東風4DD型內燃機車敲缸的原因分析與處理

何滿剛 侯棟材

摘 要：文章針對東風4DD型內燃機車在運用中柴油機敲缸的危害，分析了產生敲缸的原因，并相應提出了故障判斷和處理方法。

關鍵詞：柴油機;敲缸;噴油器;噴油泵;小供油量;大供油量

引言

東風4D型內燃機車是開發、設計的用以替代東風4B型、東風4C型內燃機車的換代產品，它提高機車的運用功率，改善機車的牽引性能，提高機車的經濟性、可靠性，延長機車的使用壽命。柴油機敲缸是機車運用中常見的故障，若不及時處理，會加速柴油機的磨損，增加機油消耗，甚至損壞氣缸、活塞等，因此分析柴油機敲缸的原因，及時預防處理，對節約成本，減小檢修工作量，保養柴油機都有著很重要的意義。

1.敲缸的分類

柴油機的敲缸可分為機械敲缸和燃燒敲缸，所謂機械敲缸是燃燒室內零部件發生的不正常撞擊;燃燒敲缸是某個曲軸轉角內，燃氣壓力升高率過大（超過500-600kpa）造成的爆燃敲缸;如果切斷該缸燃油，敲缸消失，則判斷為燃燒敲缸，相反，則是機械敲缸。

2.敲缸產生的后果

（1）造成柴油機有關零部件的損壞。如燃燒室內有異物，它不但會打壞氣缸蓋、活塞頂部、氣門、噴油器等，而且當異物由排氣支管排出到總管后，會隨著廢氣到達增壓器，打壞增壓器的噴嘴環和渦輪葉片，后果十分嚴重。

（2）無論是由于活塞與缸套間隙過大，以及燃燒方面引起的敲缸，均會使未完全燃燒或者煤燃燒過的燃油進入曲軸箱的機油內，使機油發生稀釋。

3.敲缸的原因分析

3.1 機械敲缸，即燃燒室內有機械撞擊聲

（1）活塞與缸壁的撞擊。柴油機工作時，活塞受到連桿擺動平面內的側壓力，造成活塞對缸套周期性的撞擊，若活塞與缸套配合間隙過大，撞擊的程度就會幾句;柴油機工作油、水溫偏低，使活塞與缸套之間的熱膨脹不足以彌合過大的配合間隙，也會使兩者之間的撞擊長時間化。

（2）由于氣門彈簧斷裂等原因，使氣門不能及時落座，與上行的活塞頂相碰撞。

（3）燃燒室內有異物。如噴油器噴頭斷落在燃燒室，甚至在組裝時，有金屬件落入燃燒室內。

3.2 燃燒敲缸

柴油機的燃燒敲缸發生在燃燒初期，當單位曲軸轉角的燃燒壓力超過500～600kPa時，就會發生敲缸，即所謂“爆燃”。造成燃燒敲缸的原因也是多種多樣的，由于原因不同，敲缸的聲音也不同;有連續敲缸聲，也有間斷敲缸聲，有的在任何轉速下都敲缸，也有的只在高轉速下敲缸，而在低轉速下不敲缸。

（1）在柴油機啟機前，已有燃油積存在，啟機后，積存的燃油在活塞上、下運動時與進入氣缸的新鮮空氣混合，達到一定條件時，這些燃油所形成的混合氣體會突然燃燒，使在單位曲軸轉角內，燃燒壓力超過500～600kPa，出現了爆燃而敲缸，這部分燃油燃燒完后，敲缸聲也隨之結束。

燃油在燃燒室內積存一般是由于上次停機前柴油機低速空轉時間較長，再加上噴油器的霧化質量不高，進入燃燒室內的部分燃油不能燃燒而積存在活塞頂上。

（2）噴油器霧化質量差，甚至有滴漏現象，使進入燃燒室內的部分燃油不能及時燃燒，而在某一時刻，該部分的燃油與空氣混合后，達到了可燃條件，于是這些過量的混合氣體因燃燒而爆燃，造成了敲缸。該部分燃油燃燒完后，再積累等待，于是產生了間斷性敲缸。

（3）同一臺柴油機上的各噴油泵小油量（柴油機轉速在430時噴油泵的供油量，以下簡稱小油量）相差懸殊。如在同一臺柴油機上，絕大部分噴油泵的小油量偏大、個別偏小較多時，柴油機在低速空載時，偏小的那個氣缸的噴油器的噴霧質量顯得很差，甚至出現地漏、間斷噴射等現象，使部分燃油不能燃燒而暫時積存在活塞頂上，隨之該部分燃油集中爆燃而出現敲缸，這樣的敲缸也必然是間斷性的。

（4）噴油提前角過大，大量燃油提前進入氣缸內，使參與初期燃燒的燃油量偏多，造成壓力升高過快而發生敲缸。這種情況在每一個工作循環中反復持續出現，形成連續敲缸。

4.判斷與處理

敲缸多發生在低速空載的工況中，由于在低速空載時柴油機噪音較小，易聽出敲缸聲，因此，機車檢修人員以及機車乘務員在巡視動力間時要格外重視，當發現有敲缸現象存在，應按照一下步驟處理：

（1）若各缸普遍有敲缸現象，而且油、水溫度較低，待油、水溫度升高后敲缸現象消失，說明是油、水溫度低而引起的機械敲缸;若油、水溫度升高后敲缸聲依然存在，差示壓力計顯示曲軸箱壓力較高，說明是活塞與氣缸套間隙過大引起的。

（2）如果起機時就出現敲缸聲，而油、水溫度在200C以上，這種敲缸聲發生在個別氣缸時，首先用手摸高壓油管;如未感覺到脈動，說明噴油器噴頭已落入燃燒室內;如高壓有關脈動正常，應關停該缸的噴油泵，若敲缸聲依然存在，應立即停機，首先檢查氣門彈簧有無斷裂，而后拆檢該缸，查找是否在燃燒室內存有異物;若關停該缸噴油泵后，敲缸聲消失，說明該缸噴油器存在問題，應對該缸噴油器進行更換。

（3）如啟機后的初期出現燃燒敲缸，過一段時間敲缸聲消失，說明是上次停機前引誘較長時間的低速空轉而造成部分未燃燒的燃油積存在活塞頂上所致，此時不需要做任何處理。

（4）如某一氣缸發生間斷性敲缸，原因可能是這個氣缸的噴油泵的小油量偏小，需更換一個小油量較大的噴油泵。

（5）如啟機時各缸普遍敲缸，到高速滿載時敲缸現象愈發嚴重，大多是由于噴油提前角過大所致，此時可以測量爆發壓力，如過高，可以通過增加各缸噴油泵墊片的厚度來解決。

參考文獻：

[1]東風4D型內燃機車（1）.大連機車車輛有限公司編

[2]東風4D型內燃機車（2）.大連機車車輛有限公司編

[3]內燃機車柴油機.中國鐵道出版社