精益理論在柴油機行業的應用

于逸宸 王 軍

(大連中車柴油機有限公司，遼寧 大連 116000)

1 概述

隨著人類科技文明不斷進步，不可再生能源儲量日漸減少，人類對環境問題的日益重視，發展新能源動力是目前趨勢所向，但是傳統的汽油機、柴油機動力在目前的技術條件下依然無法被替代。相比常見的汽油機，柴油機的體積較大，顯得笨重，但由其輸出扭矩大、熱效率高、經濟性能好等優點，在所有動力之中依然不可或缺，特別是船舶裝備，更是離不開大馬力柴油機。目前，隨著內燃機技術的進步，柴油發動機日新月異的發展，一批先進的技術，例如電控直噴、共軌、渦輪增壓、中冷、EGR 等技術，在各型柴油發動機上得到廣泛的應用，使原來柴油發動機存在的一些缺點得到了較好的改善，讓柴油機在節能與排放方面更具備了包括汽油機在內的所有熱力發動機不可替代的優勢。

2 柴油機常見故障

2.1 敲杠故障

柴油機正常運轉時，每個氣缸的爆裂聲清脆、柔和、均勻。如果柴油發動機發出像金屬一樣響亮的爆震聲，通常稱為氣缸爆震。在實際使用中，柴油機會因各種原因撞擊氣缸。如果不及時處理此故障，將加速柴油機部件的磨損，并可能損壞連桿軸承、氣缸、氣缸蓋和活塞等重要部件，導致應用中的重大發動機故障事故。柴油機爆震氣缸可分為兩類，即燃燒爆震氣缸和機械爆震氣缸。如果發現某個氣缸爆震，首先需要判斷是燃燒爆震還是機械爆震。判斷方法是將氣缸供油架置于油位停止下，如果爆震聲停止，則為燃燒爆震，否則為機械爆震。

2.2 氣缸與活塞之間的故障

1) 活塞、活塞環和汽缸之間的間隙可能由于柴油機組裝期間的某些原因，導致汽缸和活塞之間的間隙不符合標準。間隙太大，活塞側的推力增加，他們之間的磨損加速，同時燃燒室的高溫和高壓氣體也會出現竄流現象。間隙太小，氣缸套上的活塞環停滯不前，活塞環和氣缸之間的磨損嚴重惡化。2) 活塞、活塞環和圓柱之間的部分磨損失敗在柴油機組裝過程中，如果活塞與圓柱的中心線不匹配，或者中心線不對齊，則會出現圓柱、活塞和活塞環之間的部分磨損、活塞頭的撓曲等錯誤，從而導致嚴重異常磨損。3) 如果汽缸和被咬的汽缸在柴油機操作過程中發生故障，活塞和汽缸之間或活塞環和汽缸之間沒有形成足夠厚度的油膜，因此三個摩擦面之間會發生直接接觸，從而產生干摩擦，在快速運動過程中會發生高溫，從而焊接摩擦副表面的材料，隨著摩擦副的移動，焊接部分再次撕裂，導致一個零件的材料移動到另一個零件，上的現象，隨著進一步的發展，就會在摩擦面之間形成大片的粘著區，繼而就會發生咬缸故障。

3 柴油機故障診斷方法

3.1 故障診斷專家系統

使用柴油機故障診斷專家系統可以對柴油機故障進行有效的診斷，柴油機故障診斷專家系統是現代診斷柴油機故障的方法之一。此系統屬于計算機程序系統，并且智能化程度較高，系統中有專家知識庫，專家知識庫中不僅儲存了許多關于柴油機故障診斷的知識，還具有十分豐富的柴油機故障經驗。不僅如此，柴油機故障診斷專家系統還可以模擬專家的思維來診斷柴油機的故障，減輕了系統操作人員的工作量。柴油機故障診斷專家系統中的知識庫是不斷更新的，當新的知識出現后，系統會自動更新上傳。柴油機故障診斷專家系統主要由四部分所組成，一是知識庫部分，知識庫部分是系統的核心，二是知識獲取部分，知識獲取部分對知識庫的更新有著很重要的作用，三是根據故障信息進行推理判斷故障的原因，此方法往往需要大量的實際操作經驗作為支撐，且其具有針對性，不便于大面積推廣。

3.2 神經網絡

眾所周知，柴油機結構的系統性較強，層次感分明，可以說非常復雜。非線性映射能力不僅可以很好的描述輸入模型、輸出模型，還可以對參數進行挑選，能夠選出最恰當的參數，而神經網絡則擁有非線性映射能力。此外，神經網絡還有處理數據的能力，數據處理能力可以建立柴油機正常運行時的模型、柴油機故障運行時的模型，通過對二者進行對比，找出柴油機故障模型的缺陷，發現柴油機存在的故障，并對柴油機進行改進。

3.3 信息融合方式

信息融合方式即利用傳感器采集各種各樣的柴油機故障特征信息，并將所采集到的信息相融合，信息進行融合后，會產生對柴油機故障診斷有用的信息。如果說根據一個故障特征進行柴油機故障診斷的準確性較低，那么根據多個故障特征來進行故障診斷的準確性則較高。信息融合方式在信息處理方面有著較強的能力，使用信息融合方式處理信息，有利于提高診斷的準確性。

4 結語

隨著現代工業的迅速發展和能源危機的逐漸惡化，機械設備在運行安全、簡化、降低能耗、保護環境等方面提出了更高的要求。在機械操作過程中，摩擦對之間的相互作用不僅加快了機械設備本身的磨損，還導致機械設備部件損壞，導致機械設備故障，以無益的形式消耗大量寶貴的能量。本文介紹了柴油機提高柴油機性能的常見故障和診斷方法。