农用柴油机功率降低的原因与性能优化技术分析

2021-11-27吕明波王连才谭佩东

农机使用与维修 2021年12期

吕明波，王连才，谭佩东

(磐石市宝山乡综合服务中心，吉林磐石 132327)

0 引言

农业机械是现代化农业生产中的主要劳动力，大部分农业机械的正常工作需要柴油机为其提供运转动力，技术先进、功能可靠的柴油机也成为了农业生产的主要动力机械。随着农业机械化生产的普及，生产中使用的农业机械数量明显增多，在提升生产效率的同时，农业机械故障也呈现多样化、复杂化、随机化趋势。柴油机在复杂的农业生产环境中使用，会受到多种不利因素的影响，影响柴油机性能的正常发挥，最直接的表现为柴油机功率下降，使农业机械难以满足生产作业的动力需求，给农机使用者造成了较大的困扰。因此分析农用柴油机功率降低的原因，并合理进行维修维护，有利于其性能得到充分发挥。

1 农用柴油机的结构原理

现阶段使用的农用柴油机以2缸、3缸、4缸、6缸机型为主，部分大型农机也配备有6缸以上的先进大马力柴油机。农用柴油机主要功能结构包括以下几点：(1)柴油机机体及其附件，是柴油机装配的基础，柴油机的运动部件和燃油、空气等的供给管路、控制装置都安装在机体上，机体附件还包括汽缸套、油底壳等。(2)曲柄连杆机构，是将柴油燃烧能量转换为曲轴的往复直线运动，是柴油机动能形成的主要机械结构，包括了曲轴箱、曲轴、连杆、连杆轴瓦、活塞、飞轮、汽缸体等。(3)配气系统，主要是向柴油机汽缸供应新鲜空气，并排出燃烧产生废气的功能系统，主要包括空气滤清器、进气门、排气门、输气管路、传动结构及凸轮轴等组成。(4)燃油供给系统，是按照柴油机运转的时刻需求保证燃油精确供应的系统，是汽缸动能转换的保障系统，其主要包括柴油油箱、燃油滤清器、油泵、输油管路、喷油器等。(5)润滑系统，主要是向柴油机各运动配合面提供润滑油的系统，有效保证运动系的合理工况，减少磨损并延长柴油机使用寿命，主要包括机油泵、机油过滤器、散热器等。(6)冷却系统，是对柴油机高温工作下进行降温，保证柴油机各部件合理工作温度的系统，主要组成包括冷却液泵、冷却液箱、散热器、风扇、节温器等。(7)其他辅助装置，主要包括蓄电池、故障检测元件、输电线路、起动机等[1]。

2 柴油机功率降低的原因与维修

2.1 曲柄连杆机构故障

曲柄连杆机构的工作性能对于柴油机燃烧做功的能力产生很大影响，因曲柄连杆机构故障导致柴油机功率下降的原因包括：活塞环因长期使用出现磨损，导致活塞与汽缸壁的配合间隙增大，导致汽缸压缩空气能力降低，且机油易进入燃烧室，导致汽缸积碳或漏气，影响柴油机性能；活塞与汽缸装配不合理或活塞与汽缸壁不配套，导致出现活塞与汽缸壁之间的摩擦阻力过大，造成发动机运行动力损失，甚至造成拉缸故障。针对曲柄连杆机构的故障，应做到定期检查活塞和汽缸壁状态，定期清除积碳，更换磨损的活塞，修复受损的汽缸壁，正确选择活塞配件，正确装配曲柄连杆组件[2]。

2.2 配气系统故障

配气系统是柴油机正常运转的重要辅助系统，配气系统的正常工作能有效保证柴油机的功率输出。配气系统故障引起柴油机功率下降的原因包括：气门间隙调整不当，导致气门开启间隙不足；气门密封圈因长期使用出现磨损，使密封性能下降，导致部分柴油混合气在压缩过程从气门溢出，造成动力下降；因气门长时间使用，导致气门因磨损而出现开启或关闭时机不正确，开启时间滞后或关闭时间提前都会造成汽缸废气排不净，引起柴油机功率降低。针对以上故障，应对进排气门做好定期检查和修复，进排气门的配合间隙要按照使用需求精确调整，及时更换老化、失效的密封圈，及时更换变形的气门杆及顶杆。

2.3 燃油供给系统故障

燃油供给系统的工作性能关系到柴油的供给量、供给时机、雾化状态等众多因素，若其存在故障也会造成柴油机功率下降。燃油供给系统故障导致的功率下降问题包括以下几点：喷油提前角调整不当，导致喷油时机提前或滞后，喷油时机提前导致油雾在压缩力不足的条件下燃烧，喷油时机滞后导致燃烧时间不充分，都会造成柴油燃烧不充分；供油压力不足，导致供油量不足，柴油燃烧产生的动力下降；喷油器针阀偶件磨损，导致对柴油的雾化能力下降，混合油气不能完全燃烧，造成动力下降。通过分析燃油系统故障原因，合理调整喷油提前角，使喷油时机位于活塞上止点；调整高压油泵机械状态，确保形成充足的供油压力，及时更换或清洗柴油滤清器，确保顺利供油；及时更换磨损的喷油器针阀偶件[3]。

2.4 润滑系统故障

机油的足量供给能够保证柴油机系统运转过程在重要配合面形成润滑油膜，有效降低运动过程产生的阻力和磨损，润滑不良会造成发动机运行阻力增加，使用寿命降低。润滑系统的常见故障及其对柴油机功率产生的影响如下：机油使用不当或机油不定期更换，导致机油品质不符合使用要求，机油中含有过量的杂质，造成柴油机系统运转阻力增加；机油泵磨损或损坏，机油压力不足，造成机油供给量不足；机油管路堵塞导致机油缺失，润滑质量下降。针对以上问题，应重视定期检查和彻底更换机油，更换时选择符合柴油机型号要求且品质可靠的机油；修复损坏的机油泵，疏通堵塞的机油管路，确保机油的有效供给。

2.5 冷却系统故障

冷却系统是为发动机降温，保证发动机正常工况的辅助系统，若冷却系统因以下原因出现故障，也会造成柴油机功率下降。一是冷却液含量不足；二是冷却液泵损坏或磨损严重导致性能降低；三是冷却液管路因水垢或杂质堵塞，造成循环受阻；四是节温器故障导致冷却系统功能下降或丧失；五是散热风扇转速下降，风力不足，散热性能降低；六是散热器内部堵塞，导致散热效果下降，或散热器表面被秸秆碎屑或杂草覆盖，导致散热功能失效。针对以上故障，应首先保证冷却液量充足，定期清洗冷却系统，疏通堵塞管路，确保冷却液正常循环，及时更换老化的风扇皮带或失效的节温器，维修或更换故障的冷却液泵[4]。

3 柴油机的性能优化技术

3.1 改善柴油的燃烧质量

针对柴油机易出现的怠速或低转速下燃烧不良的问题，应考虑调整柴油机的压缩比，使压缩比适当增加，同时调整供油提前角，使其略微缩小，还可考虑利用小管径脉冲转换系统替换传统排气系统，这样的调整能够有效降低排气温度，使柴油燃烧产生的热量更多地转换为动能，显著提高柴油机的输出功率。

3.2 采用柴油机增压技术

应用涡轮增压或电增压技术，实现柴油机输出功率的增加。由于增压器与柴油机的合理匹配，柴油机的动态响应性能显著提高，在柴油机需要提高转速、增加输出功率时的响应时间明显缩短，动力供给的连贯性明显提升。

3.3 冷却系统技术优化

冷却系统的优化对于柴油机性能提升意义重大，可考虑采用冷却液双循环技术替代传统的单循环技术，双循环与单循环对比，可有效降低排气温度，提高燃烧后产生能量的利用率。同时，双循环冷却系统能够更好地适应寒冷地区、高原地区、高温地区的使用条件，有利于柴油机工况的保持，更好地避免柴油机出现因环境不适宜而降低功率的问题[5]。