胡濤

摘要：柴油機(jī)由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)部件多等因素，導(dǎo)致故障診斷十分困難，柴油機(jī)故障診斷是一門集電子、機(jī)械、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等相關(guān)知識(shí)為一體的技術(shù)。柴油機(jī)故障及產(chǎn)生故障的原因多種多樣，目前有效的故障診斷方法有很多，本文結(jié)合作者在柴油機(jī)方面工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)柴油機(jī)的常見故障及判斷方法進(jìn)行了歸納，并對(duì)柴油機(jī)的檢修方法及重點(diǎn)故障預(yù)防進(jìn)行了探討，目的是能給同行在柴油機(jī)的常見故障及修理方面提供參考，以便快速修復(fù)故障、減少損失等。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；常見故障；分析

Abstract：The fault diagnosis of diesel engine is very difficult due to the complex structure and multiple moving parts. Diesel engine fault diagnosis is a technology that integrates related knowledge of electronics，machinery，practical experience and so on. Diesel engine faults and causes of failure are diverse，at present there are many effective fault diagnosis methods，combining with the authors work experience in diesel engine，common faults of diesel engine and judgment method has carried on the induction，and the maintenance methods and emphasis on diesel engine failure prevention are discussed in this paper，the purpose is to peers in common failures and repair of diesel engine for reference，to restore the fault quickly，reduce the loss and so on.

Keywords：Diesel engine；Common faults；Analysis

1 前言

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是燃燒柴油將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的發(fā)動(dòng)機(jī)，由于存在扭矩大、熱效率及經(jīng)濟(jì)性能好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車、船舶等領(lǐng)域。柴油機(jī)工作時(shí)，進(jìn)入氣缸的是空氣，氣缸中的空氣壓縮到終點(diǎn)的時(shí)候，溫度可以達(dá)到500-700℃，壓力可以達(dá)到40—50個(gè)大氣壓。當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，供油系統(tǒng)向氣缸燃燒室噴射燃油，與高溫高壓的空氣混合，可燃混合氣自行燃燒，猛烈膨脹產(chǎn)生爆發(fā)力，推動(dòng)活塞下行做功，此時(shí)溫度可達(dá)1900-2000℃，壓力可達(dá)60-100個(gè)大氣壓。由于柴油機(jī)工作粗暴，對(duì)相關(guān)零部件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度等有較高要求，同時(shí)因結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件數(shù)量較多、實(shí)際運(yùn)行工況復(fù)雜等因素，柴油機(jī)也可能出現(xiàn)各種不同的故障。

柴油機(jī)常見的故障模式有機(jī)油壓力異常、冒黑煙、無法啟動(dòng)、拉缸拉瓦等，掌握一定的判斷方法，將可以快速鎖定問題及原因，并根據(jù)實(shí)際情況制定維修方案，快速修復(fù)故障，從而降低損失、客戶抱怨等；同時(shí)通過改進(jìn)方法可以有效提升柴油機(jī)質(zhì)量，減小故障發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

2 柴油機(jī)常見故障的分類及原因

2.1常見故障的分類

柴油機(jī)由于各種原因會(huì)產(chǎn)生不同故障表現(xiàn)，現(xiàn)將常見故障分為啟動(dòng)故障和運(yùn)行故障兩大類。

（1）柴油機(jī)啟動(dòng)故障：包括不能啟動(dòng)或啟動(dòng)反應(yīng)慢、工作時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，轉(zhuǎn)速達(dá)不到要求或起動(dòng)后工作不平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速波動(dòng)、甚至不能停機(jī)等；如起運(yùn)系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)故障、潤滑系統(tǒng)故障、燃油系統(tǒng)故障、起動(dòng)空氣系統(tǒng)故障等。

（2）柴油機(jī)運(yùn)行故障：外觀異常（如冒白煙、藍(lán)煙、黑煙，漏油、漏水、漏氣，冷卻水中有機(jī)油等現(xiàn)象），溫度異常（如機(jī)油和冷卻水溫度過低或過高），壓力異常（如機(jī)油、柴油、冷卻水壓力過低或無指示或壓力過高），聲音異常（如不正常敲擊聲、放炮聲、尖叫聲、加速異響、渦輪增壓器異常振動(dòng)聲或雜音等）。

2.2常見故障的原因

導(dǎo)致柴油機(jī)故障發(fā)生的大部份原因?yàn)椴话匆?guī)范要求操作、零部件質(zhì)量不合格、未按要求維護(hù)保養(yǎng)、裝配和調(diào)整不正確。

●不按規(guī)范操作

主要是指由于員工未嚴(yán)格按操作規(guī)程操作或習(xí)慣錯(cuò)誤做法所造成的零部件損壞，引起柴油機(jī)故障；或未按工藝要求進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)裝配及調(diào)整，導(dǎo)致在使用過程中出現(xiàn)故障。

●零配件不合格

由于零部件的材質(zhì)不合格或加工精度不符合規(guī)范，安裝前沒有嚴(yán)格的質(zhì)量檢查，導(dǎo)致誤裝到柴油機(jī)上；或有時(shí)零部件的內(nèi)外部缺陷員工未檢查發(fā)現(xiàn)，直接使用造成柴油機(jī)故障。

●維護(hù)保養(yǎng)不良

駕駛?cè)藛T對(duì)柴油機(jī)的構(gòu)造、原理和性能不熟悉，未按照使用維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程正確操作，沒有保持柴油機(jī)燃油及機(jī)油的清潔，對(duì)柴油機(jī)的不正?，F(xiàn)象未及時(shí)處理。

3 柴油機(jī)故障的判斷方法

當(dāng)柴油機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)冷靜分析故障產(chǎn)生的原因，按如下方式進(jìn)行可快速查找出故障點(diǎn)及原因。判斷柴油機(jī)故障的一般原則是：結(jié)合結(jié)構(gòu)、聯(lián)系原理、弄清現(xiàn)象、結(jié)合實(shí)際，從簡(jiǎn)到繁、由表及里、按系分段、查找原因。通過此原則判斷故障具有科學(xué)性和全面性，可防止漏查。

3.1故障分析流程

排除故障之前，仔細(xì)了解故障細(xì)節(jié)，故障發(fā)生前后的工作條件、負(fù)載情況、狀況等情況。判斷故障的性質(zhì)是逐漸惡化還是突然發(fā)生、間歇發(fā)生，是否更換過燃油、機(jī)油、維修或更換過某些零部件。

然后用“看、聽、摸、嗅”等方法進(jìn)行綜合判斷故障的現(xiàn)象和本質(zhì)屬于哪一類故障?？粗饕侵讣皶r(shí)觀察儀表的讀數(shù)、排煙顏色、油和水是否泄漏、抖動(dòng)是否異常。聽主要是聽柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)聲音有無異常。摸是指用手接觸發(fā)動(dòng)機(jī)表面，通過感覺檢查振動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。嗅是指用嗅覺發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)是否有異常氣味及發(fā)生氣味的位置所在。這些流程可用于對(duì)柴油機(jī)故障分析的綜合判斷。

3.2常見故障判斷方法

隨著柴油機(jī)狀態(tài)檢測(cè)和故障診斷技術(shù)的不斷提高，結(jié)合人工直接診斷法、油液分析法、振動(dòng)分析法和熱力參數(shù)分析法等可對(duì)柴油機(jī)故障進(jìn)行全面分析，尋找規(guī)律。通過對(duì)柴油機(jī)故障的分析及歸納，結(jié)合維修經(jīng)驗(yàn)，得出如下六種故障判斷方法，簡(jiǎn)易而方便操作，基本能判斷出常見柴油機(jī)故障的原因、類別及位置，可極大降低柴油機(jī)的診斷時(shí)間，避免更大的故障發(fā)生及不必要的損失。

●用比較法來判斷

根據(jù)故障分析，懷疑故障可能是由于某一零部件所造成的，可將該零部件拆解并更換新件，然后啟動(dòng)運(yùn)行，比較柴油機(jī)前后工作情況是否有相應(yīng)的變化，從而找出原因。

●用局部停止法來判斷

若懷疑故障是由某一汽缸引起的話，可采用“斷缸法”檢測(cè)，即停止該氣缸工作、觀察故障現(xiàn)象是否消失，進(jìn)而確定故障原因和部位。如柴油機(jī)冒黑煙，分析為某一缸噴油嘴堵塞，可對(duì)該缸停止供油，若黑煙消失則說明判斷正確。

●用聽針判斷法來判斷

根據(jù)不同聲響來判斷故障的部位，進(jìn)而使用“聽針判斷法”，可采用一把通心改錐或用一根半米長一端磨尖的細(xì)鐵條，一端貼耳，另一端觸及各檢查部位表面，可監(jiān)聽到異常聲響產(chǎn)生的部位，聲響的大小和性質(zhì)。不同部位發(fā)出聲響往往是不同的，例如氣門與活塞碰擊聲是清脆的，氣門壓塊脫落發(fā)出“嗒！嗒！”的撞擊聲等。

●用試探法來判斷

若某故障一時(shí)難以確認(rèn)原因，可改變局部范圍內(nèi)的技術(shù)狀態(tài)，觀察柴油機(jī)工作性能是否有影響，來判別故障原因。例如柴油機(jī)功率不足，懷疑某缸缸壓不足，可能是氣缸與活塞間隙較大密封不嚴(yán)造成的，此時(shí)將缸蓋打開向汽缸注入少量機(jī)油，以改善密封狀況然后重新裝好缸蓋，開機(jī)試驗(yàn)若壓力及功率增大則證明判斷正確。

●用側(cè)面證明法來判斷

當(dāng)某一故障無法直接判斷原因或不方便直接查看結(jié)果，可采用側(cè)面證明法來輔助判斷故障原因。如柴油機(jī)內(nèi)部異響，懷疑拉瓦，可將機(jī)油尺抽出查看機(jī)油顏色及氣味，如機(jī)油發(fā)黑或有糊味則可能拉瓦，進(jìn)一步將油底殼放油螺塞打開，放出少量機(jī)油查看，若機(jī)油顏色發(fā)黑且有較多金屬雜質(zhì)則判斷拉瓦。

●用檢測(cè)法來判斷

根據(jù)故障現(xiàn)象懷疑某個(gè)零部件存在異常而表面無法確認(rèn)時(shí)，可對(duì)涉及零部件或技術(shù)要求進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)一步確認(rèn)。如缸蓋部位異響，可打開缸蓋護(hù)罩，使用塞尺檢測(cè)氣門間隙是否符合要求，若氣門間隙異常則判斷正確，可對(duì)氣門間隙進(jìn)行調(diào)整來消除故障。涉及相關(guān)零部件尺寸的，可直接使用游標(biāo)卡尺等工具對(duì)相關(guān)尺寸進(jìn)行檢測(cè)確認(rèn)，以輔助判斷。

4 常見故障的原因分析及預(yù)防

4.1柴油機(jī)拉瓦分析及預(yù)防

4.1.1拉瓦概述

發(fā)動(dòng)機(jī)拉瓦是指發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，因?yàn)闈櫥蛔慊蜇?fù)荷過大等因素造成的軸瓦異常磨損，與曲軸抱死或半抱死狀態(tài)。常見的拉瓦形式有瓦溝槽拉傷、瓦鍍層剝落、瓦偏磨、燒瓦等。拉瓦現(xiàn)象主要表現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)抱死、內(nèi)部異響、機(jī)油壓力低、機(jī)油溫度高等，可進(jìn)一步通過檢查機(jī)油量、機(jī)油顏色、機(jī)油味道、放機(jī)油查看有無金屬雜質(zhì)等來確認(rèn)。

4.1.2拉瓦原因分析

發(fā)動(dòng)機(jī)拉瓦的主要原因有：潤滑不良（油膜間隙不合理/機(jī)油溫度過低/集濾器機(jī)油口吸空等）；清潔度差（曲軸油道孔有毛刺等金屬雜質(zhì)/軸瓦表面有異物/缸體缸蓋油道有顆粒雜質(zhì)等）；裝配不合格（軸瓦選配錯(cuò)誤/連桿螺栓未打緊等）；零部件質(zhì)量不合格（曲軸軸徑油道孔無倒角/曲軸軸徑跳動(dòng)不合格/曲軸各檔位開檔位置及寬度不合格/連桿大頭孔輪廓度不合格/機(jī)油泵不合格）。

4.1.3拉瓦預(yù)防措施

通過上述分析可以看出，導(dǎo)致柴油機(jī)拉瓦的原因有很多，因此，解決拉瓦問題須從實(shí)際出發(fā)，多方位地分析和試驗(yàn)。根據(jù)實(shí)際發(fā)生的故障模式及大量試驗(yàn)驗(yàn)證，我們需對(duì)以下幾點(diǎn)重點(diǎn)關(guān)注改進(jìn)：

（1）保證曲軸質(zhì)量

曲軸軸頸的外表面與連桿瓦的內(nèi)表面是相對(duì)運(yùn)動(dòng)的一對(duì)摩擦副，根據(jù)拉瓦的產(chǎn)生機(jī)理，這一對(duì)摩擦面中的任意一個(gè)表面質(zhì)量不過關(guān)，都會(huì)引起強(qiáng)烈磨損而發(fā)生拉瓦。因此，控制曲軸的質(zhì)量對(duì)于防止拉瓦是至關(guān)重要的。

曲軸軸頸的表面質(zhì)量要求包括軸頸的粗糙度、表面硬度、油道孔孔口拋光、尺寸公差、形位公差、過渡圓角等。通過大量發(fā)動(dòng)機(jī)熱試?yán)吆蟮慕Y(jié)果分析及大量驗(yàn)證試驗(yàn)來看，曲軸軸頸的粗糙度在Ra1.0以下會(huì)使拉瓦故障率大大降低，曲軸軸徑跳動(dòng)超差較多、油道口邊緣有棱角、油道交接處有毛刺會(huì)直接導(dǎo)致拉瓦。這表明，保證曲軸軸徑的表面質(zhì)量、油孔清潔度是預(yù)防拉瓦的有效措施。

（2）保證軸瓦質(zhì)量

根據(jù)拉瓦的機(jī)理分析，除曲軸軸頸表面質(zhì)量外，軸瓦質(zhì)量也是影響拉瓦的重要因素之一。軸瓦的質(zhì)量要求包括軸瓦的承載能力、結(jié)構(gòu)、表面清潔度及其與曲軸軸頸的配合間隙等。

（3）保證整機(jī)清潔度

清潔度對(duì)于柴油機(jī)的質(zhì)量表面、使用壽命至關(guān)重要，缸體、曲軸、機(jī)油泵、機(jī)油濾清器等潤滑系統(tǒng)各個(gè)零部件油道存在雜質(zhì)均有可能直接或間接進(jìn)入曲軸與軸瓦之間，導(dǎo)致軸瓦異常磨損，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)拉瓦。因此，保證裝機(jī)零部件內(nèi)外表面清潔度對(duì)于預(yù)防發(fā)動(dòng)機(jī)拉瓦至關(guān)重要。同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)需定期保養(yǎng)，保證機(jī)油的清潔。

（4）保證機(jī)油泵質(zhì)量

機(jī)油泵的性能是否合格將直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力是否在正常范圍內(nèi)，實(shí)際因機(jī)油泵泄壓閥故障導(dǎo)致的拉瓦有很多，因此機(jī)油泵的泄漏量、泄壓閥孔粗糙度及相關(guān)尺寸需保證合格，進(jìn)而保證機(jī)油壓力無異常，減少拉瓦風(fēng)險(xiǎn)。

4.2柴油機(jī)缸壓不足分析及預(yù)防

4.2.1缸壓不足概述

活塞到達(dá)壓縮上止點(diǎn)時(shí)氣缸的壓縮壓力大小稱為氣缸壓力。氣缸壓力不足表現(xiàn)為啟動(dòng)困難或不能啟動(dòng)，工作無力，排氣冒藍(lán)煙，從加機(jī)油口竄出機(jī)油，嚴(yán)重時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)甚至發(fā)生突然熄火。此時(shí)的氣缸壓力測(cè)量值低于允許極限，理論上各氣缸壓力應(yīng)不低于原設(shè)計(jì)規(guī)定值的85%。

4.2.2缸壓不足原因分析

氣缸密封性下降，燃燒室就會(huì)漏氣，氣缸壓縮壓力必定會(huì)下降。具體原因有：①氣門和氣門油封密封不嚴(yán)，造成漏氣；②發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，潤滑條件惡化，或機(jī)油不足，呈半干摩擦狀態(tài)，造成活塞環(huán)與氣缸過度磨損，密封不嚴(yán)而漏氣；③活塞環(huán)端間隙、活塞與缸套間隙過?。换钊h(huán)折斷；活塞表面有雜質(zhì)等也會(huì)造成氣缸漏氣；④氣門間隙不正確，氣門間隙調(diào)得過小，柴油機(jī)工作后，零件受熱膨脹，致使搖臂頂開氣門，造成燃燒室漏氣；⑤汽缸墊燒損，也會(huì)造成汽缸漏氣。

4.2.3缸壓不足預(yù)防措施

組裝柴油機(jī)內(nèi)裝零部件時(shí)確保表面清潔度符合要求，配氣機(jī)構(gòu)零部件、活塞（環(huán)）、缸孔等表面無明顯顆粒雜質(zhì)；始終保持空氣濾清器及進(jìn)氣管接頭處嚴(yán)密，防止塵土被吸入氣缸；機(jī)油干凈、品質(zhì)符合要求；活塞環(huán)端間隙、邊間隙以及活塞與缸套間隙都應(yīng)符合規(guī)定。若缸套拉傷嚴(yán)重，可搪磨修復(fù)，裝配加大尺寸的活塞或更換新缸套和新活塞。另外需定期檢查氣門間隙，正確調(diào)整氣門間隙。

4.3柴油機(jī)冒黑煙分析及預(yù)防

4.3.1冒黑煙概述

黑煙又稱為碳煙，是柴油不完全燃燒的產(chǎn)物，柴油是復(fù)雜的碳?xì)浠衔?，噴入燃燒室?nèi)未燃燒的柴油受高溫分解，形成炭黑，排氣時(shí)隨同廢氣一起排出形成黑色煙霧。柴油機(jī)正常的排氣煙色應(yīng)是無色或淡灰色。

4.3.2冒黑煙原因分析

柴油機(jī)排氣冒黑煙主要是因?yàn)榛旌蠚膺^濃、混合氣形成不良或燃燒不完全等造成的。主要原因有：①活塞環(huán)、氣缸套等磨損，導(dǎo)致壓縮壓力不足影響燃燒；②噴油器工作不良，如不霧化、霧化不良或滴油，導(dǎo)致燃料不能充分燃燒；③供油量過大導(dǎo)致燃燒不完全；④配氣機(jī)構(gòu)工作異常導(dǎo)致氣門開啟時(shí)間變化，進(jìn)而影響燃燒過程；⑤柴油品質(zhì)較差，燃燒不良；⑥柴油機(jī)油路清潔度不合格，有雜質(zhì)進(jìn)入噴油器或油泵等，導(dǎo)致噴油異常。

4.3.3冒黑煙預(yù)防措施

裝配時(shí)保證活塞環(huán)、噴油器進(jìn)油口、高壓油泵進(jìn)油口、燃油進(jìn)油管等零部件表面清潔度，不予許存在肉眼可見顆粒物；活塞環(huán)端間隙、邊間隙以及活塞與缸套間隙都應(yīng)符合規(guī)定，活塞環(huán)型號(hào)正確；定期檢查氣門間隙，正確調(diào)整氣門間隙；配氣機(jī)構(gòu)正時(shí)調(diào)整正確；燃油品質(zhì)符合要求。

4.4其他常見故障的原因分析及預(yù)防

4.4.1其他常見故障原因分析

（1）故障現(xiàn)象：不能啟動(dòng)。原因分析：燃油系統(tǒng)中有空氣，輸油泵不供油或斷續(xù)供油/供油提前角不對(duì)/活塞環(huán)、缸套磨損嚴(yán)重/電瓶沒電/啟動(dòng)機(jī)打滑/空氣濾清器堵塞/排氣管堵塞。

（2）故障現(xiàn)象：功率不足及功率突然下降。原因分析：空氣濾清器堵塞/氣門間隙不對(duì)/壓力壓縮不足/燃油系統(tǒng)進(jìn)入空氣或堵塞/噴油器霧化不良/柴油機(jī)過熱/排氣管不通暢。

（3）故障現(xiàn)象：運(yùn)行時(shí)異響。原因分析：增壓器連排氣管漏氣發(fā)出哨聲/噴油時(shí)間過早，發(fā)出節(jié)奏的清脆金屬敲擊聲/噴油時(shí)間過晚，發(fā)出低沉不清楚聲音/活塞頂氣門，低速時(shí)在氣缸蓋附近聽到金屬敲擊聲/曲軸與連桿瓦間隙過大/曲軸與曲軸瓦間隙過大。

（4）故障現(xiàn)象：自動(dòng)熄火。原因分析：曲軸與軸瓦抱死/活塞與缸套抱死/燃油系統(tǒng)進(jìn)入空氣 /空氣濾清器堵塞。

（5）故障現(xiàn)象：水溫過高。原因分析：水溫表或感應(yīng)塞損壞/冷卻水不足/水泵流量小/柴油機(jī)內(nèi)部堵塞/散熱器散熱效果差/柴油機(jī)超負(fù)荷。

4.4.2其他常見故障預(yù)防措施

裝配及檢修過程要符合工藝要求；零部件質(zhì)量需嚴(yán)格把控，按要求檢測(cè)，同時(shí)重點(diǎn)關(guān)注表面清潔度；使用品質(zhì)符合要求的燃油、機(jī)油；定期保養(yǎng)；運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)檢查處理。

5 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)階段柴油機(jī)因本身的機(jī)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行工況復(fù)雜、零部件多樣及加工水平受限等因素，往往會(huì)出現(xiàn)各種不同的故障。了解常見故障的發(fā)生模式及原因、掌握一定的故障判斷方法，將會(huì)大大提高故障判斷的效率，迅速鎖定問題點(diǎn)，并能根據(jù)實(shí)際問題快速組織返修，達(dá)到快速解決問題、減輕客戶抱怨及損失等目的。同時(shí)，針對(duì)不同的故障，文章對(duì)故障原因進(jìn)行分析歸納，總結(jié)了常見故障的預(yù)防措施，如關(guān)注裝配及維修過程清潔度控制等，落實(shí)預(yù)防措施將能有效降低故障率，提升柴油機(jī)質(zhì)量水平。

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