6300型柴油機(jī)起動(dòng)困難的原因分析

摘要：文章通過(guò)影響柴油機(jī)起動(dòng)性能的因素，對(duì)6300型柴油機(jī)起動(dòng)困難的故障進(jìn)行了詳細(xì)分析，指出了氣缸起動(dòng)閥在關(guān)閉位置卡死，使起動(dòng)空氣不能進(jìn)入該氣缸進(jìn)而推動(dòng)活塞運(yùn)轉(zhuǎn)是造成柴油機(jī)起動(dòng)困難的根本原因，并針對(duì)該故障的原因提出相應(yīng)的預(yù)防措施，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī);起動(dòng)困難;原因分析;故障排除

1? 事故經(jīng)過(guò)

某柴油機(jī)為淄博柴油機(jī)總公司生產(chǎn)的四沖程6300ZLDZCA型柴油機(jī)，廢氣渦輪增壓，采用壓縮空氣起動(dòng)，6缸，氣缸直徑為300mm，活塞行程為380mm，起動(dòng)定時(shí)為上止點(diǎn)后5±4°CA，供油提前角為20±2°CA，發(fā)火順序?yàn)?-4-2-6-3-5，持續(xù)功率MCN為551kW，持續(xù)轉(zhuǎn)速為500r/min[1]。該柴油機(jī)在最近幾次啟動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)有時(shí)能正常起動(dòng)，有時(shí)不能起動(dòng)。不能起動(dòng)時(shí)會(huì)聽到氣缸蓋上有沉悶的放氣聲響，這時(shí)如果盤車使曲軸轉(zhuǎn)過(guò)至少120°CA，柴油機(jī)才能起動(dòng)起來(lái)。

2? 原因分析

柴油機(jī)能夠起動(dòng)成功應(yīng)同時(shí)具有良好霧化的燃油（可燃物）、足夠的新鮮空氣（助燃物）和壓縮終點(diǎn)溫度（熱源）的三個(gè)條件，即影響柴油機(jī)起動(dòng)成功的因素除起動(dòng)系統(tǒng)外[2]，還與燃油系統(tǒng)、氣缸的壓縮終點(diǎn)溫度和配氣機(jī)構(gòu)等有關(guān)。

2.1 起動(dòng)系統(tǒng)

該柴油機(jī)采用壓縮空氣起動(dòng)，其起動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1所示。壓縮空氣從空氣瓶出來(lái)，同時(shí)進(jìn)入主起動(dòng)閥3和操縱閥4，當(dāng)操縱閥被頂開時(shí)，壓縮空氣進(jìn)入主起動(dòng)閥上方，推動(dòng)活塞下行，使主起動(dòng)閥打開。這時(shí)，壓縮空氣通過(guò)主起動(dòng)閥分兩路，一路進(jìn)入空氣分配器1作為控制空氣，另一路進(jìn)入氣缸起動(dòng)閥2作為起動(dòng)空氣。起動(dòng)時(shí)，按照柴油機(jī)發(fā)火順序空氣分配器將控制空氣作用在起動(dòng)閥的活塞頂面，將氣缸起動(dòng)閥壓下推開，起動(dòng)空氣通入氣缸推動(dòng)活塞下行使曲軸旋轉(zhuǎn)。

從該起動(dòng)系統(tǒng)原理可知，對(duì)起動(dòng)的影響因素有：起動(dòng)定時(shí)、空氣瓶的壓力、止回閥的開度、主起動(dòng)閥、空氣分配器和氣缸起動(dòng)閥是否卡阻、咬死或漏氣等。

2.2 燃油系統(tǒng)

燃油系統(tǒng)是提供一定的供油時(shí)間、一定的供油量、一定的啟閥壓力和良好霧化質(zhì)量的燃油（可燃物）給柴油機(jī)，因此燃油系統(tǒng)工作是否正常將直接影響著柴油機(jī)的起動(dòng)性能。燃油管路是否有空氣存在、燃油柜出口閥是否打開、燃油濾器是否堵塞、高壓油泵齒條拉桿是否卡阻、供油定時(shí)是否正確、噴油泵的出油閥和柱塞過(guò)度磨損和卡阻、噴油器的針閥與針閥體過(guò)度磨損和卡阻、啟閥壓力過(guò)高或過(guò)低及噴孔是否堵塞是影響起動(dòng)能否成功的重要因素。

2.3 氣缸的壓縮終點(diǎn)溫度

壓縮終點(diǎn)溫度（熱源）是影響起動(dòng)能否成功的重要因素，壓縮終點(diǎn)溫度高有利于燃油的霧化和燃燒，從而有利于起動(dòng)。柴油機(jī)增壓空氣壓力過(guò)低、氣缸套與活塞環(huán)磨損、活塞環(huán)天地間隙與搭口間隙過(guò)大、進(jìn)排氣閥與閥座磨損密封不良、進(jìn)排氣閥氣閥間隙過(guò)小、氣缸墊片沖破、氣缸蓋底面與活塞頂面燒蝕、活塞銷與銷座孔磨損、曲柄銷與六連桿大端軸承磨損、主軸承與主軸頸磨損等均會(huì)影響壓縮終點(diǎn)溫度從而影響柴油機(jī)的起動(dòng)性能。

2.4 配氣機(jī)構(gòu)

換氣機(jī)構(gòu)的作用是按柴油機(jī)的發(fā)火次序定時(shí)地打開和關(guān)閉柴油機(jī)的進(jìn)、排氣閥，提供足夠的新鮮空氣（助燃物）并把做功后的燃?xì)馀懦龤飧淄?，因此換氣機(jī)構(gòu)工作是否正常也將直接影響著柴油機(jī)的起動(dòng)性能。對(duì)于本機(jī)來(lái)說(shuō)，進(jìn)、排氣閥定時(shí)及開啟持續(xù)時(shí)間是否正確，壓氣機(jī)進(jìn)口濾清器、壓氣機(jī)葉輪、擴(kuò)壓器、空氣冷卻器、進(jìn)氣閥、排氣閥、渦輪機(jī)噴嘴環(huán)、葉輪及排氣煙囪是否堵塞等也是造成不能正常起動(dòng)的重要因素[2]。

3? 故障排除

檢查燃油系統(tǒng)。檢查燃油柜出口閥、燃油濾器、高壓油泵齒條位置正常。檢查供油定時(shí)，其供油定時(shí)為19°CA。拆下噴油器，對(duì)噴油器進(jìn)行檢查，其啟閥壓力為20MPa，密封和霧化質(zhì)量良好，符合說(shuō)明書要求，說(shuō)明燃油系統(tǒng)正常，排除是燃油系統(tǒng)不正常引起的故障。

檢查換氣機(jī)構(gòu)。根據(jù)記錄發(fā)現(xiàn)上次廢氣渦輪增壓器的增壓壓力（壓力表讀數(shù)）為48kPa，說(shuō)明廢氣渦輪增壓器工作正常。然后重點(diǎn)檢查進(jìn)、排氣閥間隙和氣閥定時(shí)及開啟持續(xù)時(shí)間，符合說(shuō)明書規(guī)定，排除是換氣機(jī)構(gòu)不正常引起的故障。

檢查氣缸的密封狀態(tài)和壓縮比。由于前次吊缸離本次故障時(shí)間較短，吊缸時(shí)有對(duì)氣缸套內(nèi)徑磨損、活塞及活塞環(huán)磨損、活塞銷磨損、活塞環(huán)搭扣間隙、天地間隙等進(jìn)行測(cè)量，因此可排除是由氣缸密封不良和壓縮比過(guò)低引起的故障。

排除了上述因素外，我們對(duì)柴油機(jī)起動(dòng)的工作原理進(jìn)行了分析，結(jié)合本機(jī)發(fā)生的故障現(xiàn)象，即沖車或柴油機(jī)起動(dòng)失敗后，至少再次盤車120°CA才能成功起動(dòng)柴油機(jī)，我們將重點(diǎn)放在空氣分配器和氣缸起動(dòng)閥故障的檢查上。首先拆下空氣分配器，在滑閥的花鍵孔與軸的花鍵上做記號(hào)，然后從軸上取下滑閥，檢查空氣分配器滑閥與分配器體工作表面的接觸情況和滑閥軸的撥桿槽和撥桿的磨損情況，發(fā)現(xiàn)表面光滑，無(wú)磨損。盤車使第一缸曲軸位于上止點(diǎn)后5°CA位置，使分配器體上的基準(zhǔn)線與滑閥軸的基準(zhǔn)線對(duì)準(zhǔn)，即滑閥口與分配器體上的孔相通，重新安裝空氣分配器，然后再次檢查和調(diào)整起動(dòng)定時(shí)為上止點(diǎn)后5±4°CA位置，排除空氣分配器故障。

解體檢查各缸氣缸起動(dòng)閥如圖2，先拆除起動(dòng)空氣管與空氣分配器連接的控制空氣管，拆下閥蓋上的螺母，取下閥蓋、活塞、襯套等，取出氣缸起動(dòng)閥。在解體NO.5氣缸起動(dòng)閥時(shí)，發(fā)現(xiàn)閥體與氣缸蓋閥體孔配合斜面接觸不良有部分漏氣。解體氣缸起動(dòng)閥時(shí)見閥體與閥桿卡死在關(guān)閉位置。

對(duì)此，我們制定了如下的檢修措施：①用布包住閥體，將閥體固定在虎鉗上，用木錘敲出起動(dòng)閥，用刮刀和柴油清洗劑清洗起動(dòng)閥與閥體，消除起動(dòng)閥與閥體卡阻;②對(duì)閥體與氣缸蓋閥體孔配合斜面進(jìn)行研磨以消除漏泄;③對(duì)閥桿與閥體進(jìn)行研磨以消除漏泄;④更換氣缸蓋與閥體之間的密封膠圈。裝上氣缸起動(dòng)閥后重新起動(dòng)，起動(dòng)正常故障排除。

4? 故障機(jī)理分析

在柴油機(jī)吊缸及日常檢修時(shí)，一般只對(duì)缸套、活塞、氣缸蓋、進(jìn)排氣閥、連桿、軸承進(jìn)行檢修，而對(duì)起動(dòng)系統(tǒng)各部件的檢修不夠重視。而柴油機(jī)在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后，壓縮空氣瓶中的凝結(jié)水會(huì)在沖車和起動(dòng)時(shí)進(jìn)入起動(dòng)裝置的管路中，水與管路中的金屬形成電化學(xué)腐蝕，造成起動(dòng)管路的腐蝕銹斑[3]。另外氣缸起動(dòng)閥由于長(zhǎng)期使用，起動(dòng)閥與閥體撞擊引起密封不良產(chǎn)生燃?xì)獾构啵細(xì)庵械奶荚碗s質(zhì)會(huì)沾在起動(dòng)管壁面上，這些碳渣和雜質(zhì)在沖車及起動(dòng)時(shí)會(huì)隨著高壓起動(dòng)空氣停留在起動(dòng)閥與閥體內(nèi)，也會(huì)使起動(dòng)閥與閥體之間的滑油氧化成油渣、油泥等沉積物，這些沉積物隨時(shí)間推移會(huì)加速生成并固化，最后引起閥體卡死在起動(dòng)閥內(nèi)，這是造成起動(dòng)困難的根本原因。

5? 預(yù)防措施

通過(guò)上述故障分析可知，造成柴油機(jī)起動(dòng)困難的原因是平時(shí)缺乏對(duì)起動(dòng)系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)。因此對(duì)起動(dòng)系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)提出以下措施：

①確保氣缸清潔。應(yīng)定期檢查供油定時(shí)、噴油器的啟閥壓力和霧化質(zhì)量，應(yīng)確保燃燒良好。柴油機(jī)停車前面應(yīng)用壓縮空氣對(duì)氣缸進(jìn)行沖車，防止缸內(nèi)碳渣存在。

②定期放殘。每次起動(dòng)前應(yīng)打開起動(dòng)空氣瓶放殘閥進(jìn)行放殘，防止被壓縮的空氣析出水蒸氣隨起動(dòng)空氣進(jìn)入起動(dòng)系統(tǒng)銹蝕相關(guān)閥件。

③定期檢查和清潔主啟動(dòng)閥，定期更換閥芯上的潤(rùn)滑油脂，防止?jié)櫥椭趸冑|(zhì)固化而使主啟動(dòng)閥的閥芯卡住或開啟度不足。

④定期檢查和清潔空氣分配器，保證空氣分配器滑閥與分配器體動(dòng)作靈活。定期檢查滑閥軸的撥桿槽和撥桿的磨損情況，磨損較大時(shí)應(yīng)予以換新，防止因撥桿槽和撥桿的磨損引起起動(dòng)定時(shí)不正確。定期檢查和調(diào)整起動(dòng)定時(shí)保證符合說(shuō)明書要求。

⑤定期檢查和清潔氣缸起動(dòng)閥，保證起動(dòng)閥與閥體動(dòng)作的靈活和密封性。定期更換閥體上端的密封膠圈，定期檢查壓縮空氣總管發(fā)熱情況，如果發(fā)熱可能是起動(dòng)閥有漏氣現(xiàn)象，應(yīng)拆下檢查并進(jìn)行研磨。

6? 總結(jié)

引起柴油機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)故障的原因很多，如起動(dòng)空氣瓶出口閥開度不夠、起動(dòng)空氣瓶壓力不足、起動(dòng)控制閥咬死或磨損、空氣分配器柱塞咬死或磨損漏氣和氣缸起動(dòng)閥動(dòng)作不靈活或嚴(yán)重漏氣等[4]。但不管是什么原因，只要能夠深入對(duì)起動(dòng)系統(tǒng)的原理進(jìn)行分析，就可以快速且有針對(duì)性地找到排除故障的方法。另外在柴油機(jī)吊缸及日常檢修時(shí)，要重視起動(dòng)系統(tǒng)各部件的檢修和維護(hù)保養(yǎng)，以確保柴油機(jī)的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]6300型柴油機(jī)說(shuō)明書.

[2]黃步松.某船用柴油機(jī)不能起動(dòng)的原因分析[J].上海：柴油機(jī)，2015（1）.

[3]張玉屏，喬蘭裕.MAN40/50型主機(jī)起動(dòng)故障的剖析[J].上海：航海技術(shù)，1995（3）.

[4]杜榮銘.船舶柴油機(jī)[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2005.