內燃機車柴油機運行故障分析及處理方法研究

程國昊

摘 要：內燃機作為一種重要的機械動力來源，在各個領域發(fā)揮著越來越重要的作用，由于內燃機車運行時間長、負荷大、工況惡劣，在日常使用和維護過程中需要更加專業(yè)的維護保養(yǎng)，尤其重要的是進行運行期間的連續(xù)監(jiān)測和科學維護。本文主要對柴油內燃機在日常使用過程中的常見故障進行分析，提出故障對應的處理辦法。

關鍵詞：內燃機;柴油機;運行故障;處理方法

1 內燃機車柴油機運行故障分析

1.1 內燃機車常見的故障類型及其成因分析

1.1.1 內燃機車常見故障原因分析

特種車輛內燃機是一種復雜的機械裝置，使用過程中常見故障有無法啟動，機械故障等等，而機械故障一般是由磨損導致的，而引發(fā)磨損故障的原因主要有以下幾類：（l）潤滑狀況不佳或者系統(tǒng)故障導致整個發(fā)動機潤滑不良（2）摩擦副表面粗糙度不合格，比如缸套表面加工精度不夠，摩擦副零件材質不合格（3）制造工藝落后，質量管理體系不完善，裝配質量達不到標準要求（4）內燃機工況惡劣引起的異常磨損：如內燃機空濾沒有定期除塵和更換，長期在高粉塵環(huán)境使用導致一些硬度較大的粉塵進入發(fā)動機內部，造成潤滑油污染，加速摩擦副的磨損，堵塞各種管道

1.1.2 內燃機車常見的故障類型介紹

（l）氣缸與活塞之間的故障

①活塞、活塞環(huán)及氣缸之間的配合間隙故障。裝配柴油發(fā)動機需要較高的精度要求，這里的精度不光指零部件加工精度，還包括運動副各部件之間的配合精度，但在實際操作過程中，由于種種原因導致達不到標準要求。如果是間隙配合，會導致在做功過程中高溫高壓氣體泄漏，導致異常高溫、效率低下、機油增加等異常現象;如果是過盈配合，會使活塞環(huán)和缸套之間摩擦增大，導致二者加速磨損，甚至活塞環(huán)斷裂失效。

②拉缸及咬缸故障。在柴油機運行過程中，如果機油量不夠、機油粘度過大或者潤滑油路堵塞，會導致在活塞和氣缸或活塞環(huán)與氣缸之間無法形成足夠厚度的油膜，這時這些運動部件之間的狀態(tài)是直接接觸，一旦發(fā)生干摩擦現象，隨著內燃機高速運轉，快速的摩擦會產生大量的熱量，這些熱量足以達到金屬熔點，導致金屬部件表面熔化，類似于焊接現象機理，熔化的液態(tài)金屬使二者形成粘連，隨著運動和摩擦的繼續(xù)，會導致兩者之間完全粘連焊死，也就是俗稱的“咬缸”。

③活塞環(huán)磨損故障。活塞環(huán)的工作環(huán)境相當惡劣，要承受高溫和高壓氣體的壓力和沖擊，還有與缸套之間的摩擦，其受力情況復雜，活塞環(huán)常見故障類型主要包括活塞環(huán)變形，活塞環(huán)斷裂，活塞環(huán)故障會直接導致發(fā)動機損壞，無法正常工作，甚至造成嚴重事故。

（2）凸輪和挺桿之間的快速磨損

在使用過程中一般會發(fā)生下列兩種情況：①凸輪與挺桿兩者之間由于缺乏機油潤滑導致干摩擦形成的粘著磨損，這種磨損機理與活塞缸套之間的磨損類似。②表面疲勞磨損。由于金屬材料的特性和凸輪與挺桿的之間運作機制，兩者在交變負載頻繁變化的情況下承受交變應力，隨著使用時間的延長，在零部件接觸的表面由材料缺陷和加工缺陷逐漸發(fā)展為微裂紋，隨著進一步的受力和摩擦，這些微裂紋會逐漸由微觀轉為宏觀，直到加速磨損形成的點蝕缺陷，這時的磨損速度會呈現指數加速，點蝕一旦形成，會直接導致內燃機配氣不正常，導致發(fā)動機不能正常運轉。

（3）柴油內燃機故障退化和不正合理的潤滑油添加劑造成的損失

內燃機內部零部件眾多，空間狹小，承受高溫高壓氣體的沖蝕，工作環(huán)境復雜，潤滑油與燃氣、空氣接觸時，會發(fā)生多種復雜的化學反應，這些化學反應和反應產物會導致潤滑油氧化變質，氮氧化物硝化和固體沉淀的固化反應，這些反應產物會導致機油變質，導致機油失去潤滑的功能，同時，這些產物會在表面形成一層薄膜，并使?jié)櫥瑺顩r和油質雪上加霜，甚至失去潤滑能力和功能，潤滑系統(tǒng)一旦失去功效，會對內燃機造成致命的嚴重磨損。

1.2 柴油機故障分析

1.2.1 柴油機的結構

通常使用的四沖程柴油機主要由八大部分組成，通過這些部分的精密協(xié)調動作，周而復始的運動為車輛提供源源不斷的動力。這八大部分包括：

（1）本體組件。包括柴油機本體、氣虹蓋、氣缸套等，它為柴油機其他零部件提供安裝基礎和安裝骨架。

（2）曲軸活塞連桿組和曲軸飛輪組等，這時是柴油機能量轉換的關鍵部件。

（3）齒輪傳動機構。通過齒輪的精密傳動保證柴油機各系統(tǒng)協(xié)調運動。

（4）配氣機構。包括空氣濾芯，進氣管，排氣管，消聲器，凸輪軸，閥，渦輪增壓器、中冷器等，通過這些零部件控制進氣，排氣閥的開啟和關閉，完成吸入空氣排出廢氣的交換過程。

（5）燃油系統(tǒng)。由燃油泵、燃油濾清器、輸油管路、調速器以及噴油嘴等組成，它將燃料加壓霧化，按照設定好的量噴入燃燒室。

（6）潤滑系統(tǒng)。由機油泵、機油濾清器、機油冷卻器和一些閥門等組成，將潤滑油沿著管路送到各個潤滑點和運動摩擦表面。

（7）冷卻系統(tǒng)。由水箱、換熱器、水泵和溫控器等組成，確保及時有效吸收發(fā)動機本體產生的多余熱量，將發(fā)動機溫度控制在合理的范圍之內。

（8）起動系統(tǒng)。由蓄電池、起動電機和輔助設備組成，借助起動電機帶動飛輪高速旋轉進而帶動曲軸，使柴油機實現正常工作。

1.2.2 柴油機常見故障原因分析

柴油機零件眾多，功能和作用也各有差異，眾多零部件有機地結合共同協(xié)同完成既定的功能。一旦系統(tǒng)中的某一部分被阻斷、破壞，將會喪失原有的功能;各個零部件之間不協(xié)調或者不在原有的設定狀態(tài)，柴油發(fā)動機也會產生異常現象，出現各種故障，導致無法正常工作。由于柴油機結構復雜，為了便于對各種情況進行針對性的分析，按照常見故障類型分系統(tǒng)進行列表，便于速查。

（1）柴油機起動困難或不能起動原因分析如下

燃油系統(tǒng)：燃油管路中進入了空氣;燃油管路堵塞狹窄無法供油;燃油濾清器堵塞;柴油泵不供油或供油不連續(xù);噴油嘴噴孔堵塞;噴油嘴針閥卡死不動作

電起動系統(tǒng)：起動系統(tǒng)接線錯誤、線路故障;蓄電池電壓偏低;起動電機電刷磨損導致與換向器沒有接觸或接觸不良

曲柄連桿機構：活塞環(huán)或缸套過度磨損，密封能力喪失;壓縮比小

配氣機構與進、排氣系統(tǒng)：氣門間隙偏大漏氣;配氣相位不符合要求;空氣濾清器堵塞無法進入空氣

（2）柴油機功率不足原因分析如下

燃油系統(tǒng)：燃油管路存在進入空氣或堵塞現象;燃油濾清器堵塞;噴油嘴霧化不良或噴油壓力不足;噴油提前角不正確

配氣機構與進、排氣系統(tǒng)：空氣濾清器堵塞;氣門漏氣;配氣相位不對;氣門間隙不正確;排氣管積炭嚴重導致堵塞;壓氣機、渦輪的進氣管路堵塞或漏氣

曲柄連桿機構：氣缸蓋螺絲松動漏氣;連桿軸瓦與連桿軸頸表面咬毛松動

（3）柴油機運轉不穩(wěn)原因分析如下

燃油系統(tǒng)：各噴油嘴供油不均勻;柱塞彈簧或供油閥彈簧斷裂;調節(jié)齒輪或油門拉桿卡阻;燃油系統(tǒng)進入空氣;

通過對柴油機常見故障進行分析，可以看出柴油機各個機構和系統(tǒng)均可導致各種故障，通過這種分析，便于我們及時處理柴油機運行故障和進行日常維護。下面對常見的重大故障進行重點分析。

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