風冷式柴油發動機典型故障分析與診斷方法

王長春

（蘭州市軌道交通有限公司，甘肅 蘭州 730000）

風冷式柴油發動機應用十分廣泛，雖然其具有體積小、重量輕以及磨損少等突出的特點，故障率也相對較低，但是隨著其應用的增加，在實踐中還是會出現一些故障問題，必須對此引起高度的關注。在對風冷式柴油發動機進行檢修維護時，要全面分析故障原因，結合故障類型的不同來合理選擇故障診斷方法，從而準確快速地發現故障點位，并采取有效的故障排除以及預防措施，以保證風冷式柴油發動機運行的穩定性和安全性，從而為機械設備各項功能的正常發揮提供可靠的保證。

1 概述風冷式柴油發動機的主要特點分析

與傳統發動機相比，風冷式柴油發動機不僅重量輕、體積小，而且其適應性更加廣泛，能夠滿足在高溫地區的使用需要[1]。風冷式柴油發動機還具有故障率比較低的特點，其不需要水冷式發動機的冷卻水循環系統，有效地提高了發動機運行的可靠性。風冷式柴油發動機的缸套損耗率也相對較低，有效地提高了發動機的使用壽命。

2 風冷式發動機典型故障分析

2.1 常見故障現象分析

雖然風冷式柴油發動機的故障率相對較低，但是隨著其應用的增加，仍然存在發生故障的風險。在比較常見的故障中主要包括下面幾種情況。一是部分風冷式柴油發動機在啟動后會出現黑煙，同時發動機還伴隨有動力下降的現象，而且黑煙會持續冒出。部分發動機出現動力下降情況時，還會通常出現明顯的振動，且伴有黑煙以及煙灰排出。部分發動機會在啟動后的10～20 min后發生冒黑煙的情況，同時黑煙的濃度以及顏色還會不斷地增加，而此時發動機的動力明顯下降，其耗油量也會急劇增加，且隨時可能發生停機故障[2]。

2.2 常見故障類型分析

2.2.1 發動機由于長期使用而發生的故障類型

風冷式柴油發動機在經過長期使用后，可能會由于長時間的運轉而發生自然故障，對于這類故障可以綜合發動機的運行參數、故障現象以及相關的維護保養記錄來進行綜合的分析。

2.2.2 部分發動機零件的疲勞故障類型

一些風冷式柴油發動機雖然其本身并沒有發生實質性的質量缺陷，然而個別零部件在運行過程中出現了疲勞現象，也有可能對發動機的整體運行狀態造成明顯的影響。比較常見的有發動機配氣機構出現氣門彈簧以及挺桿疲勞問題，活塞環發生斷裂情況以及調整螺栓損傷等都會造成風冷式柴油發動機在無故障征兆的情況下突然發生故障。在對該類型故障進行診斷時可以通過耳聽方式來對噪音位置進行定位等方式來加以判斷。

2.2.3 發動機的燃油系統故障類型

風冷式柴油發動機的燃油系統有時候會發生突發性的故障，因此在故障類型判斷時要綜合分析排煙情況以及發動機各個汽缸的具體來油情況，以提高判斷的準確性[3]。當汽缸來油異常且發動機轉速明顯較低，同時伴有冒黑煙以及排灰現象，以及發動機在運行過程中有間歇性聲響以及振動情況時，其主要屬于發動機燃油系統的滴油以及噴油器霧化不良故障類型。當由于汽缸無油造成發動機轉速明顯降低，但其轉速仍能保持穩定且未產生振動時，屬于油路故障類型。當發動機只是在運行過程中產生黑煙而無其他異常情況時，屬于燃油雜質含量過高而導致的故障類型，此外，也有可能是閥門沒有密閉而造成的故障類型。風冷式多缸柴油發動機的故障類型往往是相同的。

2.2.4 發動機過熱故障類型

發熱故障是風冷式柴油發動機比較常見的故障類型之一。其主要表現除了在發動機啟動后10～20 min后排出黑煙、動力降低以及耗油量增加外，其排黑煙的問題還會持續30 min以上，并造成發動機動力輸出嚴重下降。另外，部分發動機在發生排黑煙等一系列故障現象后，會出現停機情況，且在經過1 h左右后雖然可以正常重啟，但是仍然會在啟動后幾分鐘內再次發生上述故障問題。

2.3 分析故障原因

由于風冷式柴油發動機主要是通過風扇產生的氣流來實現冷卻機體的目的，同時需要潤滑系統來對發動機內的各零部件進行潤滑。而在實際使用過程中，操作人員會根據實際情況來調整發動機的轉速，而發動機的轉速變化會對其運行的穩定性產生較大的影響。特別是當發動機轉速過低時，發動機有可能出現軸承損壞、燒瓦、進氣不足以及氣門間隙或者搖臂軸套故障，造成發動機動力降低以及排黑煙等故障問題。而發動機配氣機構以及其曲柄連桿機構沒有得到有效的潤滑是影響發動機轉速的主要原因。

3 風冷式柴油發動機典型故障診斷方法分析

3.1 發動機啟動故障的診斷方法

當發現風冷式柴油發動機難以啟動且存在化油器回火問題，可以首先嘗試將發動機動力加大，如果此時發動機發出較大噪音且劇烈振動，說明風冷式柴油發動機存在點火過早并造成了發動機過熱故障。檢修人員應及時對發動機曲軸、磁電機飛輪以及噴油器等進行檢查，并通過對相關零部件進行維修更換等方式來排除故障。

3.2 消聲器故障的診斷方法

當風冷式柴油發動機的消聲器尾部在啟動時發生“放炮”情況時，應首先檢查發動機在加速過程中的轉速是否正常，并要檢查其排氣聲音是否沉悶。如果發現發動機在運行過程中的功率較低，說明發動機是由于噴角提前角過小、噴油壓力太低霧化不良或者汽缸壓力不足等問題而造成的故障，檢修人員應及時采取相應的故障排除措施。另外，檢修人員應加強日常的維護保養工作，及時更換損耗比較嚴重的零部件，這樣才能降低故障的發生率。

3.3 發動機聲音異常的診斷方法

當發現風冷式柴油發動機在運行過程中存在摩擦聲，且當發動機動力增加時摩擦聲也會隨之加大，說明發動機存在活塞單邊擦缸等問題。應首先對發動機進行停機處理，然后再進行故障排查。

3.4 通過觀察氣門間隙進行故障診斷的方法

檢修人員在日常工作中要注意觀察風冷式柴油發動機氣門狀態，并對其氣門間隙變化進行規律性的總結分析，這是故障診斷中的重要方法之一。當氣門間隙發生突然性的改變時，同時說明發動機將出現散熱不良等故障，會嚴重影響發動機的正常運行，需要及時采取相應的維護檢修措施，將氣門間隙控制在合理的范圍內。

4 結語

造成風冷式柴油發動機故障的原因比較復雜，因此在故障診斷維修工作中要準確判斷故障類型以及故障原因，科學地運用故障診斷方法，以提高故障排查的效率和質量。檢修維護人員要注意積累經驗，并加強技術學習，不斷提高檢修維護的技術水平和故障排查能力，為發動機的正常運行提供可靠的保障。此外，在發動機的使用過程中，操作人員應嚴格遵守操作規范，并加強日常的維護保養工作，以降低發動機的故障率。