柴油機低速運轉不穩的原因及對策

周 剛

（中交廣州航道局有限公司，廣東 廣州 510290）

柴油機在運行過程中所承受的負荷處于不斷變化的狀態，需要發揮調速器作用，將柴油機運轉的速率控制在有效范圍內，使柴油機在整個生產工作中處于穩定運行狀態。但是，柴油機在實際工作過程中，存在轉速不穩的現象，一方面不利于柴油機性能的有效發揮，對應的工作效率有所下降，間接導致出現一些安全隱患；另外，柴油機所消耗的油料將會增加，使柴油機的運行成本增加，在嚴重的情況下，柴油機的使用壽命會縮短。因此，對引發柴油機低速運轉不穩的因素進行探討具有一定的現實意義和必要性。

1 柴油機轉速穩定需要的支持條件分析

首先，柴油機轉速穩定需要由循環供油系統、噴油器等作為支撐，例如要求對每個循環供油系統提供相同數量的油，并且要求噴油器霧化質量相同，這樣才能有效確保柴油機轉速的穩定性。

其次，柴油機的穩定運轉需要發揮調節器自動調節轉速的作用，由于調節器在調節轉速的過程中會根據外界負荷而變化。因此，要求所選擇的自動調節器具有一定的靈活性，能夠根據外部負荷的變化快速地對其轉速進行調節，將其轉速控制在有效范圍內，使柴油機轉速的穩定性增強。

2 柴油機低速運轉不穩的負面影響及因素分析

2.1 負面影響

首先，柴油機低速運轉不穩會影響柴油機的功率，在一定程度上會使柴油機的耗油量增多，間接增大了柴油機的使用成本；其次，倘若柴油機出現了嚴重的低速運轉不穩的現象，在很大程度上會降低柴油機的使用壽命；最后，柴油機低速運轉不穩會影響柴油機與其相配套的有關工作機械的穩定性，特別是柴油機提供發電動力時，由于不具備穩定的轉速，導致其提供穩定的電源頻率與電壓等，此時不僅會使儀器與設備運行出現異常，可能還對柴油機和機組、電網等的并網運行產生不良影響。

2.2 因素分析

柴油機低速運轉不穩定主要表現為怠速運轉不穩定和“游車”這2 種現狀，其中怠速運轉不穩定指的是柴油機在怠速運轉過程中出現不規律的震抖、轉速快慢不均勻的現象，或者柴油機在換擋、減速等情況下出現熄火的現象，具體體現在以下2 個方面。

2.2.1 導致怠速運轉不穩定的因素分析

怠速屬于汽車工作狀況的一種，是發動機在空擋情況下運轉的一種現象。導致發動機怠速運轉不穩定的因素主要有以下3 個。1）柴油機在運轉過程中，如果負荷有所增加，對應地其轉速將會下降，而怠速彈簧、啟動彈簧在性能不佳或者調整不當的情況下，這些彈簧將會變軟，供油齒桿無法快速地提高其轉速，導致柴油機自動熄火的情況發生[1]。同時，當柴油機處于怠速運轉過程中，其飛錘張開的角度比較小、磨損嚴重，滑套將會進入飛錘的內部，出現不連續的碰撞情況，導致怠速運轉不穩定。飛錘受到離心力影響，不易對調速進行合理控制，一旦柴油機出現急減速的情況，供油拉桿調節無法準確達到怠速位置，導致發動機熄火。2）當柴油機處于低速運行狀態，柴油機曲軸旋轉的慣性比較小，如果噴油泵供油不均勻，使柴油機轉速穩定性受到一定的影響。并且當噴油泵支撐凸輪受到磨損時，其輪軸可能受到一些無規律的竄動，導致柴油機出現運轉不穩定的情況。3）當柴油機在氣缸壓縮力不足的情況下，由于不同氣缸壓力降低的程度不同，即使噴油泵所提供的油料比較均衡，也無法確保柴油機運轉的穩定性。同時，在低壓油路狀態下，如果柴油機供油系統出現堵塞或者油質質量不達標，其供油量將會出現時多時少的現象，間接性導致柴油機運轉不穩定。

2.2.2 造成“游車”現象因素分析

“游車”是指柴油機在低速或中速運轉狀態下，出現了具有規律性、持續時間長的故障情況[2]，主要由調速反應滯后于實際變速引發。

首先，當調速器內部杠桿連接銷孔出現磨損或者松弛時，調節供油量的調速運轉將會出現滯后現象，當調速反應滯后于實際轉速的變化時，會使調節振幅不斷提升，當調節振幅超出其規定范圍，供油量的下降則會導致柴油機的轉速降低，借助調節器來實現反向調節，導致調速超出允許的范圍，從而發生“游車”現象。

其次，在穩速彈簧調節不符合要求的情況下，也會出現“游車”現象，這種情況與怠速不穩的條件下所發生的彈簧調整不規范情況類似，這類情況由穩速彈簧與供油系統無法共同作用造成。

最后，柴油機運速穩定需要噴油泵供油齒桿發揮其調節作用，但是柴油機在實際運行過程中，由于供油齒桿受生銹、變形等因素的影響，會出現嚴重的磨損情況，或者噴油泵調速器設備安裝存在不合理的情況，這些情況都會減弱供油齒桿的靈活性，當其阻力達到一定程度，則會出現“游車”情況。借助靈敏的彈簧桿拉動阻力測試齒桿，8、6、4、2 缸噴油泵，其對應的拉動阻力范圍分別應為≤150g、≤130g、≤90g、≤60g。

3 有效診斷和處理柴油機低速運轉不穩定問題的策略

針對柴油機低速運轉不穩的現狀，可以通過優化故障檢查方法、設備等來提升故障檢測準確性，促使故障診斷、處理效率提升，從而有效解決柴油機低速運轉不穩問題[3]。同時，在對柴油機低速運轉不穩的原因進行分析的過程中，要求操作、維修人員能夠用專業技能來判斷其故障因素，用科學的方法來處理這些故障，減少人為因素導致的故障事件。可以從以下3 個方面入手對柴油機低速運轉不穩定問題進行診斷和處理。

3.1 對燃油系統、調節器故障進行診斷和處理

首先，針對柴油機進油管道堵塞、噴油泵供油不連續等引發轉速不穩定的現狀，需要判斷柴油機是否處于負重情況下，如果此時柴油機在負重條件下運行，則可以診斷出是由于負重情況引發的運速不穩定。而柴油機在空車、下坡環境下運速比較穩定，則可以判斷出其燃油系統存在一定問題，需對該系統進行全面檢查，了解該系統是否存在堵塞情況，通過定期保養、清潔等方式保證管道的暢通。

其次，針對調節器調節失靈導致的運轉不穩定的情況，要求對其柱塞部件、柱塞套等進行檢查，了解其安裝位置、安裝方式是否存在問題，一旦發現柱塞套安裝有誤，需要按照科學的安裝方法對其重新安裝；如果發現調速杠杠與噴油泵體摩擦力過大，可以借助銼刀對二者相連接的位置進行打磨；如果發現調速干間隙比較大，也可以利用銼刀對其銼修，這樣能夠提高調節器的靈活性。

3.2 對曲軸軸向竄動、油質不達標等因素引發的故障進行分析

首先，針對曲軸軸向竄動引發的柴油機轉速不穩的情況，借助專用磨床，根據所要求的標準對曲軸齒輪斷面進行磨削[4]，如果處于曲軸齒輪不易拆卸或者沒有專用磨床的情況下，通過墊合適紙墊的方式來達到柴油機速率提高的目的，達到對整個調速系統進行調整的目的。同時，如果發現曲軸齒輪一端主軸承磨損比較嚴重，需要對其主軸承進行更換來保證柴油機轉速的穩定。

其次，由于新換的調速滑盤孔與錐面跳動量間距超過其范圍，可以制作一款專用的帶錐度的芯棒，對其錐面進行測量，使其達到規定的范圍。對噴油嘴部件被污染、噴油壓力低等引發的轉速不穩定的情況，要求定期對噴油嘴部件更換、清潔，將噴油壓力調整在允許范圍內。同時，針對柴油油質摻雜水分造成的轉速不穩定的情況，要求按照所使用的柴油型號在正規渠道進行選購，定期對所使用的柴油品質進行檢測，對柴油過濾器、箱體等進行科學的清理和保養，避免這些因素對柴油機轉速的穩定性帶來影響。

3.3 對柴油機調節器、噴油器等裝置進行檢查

首先，對柴油機轉速不穩定故障進行診斷，可以將齒輪室上的觀察孔蓋拆下，然后啟動柴油機，將調速杠桿固定在某一位置。如果這種情況下轉速穩定，可以反映出其故障可能存在于調節器上，在此基礎上，借助改錐將調速杠桿按住來判斷其故障是否在調節器方面，在這種情況下，如果柴油機運轉正常，則可以排除調節器方面的故障。

其次，需要進一步對燃油系統進行檢查。柴油機燃油系統包括噴油器、出油閥和柱塞三大精密偶件，這些偶件間隙范圍為0.001 mm ～0.003 mm，倘若間隙范圍出現變化，那么必然會影響柴油的正常運行。例如將噴油泵接頭上的螺母拆掉，觀察其是否存在氣泡特征，一旦發現有氣泡冒出，則判斷出油路內部存在空氣，并對其管道、管道連接位置等進行檢查[5]，了解這些部位是否存在破裂或者縫隙，如果發現管道破裂、管道連接位置存在縫隙等，需要采取相應措施進行處理。

最后，基于以上檢查，如果柴油機轉速依舊不穩定，通過更換噴油器來排查故障，如果更換噴油器后轉速穩定，則說明原有噴油器存在故障。同時，將拆下的噴油器安裝在高壓油管上，啟動柴油機，通過觀察其噴油情況來判斷故障，如果出現霧化、滴油等現象，說明噴油器存在故障。

3.4 使用單排供油技術緩解游車現象

單排供油技術指當柴油機處于空轉運行時，不繼續供給燃油給一排缸。因為僅有一排缸運行，增加了燃油量，同時霧化效果較為理想，會使各缸燃燒情況得到優化，柴油機轉速也會逐漸穩定下來。當前，德國MTU 公司生產出的大功率柴油機很多都應用了單排供油技術，因為該技術能夠使柴油機空轉油耗減少，另外能夠對柴油機的低速穩定性起到優化作用。柴油機中應用該技術，左縱拉桿各缸燃油會在柴油機空轉工作時被停止，使柴油機的低速穩定性不斷提升，減少空載油耗。

4 結語

綜上所述，該文對柴油機低速運轉不穩的原因進行分析，提出相關的預防措施至關重要，一方面能夠保證柴油機的正常運行，為正常生產提供有利保障，提高柴油機的工作效率；另一方面，有效診斷和處理能夠降低柴油機故障發生的概率，使柴油機使用壽命得以延長，充分發揮了柴油機的作用。