柴油發(fā)動機運動部件常見故障診斷分析

于洋　華樹明

【摘? 要】由于柴油發(fā)動機內部結構復雜，其運動部件檢測難度較大，為對柴油發(fā)動機運動部件進行故障診斷，需對故障產(chǎn)生的原因及解決方案進行提前研究，利于對柴油發(fā)動機運動部件的診斷。本文重點分析如何準確分析柴油發(fā)動機運動部件的故障，闡述如何運用計算機軟件仿真技術和動力學原理判斷并分析故障信號和故障發(fā)生部位，從而對柴油發(fā)動機運動部件進行故障檢測。

【關鍵詞】柴油發(fā)動機;運動部件;故障診斷

柴油發(fā)動機是典型的往復式內燃機，利用柴油燃燒后的能進行往復活塞運動產(chǎn)生機械能。在現(xiàn)代化進程中柴油發(fā)動機的應用具有重要意義，在軍事、工業(yè)、交通、生活等方面具有重要應用，但由于其功率大、負荷高的原因，柴油發(fā)動機運動部件曲軸、連桿及活塞曲柄連桿機構等重要部件經(jīng)常發(fā)生故障，經(jīng)常發(fā)生拉缸、敲缸、撞缸、連桿軸承間隙異常、連桿螺栓斷裂等故障。利用仿真技術可得到相應的故障信號并進行故障分析。

一、柴油發(fā)電機現(xiàn)狀

柴油發(fā)動機機在我國應用廣泛，對于我國工業(yè)、生活等方面十分重要，例如，汽車、輪船、裝甲車等機械設備。因此，隨著我國科技的發(fā)展和社會的進步，對于柴油發(fā)動機的研究及應用也在不斷發(fā)展。由于柴油發(fā)動機零件增加，部件關聯(lián)性增加，架構日益復雜，柴油發(fā)動機發(fā)成故障的可能及運動部件的故障檢測難度也隨之增加。對柴油發(fā)動機運動部件進行故障分析研究，可幫助相關人員減少實際故障檢測的時間及效率，對運動部件發(fā)生故障產(chǎn)生的狀況有一定的了解，從而更好地解決故障問題，幫助柴油發(fā)動機優(yōu)化、改進部件，防止事故的發(fā)生。因此，對于柴油發(fā)動機運動部件常見故障的診斷分析具有重要意義并需要不斷進行研究更新故障發(fā)生情況。

故障的發(fā)生不是無征兆、無準備的，柴油發(fā)動機常見部件的故障發(fā)生都有特定的信號，對于故障信號科學分析及比對可有效診斷部件故障。目前故障信號的產(chǎn)生多依靠傳感器采集的運動部件由于故障產(chǎn)生的異常振動及位移變化，通過不同部位及不同信號，通過故障信號的準確采集和分析，可以得出發(fā)生故障的部位、原因及程度并采取有效的修理方案。由于科技的發(fā)展及計算機的迅速崛起，目前對于柴油發(fā)動機信號的采集與分析正趨于智能化和信息化，極大地提高了故障診斷的效率和準確度。故障診斷可分為對故障信號的采集、處理、得出故障診斷結果，但故障檢測有許多特殊情況，柴油發(fā)動機的零件數(shù)量和復雜程度也不斷增加，檢測及分析過程中許多偶然因素也可能影響故障檢測，在這種情況下，其發(fā)生的信號差異可能極小難以引起人工分析的注意，最終影響故障檢測結果。但利用計算機分析進行故障檢測，可深入識別故障信號的細節(jié)差異，排除人為因素等對部件故障進行更為準確的檢測并得出結果。

但由于柴油發(fā)動機的不斷升級，有些故障并不能通過信號采集進行檢測，在某些復雜的部位，信號采集并具有一定的難度，需要考慮故障發(fā)生的機理及部件進行運行所需要的條件進行分析。為解決這些問題，需要對柴油發(fā)動機的運動部位故障情況具有更深的了解，不斷對柴油發(fā)電機傳感器進行升級，提高信號采集的準確度和信號分析的準確度，從而促進對柴油發(fā)動機的運動部位的故障檢測。

二、柴油發(fā)動機運動部位常見故障檢測的難點及檢測方法

由于柴油發(fā)動機由于運動部件故障發(fā)生情況主要為拉缸、敲缸、撞缸、連桿軸承間隙異常、連桿螺栓斷裂等故障，由于柴油發(fā)動機運動部件的高速運動，采集信號的傳感器難以安裝并采集信號，對相應部件的檢測難以進行，在高速運動的情況下，發(fā)生故障后影響故障信號采集的因素眾多，難以對故障信號進行處理并分析。同時由于柴油發(fā)動機零件復雜，運動過程中發(fā)生故障的零件所處部位，影響情況也不同，難以對其故障進行準確分析。

目前，對于柴油發(fā)動機運動部件故障檢測多采取地域數(shù)據(jù)的處理和診斷，動力學原理對柴油機運動部件進行故障檢測也有部分應用，根據(jù)動力學原理進行故障檢測可以對故障發(fā)生的原因及情況進行更加準確的分析，主要操作方法為運用計算機建模技術和仿真軟件，對于柴油發(fā)動機運行情況進行模擬，通過柴油發(fā)動機的實際參數(shù)和故障發(fā)生后的所有可能參數(shù)進行模擬比對，通過計算機運行情況及參數(shù)測算等得出實際發(fā)生的故障。采取仿真模擬、識別故障發(fā)生時個部件的參數(shù)與正常參數(shù)比對的故障檢測方式可以較為精確得進行故障檢測，具有故障檢測效率高，耗費時間資金少，符合時代發(fā)展等優(yōu)點，具有廣闊的發(fā)展前景，但所需要的數(shù)據(jù)處理等技術要求較高，對于計算機的應用也需要有一定的了解及掌握，需要更高層級的技術人才。

三、柴油發(fā)動機運動部件故障診斷

柴油發(fā)動機運動部件的故障多由于往復式內燃機進行高速往復活塞運動產(chǎn)生摩擦，從而造成部件磨損或變形，從而形成部件故障，高速運動后造成部件磨損或變形后其運動時會產(chǎn)生振動及噪音。部件造成磨損或變形后，在不同部件之間的接觸和撞擊，引起其他部件的變形，造成其他異響和噪聲。也可能由于部件的高速運動及部件老化，造成機械散熱產(chǎn)生問題、引起短路等故障。同時，在柴油發(fā)動機運動部位發(fā)生一類故障時，往往會引起其他部位、其他方面的故障，因此，對于柴油發(fā)動機運動部位的故障分析無法簡單進行檢測并得出故障檢測結果，以免誤診造成更大的損失。

（一）拉缸故障診斷

拉缸故障指汽缸的內壁由于高速往復活塞運動形成溝痕，造成活塞、活塞環(huán)、氣缸壁之間產(chǎn)生縫隙影響氣密性，從而造成氣缸壓力降低、動力減小等問題。拉缸故障后會使得內燃機耗油增加，活塞損壞等問題，甚至可能由于潤滑油上躥到氣缸引起燒機油情況，造成發(fā)動機冒煙，甚至爆炸等嚴重后果。拉缸故障主要因為潤滑工作沒有做好或機油老化，也可能因為活塞及氣缸壁制造材料不達標等因素引起。對拉缸故障進行檢測時，可通過拉缸故障現(xiàn)象、拉缸故障時的信號采集及分析或由發(fā)動機內潤滑油內金屬顆粒的值等方法來確定。

（二）敲缸故障診斷

在柴油發(fā)動機進行往復活塞運動時，活塞與氣缸壁可能產(chǎn)生碰撞，即敲缸現(xiàn)象，活塞在氣缸壁內高速往返運動時發(fā)生敲缸故障可能引起較大的振動和異響現(xiàn)象。敲缸是由于活塞與氣缸壁間隙過大、活塞裝反變形、潤滑工作不良或連桿變形造成。在破壞了活塞與氣缸壁正?？障兜那闆r下，高速運動的活塞與氣缸壁大力撞擊，造成敲缸異響及振動，同時也會造成機械部件損壞變形等問題。關于對敲缸故障的檢測，可以通過計算機仿真軟件進行建模，模擬柴油發(fā)動機敲缸現(xiàn)象的轉速等差異，從而對敲缸故障進行檢測分析。

（三）活塞曲柄連桿機構故障診斷

連桿軸在往復活塞運動中起著重要的作用，柴油發(fā)動機運動部位在長時間高負荷運動過程中，軸承之間間隙變大造成活塞運動過程中發(fā)生敲缸故障，最終造成連桿軸磨損變形甚至斷裂等問題。在對活塞曲柄連桿機構進行故障檢測時，可通過軸承間隙變大造成的故障信號等進行采集處理，判斷故障所屬的類型和程度，從而實現(xiàn)對活塞曲柄連桿機構故障的檢測。

結束語

由于柴油發(fā)動機運動部位故障檢測具有一定的難度，而對柴油發(fā)動機運動部位進行故障檢測在生活等應用中具有重要意義，相關人員需要通過更多的技術方法對柴油發(fā)動機運動部位進行故障檢測。目前較為準確的檢測方法為利用傳感器采集相應的故障信號并進行分析，得出故障發(fā)生的部位及程度。利用動力學原理等對部件進行故障檢測。另一種方法為利用計算機仿真軟件，對柴油發(fā)動機運動部位進行模擬，根據(jù)正常參數(shù)與故障參數(shù)的對比進行故障檢測。

參考文獻：

[1]李印成，劉珩博.柴油發(fā)動機運動部件常見故障診斷分析[J].科技經(jīng)濟導刊，2019，27（12）：81.

[2]劉鑫.柴油發(fā)動機運行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].電子科技大學，2006.

[3]宋力喆.柴油發(fā)動機運動部件故障診斷研究[D].北京化工大學，2017.

（作者單位：廣西防城港核電有限公司）