磨损，甚至导致机械故障。轻者会导致发动机温度过高，重者则会导致拉缸抱瓦等故障，更严重者将会导致发动机报废。所以，启动重型轨道车发动机前，运用及检修人员务必要检查机油、冷却液的液面高度及颜色，发现机油液位异常升高、颜色变黄或变白及冷却液未发现渗水点却异常减少时，不得再次启动发动机，应对发动机润滑系统、冷却系统检查直至问题排查清楚。
北京大型养路机械运用检修段 马志军
联系客服
