精益理論在柴油機行業(yè)的應用

于逸宸 王 軍

(大連中車柴油機有限公司，遼寧 大連 116000)

1 概述

隨著人類科技文明不斷進步，不可再生能源儲量日漸減少，人類對環(huán)境問題的日益重視，發(fā)展新能源動力是目前趨勢所向，但是傳統(tǒng)的汽油機、柴油機動力在目前的技術條件下依然無法被替代。相比常見的汽油機，柴油機的體積較大，顯得笨重，但由其輸出扭矩大、熱效率高、經(jīng)濟性能好等優(yōu)點，在所有動力之中依然不可或缺，特別是船舶裝備，更是離不開大馬力柴油機。目前，隨著內(nèi)燃機技術的進步，柴油發(fā)動機日新月異的發(fā)展，一批先進的技術，例如電控直噴、共軌、渦輪增壓、中冷、EGR 等技術，在各型柴油發(fā)動機上得到廣泛的應用，使原來柴油發(fā)動機存在的一些缺點得到了較好的改善，讓柴油機在節(jié)能與排放方面更具備了包括汽油機在內(nèi)的所有熱力發(fā)動機不可替代的優(yōu)勢。

2 柴油機常見故障

2.1 敲杠故障

柴油機正常運轉(zhuǎn)時，每個氣缸的爆裂聲清脆、柔和、均勻。如果柴油發(fā)動機發(fā)出像金屬一樣響亮的爆震聲，通常稱為氣缸爆震。在實際使用中，柴油機會因各種原因撞擊氣缸。如果不及時處理此故障，將加速柴油機部件的磨損，并可能損壞連桿軸承、氣缸、氣缸蓋和活塞等重要部件，導致應用中的重大發(fā)動機故障事故。柴油機爆震氣缸可分為兩類，即燃燒爆震氣缸和機械爆震氣缸。如果發(fā)現(xiàn)某個氣缸爆震，首先需要判斷是燃燒爆震還是機械爆震。判斷方法是將氣缸供油架置于油位停止下，如果爆震聲停止，則為燃燒爆震，否則為機械爆震。

2.2 氣缸與活塞之間的故障

1) 活塞、活塞環(huán)和汽缸之間的間隙可能由于柴油機組裝期間的某些原因，導致汽缸和活塞之間的間隙不符合標準。間隙太大，活塞側(cè)的推力增加，他們之間的磨損加速，同時燃燒室的高溫和高壓氣體也會出現(xiàn)竄流現(xiàn)象。間隙太小，氣缸套上的活塞環(huán)停滯不前，活塞環(huán)和氣缸之間的磨損嚴重惡化。2) 活塞、活塞環(huán)和圓柱之間的部分磨損失敗在柴油機組裝過程中，如果活塞與圓柱的中心線不匹配，或者中心線不對齊，則會出現(xiàn)圓柱、活塞和活塞環(huán)之間的部分磨損、活塞頭的撓曲等錯誤，從而導致嚴重異常磨損。3) 如果汽缸和被咬的汽缸在柴油機操作過程中發(fā)生故障，活塞和汽缸之間或活塞環(huán)和汽缸之間沒有形成足夠厚度的油膜，因此三個摩擦面之間會發(fā)生直接接觸，從而產(chǎn)生干摩擦，在快速運動過程中會發(fā)生高溫，從而焊接摩擦副表面的材料，隨著摩擦副的移動，焊接部分再次撕裂，導致一個零件的材料移動到另一個零件，上的現(xiàn)象，隨著進一步的發(fā)展，就會在摩擦面之間形成大片的粘著區(qū)，繼而就會發(fā)生咬缸故障。

3 柴油機故障診斷方法

3.1 故障診斷專家系統(tǒng)

使用柴油機故障診斷專家系統(tǒng)可以對柴油機故障進行有效的診斷，柴油機故障診斷專家系統(tǒng)是現(xiàn)代診斷柴油機故障的方法之一。此系統(tǒng)屬于計算機程序系統(tǒng)，并且智能化程度較高，系統(tǒng)中有專家知識庫，專家知識庫中不僅儲存了許多關于柴油機故障診斷的知識，還具有十分豐富的柴油機故障經(jīng)驗。不僅如此，柴油機故障診斷專家系統(tǒng)還可以模擬專家的思維來診斷柴油機的故障，減輕了系統(tǒng)操作人員的工作量。柴油機故障診斷專家系統(tǒng)中的知識庫是不斷更新的，當新的知識出現(xiàn)后，系統(tǒng)會自動更新上傳。柴油機故障診斷專家系統(tǒng)主要由四部分所組成，一是知識庫部分，知識庫部分是系統(tǒng)的核心，二是知識獲取部分，知識獲取部分對知識庫的更新有著很重要的作用，三是根據(jù)故障信息進行推理判斷故障的原因，此方法往往需要大量的實際操作經(jīng)驗作為支撐，且其具有針對性，不便于大面積推廣。

3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡

眾所周知，柴油機結構的系統(tǒng)性較強，層次感分明，可以說非常復雜。非線性映射能力不僅可以很好的描述輸入模型、輸出模型，還可以對參數(shù)進行挑選，能夠選出最恰當?shù)膮?shù)，而神經(jīng)網(wǎng)絡則擁有非線性映射能力。此外，神經(jīng)網(wǎng)絡還有處理數(shù)據(jù)的能力，數(shù)據(jù)處理能力可以建立柴油機正常運行時的模型、柴油機故障運行時的模型，通過對二者進行對比，找出柴油機故障模型的缺陷，發(fā)現(xiàn)柴油機存在的故障，并對柴油機進行改進。

3.3 信息融合方式

信息融合方式即利用傳感器采集各種各樣的柴油機故障特征信息，并將所采集到的信息相融合，信息進行融合后，會產(chǎn)生對柴油機故障診斷有用的信息。如果說根據(jù)一個故障特征進行柴油機故障診斷的準確性較低，那么根據(jù)多個故障特征來進行故障診斷的準確性則較高。信息融合方式在信息處理方面有著較強的能力，使用信息融合方式處理信息，有利于提高診斷的準確性。

4 結語

隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展和能源危機的逐漸惡化，機械設備在運行安全、簡化、降低能耗、保護環(huán)境等方面提出了更高的要求。在機械操作過程中，摩擦對之間的相互作用不僅加快了機械設備本身的磨損，還導致機械設備部件損壞，導致機械設備故障，以無益的形式消耗大量寶貴的能量。本文介紹了柴油機提高柴油機性能的常見故障和診斷方法。