劉姝

摘要：發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式有氣起動(dòng)、電起動(dòng)、電氣聯(lián)合起動(dòng)三種方式，通常以空氣起動(dòng)為主，電起動(dòng)為輔。在低溫季節(jié)沒發(fā)動(dòng)機(jī)難以起動(dòng)便采用電氣聯(lián)合起動(dòng)方式。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在使用過程中大多采用電起動(dòng)方式，造成加速機(jī)件磨損、電瓶消耗等現(xiàn)場(chǎng);日常使用操作和維護(hù)不正確也導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)空氣起動(dòng)故障率高等現(xiàn)象。通過對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)空氣起動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造原理的了解，根據(jù)實(shí)際故障現(xiàn)象進(jìn)行故障分析及排查。

Abstract： There are three ways to start the engine：air start、electric start and mixing start。Usually，the air start is the main way，the electric start is the auxiliary ?way.in the low temperature season，it is diffcult to start the engine，so the mixing start is adopted.after investigation，it is found that most diesel engine use electric starting method in the use process，which can prevent the wear of parts and the consumption of bottles.Incorrect daily operation and maintenance are also leads to high failure rate of engine air starting.Through the understanding of the structure principle of air starting system of diesel engine，the fault analysis and troubleshooting are carried out according to the actual fault phenomenon.

關(guān)鍵詞：起動(dòng)方式;空氣起動(dòng);構(gòu)造原理;故障分析

Key words： starting mode;air start;principle of construction;fault analysis

中圖分類號(hào)：TK428 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2022）03-0130-03

0 ?引言

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用廣泛，并處于所有產(chǎn)業(yè)鏈中的核心位置，它具備可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、可維護(hù)性等特點(diǎn)。為保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常、穩(wěn)定地運(yùn)行，除發(fā)動(dòng)機(jī)裝置還有各種輔助系統(tǒng)冷卻系、潤(rùn)滑系、空氣供給系、空氣起動(dòng)系等，其中空氣起動(dòng)系統(tǒng)便是發(fā)動(dòng)機(jī)裝置中的重要組成部分。

發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，需要克服發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)部分的摩擦阻力和壓縮氣體的阻力，為此必須使用外力使曲軸旋轉(zhuǎn)到相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速，保證壓縮終了時(shí)高壓柴油的溫度高于自燃溫度，使噴以氣缸內(nèi)的柴油獲得良好的燃燒，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)[1]。

1 ?系統(tǒng)構(gòu)造及原理

1.1 功用

空氣起動(dòng)系統(tǒng)主要用來(lái)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，并具備給高壓空氣瓶充氣，吹洗鏡子上的塵土及臟物等功能。保養(yǎng)車輛時(shí)，還可吹凈機(jī)件、儀表上的塵土。

1.2 構(gòu)造

空氣起動(dòng)系統(tǒng)主要由空氣壓縮機(jī)、減速器、油水分離器、電控閥、空氣濾、自動(dòng)調(diào)壓器、沉淀池、手動(dòng)開關(guān)、空氣瓶、氣壓表、空氣減壓器、氣電閥、空氣管、空氣分配器、起動(dòng)活門、引射器等組成[2]。

1.3 主要部件介紹

1.3.1 空氣壓縮機(jī)

空氣壓縮機(jī)用來(lái)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，向高壓空氣瓶充灌壓縮空氣。它由機(jī)體、氣缸、活塞、主、輻連桿、增壓活門、氣缸蓋、進(jìn)氣活門、偏心軸、活塞環(huán)、活塞銷和軸承等組成。工作原理是偏心軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)主、副連桿、活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使工作缸內(nèi)容積縮小，提高空氣壓力并輸出，性能指標(biāo)見表1。空氣壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油，從發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油粗濾清器出口的機(jī)油，經(jīng)限壓閥以0.2～0.54MPa的壓力進(jìn)入空氣壓縮機(jī)，潤(rùn)滑各運(yùn)動(dòng)機(jī)件?？諝鈮嚎s機(jī)用冷卻系的風(fēng)扇，進(jìn)行冷卻，以散去各機(jī)件的部分熱量。

1.3.2 油水分離器、沉淀池

油水分離器、沉淀池是用來(lái)濾除壓縮空氣中的機(jī)械雜質(zhì)、油和水份，作用原理都是用空氣中各種分子的質(zhì)量不同，通過氣流方向和速度改變時(shí)的慣性作用，使壓縮空氣中的雜質(zhì)分離出來(lái)，且需要定期排出。油水分離器底部的排放口與沉淀物放出接管連接，可通過電控閥排出污物。沉錠池內(nèi)的污物，需定期用手動(dòng)開關(guān)排出。手動(dòng)開關(guān)由開關(guān)體、手輪、護(hù)帽及帶球帽軸等組成。排污口平時(shí)用護(hù)帽封閉，必要時(shí)，可接上膠皮管，吹洗機(jī)件和儀器上的塵土。

1.3.3 自動(dòng)調(diào)壓器

用來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入高壓空氣瓶的壓縮空氣的壓力。主要由斷路活門、減壓活門、接通活門、膜片、單向活門等主要部件組成，性能指標(biāo)見表2。

工作原理如下：

①充氣工作（圖1所示）。壓縮空氣經(jīng)自動(dòng)調(diào)壓器的進(jìn)氣口進(jìn)入主氣道，克服單向活門彈簧張力和出氣口一側(cè)的氣道內(nèi)壓力，打開單向活門，壓縮空氣經(jīng)出氣口進(jìn)入充氣管道。此時(shí)，斷路活門處于關(guān)閉狀態(tài)。同時(shí)膜片平整，接通活門開啟。

②自動(dòng)調(diào)壓（圖2所示）。當(dāng)充氣管道內(nèi)的壓力達(dá)到15MPa，克服接通活門彈簧張力和大氣壓力，膜片受氣體壓力向上拱起，使接通活門關(guān)閉，氣體壓力繼續(xù)克服斷路活門彈簧張力和大氣壓力，使針塞上升離開活門座，壓縮空氣將克服減壓活門彈簧張力，頂開活門，使空氣經(jīng)減壓活門排出。此時(shí)，由于進(jìn)氣口一側(cè)的壓力低于排氣口一側(cè)壓力，單向活門關(guān)閉，使高壓空氣瓶?jī)?nèi)的壓力保持不變。

當(dāng)高壓空氣瓶?jī)?nèi)的壓力低于15MPa時(shí)，膜片在彈簧張力的作用下鋪平，接通活門開啟，斷路活門在其彈簧張力作用下關(guān)閉，空氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)。主氣道進(jìn)氣一側(cè)的壓力開始增高，當(dāng)達(dá)到并超過15MPa時(shí)，單向活門被打開，向高壓空氣瓶充氣。

1.3.4 空氣減壓器

主要用來(lái)降低進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)空氣起動(dòng)裝置內(nèi)的空氣壓力，保證發(fā)動(dòng)機(jī)可靠的工作。主要由閥體、薄膜、推桿、分流活門、安全門、彈簧、調(diào)整螺帽和調(diào)節(jié)彈簧等組成。減壓閥的工作原理也可以簡(jiǎn)單的理解為：入口壓力+出口壓力=彈簧壓力，通過控制見調(diào)壓閥內(nèi)截流口的開度大小來(lái)控制輸出壓力，經(jīng)調(diào)整后的空氣減壓器，其調(diào)整螺帽不允許任意轉(zhuǎn)動(dòng)。

1.3.5 空氣分配器

空氣分配器主要用來(lái)將空氣按照氣缸的工作順序適時(shí)地分配到各個(gè)氣缸。主要由空氣分配器體及罩、聯(lián)動(dòng)軸、調(diào)整齒圈、分氣盤及蓋、彈簧、墊圈和插銷等組成。高壓空氣經(jīng)空氣分配器，由通氣孔輸出至發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，給氣缸充氣使活塞運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn);曲軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)軸反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，依次打開分配器上的各個(gè)通氣孔，高壓空氣則按氣缸工作順序分配到各氣缸，迫使曲軸旋轉(zhuǎn)。

1.3.6 空氣起動(dòng)活門

空氣起動(dòng)活門用在高壓空氣起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，接通進(jìn)入氣缸的通路;在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，切斷通路，防止氣缸內(nèi)的氣體流人空氣起動(dòng)系?？諝馄饎?dòng)活門擰在氣缸內(nèi)側(cè)的每一氣缸的起動(dòng)活門安裝孔內(nèi)，它由活門體、活門、活門彈簧、調(diào)整螺帽和蓋螺帽組成。當(dāng)高壓空氣進(jìn)入空氣起動(dòng)活門體內(nèi)，其壓力超過氣缸內(nèi)的氣體壓力和彈簧的張力時(shí)，便頂開活門，彈簧被壓縮，高壓空氣進(jìn)入氣缸;當(dāng)空氣分配器體不在配送氣時(shí)，空氣起動(dòng)活門在其彈簧張力與氣缸內(nèi)氣體壓力的作用下關(guān)閉。

1.4 工作原理

1.4.1 空氣系統(tǒng)起動(dòng)原理

當(dāng)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，打開高壓空氣瓶開關(guān)，高壓空氣經(jīng)過減壓閥降至8MPa后進(jìn)入氣壓電磁閥，接通氣壓電磁閥不超過5s，高壓空氣瓶?jī)?nèi)的壓縮空氣經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)空氣分配器依次進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，推動(dòng)活塞，帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn);曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)空氣分配器聯(lián)動(dòng)軸及分氣盤轉(zhuǎn)動(dòng)，依次進(jìn)入各個(gè)氣缸，使曲軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到120r/min，發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)開始供油，從而起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī);發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，關(guān)閉起動(dòng)按鈕，高壓空氣停止進(jìn)入氣缸，空氣起動(dòng)活門關(guān)閉。如圖3所示。

1.4.2 空氣系統(tǒng)充氣原理

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，曲軸通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)，將外界空氣濾清后，提高壓力，經(jīng)管路進(jìn)入油水分離器、空氣濾、自動(dòng)調(diào)壓器和沉淀池，濾掉油和水，調(diào)整好空氣壓力，進(jìn)入空氣瓶[4]。油水分離器中的油水及雜質(zhì)經(jīng)過電控閥、單向閥由排氣管排出車外，沉淀池的油水混合物通過排污開關(guān)排到車外;空氣充足后，由自動(dòng)調(diào)壓器控制，使空氣壓縮機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。如圖4所示。

1.4.3 空氣系統(tǒng)吹洗原理

當(dāng)需要吹洗工作時(shí)，打開高壓空氣瓶開關(guān)，控制吹洗的氣電閥打開，壓縮空氣經(jīng)空氣管以高速?gòu)囊淦鞯膰娮鞗_出，并將水箱中的水引射出來(lái)，氣與水的混合物通過管上18個(gè)直徑1.5mm的小孔，以一定角度對(duì)玻璃進(jìn)行清洗。如圖5所示。

2 ?故障分析及排除

2.1 空氣起動(dòng)困難

此故障除發(fā)動(dòng)機(jī)本體的問題外，其本質(zhì)是起動(dòng)時(shí)，進(jìn)入氣缸的氣體壓力低，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過低，無(wú)法起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

2.1.1 空氣瓶壓力不足

①故障現(xiàn)象。觀察氣壓表示數(shù)，發(fā)現(xiàn)高壓空氣瓶壓力不足。

②排除方法。采用氣、電聯(lián)合方式進(jìn)行起動(dòng)。同時(shí)也可采用外界高壓空氣瓶連接的方式進(jìn)行應(yīng)急起動(dòng)，連接外界空氣瓶時(shí)，應(yīng)先將車內(nèi)空氣瓶開關(guān)關(guān)閉，方便時(shí)更換空氣瓶[3]。

2.1.2 減壓閥故障

①故障現(xiàn)象?？諝馄饎?dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)時(shí)，采用電啟動(dòng)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫達(dá)到60℃時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，檢查起動(dòng)管路無(wú)漏氣。然后，打開管路中的一個(gè)空氣瓶，氣壓表顯示壓力為15MPa，接通氣壓電磁閥，發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)，駕駛終端顯示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于120r/min，不能滿足氣動(dòng)的要求。②故障原因。減壓閥濾網(wǎng)有銹蝕、棉絮等雜物，導(dǎo)致閥體堵塞，減壓閥出口壓力低，達(dá)不到啟動(dòng)要求。③排除方法。拆下減壓閥清理減壓閥濾網(wǎng)上的銹蝕、棉絮等雜物。

拆下減壓閥，將其空氣入口處連接高壓空氣瓶及氣壓表，出口處連接氣壓表，檢測(cè)減壓閥減壓效果，如出口壓力達(dá)不到8MPa則不能達(dá)到起動(dòng)壓力要求，此時(shí)先調(diào)整減壓閥壓力調(diào)整螺母，如調(diào)整完還達(dá)不到壓力要求則更換減壓閥。

2.1.3 系統(tǒng)漏氣

①故障現(xiàn)象。車輛處于熄火狀態(tài)，打開車首高壓空氣瓶，記錄壓力表數(shù)值為15MPa，30分鐘后再次查看壓力表指示壓力低于14MPa，不能滿足“空氣壓縮機(jī)不工作30分鐘內(nèi)，系統(tǒng)壓力降不超過1.0MPa”的要求。

②故障原因。高壓空氣瓶螺旋開關(guān)關(guān)閉不嚴(yán);空氣管路破損或聯(lián)接處漏氣;安裝使用中管路接頭錐面未清潔或沒有對(duì)正，或使用不合規(guī)定的工具使旋緊力矩過緊，造成連接接口螺紋損壞;由于排污不及時(shí)，油水分離器中油、水及雜質(zhì)堆積堵塞排污電控閥，導(dǎo)致閥體密封不嚴(yán)，進(jìn)而造成漏氣。

③排除方法。更換空氣瓶螺旋開關(guān);更換或?qū)ζ茡p的管路重新進(jìn)行焊修更換。接頭漏氣時(shí)應(yīng)當(dāng)清潔接頭錐面重新進(jìn)行連接。清理電控閥體中的臟污，并要求駕駛員按照空氣起動(dòng)系統(tǒng)排污要求“發(fā)動(dòng)機(jī)每工作40～90min以及準(zhǔn)備熄火之前均要打開儀表盤上的油水分離器控制按鈕，放出油水分離器中的油、水及雜質(zhì)”進(jìn)行操作。

2.1.4 自動(dòng)調(diào)壓器故障

①故障分析。當(dāng)自動(dòng)調(diào)壓器出口壓力小于14.2MPa時(shí)泄壓;或泄壓后，當(dāng)自動(dòng)調(diào)壓器出口壓力小于12.2MPa時(shí)，調(diào)節(jié)閥不能開啟使安全閥和斷路活門關(guān)閉，導(dǎo)致漏氣。

②排除方法。此時(shí)需調(diào)節(jié)斷路活門組件，將螺柱順、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（螺紋每轉(zhuǎn)半圈，壓力變化約為1MPa），然后經(jīng)試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試直至調(diào)到合格范圍內(nèi)，若調(diào)節(jié)無(wú)校則更換自動(dòng)調(diào)壓器。

③自動(dòng)調(diào)壓器其他故障現(xiàn)象及分析。自動(dòng)調(diào)壓器還可能出現(xiàn)壓力大于15.2MPa時(shí)不泄壓和自動(dòng)調(diào)壓器充氣過程中調(diào)節(jié)閥有漏氣現(xiàn)象導(dǎo)致充氣緩慢的故障現(xiàn)象。

自動(dòng)調(diào)壓器故障短時(shí)間無(wú)法修復(fù)，需將自動(dòng)調(diào)壓器從車輛上拆卸下來(lái)再進(jìn)行試驗(yàn)和調(diào)試。

將自動(dòng)調(diào)壓器從車上拆下后，對(duì)其工作性能進(jìn)行試驗(yàn)：自動(dòng)調(diào)壓器進(jìn)口接氣源，當(dāng)出口壓力達(dá)到14.2～15.2MPa時(shí)針狀斷路活門開啟、安全閥開啟，自動(dòng)調(diào)壓器進(jìn)口通過安全閥與大氣相通。此時(shí)自動(dòng)調(diào)壓器進(jìn)口壓力為1.0～1.5MPa（壓力表顯示）。緩慢打開開關(guān)模擬氣動(dòng)元件實(shí)際用氣過程，使自動(dòng)調(diào)壓器出口壓力降為12.2～13.9MPa時(shí)，調(diào)節(jié)閥開啟，使安全閥和斷路活門關(guān)閉，又開始充氣。

2.2 壓力表指示壓力過高或不指示

①故障原因。氣壓表接頭管路入口節(jié)流孔污物淤積過多導(dǎo)致堵塞或壓力表?yè)p壞。②排除方法。清理節(jié)流孔處淤積的污物或更換壓力表。

2.3 充氣緩慢或不充氣

①故障原因。油水分離器或空氣濾過臟導(dǎo)致不充氣或充氣緩慢：使用中不按照規(guī)定進(jìn)行排污，導(dǎo)致油水分離器及沉淀池內(nèi)油水臟污嚴(yán)重或銹蝕嚴(yán)重，造成管路堵塞，致使充氣壓力低，同時(shí)壓力持續(xù)升高會(huì)導(dǎo)致管路及油水分離器爆裂的情況發(fā)生。②排除方法。打開儀表板上油水分離器開關(guān)，檢查電控閥是否能正常排污，如無(wú)法正常排污則更換電控閥，安裝前將高壓氣源與電控閥相連，在低壓（1.0MPa）到高壓（15MPa）的過程中，檢驗(yàn)其是否漏氣;當(dāng)壓力達(dá)到（14.7±0.5）MPa時(shí)，接入22～24V直流電源，檢查電控閥工作是否可靠。如電控閥能正常工作，清洗或更換空氣濾和油水分離器等部件。

3 ?保養(yǎng)

檢查空氣瓶的氣壓，應(yīng)在（12.75～15）MPa內(nèi)，若不符合標(biāo)準(zhǔn)則使用空氣壓縮機(jī)對(duì)其進(jìn)行充氣;

檢查系統(tǒng)管路及管路連接處，應(yīng)密封可靠;

擦拭空氣起動(dòng)系統(tǒng)各個(gè)機(jī)件，并檢查其密封性;

若發(fā)動(dòng)機(jī)需長(zhǎng)時(shí)間停放時(shí)，應(yīng)關(guān)閉高壓空氣瓶開關(guān)。

4 ?結(jié)論

空氣起動(dòng)系統(tǒng)是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的主要起動(dòng)方式，通過分析并排除空氣起動(dòng)系統(tǒng)故障，熟練掌握故障機(jī)理，能夠提高解決問題的效率，讓修理人員快速掌握分析和解決空氣起動(dòng)系統(tǒng)故障的方法。

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