柴油發(fā)動機(jī)故障診斷與維修

王貴程，吳國新，江 波，徐小力

（北京信息科技大學(xué)現(xiàn)代測控技術(shù)教育部重點實驗室，北京 100192）

0 引言

隨著我國工程機(jī)械行業(yè)快速發(fā)展和需求的增加，現(xiàn)代工程機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，功能日趨完善。但在實際工程應(yīng)用中，往往有許多因素不可避免的對機(jī)械設(shè)備造成一定的損傷，讓設(shè)備出現(xiàn)各種故障，不僅失去原有的機(jī)械運行功能，且可能發(fā)生更嚴(yán)重的安全事故，導(dǎo)致更大的經(jīng)濟(jì)財產(chǎn)損失與人員傷亡。因此，越來越多的新技術(shù)新方法被應(yīng)用到工程機(jī)械維修的實踐應(yīng)用中，并促進(jìn)了我國機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展。針對柴油發(fā)動機(jī)的維修，現(xiàn)代化程度還有待進(jìn)一步提升，為保障工程機(jī)械使用壽命以及設(shè)備性能指標(biāo)與任務(wù)完成質(zhì)量，需從整體上對柴油發(fā)動機(jī)的常見故障進(jìn)行診斷維修的流程研究與規(guī)范化管理。

1 柴油發(fā)動機(jī)的構(gòu)成

柴油發(fā)動機(jī)是由6部分組成，即2大機(jī)構(gòu)（曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)）和4大系統(tǒng)（燃料供給系、潤滑系、冷卻系統(tǒng)和起動系統(tǒng)）。

（1）曲柄連桿機(jī)構(gòu)和機(jī)體組件。曲柄連桿機(jī)構(gòu)主要由機(jī)體組（氣缸機(jī)體、氣缸上端蓋、油底殼、氣缸套）活塞連桿組（活塞、活塞環(huán)、連桿）和曲軸飛輪組（曲軸和曲軸飛輪）等組成。功能是在燃油進(jìn)行燃燒時產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換為動能。

（2）配氣機(jī)構(gòu)。主要由4部分組成，包括進(jìn)氣門、排氣門、搖臂、正時齒輪等，功能是開啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門，保持氣體進(jìn)入到氣缸內(nèi)以及將氣缸內(nèi)的所產(chǎn)生的廢氣排出。

（3）燃料供給系統(tǒng)。由7部分組成，主要包括油箱、燃油濾清器、空氣濾清器、噴油器、油管、進(jìn)氣管、排氣管等。燃料供給系統(tǒng)的功能是能根據(jù)負(fù)載的大小將燃油和空氣按一定的比例以霧狀的形式輸送到氣缸內(nèi)，使其進(jìn)行充分燃燒，以使發(fā)動機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的工作。

（4）潤滑系。主要由機(jī)油泵、機(jī)油冷卻器、機(jī)油濾清器、油底殼等組成。潤滑系統(tǒng)的作用是在運動構(gòu)件摩擦表面之間形成一層油膜實現(xiàn)液體摩擦，達(dá)到減小阻力、降低功耗損失的作用。

（5）冷卻系統(tǒng)，主要功能是實現(xiàn)在高溫環(huán)境下能夠降低發(fā)動機(jī)整體的熱量，保證發(fā)動機(jī)在合適的溫度狀態(tài)下進(jìn)行持續(xù)工作，同時在低溫環(huán)境下也能防止發(fā)動機(jī)過冷。主要由水泵、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器組成。

（6）起動裝置。主要功用是將自身的動力傳遞給發(fā)動機(jī)的曲軸從而實現(xiàn)發(fā)動機(jī)的運轉(zhuǎn)。主要由蓄電池、導(dǎo)線、起動機(jī)和啟動開關(guān)所組成。

2 柴油發(fā)動機(jī)的故障診斷

2.1 柴油發(fā)動機(jī)故障診斷目的

（1）對柴油發(fā)動機(jī)的運行進(jìn)行必要的檢測，能夠預(yù)防機(jī)器發(fā)生的故障，以便能夠保證柴油發(fā)動機(jī)在可靠、安全的狀態(tài)下運行，把柴油發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障頻率降低到最低。

（2）制定合理的柴油發(fā)動機(jī)檢修計劃，使柴油發(fā)動機(jī)能穩(wěn)定地運行，延長使用壽命和降低維修費用。

2.2 柴油機(jī)故障診斷方法

（1）通過利用傳統(tǒng)的物理手段（如震動、發(fā)動機(jī)運動聲、激光、射線）和化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)現(xiàn)象直接監(jiān)測故障。不管是物理現(xiàn)象還是化學(xué)反應(yīng)，都要對變化規(guī)律和特征進(jìn)行觀察，以確保能夠快速檢測和診斷故障。

（2）利用征兆判斷故障部位。要求維修人員必須深入研究復(fù)雜故障所對應(yīng)的各種征兆，仔細(xì)分析設(shè)備運行中的信息特征，從而獲得與故障相對應(yīng)的征兆，并利用這些征兆進(jìn)行故障診斷，在診斷中可能存在一種故障對應(yīng)幾種征兆，或幾種征兆對應(yīng)幾種故障，所以需要利用征兆的同時進(jìn)行不斷地實踐和總結(jié)。

3 柴油機(jī)常見故障分析

3.1 柴油發(fā)動機(jī)低壓油路故障

（1）故障現(xiàn)象：發(fā)動機(jī)不能啟動，并且排氣管不排煙。在松開噴油泵和濾清器接頭并沒有油流出或冒出氣泡。

（2）故障原因：油箱的開關(guān)沒有打開；油箱內(nèi)的燃油不充足；油箱內(nèi)的油管老化不能進(jìn)行給其輸油；輸油泵損壞；柴油濾清器沒有定期更換濾芯而堵塞；輸油泵油閥老化，活塞磨損嚴(yán)重或活塞內(nèi)膠圈長時間沒有更換而失效。

（3）低壓油路出現(xiàn)故障時診斷流程見圖1。

3.2 柴油發(fā)動機(jī)不易起動故障

（1）故障現(xiàn)象：發(fā)動機(jī)有啟動的征兆，排氣管冒白煙。

（2）故障原因：發(fā)動機(jī)溫度低；進(jìn)入燃燒室的供油量不足；噴油器對燃油不能進(jìn)行有效地霧化，進(jìn)入燃燒室內(nèi)燃油不能與空氣進(jìn)行有效地燃燒；汽缸內(nèi)的壓力不足，不能使柴油達(dá)到可燃點。

（3）柴油機(jī)不易啟動故障診斷流程見圖2。

3.3 柴油機(jī)發(fā)生游車故障

（1）故障現(xiàn)象：發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)忽快忽慢，忽高忽低的現(xiàn)象。

（2）故障原因：燃油系統(tǒng)進(jìn)入了太多的空氣或燃油路堵塞，空氣進(jìn)入正常但燃油忽多忽少，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速不能正常運轉(zhuǎn)；調(diào)速器彈簧彈力過低，不能迅速改變供油量；調(diào)速彈簧可能長期使用導(dǎo)致變形或斷裂；調(diào)速器內(nèi)機(jī)油過多導(dǎo)致工作不靈敏；噴油泵內(nèi)的柱塞套安裝位置不準(zhǔn)確，導(dǎo)致間隙過大或燃油漏出；凸輪軸和凸輪磨損嚴(yán)重使供油時間拖后，供油不及時；長期未檢查柱塞彈簧導(dǎo)致彈簧斷裂

（3）柴油機(jī)游車故障診斷流程見圖3。

4 結(jié)論

針對柴油機(jī)發(fā)動機(jī)故障診斷與維修的技術(shù)研究，首先了解柴油發(fā)動機(jī)構(gòu)造和各部分功能，并對其功能進(jìn)行逐一分析；其次介紹故障診斷的目的和方法，包括物理方法和化學(xué)方法；第三列舉柴油發(fā)動機(jī)常見故障，通過故障分析了解設(shè)備的征兆，并且能夠判斷出故障出現(xiàn)的部位及解決的措施。

圖1 低壓油路故障診斷流程

圖2 柴油機(jī)不易啟動故障診斷流程

圖3 柴油機(jī)發(fā)生游車診斷故障流程