淺析用于防汛抗旱中的柴油發動機的故障及保養

陳彬 周宜順

摘要：近年來，隨著我國經濟實力的不斷發展，民生福祉工作的不斷推進，防汛抗旱工作已然上升為我國頭等大事，尤其是1998年的大洪水之后，黨和國家加大了對防汛抗旱工作的重視，對防汛抗旱的設備進行了不斷的投入，其中，柴油發動機在防汛抗旱工作中有著不可或缺的作用。尤其是災害現場，由于條件所限，常常出現供電設備的缺失和損壞，這時柴油發動機就有著得天獨厚的優勢，提供電力，保障各項防汛抗旱設備正常運轉。文章就此對柴油發動機的故障和保養進行了探討。

關鍵詞：柴油發動機；故障診斷；保養

柴油發動機在實際工作中有著運輸簡單、維修方便、效率高效并且燃油消耗低、啟動迅速、工作可靠、耐久等一些列優勢，尤其是在野外，能夠提供良好的動力和電力，是防汛抗旱、搶險救災工作中主要的動力設備，但在實際應用中，往往有許多因素不可避免的對柴油發動機造成一定的損傷，出現各種故障，不僅失去原有的機械運行功能，且可能發生更嚴重的安全事故，導致經濟損失與人員傷亡。加之，用于防汛抗旱的柴油機設備有其專門的使用周期和強度，在洪澇和干旱時使用強度大，工作環境惡劣，其余時間均為閑置。為此，就需要相關的操作人員加強對柴油機故障維修和診斷，并加強日常保養工作，從而保障柴油發動機組處于正常的工作狀態。

一、柴油發動機的構成及其原理

（一）柴油發動機的構成

柴油發動機通常是由曲柄連桿機構、配氣機構、燃料供給系統、潤滑系統、冷卻系統和起動系統等組成。

1.曲柄連桿機構

曲柄連桿機構是發動機實現能量轉換、完成工作循環的主要運動機構，由氣缸體、氣缸蓋、活塞、連桿、曲軸和飛輪等機件組成。

2.配氣機構

配氣機構是實現發動機的換氣過程，根據發動機的工作循環，定時開啟和關閉進、排氣門，使可燃混合氣進入氣缸，并使廢氣從氣缸內排出。配氣機構通常由氣門組、氣門傳動組和氣門驅動機件組成。

3.燃油供給系統

柴油發動機燃料供給系統的功用是按一定的比例把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內形成混合氣并燃燒，以使發動機連續工作。一般是由燃油箱、沉淀杯、柴油濾清器、輸油泵、噴油泵等部件組成。

4.潤滑系統

潤滑系統的作用是在運動構件摩擦表面之間形成一層油膜實現液體摩擦，達到減小阻力、降低功耗損失的作用。主要由機油泵、機油冷卻器、機油濾清器、油底殼等組成。

5.冷卻系統

冷卻系統的功能是吸收和散發發動機受熱零件的多余熱量，保證發動機在最適宜的溫度狀態下工作。主要由水泵、冷卻水套、散熱器、風扇、節溫器等機件組成。

6.起動系統

起動系統的功用是起動柴油發動機。曲軸在外力作用下開始轉動發動機開始自行運轉的過程，稱為發動機的起動。主要由蓄電池、導線、電熱塞、起動機和啟動開關所組成。

（二）柴油發動機的原理

柴油發動機是一般有四沖程和二沖程，防汛抗旱中所用的柴油發動機大多為四沖程，由進氣、壓縮、膨脹和排氣四個沖程組成一個工作循環，如此一個循環，曲軸剛好轉動兩圈。在工作沖程中，氣缸內燃料的化學能轉化成熱能，再轉化成機械能，由曲軸輸出功率，帶動工作機械，于此同時，曲軸還帶動不在做工的氣缸里的活塞完成另外三個沖程。為了更多地吸進新鮮空氣，徹底清掃燃燒產生的廢氣，進排氣門均按規定提前開啟，滯后關閉。

二、柴油發動機的故障分析

（一）柴油發動機故障診斷的目的

1.對柴油發動機進行定期檢測，能及時地、正確地對各種異常狀態或故障狀態做出診斷，預防或消除故障，對設備的運行進行必要的指導，提高設備運行的可靠性、安全性和有效性，以期把故障損失降低到最低水平。

2.保證設備發揮最大的設計能力，制定合理的檢查維修計劃，以便在允許的條件下，充分挖掘設備潛力，延長服役期限和使用壽命，降低設備全壽命周期費用。

（二）柴油發動機故障診斷的方法

1.利用傳統的物理手段對故障進行定性處理

通過傳統的物理手段（主要依靠操作者耳、眼、鼻、手等器官的感覺，來確定各部分技術狀態好壞）直接監測故障，對故障進行定性處理，為后續的工作打好基礎，從而保證做到維修時有的放矢，不至于浪費時間和精力。主要包括如下方法：

聽診：根據柴油機運轉時音調、音量和聲響出現的周期性異常特征，憑耳朵或借助金屬棒接觸相應部位判斷故障所在。當聽到不正常的聲音時，就會有異常的感覺。因此，通過聽診手段，可以早期發現故障，及時予以排除。

觀察：通過眼的觀察，掌握故障征象。例如，觀察柴油機外部機件與總成有什么明顯的缺陷和損壞特征；觀察有無漏水、漏油、漏氣現象；觀察曲軸箱通氣孔的冒氣情況等；觀察儀表讀數、機油指示器是否有變化；觀察機油顏色、粘度、金屬碎屑多少；觀察排氣煙色；觀察轉速是否均勻、穩定；觀察零件的損壞程度、變形情況；觀察噴油器霧化質量等。

嗅聞：即通過嗅辨排氣煙味或燒焦氣味、嗆鼻的生柴油昧等，及時發覺和判別某些部位的故障。

觸摸：即用手觸摸或扳動機件，憑手的感覺來判斷其工作溫度或間隙等是否正常。負荷工作一端時間后，觸摸各軸承相應部位的溫度，可以發現是否過熱。手搖車能感覺氣缸壓縮是否良好，用手觸摸搖晃能感覺緊固件是否松動，運動件是否卡滯、碰擦。柴油機剛起動不久，可用手觸摸各缸的排氣支管，比較相互間的溫度差異，并與手感覺到的各缸高壓油管的供油脈動情況相對照，便能粗略了解各缸工作狀況是否正常。

2.利用征兆判斷故障部位

要求維修人員必須深入研究復雜故障所對應的各種征兆，仔細分析設備運行中的信息特征，從而獲得與故障相對應的征兆，并利用這些征兆進行故障診斷，在診斷中可能存在一種故障對應幾種征兆，或幾種征兆對應幾種故障，所以需要利用征兆的同時進行不斷地實踐和總結。

3.利用方法解決問題故障

（1）隔除法

部分地隔除或隔斷某系統、某部件的工作，通過觀察征象變化來確定故障范圍的方法。一般隔除、隔斷某部位后，若故障征象立即消除，即說明故障發生在該處；若故障征象依然存在，便說明故障在其他處。

（2） 比較法

將懷疑有問題的零部件與工作正常的相同件對換，根據征象變化來判斷是否有故障的方法。換件比較，是在不能準確地判定各部技術狀態的情況下所采取的措施。因此，應盡量減少盲目拆卸對換。

（3）儀表法

使用輕便的儀器、儀表，在不拆卸或少拆卸的情況下，比較準確地了解柴油機內部狀態好壞的方法。使用儀表檢查各部分技術狀態，能對各部分技術狀態進行定性、定量分析。

（三）故障類型及其可能原因

1.燃油系統的故障

燃油系統有故障表現為加大油門后柴油機的功率或轉速仍然不能提高。

（1）供油不足。一方面是發生在長期不保養的機械上，其柴油濾清器被臟物堵塞，供油阻力增加，供油不暢，另一方面是由于油箱至噴油泵的低壓油路漏氣，這兩種情況都使得在小負荷少油量的情況下供油量夠用，但在大負荷、大油量的情況下供油量不足，因而造成柴油機功率不足。

（2）噴油正時間不準確。如果噴油提前角過大，柴油機會冒黑煙，若油提前角過小，柴油機會冒白煙。

（3）噴油泵問題。柱塞偶件磨損過度，使供油量不足；噴油泵的螺栓松動，導致噴油時間發生變化；安裝噴油泵正時齒輪時標記過錯。

（4）噴油器霧化不良。由于噴油器的噴孔堵塞或因某種原因被卡死、銹蝕，使柴油成滴而不霧化、不燃燒。造成缺缸而使柴油機動力嚴重下降。

（5）燃油質量不達標。當使用不達標的柴油時，由于其燃燒性差，燃燒不充分，使柴油機工作粗暴，同時也加大了柴油機的熱負荷，從而造成柴油機功率不足。

2.啟動系統的故障

啟動系統故障，主要分為兩種類型：

（1）手動啟動故障。這部分的故障主要表現在手動拉繩斷裂、拉繩卡住不動、拉繩盤損壞等故障。檢修人員在對這部分故障進行檢修的過程中，需要先對拉繩進行檢查，然后根據故障原因進行具體檢修。

（2）電動啟動故障。

首先，蓄電池故障問題。蓄電池可以直接影響磁力開關的啟動狀態，一旦蓄電池出現電壓不夠的問題，就會直接影響到發電機組的正常啟動；

其次，磁力的開關問題。磁力開關的閉合是在通電條件下進行的，而蓄電池是通電的關鍵，一旦蓄電池電壓不夠充足，就會使得磁力開關吸合情況出現問題，嚴重的可能導致磁力開關損壞；

最后，電磁燃油閥門的故障問題，電磁燃油閥門一旦出現問題，那么其就會引起電壓發生異常。

（3）其他可能的原因。

發動機溫度低；進入燃燒室的供油量不足；噴油器對燃油不能進行有效地霧化，進入燃燒室內燃油不能與空氣進行有效地燃燒；氣缸內的壓力不足，不能使柴油達到可燃點。

3.進、排氣系統的故障

進、排氣系統有故障表現為比正常情況下氣溫度高，煙色較差。

（1）配氣相位異常。表現為各擋轉速下功率均不足。

（2）正時齒輪的嚙合面因某種原因，相對于軸頸在圓周方向作了移動。

（3）凸輪軸的凸輪面磨損嚴重，導致氣門的開閉時間發生了變化。

（4）維修安裝正時齒輪時，將裝配標記對錯。

（5）氣缸壓力不足。此時不但功率不足，性能下降，而且進氣管冒黑煙。

這種情況下，可以用氣缸壓力表進行檢查，原因可能有以下幾種：A、氣缸墊損壞或氣缸蓋螺栓松動，使氣缸密封性變差，導致壓力不足。B、進、排氣門漏氣，因為積炭過多或因磨損過度，使氣門與座圈之間密封不良，導致氣缸壓力不足。C、氣門或氣門彈簧損壞，導致氣門失去作用。D、噴油器與缸蓋之間密封不良，引起氣缸漏氣，因而導致氣缸壓縮壓力不足。E、氣門間隙調整不當。

4.零件故障

（1）活塞與缸套間磨損過度，活塞環對口或折斷，拉缸及粘壞等，不但會產生曲軸箱竄氣，出現影響，而且導致柴油機動力嚴重下降。

（2）柴油機自身的機械損失過大：A、活塞與氣缸壁之間，軸瓦與軸頸之間配合過繁，曲軸止推片過緊或過松，都會造成功率不足。B、風扇、水泵、發電機和機油泵等附件因苛種原因出現阻力過大，也會出現柴油機功率下降的情況。C、機油過稠或加得過多，會增大曲軸旋轉的阻力，使功率下降，這種情況只要缺陷現機油尺進行檢查即可發現。

（3）增壓器有故障：A、若排氣管道堵塞或接頭漏氣，排氣壓力下降，使增壓器轉速降低，導致進氣壓力下降，柴油機功率自然就會下降。B、若增壓器軸承損壞，轉子有碰撞，使其轉速降低。

5.冷卻系統故障

冷卻系統的主要故障是漏水和散熱性能不良。造成漏水的原因可能是散熱器開裂或機械破損。散熱性能不良則是由于散熱管被水垢、污物阻堵而造成的。檢查漏水故障，可以采用灌水法和打氣法。灌水法是向散熱器內灌注熱水，在破裂處便可觀察到水的痕跡。如果在冷卻水內加少許丙酮，則可根據逸出丙酮的特殊氣味（特殊辛辣氣味），快速發現微小或隱蔽的漏水部位。打氣法是將散熱器浸沒在水中，用打氣筒向散熱器內充氣，便可發現在破裂處有氣泡逸出，散熱器出現破裂，應視情況進行焊修或更換。

三、柴油發動機的保養

（一）定期保養

操作人員需要按照保養手冊對柴油發動機進行定期保養和維護工作，對于出現損傷的零部件一定要及時更換，而對于需要修理的部件一定要按照相關規定進行修理，從而保證柴油發動機能夠保持最佳狀態。

（二）存儲保養

任何機械設備最忌諱閑置，這是因為機械設備在閑置的過程中容易生銹，并且損耗較快。由于防汛抗旱用的柴油機只有在出現旱澇險情時才需要使用，因此，操作人員更要加強對柴油發動機的有效存儲，并保證存儲空間的干燥、少塵，從而在很大程度上減少灰塵和水分對柴油發動機的影響。此外，還需要加強對柴油的存儲和管理，柴油作為柴油發動機的重要能源，其一旦含有雜質就會影響燃燒性能的發揮，因此一定要確保其不會被其他物質污染。因為防汛抗旱中柴油發動機的工作環境惡劣、時間較長，很容易造成損傷，而汛期過后幾乎就不需要使用，在每年汛期過后，都需要及時的、充分的、系統的對柴油發動機進行養護維修，制定專門的維修制度，完畢之后放入倉庫之內，并做好定期巡查。

（三）系統保養

1.冷卻系統保養

（1）應該使用蒸餾水、自來水、雨水或清潔的河水作為柴油機的冷卻水，禁止使用臟水或硬水（井水、礦泉水以及其它含鹽分多的水），以免結垢浸蝕缸套。在只有硬水的條件下，必須經過軟化處理才可使用。

（2）當發動機由于缺水而過熱時，不能馬上加冷水，應使發動機怠速運轉10～15min，等水溫稍降后，再加水補充，否則可能引起機體、汽缸蓋開裂。打開水箱蓋時要慎防蒸汽、熱水沖出造成燙傷。放光水后，打開水箱蓋，轉動曲軸，使水泵處的水完全放盡。

（3）發動機風扇皮帶必須保持正常的緊度，以保持冷卻系統正常工作。風扇皮帶應有適當的張緊力。風扇皮帶過松，將會使水泵、發電機的轉速過低，導致冷卻液在冷卻系中的循環減慢，發動機因冷卻不足而容易過熱；同時會導致蓄電池的電壓下降。風扇皮帶如果過緊，容易使水泵和風扇皮帶使用壽命縮短甚至損壞。因此風扇皮帶的張緊力要經常檢查。檢查方法：在皮帶上施加98N的垂直力，風扇皮帶下陷量應為7～10mm或5～7 mm，否則應進行調整。

2.潤滑系統保養

（1）柴油機起動前，用帶蓋的桶盛柴油機潤滑油，放在水中燙熱至70°C—80°C后再加入油底殼。注意：不得將潤滑油加熱到沸騰的程度，也不應直接用火烤油桶或油底殼，以免潤滑油變質。

（2）長期停機時，柴油機熄火后趁熱放出油底殼中的潤滑油，盛放于凈桶內，以備下次繼續使用。、

（3）更換機油時，作業環境要盡量干凈整潔，不要在揚塵的天氣和環境下作業。正常情況下，機油液面，磨合期每日檢查一次，磨合期結束后每周檢查一次

（4）每次更換機油時，必須安裝新的機油濾清器芯，放出的廢油應有專用容器收集，不得倒入下水道，避免污染環境。

3.進排氣系統保養

（1）進氣管和空氣濾清器

進氣管一般用鋁鑄成，安裝時必須注意，進氣管內不允許有金屬屑等雜物，否則將它們吸入氣缸內會造成機件損壞。進氣管內裝有空氣濾清器，濾除空氣中的灰塵、減少缸套、活塞組件的磨損，延長柴油機的使用壽命。通暢每工作50小時就應用柴油或汽油清洗濾清，濾清在裝復前必須用壓縮空氣吹干。

（2）排氣管和消聲器

排氣管由灰鑄鐵制成，在長時間使用之后容易產生積碳，減小排氣面積，使排氣管起亞過大而且排氣不凈，需及時清理排氣管積碳。消聲器通過法蘭安裝在排氣管上，用來降低柴油機的排氣噪聲，但同時會增加排氣阻力，降低柴油機的輸出功率。在拆卸排氣管和消聲器時，需將柴油機停止運轉，等溫度降下后進行拆卸。

四、結束語

本文大致將柴油發動機的構成、原理、故障和保養進行了簡單的論述，在實際生產生活中，遇到的問題更加錯中復雜，那就需要我們操作者不斷地加強學習和研究，雖然當今市面上的柴油發動機種類繁多，柴油發動機的發展也是日新月異、推陳出新，但是其中的基本原理是萬變不離其宗的，只有精確掌握了當中的精髓，才能以不變應萬變，切實做到柴油發動機隨時“拉得出、打得響”，為防汛抗旱工作增添力量。

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