内燃机车柴油机运行故障分析及处理方法研究

2019-06-11程国昊

科学与财富 2019年9期

程国昊

摘要：内燃机作为一种重要的机械动力来源，在各个领域发挥着越来越重要的作用，由于内燃机车运行时间长、负荷大、工况恶劣，在日常使用和维护过程中需要更加专业的维护保养，尤其重要的是进行运行期间的连续监测和科学维护。本文主要对柴油内燃机在日常使用过程中的常见故障进行分析，提出故障对应的处理办法。

关键词：内燃机;柴油机;运行故障;处理方法

1 内燃机车柴油机运行故障分析

1.1 内燃机车常见的故障类型及其成因分析

1.1.1 内燃机车常见故障原因分析

特种车辆内燃机是一种复杂的机械装置，使用过程中常见故障有无法启动，机械故障等等，而机械故障一般是由磨损导致的，而引发磨损故障的原因主要有以下几类：（l）润滑状况不佳或者系统故障导致整个发动机润滑不良（2）摩擦副表面粗糙度不合格，比如缸套表面加工精度不够，摩擦副零件材质不合格（3）制造工艺落后，质量管理体系不完善，装配质量达不到标准要求（4）内燃机工况恶劣引起的异常磨损：如内燃机空滤没有定期除尘和更換，长期在高粉尘环境使用导致一些硬度较大的粉尘进入发动机内部，造成润滑油污染，加速摩擦副的磨损，堵塞各种管道

1.1.2 内燃机车常见的故障类型介绍

（l）气缸与活塞之间的故障

①活塞、活塞环及气缸之间的配合间隙故障。装配柴油发动机需要较高的精度要求，这里的精度不光指零部件加工精度，还包括运动副各部件之间的配合精度，但在实际操作过程中，由于种种原因导致达不到标准要求。如果是间隙配合，会导致在做功过程中高温高压气体泄漏，导致异常高温、效率低下、机油增加等异常现象;如果是过盈配合，会使活塞环和缸套之间摩擦增大，导致二者加速磨损，甚至活塞环断裂失效。

②拉缸及咬缸故障。在柴油机运行过程中，如果机油量不够、机油粘度过大或者润滑油路堵塞，会导致在活塞和气缸或活塞环与气缸之间无法形成足够厚度的油膜，这时这些运动部件之间的状态是直接接触，一旦发生干摩擦现象，随着内燃机高速运转，快速的摩擦会产生大量的热量，这些热量足以达到金属熔点，导致金属部件表面熔化，类似于焊接现象机理，熔化的液态金属使二者形成粘连，随着运动和摩擦的继续，会导致两者之间完全粘连焊死，也就是俗称的“咬缸”。

③活塞环磨损故障。活塞环的工作环境相当恶劣，要承受高温和高压气体的压力和冲击，还有与缸套之间的摩擦，其受力情况复杂，活塞环常见故障类型主要包括活塞环变形，活塞环断裂，活塞环故障会直接导致发动机损坏，无法正常工作，甚至造成严重事故。

（2）凸轮和挺杆之间的快速磨损

在使用过程中一般会发生下列两种情况：①凸轮与挺杆两者之间由于缺乏机油润滑导致干摩擦形成的粘着磨损，这种磨损机理与活塞缸套之间的磨损类似。②表面疲劳磨损。由于金属材料的特性和凸轮与挺杆的之间运作机制，两者在交变负载频繁变化的情况下承受交变应力，随着使用时间的延长，在零部件接触的表面由材料缺陷和加工缺陷逐渐发展为微裂纹，随着进一步的受力和摩擦，这些微裂纹会逐渐由微观转为宏观，直到加速磨损形成的点蚀缺陷，这时的磨损速度会呈现指数加速，点蚀一旦形成，会直接导致内燃机配气不正常，导致发动机不能正常运转。

（3）柴油内燃机故障退化和不正合理的润滑油添加剂造成的损失

内燃机内部零部件众多，空间狭小，承受高温高压气体的冲蚀，工作环境复杂，润滑油与燃气、空气接触时，会发生多种复杂的化学反应，这些化学反应和反应产物会导致润滑油氧化变质，氮氧化物硝化和固体沉淀的固化反应，这些反应产物会导致机油变质，导致机油失去润滑的功能，同时，这些产物会在表面形成一层薄膜，并使润滑状况和油质雪上加霜，甚至失去润滑能力和功能，润滑系统一旦失去功效，会对内燃机造成致命的严重磨损。

1.2 柴油机故障分析

1.2.1 柴油机的结构

通常使用的四冲程柴油机主要由八大部分组成，通过这些部分的精密协调动作，周而复始的运动为车辆提供源源不断的动力。这八大部分包括：

（1）本体组件。包括柴油机本体、气虹盖、气缸套等，它为柴油机其他零部件提供安装基础和安装骨架。

（2）曲轴活塞连杆组和曲轴飞轮组等，这时是柴油机能量转换的关键部件。

（3）齿轮传动机构。通过齿轮的精密传动保证柴油机各系统协调运动。

（4）配气机构。包括空气滤芯，进气管，排气管，消声器，凸轮轴，阀，涡轮增压器、中冷器等，通过这些零部件控制进气，排气阀的开启和关闭，完成吸入空气排出废气的交换过程。

（5）燃油系统。由燃油泵、燃油滤清器、输油管路、调速器以及喷油嘴等组成，它将燃料加压雾化，按照设定好的量喷入燃烧室。

（6）润滑系统。由机油泵、机油滤清器、机油冷却器和一些阀门等组成，将润滑油沿着管路送到各个润滑点和运动摩擦表面。

（7）冷却系统。由水箱、换热器、水泵和温控器等组成，确保及时有效吸收发动机本体产生的多余热量，将发动机温度控制在合理的范围之内。

（8）起动系统。由蓄电池、起动电机和辅助设备组成，借助起动电机带动飞轮高速旋转进而带动曲轴，使柴油机实现正常工作。

1.2.2 柴油机常见故障原因分析

柴油机零件众多，功能和作用也各有差异，众多零部件有机地结合共同协同完成既定的功能。一旦系统中的某一部分被阻断、破坏，将会丧失原有的功能;各个零部件之间不协调或者不在原有的设定状态，柴油发动机也会产生异常现象，出现各种故障，导致无法正常工作。由于柴油机结构复杂，为了便于对各种情况进行针对性的分析，按照常见故障类型分系统进行列表，便于速查。

（1）柴油机起动困难或不能起动原因分析如下

燃油系统：燃油管路中进入了空气;燃油管路堵塞狭窄无法供油;燃油滤清器堵塞;柴油泵不供油或供油不连续;喷油嘴喷孔堵塞;喷油嘴针阀卡死不动作

电起动系统：起动系统接线错误、线路故障;蓄电池电压偏低;起动电机电刷磨损导致与换向器没有接触或接触不良

曲柄连杆机构：活塞环或缸套过度磨损，密封能力丧失;压缩比小

配气机构与进、排气系统：气门间隙偏大漏气;配气相位不符合要求;空气滤清器堵塞无法进入空气

（2）柴油机功率不足原因分析如下

燃油系统：燃油管路存在进入空气或堵塞现象;燃油滤清器堵塞;喷油嘴雾化不良或喷油压力不足;喷油提前角不正确

配气机构与进、排气系统：空气滤清器堵塞;气门漏气;配气相位不对;气门间隙不正确;排气管积炭严重导致堵塞;压气机、涡轮的进气管路堵塞或漏气

曲柄连杆机构：气缸盖螺丝松动漏气;连杆轴瓦与连杆轴颈表面咬毛松动

（3）柴油机运转不稳原因分析如下

燃油系统：各喷油嘴供油不均匀;柱塞弹簧或供油阀弹簧断裂;调节齿轮或油门拉杆卡阻;燃油系统进入空气;

通过对柴油机常见故障进行分析，可以看出柴油机各个机构和系统均可导致各种故障，通过这种分析，便于我们及时处理柴油机运行故障和进行日常维护。下面对常见的重大故障进行重点分析。