柴油機(jī)故障形成原因分析

趙得倉(cāng)

摘 要：從柴油機(jī)的自身特點(diǎn)出發(fā)，分析了柴油機(jī)故障形成的原因，提醒使用維修人員在修復(fù)裝配和使用保養(yǎng)上要注意預(yù)防柴油機(jī)故障的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī);故障;形成原因

中圖分類(lèi)號(hào)：S218.5??????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.09.042

0 引言

柴油機(jī)在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生一些故障，如：?jiǎn)?dòng)困難、功率不足、運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定、排氣煙色異常等，給使用帶來(lái)困難。柴油機(jī)和汽油機(jī)都是往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，基本形式和工作原理相同。但是，由于柴油機(jī)的著火方式與汽油機(jī)不同（柴油機(jī)為壓燃式，汽油機(jī)為點(diǎn)燃式），因此，兩種發(fā)動(dòng)機(jī)的具體結(jié)構(gòu)又有很多不同之處，導(dǎo)致了它們故障的形式和原因不同。下面我們就柴油機(jī)故障形成原因進(jìn)行分析，使機(jī)手知道故障是怎樣產(chǎn)生的，我們?cè)谑褂弥幸鯓尤ヮA(yù)防。

1 自身特點(diǎn)決定故障發(fā)生的必然性

柴油機(jī)有其自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作特點(diǎn)，工作條件如果不能夠滿(mǎn)足，柴油機(jī)就不能正常工作，產(chǎn)生故障是必然的。

（1）柴油機(jī)是壓燃式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。柴油機(jī)的著火方式為壓燃，其壓燃的必要條件是：汽缸壓縮終了時(shí)，壓力應(yīng)在2.95 MPa以上，此時(shí)，燃燒室內(nèi)壓縮空氣的溫度應(yīng)達(dá)到柴油的自燃溫度300 ℃左右，在這種狀態(tài)下將柴油以一定壓力、油量和時(shí)間噴入燃燒室，才能保證柴油機(jī)正常工作。

（2）柴油機(jī)可燃混合氣的形成條件較差，相比汽油機(jī)而言，柴油機(jī)可燃混合氣的形成條件差。汽油機(jī)的可燃混合氣從化油器就開(kāi)始混合，一直到燃燒為止，有充裕的混合時(shí)間，加之汽油本身易揮發(fā)，混合氣的良好品質(zhì)容易形成。而柴油機(jī)的可燃混合氣，從噴油開(kāi)始到著火后期，幾乎只有15°～35°曲軸轉(zhuǎn)角這樣一個(gè)極短的時(shí)間。為了良好混合和充分燃燒，對(duì)柴油的性能、汽缸壓力、噴油壓力、噴油正時(shí)、噴油射程、油霧錐角、噴油量等若干因素要求極為嚴(yán)格，其中的任何一項(xiàng)或幾項(xiàng)質(zhì)量不高，都會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生故障。

（3）柴油機(jī)各缸工作條件差異較大。汽油機(jī)可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷配制相應(yīng)成分的混合氣，相對(duì)而言，各缸混合氣數(shù)量、成分基本相同。柴油機(jī)則不同，各缸的壓縮壓力、溫度、噴油數(shù)量、霧化質(zhì)量差別較大，這就容易產(chǎn)生運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻、不穩(wěn)定等故障。

（4）柴油機(jī)供油量隨轉(zhuǎn)速而變化的特性。柴油機(jī)的供油量是由調(diào)節(jié)齒桿操縱的柱塞有效供油行程所決定。由于油孔的節(jié)流作用，即使調(diào)節(jié)齒桿位置不變，柱塞的有效供油行程也會(huì)隨柴油機(jī)轉(zhuǎn)速增大而增大;反之，當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，供油量隨轉(zhuǎn)速降低而減小。這就形成高速時(shí)超速，怠速時(shí)熄火的問(wèn)題。為了克服這種弊病，柴油機(jī)增設(shè)了調(diào)速器，用以限制高速，穩(wěn)定怠速。由于調(diào)速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜而精密，這使柴油機(jī)多了一個(gè)容易引起故障的環(huán)節(jié)。另外，柴油的物理、化學(xué)性質(zhì)較差，對(duì)噴油泵、噴油器等十分精密的配合偶件容易產(chǎn)生不良影響，使柴油機(jī)又多了一個(gè)產(chǎn)生故障的因素。

綜上所述，我們必須學(xué)會(huì)正確使用柴油機(jī)，對(duì)燃油、潤(rùn)滑油、冷卻水等，都要嚴(yán)格要求，定期維護(hù)保養(yǎng)更是十分重要。只有在各方面嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行，才可能使柴油機(jī)的故障減至最少。

2 外界因素導(dǎo)致故障發(fā)生

2.1 由自然因素引起

自然因素引發(fā)的柴油機(jī)故障，即人為因素外的一切導(dǎo)致柴油機(jī)故障的因素，如磨損、腐蝕、振動(dòng)、老化、污染等，使柴油機(jī)零件在使用中物理或化學(xué)性能發(fā)生變化而喪失使用性能。

（1）摩擦磨損。使零件的配合間隙發(fā)生變化、幾何形狀發(fā)生改變。曲軸頸與軸瓦、活塞銷(xiāo)與活塞銷(xiāo)座孔、氣門(mén)導(dǎo)管與氣門(mén)閥桿、活塞與汽缸等，在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生摩擦磨損，使其配合間隙、幾何形狀發(fā)生改變，導(dǎo)致柴油機(jī)異響、振動(dòng)、壓縮壓力下降等故障。（2）疲勞損壞。一些零件在交變載荷作用下，會(huì)產(chǎn)生微量的裂紋，這些裂紋逐漸加深和擴(kuò)大，致使零件表面出現(xiàn)剝落、麻點(diǎn)或使整個(gè)零件折斷，這種現(xiàn)象稱(chēng)為疲勞損壞，如輪齒表面產(chǎn)生麻點(diǎn)，滾珠表面產(chǎn)生剝落，螺旋彈簧、軸類(lèi)零件疲勞斷裂等。（3）光、熱的影響。橡膠、塑料類(lèi)零件受光受熱作用產(chǎn)生老化、脆化，如橡膠水管、油封、密封膠圈等長(zhǎng)期使用會(huì)發(fā)生老化，使用性能下降不能達(dá)到工作要求。柴油機(jī)長(zhǎng)期過(guò)熱會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油變質(zhì)，失去潤(rùn)滑性能。（4）受力部件在長(zhǎng)期工作過(guò)程中會(huì)發(fā)生變形，如連桿彎曲，汽缸蓋平面翹曲等。（5）化學(xué)腐蝕損壞，如汽缸壁、活塞頂、軸瓦、氣門(mén)與氣門(mén)座受燃燒氣體冷凝后產(chǎn)生的酸性物質(zhì)腐蝕，使零件表面出現(xiàn)麻坑、質(zhì)量改變。由自然因素引發(fā)的故障，具有緩慢表現(xiàn)的特征，屬于漸發(fā)性故障。

2.2 由人為因素引起

修后的裝配不良、使用操作不當(dāng)、維護(hù)保養(yǎng)不善等，不僅會(huì)加劇自然因素的作用強(qiáng)度，而且可能造成柴油機(jī)零部件損壞、工作條件破壞、工作能力喪失等，直接形成故障。由這類(lèi)因素形成的故障，具有突然表現(xiàn)的特征，屬于突發(fā)性故障。

（1）安裝、調(diào)整錯(cuò)亂。柴油機(jī)修理后如果安裝質(zhì)量不高，零件的安裝方向搞錯(cuò)、配合件的互相配合關(guān)系達(dá)不到要求、安裝過(guò)程中遺漏了一些小零件，對(duì)修后柴油機(jī)一些關(guān)鍵參數(shù)的調(diào)整不重視等，都會(huì)導(dǎo)致新的故障發(fā)生。因此安裝時(shí)要注意以下問(wèn)題：①注意一些零件的安裝方向要求，如活塞、活塞環(huán)、汽缸墊、油封、缸蓋螺母等?；钊敳吭O(shè)有一個(gè)燃燒室，其形狀有幾種形式，安裝時(shí)要注意方向要求。汽缸墊的功用是嚴(yán)密封閉燃燒室，防止燃?xì)馔庖莺屠鋮s水滲入。汽缸墊在汽缸套邊緣和過(guò)水通道邊緣多一層銅皮卷邊，當(dāng)缸蓋壓緊后，有卷邊的地方壓得較緊，以增強(qiáng)密封效果。安裝時(shí)要將汽缸墊帶卷邊的一面應(yīng)朝向汽缸蓋，以保證密封性能，并使汽缸墊不會(huì)被熱的燃?xì)鉀_壞。安裝缸蓋螺母時(shí)，應(yīng)使螺母有圓凸臺(tái)的端面朝向汽缸蓋，裝反了會(huì)損壞螺母，同時(shí)使螺母與缸蓋平面貼合不良。油封的密封性好與壞，與裝配的質(zhì)量有重要的關(guān)系，安裝油封時(shí)要注意，油封的唇口應(yīng)向里，以保證密封不漏油。②注意一些配合件的互相配合關(guān)系，如拖拉機(jī)啟動(dòng)困難、冒黑煙，并且有嚴(yán)重的敲缸聲。打開(kāi)缸蓋，拆下活塞連桿，發(fā)現(xiàn)缸套偏磨達(dá)3 mm，連桿兩端在同一平面內(nèi)的彎曲值達(dá)2 mm。此故障原因主要是機(jī)手在安裝連桿軸瓦時(shí)未按規(guī)定尺寸安裝，活塞銷(xiāo)與連桿銅套間的鉸削尺寸超過(guò)了0.046 mm，曲軸軸頸與軸瓦間的刮削尺寸超過(guò)了原配合間隙。因而產(chǎn)生了敲擊，工作時(shí)的往復(fù)沖擊力使連桿彎曲、汽缸套偏磨。更換了缸套、活塞、活塞環(huán)，校正了連桿后，按規(guī)定尺寸鉸削了軸瓦，拖拉機(jī)很快就正常啟動(dòng)，敲缸聲也消失了。因此，我們?cè)谛蘩碇幸⒁庖恍┡浜霞呐浜弦?，如曲軸與軸瓦、曲軸與飛輪、柱塞與柱塞套等。③安裝過(guò)程中不要遺漏一些小零件，如止推墊片、卡簧、擋圈等。④注意零件的安裝順序，如汽缸蓋螺栓的上緊順序等。⑤對(duì)修后柴油機(jī)一些關(guān)鍵參數(shù)的調(diào)整要引起重視，如氣門(mén)間隙調(diào)整、配氣相位調(diào)整、供油時(shí)間調(diào)整、安全閥開(kāi)啟壓力調(diào)整等。若拖拉機(jī)缸蓋連續(xù)多次產(chǎn)生裂紋，更換后重復(fù)出現(xiàn)裂紋，裂紋在缸蓋外表面噴油器上方。檢查各部位無(wú)異常，最后檢查供油時(shí)間發(fā)現(xiàn)供油提前角過(guò)大，由于發(fā)動(dòng)機(jī)供油時(shí)間過(guò)早，工作粗暴，加之超負(fù)荷作業(yè)，耗油量增大，汽缸溫度急驟升高，超過(guò)了正常承受的溫度，在沖擊力的作用下缸蓋產(chǎn)生裂紋。因此，修理時(shí)對(duì)柴油機(jī)的一些重要參數(shù)必須認(rèn)真按要求規(guī)范調(diào)整，以保證各系統(tǒng)在規(guī)定的技術(shù)條件下工作。若調(diào)整不當(dāng)，便會(huì)發(fā)生各種故障。⑥注意一些錯(cuò)誤的習(xí)慣。一些修理人員在安裝小型柴油機(jī)的飛輪時(shí)，在飛輪軸孔內(nèi)涂黃油，為了便于以后拆卸，甚至有的人故意不把飛輪螺母按規(guī)定扭矩?cái)Q緊。導(dǎo)致使用中飛輪與軸頸容易自行松動(dòng)，輕者發(fā)生滾鍵故障，重者造成飛輪與曲軸損壞，甚至出現(xiàn)飛輪飛出事故。

（2）使用保養(yǎng)不當(dāng)。重使用輕保養(yǎng)，不能及時(shí)地對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行檢查、保養(yǎng)和維護(hù)，如空氣濾清器、機(jī)油濾清器和柴油濾清器得不到及時(shí)的清洗更換，會(huì)導(dǎo)致配合件磨損加劇;對(duì)緊固件沒(méi)有定期檢查緊固，會(huì)造成異響等故障發(fā)生;對(duì)機(jī)油數(shù)量、質(zhì)量，機(jī)油壓力，冷卻水量等沒(méi)有定期檢查，也會(huì)導(dǎo)致故障發(fā)生。發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間怠速和超負(fù)荷工作，經(jīng)常低溫啟動(dòng)，會(huì)因潤(rùn)滑條件差使活塞、活塞環(huán)和汽缸套加劇磨損。新的或新修復(fù)機(jī)車(chē)未磨合好就負(fù)荷作業(yè)，造成配合件的磨損。使用保養(yǎng)不當(dāng)引發(fā)的故障常常不會(huì)立即影響發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，但會(huì)使工作條件突然惡化繼而發(fā)生故障。

3 結(jié)語(yǔ)

由柴油機(jī)本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作特點(diǎn)，決定了柴油機(jī)要正常工作需要一定的條件保證，這些條件不能滿(mǎn)足，柴油機(jī)就不能正常工作，因此說(shuō)柴油機(jī)工作過(guò)程中出現(xiàn)故障是不可避免的。由人為因素引起的故障，是完全可以避免的。由自然因素引起的故障，雖然難以完全避免，但只要堅(jiān)持正確使用和精心保養(yǎng)，就可以將故障發(fā)生率降到最低。

參考文獻(xiàn)：

[1] 方詩(shī)男.論柴油機(jī)故障的診斷與維修[J].湖北農(nóng)機(jī)化，2020（3）：81.

[2] 卓開(kāi)茂.柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)常見(jiàn)故障分析[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2020（4）：82.