農用柴油機功率降低的原因與性能優化技術分析

呂明波，王連才，譚佩東

(磐石市寶山鄉綜合服務中心，吉林 磐石 132327)

0 引言

農業機械是現代化農業生產中的主要勞動力，大部分農業機械的正常工作需要柴油機為其提供運轉動力，技術先進、功能可靠的柴油機也成為了農業生產的主要動力機械。隨著農業機械化生產的普及，生產中使用的農業機械數量明顯增多，在提升生產效率的同時，農業機械故障也呈現多樣化、復雜化、隨機化趨勢。柴油機在復雜的農業生產環境中使用，會受到多種不利因素的影響，影響柴油機性能的正常發揮，最直接的表現為柴油機功率下降，使農業機械難以滿足生產作業的動力需求，給農機使用者造成了較大的困擾。因此分析農用柴油機功率降低的原因，并合理進行維修維護，有利于其性能得到充分發揮。

1 農用柴油機的結構原理

現階段使用的農用柴油機以2缸、3缸、4缸、6缸機型為主，部分大型農機也配備有6缸以上的先進大馬力柴油機。農用柴油機主要功能結構包括以下幾點：(1)柴油機機體及其附件，是柴油機裝配的基礎，柴油機的運動部件和燃油、空氣等的供給管路、控制裝置都安裝在機體上，機體附件還包括汽缸套、油底殼等。(2)曲柄連桿機構，是將柴油燃燒能量轉換為曲軸的往復直線運動，是柴油機動能形成的主要機械結構，包括了曲軸箱、曲軸、連桿、連桿軸瓦、活塞、飛輪、汽缸體等。(3)配氣系統，主要是向柴油機汽缸供應新鮮空氣，并排出燃燒產生廢氣的功能系統，主要包括空氣濾清器、進氣門、排氣門、輸氣管路、傳動結構及凸輪軸等組成。(4)燃油供給系統，是按照柴油機運轉的時刻需求保證燃油精確供應的系統，是汽缸動能轉換的保障系統，其主要包括柴油油箱、燃油濾清器、油泵、輸油管路、噴油器等。(5)潤滑系統，主要是向柴油機各運動配合面提供潤滑油的系統，有效保證運動系的合理工況，減少磨損并延長柴油機使用壽命，主要包括機油泵、機油過濾器、散熱器等。(6)冷卻系統，是對柴油機高溫工作下進行降溫，保證柴油機各部件合理工作溫度的系統，主要組成包括冷卻液泵、冷卻液箱、散熱器、風扇、節溫器等。(7)其他輔助裝置，主要包括蓄電池、故障檢測元件、輸電線路、起動機等[1]。

2 柴油機功率降低的原因與維修

2.1 曲柄連桿機構故障

曲柄連桿機構的工作性能對于柴油機燃燒做功的能力產生很大影響，因曲柄連桿機構故障導致柴油機功率下降的原因包括：活塞環因長期使用出現磨損，導致活塞與汽缸壁的配合間隙增大，導致汽缸壓縮空氣能力降低，且機油易進入燃燒室，導致汽缸積碳或漏氣，影響柴油機性能；活塞與汽缸裝配不合理或活塞與汽缸壁不配套，導致出現活塞與汽缸壁之間的摩擦阻力過大，造成發動機運行動力損失，甚至造成拉缸故障。針對曲柄連桿機構的故障，應做到定期檢查活塞和汽缸壁狀態，定期清除積碳，更換磨損的活塞，修復受損的汽缸壁，正確選擇活塞配件，正確裝配曲柄連桿組件[2]。

2.2 配氣系統故障

配氣系統是柴油機正常運轉的重要輔助系統，配氣系統的正常工作能有效保證柴油機的功率輸出。配氣系統故障引起柴油機功率下降的原因包括：氣門間隙調整不當，導致氣門開啟間隙不足；氣門密封圈因長期使用出現磨損，使密封性能下降，導致部分柴油混合氣在壓縮過程從氣門溢出，造成動力下降；因氣門長時間使用，導致氣門因磨損而出現開啟或關閉時機不正確，開啟時間滯后或關閉時間提前都會造成汽缸廢氣排不凈，引起柴油機功率降低。針對以上故障，應對進排氣門做好定期檢查和修復，進排氣門的配合間隙要按照使用需求精確調整，及時更換老化、失效的密封圈，及時更換變形的氣門桿及頂桿。

2.3 燃油供給系統故障

燃油供給系統的工作性能關系到柴油的供給量、供給時機、霧化狀態等眾多因素，若其存在故障也會造成柴油機功率下降。燃油供給系統故障導致的功率下降問題包括以下幾點：噴油提前角調整不當，導致噴油時機提前或滯后，噴油時機提前導致油霧在壓縮力不足的條件下燃燒，噴油時機滯后導致燃燒時間不充分，都會造成柴油燃燒不充分；供油壓力不足，導致供油量不足，柴油燃燒產生的動力下降；噴油器針閥偶件磨損，導致對柴油的霧化能力下降，混合油氣不能完全燃燒，造成動力下降。通過分析燃油系統故障原因，合理調整噴油提前角，使噴油時機位于活塞上止點；調整高壓油泵機械狀態，確保形成充足的供油壓力，及時更換或清洗柴油濾清器，確保順利供油；及時更換磨損的噴油器針閥偶件[3]。

2.4 潤滑系統故障

機油的足量供給能夠保證柴油機系統運轉過程在重要配合面形成潤滑油膜，有效降低運動過程產生的阻力和磨損，潤滑不良會造成發動機運行阻力增加，使用壽命降低。潤滑系統的常見故障及其對柴油機功率產生的影響如下：機油使用不當或機油不定期更換，導致機油品質不符合使用要求，機油中含有過量的雜質，造成柴油機系統運轉阻力增加；機油泵磨損或損壞，機油壓力不足，造成機油供給量不足；機油管路堵塞導致機油缺失，潤滑質量下降。針對以上問題，應重視定期檢查和徹底更換機油，更換時選擇符合柴油機型號要求且品質可靠的機油；修復損壞的機油泵，疏通堵塞的機油管路，確保機油的有效供給。

2.5 冷卻系統故障

冷卻系統是為發動機降溫，保證發動機正常工況的輔助系統，若冷卻系統因以下原因出現故障，也會造成柴油機功率下降。一是冷卻液含量不足；二是冷卻液泵損壞或磨損嚴重導致性能降低；三是冷卻液管路因水垢或雜質堵塞，造成循環受阻；四是節溫器故障導致冷卻系統功能下降或喪失；五是散熱風扇轉速下降，風力不足，散熱性能降低；六是散熱器內部堵塞，導致散熱效果下降，或散熱器表面被秸稈碎屑或雜草覆蓋，導致散熱功能失效。針對以上故障，應首先保證冷卻液量充足，定期清洗冷卻系統，疏通堵塞管路，確保冷卻液正常循環，及時更換老化的風扇皮帶或失效的節溫器，維修或更換故障的冷卻液泵[4]。

3 柴油機的性能優化技術

3.1 改善柴油的燃燒質量

針對柴油機易出現的怠速或低轉速下燃燒不良的問題，應考慮調整柴油機的壓縮比，使壓縮比適當增加，同時調整供油提前角，使其略微縮小，還可考慮利用小管徑脈沖轉換系統替換傳統排氣系統，這樣的調整能夠有效降低排氣溫度，使柴油燃燒產生的熱量更多地轉換為動能，顯著提高柴油機的輸出功率。

3.2 采用柴油機增壓技術

應用渦輪增壓或電增壓技術，實現柴油機輸出功率的增加。由于增壓器與柴油機的合理匹配，柴油機的動態響應性能顯著提高，在柴油機需要提高轉速、增加輸出功率時的響應時間明顯縮短，動力供給的連貫性明顯提升。

3.3 冷卻系統技術優化

冷卻系統的優化對于柴油機性能提升意義重大，可考慮采用冷卻液雙循環技術替代傳統的單循環技術，雙循環與單循環對比，可有效降低排氣溫度，提高燃燒后產生能量的利用率。同時，雙循環冷卻系統能夠更好地適應寒冷地區、高原地區、高溫地區的使用條件，有利于柴油機工況的保持，更好地避免柴油機出現因環境不適宜而降低功率的問題[5]。

4 結語

綜上所述，柴油機作為農業機械的動力供給裝置，其性能的有效發揮直接影響到農業生產效率，農業機械的使用者應當對柴油機功率下降、動力不足等問題給予高度重視，做好柴油機的定期保養、日常維護和故障維修工作，確保柴油機性能得到充分發揮。