如何根據四沖程柴油機的原理結構排查其常見故障

劉運昌 張杰 武飛 王文濤

【摘 要】文章簡述了四沖程柴油機的工作原理和結構，并根據其原理和結構，結合作者多年來的工作經驗，給出了快速準確分析排查柴油機常見故障的方法。

【關鍵詞】柴油機;原理;系統;方法;排氣;故障;替換;功率下降

中圖分類號： S218.5 文獻標識碼： A文章編號： 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 四沖程柴油機的工作原理

四沖程柴油機有四個工作沖程組成，分別是進氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程.

進氣沖程：進氣門打開，活塞從上止點向下止點移動，氣缸內體積增大，壓力成小，空氣在大氣壓的作用下，通過進氣門進入氣缸;到下止點時進氣門關閉.

壓縮沖程：進氣門、排氣門關閉，活塞從下止點向上止點移動，氣缸門的空氣得到壓縮，體積減少，氣體溫度升高壓力增大，為噴油器噴油燃燒創造了條件.

做功沖程（燃燒、膨脹沖程）：進、排氣門關閉，在壓縮沖程末，噴油器噴油，霧化的燃油遇到氣缸內的高溫高壓氣體燃燒，燃燒使缸內的壓力和溫度迅速上升，高溫高壓氣體推動活塞從上止點往下止點移動，并通過活塞、連桿、曲軸對外做功.

排氣沖程：排氣門打開，活塞在曲軸慣性作用下，從下止點向上止點移動，氣缸內的廢氣從排氣門排出，活塞到達上止點附近時，排氣門關閉，進氣門打開，為下一個循環做好準備.

2 四沖程柴油機的結構

柴油機有六大系統二大機構組成，分別是：起動系統、進排氣系統、燃油供給及調速系統、潤滑系統、冷卻系統、增壓系統、配氣機構和動力傳遞機構.

起動系統：由起動電機、起動按鈕、鑰匙、蓄電池組、電磁開關等組成.

進排氣系統：由進氣管、空氣濾芯器、排氣管、消聲器等組成.

燃油供給及調速系統：由輸油泵、燃油濾清器、高壓油泵、調速器、噴油器、高壓油管、低壓油管等組成.

潤滑系統：由油底殼、機油泵、機油濾清器、機油冷卻器等組成.

冷卻系統：由冷卻水箱、冷卻水泵、散熱扇、節溫閥等組成.

增壓系統：由增壓器組成.

配氣機構：由氣缸蓋、氣門導管、氣門座、進排氣門、搖臂、推桿、配氣凸輪等組成

動力傳遞機構：由活塞、連桿、曲軸、軸瓦、軸承、飛輪、傳動齒輪等組成

3 柴油機常見故障排除

柴油機出現故障時， 要通過顯示出來的故障現象，利用：問、看、聽、摸、嗅，各缸斷油、替換等方法，結合原理、結構分析排除.

問：向當事人（值機人員）仔細詢問機器工作情況和故障發現的過程。

看：觀察儀表盤上各儀表讀數、排煙顏色、冷卻水及機油變化

聽：聽機器有無異常聲音，可用一字螺絲刀一端插在機器表面，一端貼近耳朵，聽各懷疑部位的聲音及其變化

摸：剛開機時摸排煙管根部溫度，摸柴油機機體，感受溫度、振動等情況.

嗅：用鼻子聞柴油機是否有異常氣味，如燃燒不完全， 干摩擦燒焦等氣味

各缸斷油：通過依次斷開各缸供油，觀察柴油機的工作情況，從而判斷該缸有無故障，將故障范圍壓縮

替換：將一新件替換懷疑有故障的配件，看故障是否消失，從而找到故障點.

3.1 柴油機不能起動

油機不能啟動可歸結為兩個方面，一是起動電路故障，二是柴油機本身故障。

（1）如按下起動按鈕，起動電機、電磁開關無任何反映，說明起動電路有故障。可按照下列方法排除：按照柴油機起動電路路由（蓄電池正極——電磁開關大接線柱——電流表負極——啟動鑰匙——起動按鈕——電磁開關小接線柱——電動機內部打鐵——蓄電池負極），分別測量各節點對地直流電壓，直流電壓在26V左右為正常，如果直流電壓為0或者很低，說明此節點與前一個節點間有斷路或接觸不良現象，再借助萬用表電阻擋，找出故障點并排除之。

（2）如果按下起動按鈕，電磁開關動作，但不能帶動油機轉動，測量兩塊串聯蓄電池正負極間的電壓太低（小于24V），說明蓄電池電量不足，需要充電。

（3）如果按下起動按鈕，電磁開關動作，也能帶動油機轉動，但柴油機空轉，按鈕一松油機立即停止轉動，說明氣缸內的燃油并未燃燒或者燃燒不好，應從燃油供給及調速系統入手，分析排除故障。按照燃油供給路由（油箱——油閥——輸油泵——燃油濾清器——高壓油泵——噴油器）依次檢查供油情況及噴油器霧化情況。在排除油箱內沒油、油閥沒打開、油路進氣、油管堵塞、噴油器霧化不良的故障后，油機還無法起動，再檢查調速器是否處于停止供油位置、噴油提前角是否正確、氣缸是否嚴重漏氣等，按照從簡到難，由外及里的原則排除故障。

3.2 柴油機功率下降

柴油機功率下降，說明燃燒室內柴油燃燒不好，往往伴隨著柴油機排氣冒黑煙，燃燒好不好取決于燃油霧化和氣缸內的壓力是否正常，可從燃油供給和調速系統、進排氣系統和配氣機構、動力傳遞機構三個方面入手，綜合分析判斷。先利用排故障的方法，將故障壓縮范圍，剛開機的一兩分鐘，用手摸各缸排煙管根部，明顯不熱的缸，說明該缸沒工作，或燃燒不好。配合各缸斷油法，依次將各缸高壓油管松開，停止向該缸供油，觀察柴油機轉速工作情況，如果轉速下降，再擰緊高壓油管轉速上升，說明該缸工作良好，如果沒什么變化，說明該缸工作不好。針對工作不好的缸分析判斷排除故障。

（1）從燃油供給和調速系統入手，將高壓油管卸開，用螺絲刀撬動柱塞下承盤，看出油閥泵油情況，如泵油無力，量也少，說明柱塞漏油，需要更換柱塞，校泵。如泵油良好，可將噴油器拖出效驗，如噴油嘴潮濕，說明噴出的柴油沒有燃燒，檢查噴油器有無積碳、噴油壓力和霧化情況是否良好并對噴油器進行效驗。檢查噴油提前角是否正確，不正確要進行調整。

（2）從進排氣系統和配氣機構入手，檢查空氣濾清器、排氣管道和消音器是否堵塞并進行清理，如果空氣濾清器有煙霧冒出，說明進氣門密封不嚴，造成氣缸漏氣，應檢查氣門間隙是否正確，不正確要進行調整，調整后空氣濾清器還冒煙，說明進氣門穴蝕，需要研磨氣門。進氣門、排氣門工作環境相似，進氣門出現的問題排氣門一般也有，需一起進行調試和研磨。

（3）從動力傳遞機構入手，開機后將曲軸箱上添加機油蓋打開，看有無煙霧冒出，如有煙冒出說明氣缸內活塞環密封不嚴，造成氣缸漏氣，壓縮不良，燃燒不完全，功率下降。結合前面提到的利用各缸斷油法等，壓縮到的故障范圍，對該缸的活塞環進行檢查更換。如氣缸墊漏氣、活塞缸套磨損嚴重的話也要進行更換。

3.3 柴油機工作時聲音不正常

聽機器異常聲音，并用一字螺絲刀一端插在機器表面，一端貼近耳朵，聽各懷疑部位的聲音及其變化情況，借助經驗找出故障點。不同的異聲有不同的原因造成，找到故障原因也就容易找到排除的方法，其對應關系如下：

故障現象——故障原因——排故方法

（1）有節奏清脆的金屬敲擊聲（氣缸內）——噴油時間提前——調整噴油提前角

（2）低沉不清翠的敲擊聲——噴油時間推遲——調整噴油提前角

（3）有輕微而尖銳的聲音（運轉時），且在怠速時更加明顯——連桿小頭襯套孔與活塞銷配合太松——在規定間隙范圍內更換連桿小頭襯套

（4）在氣缸體外壁聽到撞擊聲、轉速升高時該撞擊聲加劇——活塞與氣缸套間隙過大——更換活塞或視磨損情況更換氣缸套

（5）運轉時，在曲軸箱內聽到機件撞擊聲，突然降低轉速時可以聽到沉重而有力的撞擊聲——連桿軸瓦磨損使配合間隙過大——拆檢軸瓦，必要時應更換

（6）運轉中發出特別尖銳而刺耳的聲音，加大油門時此響聲更為清晰;曲軸滾動住軸承徑向間隙過大——運轉中發出“霍霍”聲——檢查有響聲的滾動主軸承，必要時應更換

（7）柴油機怠速運轉時，聽到曲軸前后游動的碰撞聲——曲軸前、后推力軸承磨損，軸承間隙過大，導致曲軸前后游動——檢查軸向間隙和推力軸承的磨損程度，必要時應更換

（8）在氣缸蓋處發出有節奏的輕微敲擊聲——挺桿彎曲，氣門彈簧折斷，推桿套筒磨損——更換已損壞的零件，并調整氣門間隙

（9）運轉中氣缸蓋處發出沉重而均為、有節奏的敲擊聲，用手指輕輕捏住氣缸蓋罩殼的螺帽有碰撞感覺——氣門碰活塞——拆下氣缸蓋罩殼，檢查相碰原因，調整氣門間隙。必要時檢查活塞型號是否調錯，可適當挖深氣門凹坑或增加一張厚為0.20mm或0.40mm，形狀與氣缸蓋底面相同的紫銅皮墊片

（10）在前蓋板處發出不正常聲音，當突然降速時可聽到撞擊聲——傳動齒輪磨損、齒隙過大——調整齒隙，視磨損情況更換齒輪

（11）在氣缸蓋處聽到干摩擦發出的“吱吱”響聲——搖臂調節螺釘與推桿的球面座之間無機油——拆下氣缸蓋罩殼，添注機油

（12）在氣缸蓋處聽到有節奏的較大響聲——進、排氣門間隙過大——重校氣門間隙

（13）渦輪增壓器運轉時有不正常的碰擦聲——增壓器軸承磨損或葉輪葉片彎曲——測量主要間隙并作調整和更換已損壞的零件。清洗增壓器的機油濾清器和進出油管路、保證潤滑油暢通。

3.4 柴油機排氣煙色不正常

柴油機正常工作排煙一般為無色或淺灰色，出現不正常的排煙一般有三種，冒黑煙、冒白煙和冒藍煙。

（1）冒黑煙：排氣冒黑煙說明燃油燃燒不完全，往往伴隨著柴油機功率下降，可參考柴油機功率下降的故障分析排除方法去排除故障。

（2）冒白煙：排氣冒白煙說明燃油中有水或者燃油沒有燃燒（在寒冷環境下，開機初期冒白煙屬于正常現象）。燃油不燃燒，往往伴隨功率下降。判斷燃油中有無水，可以用紙巾蘸點油點燃，如果有噼里啪啦的聲音，說明燃油中有水，需更換燃油。判斷燃油有沒有燃燒，需先利用前面講過的各缸斷油等方法，將故障壓縮到某一個缸，再參考柴油機功率下降的故障分析排除方法，找出燃油不能燃燒的原因加以排除。

（3）冒藍煙：排氣冒藍煙說明有機油進入氣缸內燃燒，機油進入燃燒室一般有兩種，一是因為機油加多了，二是間隙過大。油底殼油面或者油浴室空氣濾清器機油盆內油面過高，導致飛濺機油過多竄入燃燒室和空氣經過空濾器吸氣時連同機油盆內過多的機油帶入燃燒室，燃燒機油，排氣冒藍煙。應檢查油底殼油標尺油面刻度和空氣濾清器盆內機油油面，放掉多余的機油即可。間隙過大多存在于活塞環特別是刮油環與缸套的間隙或磨損過大，讓氣缸壁上的機油竄入燃燒室燃燒。應檢查氣缸壓力和活塞環與氣缸套的間隙及磨損情況，加以修復或更換。