柴油機工作特點與故障成因的關系

吾爾扎提·波爾瓦

摘 要：分析了柴油機的工作特點，指出了柴油機故障原因與其工作特點緊密關系，提醒人們在使用維護柴油機時注意預防，以減少故障的產生。

關鍵詞：柴油機;工作特點;故障成因

中圖分類號：S218.5 ? ? ? ?文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.01.058

柴油機故障原因與其工作特點緊密相關。清楚了解柴油機燃燒方式，正確認識混合氣形成條件，切實掌握柴油機獨具的噴油泵速度特性，對于正確檢查、分析與排除柴油機故障，具有至關重要的作用。

1 柴油機的燃燒方式為壓燃式

（1）由于柴油機燃燒方式為壓燃式，故也可稱其為壓燃式發動機。要保證柴油機正常工作，就必須使其具有充分的壓燃和供油條件。首先，要通過配氣機構、燃油供給系及燃燒室的良好配合，形成質量良好的油氣混合氣。同時，壓縮系應保證壓縮終了時的缸內溫度與壓力滿足油氣混合氣的自燃條件。如氣門間隙過小，漏氣或缸蓋螺栓扭緊力矩不足、松動，汽缸墊損壞，活塞環磨損與膠結、開口重合等故障出現時，都會造成燃燒室內壓縮空氣的溫度達不到油氣混合氣的自燃溫度（330 ℃），即使自燃溫度與壓力都達到了，如果噴油器存在噴油量或壓力不足、噴油時間失準、燃燒室結構設計不合理等問題，也能導致柴油機啟動不良、功率下降、油耗增加、煙色不正常等問題。

（2）由于柴油機所用燃料為柴油，其自身的流動性、揮發性等基本特性對于外界環境溫度的變化較為敏感，因此過低的環境溫度對油氣混合氣的形成是不利的，它直接影響著柴油機的正常啟動。為此，現在許多拖拉機都加裝了電啟動系，啟動雖方便了，但同時又增加了該裝置由于工作不良，導致的啟動困難或不能啟動等故障的可能性。如蓄電池虧電、連接導線斷路或短路、接頭松脫、起動繼電器故障、起動機故障等都會導到柴油機不能啟動。

2 可燃混合氣形成對功能部件要求嚴

（1）由于柴油機可燃混合氣形成的時間極為短暫，從噴油器噴油開始到燃燒基本結束，大約僅有15°～35°曲軸轉角。要想在這樣一個極短時間內，形成質量良好的可燃混合氣并充分燃燒，必須對柴油機供給系、燃燒室采用合理的結構措施，并保證燃油的高質量要求。

（2）對燃油本身的品質和燃燒室結構要求較高。對于柴油機各功能部件的加工、裝配精度及有關參數的技術要求較為嚴格。如對汽缸壓力、配氣相位、噴油壓力、噴油正時、噴油射程、油霧錐角、噴油量等參數的要求應準確無誤，若其中任何一項或幾項達不到要求或配合欠妥，就會出現柴油機運轉無力、大量排煙、工作粗暴等故障，使柴油機的動力性、經濟性指標下降。

（3）由于柴油機的許多機件之間經常處于超負荷運轉、潤滑不良的狀態，經常處于交變載荷、化學或電化學作用狀態下，易導致磨損、疲勞、腐蝕、卡滯等故障出現，故障率相對較高。這就要求潤滑系統、冷卻系統保持良好的工作狀態，以減少機件的磨損、疲勞、腐蝕、卡滯問題。柴油機工作時，必須保持正常油壓，在額定轉速1500 r/min時，機油壓力應不低于0.35 MPa。機油壓力過低，機油將無法到達需要潤滑的零件表面，使發動機重要零件得不到良好的潤滑而加劇磨損。如果曲軸與曲軸瓦之間因機油壓力低而無法形成潤滑油膜，會發生軸瓦抓粘、燒熔，導致燒瓦、抱軸等嚴重事故。但是，機油壓力也不能過高，機油壓力過高時，高壓力的機油流會沖壞潤滑油路，造成泄漏而影響潤滑。機油壓力過高，還會脹裂機油濾清器，使機油大量泄漏。冷卻系統工作正常也很重要，水溫過高，機油變稀，機油泵工作效率降低，各潤滑表面油膜被破壞，加速機件磨損。水溫過高，使噴入汽缸中的燃油提早燃燒，壓縮力不足、功率下降。水溫過高，燃燒室溫度高于正常溫度，噴油嘴油針受熱膨脹易卡死。水溫過低，柴油燃燒中，產生的水蒸氣和酸性氧化物反應后產生酸（即硫酸），黏附于汽缸壁上，產生強烈的酸腐蝕。水溫過低，柴油燃燒不完全，油流沖刷缸壁潤滑油膜，加速缸套活塞磨損。水溫過低，發動機熱損失增多，使功率下降。

3 各缸工作條件差異較大

（1）多缸柴油機需要各缸的壓縮壓力、溫度、噴油狀況、霧化質量等必備條件的一致性，但由于受加工精度、機械作用及理化變化等方面因素的影響，其工況肯定不同，各缸形成的混合氣濃度和燃燒情況差別較大，柴油機工作時，易出現運轉不均勻、轉速不穩定等故障。

（2）由于柴油機需要人工調整的部位較多，如氣門間隙、減壓間隙、噴油壓力，供油量大小等，不可能做到各缸完全一致，也在一定程度上加大了各缸工作條件的差異。

4 具有供油量隨轉速而變化的噴油泵速度特性

（1）車用柴油機的一個最基本的要求是：供油量應能隨外界負荷的變化而變化，否則，柴油機就會熄火。柴油機供油量的變化，取決于每個工作循環的供油量。循環供油量大小是由柱塞的有效供油行程決定的，而柱塞的有效供油行程又是由供油量調節齒桿來操縱的。由于柱塞套筒上油孔的節流作用，即使油量調節齒桿位置不變，柱塞的有效供油行程也會隨柴油機轉速的增加，而超過所謂的幾何供油行程，而使供油量增多;反之，柴油機轉速降低時，由于節流作用相對減少，而使實際供油量減少。供油量隨轉速而變化的特性，稱為噴油泵的速度特性。

（2）為了克服由噴油泵的速度特性引起的柴油機高速時超速和怠速時熄火的問題，柴油機上必須裝設調速器，以限制柴油機的低速與高速狀態。調速器的結構一般較為復雜，如其在使用過程中調整不當、連接松曠、零件磨損等，就會使柴油機產生“飛車”或“游車”等故障。