如何根据四冲程柴油机的原理结构排查其常见故障

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　　【摘 要】文章简述了四冲程柴油机的工作原理和结构，并根据其原理和结构，结合作者多年来的工作经验，给出了快速准确分析排查柴油机常见故障的方法。
　　【关键词】柴油机;原理;系统;方法;排气;故障;替换;功率下降
　　中图分类号： S218.5 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）07-0050-003
　　DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.07.021
　　【Abstract】This paper briefly describes the working principle and structure of the four-stroke diesel engine. Based on its principle and structure， combined with the author's work experience for many years， the method of quickly and accurately analyzing the common faults of diesel engines is given.
　　【Key words】Diesel engine; Principle; System; Method; Exhaust; Fault; Replacement power reduction
　　1 四冲程柴油机的工作原理
　　四冲程柴油机有四个工作冲程组成，分别是进气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程.
　　进气冲程：进气门打开，活塞从上止点向下止点移动，气缸内体积增大，压力成小，空气在大气压的作用下，通过进气门进入气缸;到下止点时进气门关闭.
　　压缩冲程：进气门、排气门关闭，活塞从下止点向上止点移动，气缸门的空气得到压缩，体积减少，气体温度升高压力增大，为喷油器喷油燃烧创造了条件.
　　做功冲程（燃烧、膨胀冲程）：进、排气门关闭，在压缩冲程末，喷油器喷油，雾化的燃油遇到气缸内的高温高压气体燃烧，燃烧使缸内的压力和温度迅速上升，高温高压气体推动活塞从上止点往下止点移动，并通过活塞、连杆、曲轴对外做功.
　　排气冲程：排气门打开，活塞在曲轴惯性作用下，从下止点向上止点移动，气缸内的废气从排气门排出，活塞到达上止点附近时，排气门关闭，进气门打开，为下一个循环做好准备.
　　2 四冲程柴油机的结构
　　柴油机有六大系统二大机构组成，分别是：起动系统、进排气系统、燃油供给及调速系统、润滑系统、冷却系统、增压系统、配气机构和动力传递机构.
　　起动系统：由起动电机、起动按钮、钥匙、蓄电池组、电磁开关等组成.
　　进排气系统：由进气管、空气滤芯器、排气管、消声器等组成.
　　燃油供给及调速系统：由输油泵、燃油滤清器、高压油泵、调速器、喷油器、高压油管、低压油管等组成.
　　润滑系统：由油底壳、机油泵、机油滤清器、机油冷却器等组成.
　　冷却系统：由冷却水箱、冷却水泵、散热扇、节温阀等组成.
　　增压系统：由增压器组成.
　　配气机构：由气缸盖、气门导管、气门座、进排气门、摇臂、推杆、配气凸轮等组成
　　动力传递机构：由活塞、连杆、曲轴、轴瓦、轴承、飞轮、传动齿轮等组成
　　3 柴油机常见故障排除
　　柴油机出现故障时， 要通过显示出来的故障现象，利用：问、看、听、摸、嗅，各缸断油、替换等方法，结合原理、结构分析排除.
　　问：向当事人（值机人员）仔细询问机器工作情况和故障发现的过程。
　　看：观察仪表盘上各仪表读数、排烟颜色、冷却水及机油变化
　　听：听机器有无异常声音，可用一字螺丝刀一端插在机器表面，一端贴近耳朵，听各怀疑部位的声音及其变化
　　摸：刚开机时摸排烟管根部温度，摸柴油机机体，感受温度、振动等情况.
　　嗅：用鼻子闻柴油机是否有异常气味，如燃烧不完全， 干摩擦烧焦等气味
　　各缸断油：通过依次断开各缸供油，觀察柴油机的工作情况，从而判断该缸有无故障，将故障范围压缩
　　替换：将一新件替换怀疑有故障的配件，看故障是否消失，从而找到故障点.
　　3.1 柴油机不能起动
　　油机不能启动可归结为两个方面，一是起动电路故障，二是柴油机本身故障。
　　（1）如按下起动按钮，起动电机、电磁开关无任何反映，说明起动电路有故障。可按照下列方法排除：按照柴油机起动电路路由（蓄电池正极——电磁开关大接线柱——电流表负极——启动钥匙——起动按钮——电磁开关小接线柱——电动机内部打铁——蓄电池负极），分别测量各节点对地直流电压，直流电压在26V左右为正常，如果直流电压为0或者很低，说明此节点与前一个节点间有断路或接触不良现象，再借助万用表电阻挡，找出故障点并排除之。
　　（2）如果按下起动按钮，电磁开关动作，但不能带动油机转动，测量两块串联蓄电池正负极间的电压太低（小于24V），说明蓄电池电量不足，需要充电。
　　（3）如果按下起动按钮，电磁开关动作，也能带动油机转动，但柴油机空转，按钮一松油机立即停止转动，说明气缸内的燃油并未燃烧或者燃烧不好，应从燃油供给及调速系统入手，分析排除故障。按照燃油供给路由（油箱——油阀——输油泵——燃油滤清器——高压油泵——喷油器）依次检查供油情况及喷油器雾化情况。在排除油箱内没油、油阀没打开、油路进气、油管堵塞、喷油器雾化不良的故障后，油机还无法起动，再检查调速器是否处于停止供油位置、喷油提前角是否正确、气缸是否严重漏气等，按照从简到难，由外及里的原则排除故障。 　　3.2 柴油机功率下降
　　柴油机功率下降，说明燃烧室内柴油燃烧不好，往往伴随着柴油机排气冒黑烟，燃烧好不好取决于燃油雾化和气缸内的压力是否正常，可从燃油供给和调速系统、进排气系统和配气机构、动力传递机构三个方面入手，综合分析判断。先利用排故障的方法，将故障压缩范围，刚开机的一两分钟，用手摸各缸排烟管根部，明显不热的缸，说明该缸没工作，或燃烧不好。配合各缸断油法，依次将各缸高压油管松开，停止向该缸供油，观察柴油机转速工作情况，如果转速下降，再拧紧高压油管转速上升，说明该缸工作良好，如果没什么变化，说明该缸工作不好。针对工作不好的缸分析判断排除故障。
　　（1）从燃油供给和调速系统入手，将高压油管卸开，用螺丝刀撬动柱塞下承盘，看出油阀泵油情况，如泵油无力，量也少，说明柱塞漏油，需要更换柱塞，校泵。如泵油良好，可将喷油器拖出效验，如喷油嘴潮湿，说明喷出的柴油没有燃烧，检查喷油器有无积碳、喷油压力和雾化情况是否良好并对喷油器进行效验。检查喷油提前角是否正确，不正确要进行调整。
　　（2）从进排气系统和配气机构入手，检查空气滤清器、排气管道和消音器是否堵塞并进行清理，如果空气滤清器有烟雾冒出，说明进气门密封不严，造成气缸漏气，应检查气门间隙是否正确，不正确要进行调整，调整后空气滤清器还冒烟，说明进气门穴蚀，需要研磨气门。进气门、排气门工作环境相似，进气门出现的问题排气门一般也有，需一起进行调试和研磨。
　　（3）从动力传递机构入手，开机后将曲轴箱上添加机油盖打开，看有无烟雾冒出，如有烟冒出说明气缸内活塞环密封不严，造成气缸漏气，压缩不良，燃烧不完全，功率下降。结合前面提到的利用各缸断油法等，压缩到的故障范围，对该缸的活塞环进行检查更换。如气缸垫漏气、活塞缸套磨损严重的话也要进行更换。
　　3.3 柴油机工作时声音不正常
　　听机器异常声音，并用一字螺丝刀一端插在机器表面，一端贴近耳朵，听各怀疑部位的声音及其变化情况，借助经验找出故障点。不同的异声有不同的原因造成，找到故障原因也就容易找到排除的方法，其对应关系如下：
　　故障现象——故障原因——排故方法
　　（1）有节奏清脆的金属敲击声（气缸内）——喷油时间提前——调整喷油提前角
　　（2）低沉不清翠的敲击声——喷油时间推迟——调整喷油提前角
　　（3）有轻微而尖锐的声音（运转时），且在怠速时更加明显——连杆小头衬套孔与活塞销配合太松——在规定间隙范围内更换连杆小头衬套
　　（4）在气缸体外壁听到撞击声、转速升高时该撞击声加剧——活塞与气缸套间隙过大——更换活塞或视磨损情况更换气缸套
　　（5）运转时，在曲轴箱内听到机件撞击声，突然降低转速时可以听到沉重而有力的撞击声——连杆轴瓦磨损使配合间隙过大——拆检轴瓦，必要时应更换
　　（6）运转中发出特别尖锐而刺耳的声音，加大油门时此响声更为清晰;曲轴滚动住轴承径向间隙过大——运转中发出“霍霍”声——检查有响声的滚动主轴承，必要时应更换
　　（7）柴油机怠速运转时，听到曲轴前后游动的碰撞声——曲轴前、后推力轴承磨损，轴承间隙过大，导致曲轴前后游动——检查轴向间隙和推力轴承的磨损程度，必要时应更换
　　（8）在气缸盖处发出有节奏的轻微敲击声——挺杆弯曲，气门弹簧折断，推杆套筒磨损——更换已损坏的零件，并调整气门间隙
　　（9）运转中气缸盖处发出沉重而均为、有节奏的敲击声，用手指轻轻捏住气缸盖罩壳的螺帽有碰撞感觉——气门碰活塞——拆下气缸盖罩壳，检查相碰原因，调整气门间隙。必要时检查活塞型号是否调错，可适当挖深气门凹坑或增加一张厚为0.20mm或0.40mm，形状与气缸盖底面相同的紫铜皮垫片
　　（10）在前盖板处发出不正常声音，当突然降速时可听到撞击声——传动齿轮磨损、齿隙过大——调整齿隙，视磨损情况更换齿轮
　　（11）在气缸盖处听到干摩擦发出的“吱吱”响声——摇臂调节螺钉与推杆的球面座之间无机油——拆下气缸盖罩壳，添注机油
　　（12）在气缸盖处听到有节奏的较大响声——进、排气门间隙过大——重校气门间隙
　　（13）渦轮增压器运转时有不正常的碰擦声——增压器轴承磨损或叶轮叶片弯曲——测量主要间隙并作调整和更换已损坏的零件。清洗增压器的机油滤清器和进出油管路、保证润滑油畅通。
　　3.4 柴油机排气烟色不正常
　　柴油机正常工作排烟一般为无色或浅灰色，出现不正常的排烟一般有三种，冒黑烟、冒白烟和冒蓝烟。
　　（1）冒黑烟：排气冒黑烟说明燃油燃烧不完全，往往伴随着柴油机功率下降，可参考柴油机功率下降的故障分析排除方法去排除故障。
　　（2）冒白烟：排气冒白烟说明燃油中有水或者燃油没有燃烧（在寒冷环境下，开机初期冒白烟属于正常现象）。燃油不燃烧，往往伴随功率下降。判断燃油中有无水，可以用纸巾蘸点油点燃，如果有噼里啪啦的声音，说明燃油中有水，需更换燃油。判断燃油有没有燃烧，需先利用前面讲过的各缸断油等方法，将故障压缩到某一个缸，再参考柴油机功率下降的故障分析排除方法，找出燃油不能燃烧的原因加以排除。
　　（3）冒蓝烟：排气冒蓝烟说明有机油进入气缸内燃烧，机油进入燃烧室一般有两种，一是因为机油加多了，二是间隙过大。油底壳油面或者油浴室空气滤清器机油盆内油面过高，导致飞溅机油过多窜入燃烧室和空气经过空滤器吸气时连同机油盆内过多的机油带入燃烧室，燃烧机油，排气冒蓝烟。应检查油底壳油标尺油面刻度和空气滤清器盆内机油油面，放掉多余的机油即可。间隙过大多存在于活塞环特别是刮油环与缸套的间隙或磨损过大，让气缸壁上的机油窜入燃烧室燃烧。应检查气缸压力和活塞环与气缸套的间隙及磨损情况，加以修复或更换。
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