柴油机故障形成原因分析

    赵得仓

    摘 要：从柴油机的自身特点出发，分析了柴油机故障形成的原因，提醒使用维修人员在修复装配和使用保养上要注意预防柴油机故障的发生。

    关键词：柴油机;故障;形成原因

    中图分类号：S218.5??????? 文献标识码：A

    doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.09.042

    0 引言

    柴油机在使用过程中会发生一些故障，如：启动困难、功率不足、运转不稳定、排气烟色异常等，给使用带来困难。柴油机和汽油机都是往复活塞式内燃机，基本形式和工作原理相同。但是，由于柴油机的着火方式与汽油机不同（柴油机为压燃式，汽油机为点燃式），因此，两种发动机的具体结构又有很多不同之处，导致了它们故障的形式和原因不同。下面我们就柴油机故障形成原因进行分析，使机手知道故障是怎样产生的，我们在使用中要怎样去预防。

    1 自身特点决定故障发生的必然性

    柴油机有其自身的结构特点和工作特点，工作条件如果不能够满足，柴油機就不能正常工作，产生故障是必然的。

    （1）柴油机是压燃式内燃发动机。柴油机的着火方式为压燃，其压燃的必要条件是：汽缸压缩终了时，压力应在2.95 MPa以上，此时，燃烧室内压缩空气的温度应达到柴油的自燃温度300 ℃左右，在这种状态下将柴油以一定压力、油量和时间喷入燃烧室，才能保证柴油机正常工作。

    （2）柴油机可燃混合气的形成条件较差，相比汽油机而言，柴油机可燃混合气的形成条件差。汽油机的可燃混合气从化油器就开始混合，一直到燃烧为止，有充裕的混合时间，加之汽油本身易挥发，混合气的良好品质容易形成。而柴油机的可燃混合气，从喷油开始到着火后期，几乎只有15°～35°曲轴转角这样一个极短的时间。为了良好混合和充分燃烧，对柴油的性能、汽缸压力、喷油压力、喷油正时、喷油射程、油雾锥角、喷油量等若干因素要求极为严格，其中的任何一项或几项质量不高，都会使发动机产生故障。

    （3）柴油机各缸工作条件差异较大。汽油机可根据发动机的转速、负荷配制相应成分的混合气，相对而言，各缸混合气数量、成分基本相同。柴油机则不同，各缸的压缩压力、温度、喷油数量、雾化质量差别较大，这就容易产生运转不均匀、不稳定等故障。

    （4）柴油机供油量随转速而变化的特性。柴油机的供油量是由调节齿杆操纵的柱塞有效供油行程所决定。由于油孔的节流作用，即使调节齿杆位置不变，柱塞的有效供油行程也会随柴油机转速增大而增大;反之，当柴油机转速降低时，供油量随转速降低而减小。这就形成高速时超速，怠速时熄火的问题。为了克服这种弊病，柴油机增设了调速器，用以限制高速，稳定怠速。由于调速器结构复杂而精密，这使柴油机多了一个容易引起故障的环节。另外，柴油的物理、化学性质较差，对喷油泵、喷油器等十分精密的配合偶件容易产生不良影响，使柴油机又多了一个产生故障的因素。

    综上所述，我们必须学会正确使用柴油机，对燃油、润滑油、冷却水等，都要严格要求，定期维护保养更是十分重要。只有在各方面严格按规范进行，才可能使柴油机的故障减至最少。

    2 外界因素导致故障发生

    2.1 由自然因素引起

    自然因素引发的柴油机故障，即人为因素外的一切导致柴油机故障的因素，如磨损、腐蚀、振动、老化、污染等，使柴油机零件在使用中物理或化学性能发生变化而丧失使用性能。

    （1）摩擦磨损。使零件的配合间隙发生变化、几何形状发生改变。曲轴颈与轴瓦、活塞销与活塞销座孔、气门导管与气门阀杆、活塞与汽缸等，在使用过程中会发生摩擦磨损，使其配合间隙、几何形状发生改变，导致柴油机异响、振动、压缩压力下降等故障。（2）疲劳损坏。一些零件在交变载荷作用下，会产生微量的裂纹，这些裂纹逐渐加深和扩大，致使零件表面出现剥落、麻点或使整个零件折断，这种现象称为疲劳损坏，如轮齿表面产生麻点，滚珠表面产生剥落，螺旋弹簧、轴类零件疲劳断裂等。（3）光、热的影响。橡胶、塑料类零件受光受热作用产生老化、脆化，如橡胶水管、油封、密封胶圈等长期使用会发生老化，使用性能下降不能达到工作要求。柴油机长期过热会导致润滑油变质，失去润滑性能。（4）受力部件在长期工作过程中会发生变形，如连杆弯曲，汽缸盖平面翘曲等。（5）化学腐蚀损坏，如汽缸壁、活塞顶、轴瓦、气门与气门座受燃烧气体冷凝后产生的酸性物质腐蚀，使零件表面出现麻坑、质量改变。由自然因素引发的故障，具有缓慢表现的特征，属于渐发性故障。

    2.2 由人为因素引起

    修后的装配不良、使用操作不当、维护保养不善等，不仅会加剧自然因素的作用强度，而且可能造成柴油机零部件损坏、工作条件破坏、工作能力丧失等，直接形成故障。由这类因素形成的故障，具有突然表现的特征，属于突发性故障。

    （1）安装、调整错乱。柴油机修理后如果安装质量不高，零件的安装方向搞错、配合件的互相配合关系达不到要求、安装过程中遗漏了一些小零件，对修后柴油机一些关键参数的调整不重视等，都会导致新的故障发生。因此安装时要注意以下问题：①注意一些零件的安装方向要求，如活塞、活塞环、汽缸垫、油封、缸盖螺母等。活塞顶部设有一个燃烧室，其形状有几种形式，安装时要注意方向要求。汽缸垫的功用是严密封闭燃烧室，防止燃气外逸和冷却水渗入。汽缸垫在汽缸套边缘和过水通道边缘多一层铜皮卷边，当缸盖压紧后，有卷边的地方压得较紧，以增强密封效果。安装时要将汽缸垫带卷边的一面应朝向汽缸盖，以保证密封性能，并使汽缸垫不会被热的燃气冲坏。安装缸盖螺母时，应使螺母有圆凸台的端面朝向汽缸盖，装反了会损坏螺母，同时使螺母与缸盖平面贴合不良。油封的密封性好与坏，与装配的质量有重要的关系，安装油封时要注意，油封的唇口应向里，以保证密封不漏油。②注意一些配合件的互相配合关系，如拖拉机启动困难、冒黑烟，并且有严重的敲缸声。打开缸盖，拆下活塞连杆，发现缸套偏磨达3 mm，连杆两端在同一平面内的弯曲值达2 mm。此故障原因主要是机手在安装连杆轴瓦时未按规定尺寸安装，活塞销与连杆铜套间的铰削尺寸超过了0.046 mm，曲轴轴颈与轴瓦间的刮削尺寸超过了原配合间隙。因而产生了敲击，工作时的往复冲击力使连杆弯曲、汽缸套偏磨。更换了缸套、活塞、活塞环，校正了连杆后，按规定尺寸铰削了轴瓦，拖拉机很快就正常启动，敲缸声也消失了。因此，我们在修理中要注意一些配合件的配合要求，如曲轴与轴瓦、曲轴与飞轮、柱塞与柱塞套等。③安装过程中不要遗漏一些小零件，如止推垫片、卡簧、挡圈等。④注意零件的安装顺序，如汽缸盖螺栓的上紧顺序等。⑤对修后柴油机一些关键参数的调整要引起重视，如气门间隙调整、配气相位调整、供油时间调整、安全阀开启压力调整等。若拖拉机缸盖连续多次产生裂纹，更换后重复出现裂纹，裂纹在缸盖外表面喷油器上方。检查各部位无异常，最后检查供油时间发现供油提前角过大，由于发动机供油时间过早，工作粗暴，加之超负荷作业，耗油量增大，汽缸温度急骤升高，超过了正常承受的温度，在冲击力的作用下缸盖产生裂纹。因此，修理时对柴油机的一些重要参数必须认真按要求规范调整，以保证各系统在规定的技术条件下工作。若调整不当，便会发生各种故障。⑥注意一些错误的习惯。一些修理人员在安装小型柴油机的飞轮时，在飞轮轴孔内涂黄油，为了便于以后拆卸，甚至有的人故意不把飞轮螺母按规定扭矩拧紧。导致使用中飞轮与轴颈容易自行松动，轻者发生滚键故障，重者造成飞轮与曲轴损坏，甚至出现飞轮飞出事故。

    （2）使用保养不当。重使用轻保养，不能及时地对柴油机进行检查、保养和维护，如空气滤清器、机油滤清器和柴油滤清器得不到及时的清洗更换，会导致配合件磨损加剧;对紧固件没有定期检查紧固，会造成异响等故障发生;对机油数量、质量，机油压力，冷却水量等没有定期检查，也会导致故障发生。发动机长时间怠速和超负荷工作，经常低温启动，会因润滑条件差使活塞、活塞环和汽缸套加剧磨损。新的或新修复机车未磨合好就负荷作业，造成配合件的磨损。使用保养不当引发的故障常常不会立即影响发动机的运转，但会使工作条件突然恶化继而发生故障。

    3 结语

    由柴油机本身的结构特点和工作特点，决定了柴油机要正常工作需要一定的条件保证，这些条件不能满足，柴油机就不能正常工作，因此说柴油机工作过程中出现故障是不可避免的。由人为因素引起的故障，是完全可以避免的。由自然因素引起的故障，虽然难以完全避免，但只要坚持正确使用和精心保养，就可以将故障发生率降到最低。

    参考文献：

    [1] 方诗男.论柴油机故障的诊断与维修[J].湖北农机化，2020（3）：81.

    [2] 卓开茂.柴油机配气机构常见故障分析[J].农机使用与维修，2020（4）：82.