柴油發動機故障診斷與維修

王貴程，吳國新，江 波，徐小力

（北京信息科技大學現代測控技術教育部重點實驗室，北京 100192）

0 引言

隨著我國工程機械行業快速發展和需求的增加，現代工程機械設備的結構越來越復雜，功能日趨完善。但在實際工程應用中，往往有許多因素不可避免的對機械設備造成一定的損傷，讓設備出現各種故障，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，導致更大的經濟財產損失與人員傷亡。因此，越來越多的新技術新方法被應用到工程機械維修的實踐應用中，并促進了我國機械行業的快速發展。針對柴油發動機的維修，現代化程度還有待進一步提升，為保障工程機械使用壽命以及設備性能指標與任務完成質量，需從整體上對柴油發動機的常見故障進行診斷維修的流程研究與規范化管理。

1 柴油發動機的構成

柴油發動機是由6部分組成，即2大機構（曲柄連桿機構、配氣機構）和4大系統（燃料供給系、潤滑系、冷卻系統和起動系統）。

（1）曲柄連桿機構和機體組件。曲柄連桿機構主要由機體組（氣缸機體、氣缸上端蓋、油底殼、氣缸套）活塞連桿組（活塞、活塞環、連桿）和曲軸飛輪組（曲軸和曲軸飛輪）等組成。功能是在燃油進行燃燒時產生的熱能轉換為動能。

（2）配氣機構。主要由4部分組成，包括進氣門、排氣門、搖臂、正時齒輪等，功能是開啟和關閉進、排氣門，保持氣體進入到氣缸內以及將氣缸內的所產生的廢氣排出。

（3）燃料供給系統。由7部分組成，主要包括油箱、燃油濾清器、空氣濾清器、噴油器、油管、進氣管、排氣管等。燃料供給系統的功能是能根據負載的大小將燃油和空氣按一定的比例以霧狀的形式輸送到氣缸內，使其進行充分燃燒，以使發動機能夠實現連續的工作。

（4）潤滑系。主要由機油泵、機油冷卻器、機油濾清器、油底殼等組成。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。

（5）冷卻系統，主要功能是實現在高溫環境下能夠降低發動機整體的熱量，保證發動機在合適的溫度狀態下進行持續工作，同時在低溫環境下也能防止發動機過冷。主要由水泵、散熱器、風扇、節溫器組成。

（6）起動裝置。主要功用是將自身的動力傳遞給發動機的曲軸從而實現發動機的運轉。主要由蓄電池、導線、起動機和啟動開關所組成。

2 柴油發動機的故障診斷

2.1 柴油發動機故障診斷目的

（1）對柴油發動機的運行進行必要的檢測，能夠預防機器發生的故障，以便能夠保證柴油發動機在可靠、安全的狀態下運行，把柴油發動機出現故障頻率降低到最低。

（2）制定合理的柴油發動機檢修計劃，使柴油發動機能穩定地運行，延長使用壽命和降低維修費用。

2.2 柴油機故障診斷方法

（1）通過利用傳統的物理手段（如震動、發動機運動聲、激光、射線）和化學物質反應現象直接監測故障。不管是物理現象還是化學反應，都要對變化規律和特征進行觀察，以確保能夠快速檢測和診斷故障。

（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 柴油機常見故障分析

3.1 柴油發動機低壓油路故障

（1）故障現象：發動機不能啟動，并且排氣管不排煙。在松開噴油泵和濾清器接頭并沒有油流出或冒出氣泡。

（2）故障原因：油箱的開關沒有打開；油箱內的燃油不充足；油箱內的油管老化不能進行給其輸油；輸油泵損壞；柴油濾清器沒有定期更換濾芯而堵塞；輸油泵油閥老化，活塞磨損嚴重或活塞內膠圈長時間沒有更換而失效。

（3）低壓油路出現故障時診斷流程見圖1。

3.2 柴油發動機不易起動故障

（1）故障現象：發動機有啟動的征兆，排氣管冒白煙。

（2）故障原因：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；汽缸內的壓力不足，不能使柴油達到可燃點。

（3）柴油機不易啟動故障診斷流程見圖2。

3.3 柴油機發生游車故障

（1）故障現象：發動機轉速出現忽快忽慢，忽高忽低的現象。

（2）故障原因：燃油系統進入了太多的空氣或燃油路堵塞，空氣進入正常但燃油忽多忽少，導致轉速不能正常運轉；調速器彈簧彈力過低，不能迅速改變供油量；調速彈簧可能長期使用導致變形或斷裂；調速器內機油過多導致工作不靈敏；噴油泵內的柱塞套安裝位置不準確，導致間隙過大或燃油漏出；凸輪軸和凸輪磨損嚴重使供油時間拖后，供油不及時；長期未檢查柱塞彈簧導致彈簧斷裂

（3）柴油機游車故障診斷流程見圖3。

4 結論

針對柴油機發動機故障診斷與維修的技術研究，首先了解柴油發動機構造和各部分功能，并對其功能進行逐一分析；其次介紹故障診斷的目的和方法，包括物理方法和化學方法；第三列舉柴油發動機常見故障，通過故障分析了解設備的征兆，并且能夠判斷出故障出現的部位及解決的措施。

圖1 低壓油路故障診斷流程

圖2 柴油機不易啟動故障診斷流程

圖3 柴油機發生游車診斷故障流程