柴油发动机故障诊断与维修

2018-06-24王贵程吴国新徐小力

设备管理与维修 2018年13期

王贵程，吴国新，江波，徐小力

（北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室，北京 100192）

0 引言

随着我国工程机械行业快速发展和需求的增加，现代工程机械设备的结构越来越复杂，功能日趋完善。但在实际工程应用中，往往有许多因素不可避免的对机械设备造成一定的损伤，让设备出现各种故障，不仅失去原有的机械运行功能，且可能发生更严重的安全事故，导致更大的经济财产损失与人员伤亡。因此，越来越多的新技术新方法被应用到工程机械维修的实践应用中，并促进了我国机械行业的快速发展。针对柴油发动机的维修，现代化程度还有待进一步提升，为保障工程机械使用寿命以及设备性能指标与任务完成质量，需从整体上对柴油发动机的常见故障进行诊断维修的流程研究与规范化管理。

1 柴油发动机的构成

柴油发动机是由6部分组成，即2大机构（曲柄连杆机构、配气机构）和4大系统（燃料供给系、润滑系、冷却系统和起动系统）。

（1）曲柄连杆机构和机体组件。曲柄连杆机构主要由机体组（气缸机体、气缸上端盖、油底壳、气缸套）活塞连杆组（活塞、活塞环、连杆）和曲轴飞轮组（曲轴和曲轴飞轮）等组成。功能是在燃油进行燃烧时产生的热能转换为动能。

（2）配气机构。主要由4部分组成，包括进气门、排气门、摇臂、正时齿轮等，功能是开启和关闭进、排气门，保持气体进入到气缸内以及将气缸内的所产生的废气排出。

（3）燃料供给系统。由7部分组成，主要包括油箱、燃油滤清器、空气滤清器、喷油器、油管、进气管、排气管等。燃料供给系统的功能是能根据负载的大小将燃油和空气按一定的比例以雾状的形式输送到气缸内，使其进行充分燃烧，以使发动机能够实现连续的工作。

（4）润滑系。主要由机油泵、机油冷却器、机油滤清器、油底壳等组成。润滑系统的作用是在运动构件摩擦表面之间形成一层油膜实现液体摩擦，达到减小阻力、降低功耗损失的作用。

（5）冷却系统，主要功能是实现在高温环境下能够降低发动机整体的热量，保证发动机在合适的温度状态下进行持续工作，同时在低温环境下也能防止发动机过冷。主要由水泵、散热器、风扇、节温器组成。

（6）起动装置。主要功用是将自身的动力传递给发动机的曲轴从而实现发动机的运转。主要由蓄电池、导线、起动机和启动开关所组成。

2 柴油发动机的故障诊断

2.1 柴油发动机故障诊断目的

（1）对柴油发动机的运行进行必要的检测，能够预防机器发生的故障，以便能够保证柴油发动机在可靠、安全的状态下运行，把柴油发动机出现故障频率降低到最低。

（2）制定合理的柴油发动机检修计划，使柴油发动机能稳定地运行，延长使用寿命和降低维修费用。

2.2 柴油机故障诊断方法

（1）通过利用传统的物理手段（如震动、发动机运动声、激光、射线）和化学物质反应现象直接监测故障。不管是物理现象还是化学反应，都要对变化规律和特征进行观察，以确保能够快速检测和诊断故障。

（2）利用征兆判断故障部位。要求维修人员必须深入研究复杂故障所对应的各种征兆，仔细分析设备运行中的信息特征，从而获得与故障相对应的征兆，并利用这些征兆进行故障诊断，在诊断中可能存在一种故障对应几种征兆，或几种征兆对应几种故障，所以需要利用征兆的同时进行不断地实践和总结。

3 柴油机常见故障分析

3.1 柴油发动机低压油路故障

（1）故障现象：发动机不能启动，并且排气管不排烟。在松开喷油泵和滤清器接头并没有油流出或冒出气泡。

（2）故障原因：油箱的开关没有打开；油箱内的燃油不充足；油箱内的油管老化不能进行给其输油；输油泵损坏；柴油滤清器没有定期更换滤芯而堵塞；输油泵油阀老化，活塞磨损严重或活塞内胶圈长时间没有更换而失效。

（3）低压油路出现故障时诊断流程见图1。

3.2 柴油发动机不易起动故障

（1）故障现象：发动机有启动的征兆，排气管冒白烟。

（2）故障原因：发动机温度低；进入燃烧室的供油量不足；喷油器对燃油不能进行有效地雾化，进入燃烧室内燃油不能与空气进行有效地燃烧；汽缸内的压力不足，不能使柴油达到可燃点。

（3）柴油机不易启动故障诊断流程见图2。

3.3 柴油机发生游车故障

（1）故障现象：发动机转速出现忽快忽慢，忽高忽低的现象。

（2）故障原因：燃油系统进入了太多的空气或燃油路堵塞，空气进入正常但燃油忽多忽少，导致转速不能正常运转；调速器弹簧弹力过低，不能迅速改变供油量；调速弹簧可能长期使用导致变形或断裂；调速器内机油过多导致工作不灵敏；喷油泵内的柱塞套安装位置不准确，导致间隙过大或燃油漏出；凸轮轴和凸轮磨损严重使供油时间拖后，供油不及时；长期未检查柱塞弹簧导致弹簧断裂

（3）柴油机游车故障诊断流程见图3。