拖拉機(jī)柴油機(jī)的常見故障與處理辦法

張繼偉

(尚志市農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣站，黑龍江 尚志 150601)

0 引言

隨著我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)的快速普及，農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用量持續(xù)增加，拖拉機(jī)作為現(xiàn)代化生產(chǎn)中必不可少的重要機(jī)型，其性能對于生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量影響很大。尤其在大規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，中大馬力拖拉機(jī)的占比不斷增加，動力性能已成為衡量拖拉機(jī)工作能力的主要指標(biāo)之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年我國農(nóng)業(yè)機(jī)械總動力近10.6億kW，其中柴油機(jī)動力占比約77.6%，農(nóng)用柴油機(jī)總動力約8.2億kW，拖拉機(jī)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占比最大的農(nóng)業(yè)機(jī)械，配套的柴油機(jī)數(shù)量超過2 200萬套，且58.84 kW(80馬力)以上的拖拉機(jī)用柴油機(jī)量約144萬套。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，拖拉機(jī)的使用頻率、使用時長遠(yuǎn)高于其他農(nóng)業(yè)機(jī)械，加之農(nóng)業(yè)生產(chǎn)復(fù)雜的環(huán)境因素、金屬部件磨損、使用不當(dāng)?shù)扔绊懀裼蜋C(jī)存在著一定的故障率，合理排查故障，正確處理故障對于提高拖拉機(jī)的作業(yè)效率和作業(yè)品質(zhì)意義重大。

1 柴油機(jī)的技術(shù)特征

柴油機(jī)是拖拉機(jī)的驅(qū)動中心，拖拉機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和使用過程的一切能量供給均源自柴油機(jī)，只有系統(tǒng)掌握柴油機(jī)的原理與技術(shù)特征，才能實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)的科學(xué)使用，使拖拉機(jī)動力性能達(dá)到最佳。隨著農(nóng)用柴油機(jī)技術(shù)不斷升級，柴油機(jī)所配套的技術(shù)種類和結(jié)構(gòu)特征也趨于復(fù)雜化，如圖1所示，為濰柴動力生產(chǎn)的WP4.1型拖拉機(jī)專用電控高壓共軌柴油機(jī)，配套動力最高可達(dá)103 kW，體積僅為892 mm×683 mm×873 mm，小巧的體積加之復(fù)雜的結(jié)構(gòu)增加了維修維護(hù)的難度。盡管柴油機(jī)的先進(jìn)性不斷提升，但其基礎(chǔ)技術(shù)體系相對固定，使用者與維修人員應(yīng)當(dāng)從柴油機(jī)的基礎(chǔ)技術(shù)體系出發(fā)，研究、分析并解決實(shí)際故障問題。拖拉機(jī)配套柴油機(jī)的主要功能結(jié)構(gòu)包括機(jī)體、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、供油系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)等。

圖1 濰柴WP4.1柴油機(jī)

機(jī)體是柴油機(jī)所有功能部件安裝的基礎(chǔ)，汽缸體、汽缸蓋、汽缸套、汽缸墊、油底殼等基礎(chǔ)功能結(jié)構(gòu)以裝配的形式成為機(jī)體的一部分，機(jī)體具有良好的剛性，能夠承載較高載荷。曲柄連桿機(jī)構(gòu)是柴油機(jī)做功的主體部件，包括活塞連桿組件和飛輪組件兩大結(jié)構(gòu)(圖2)，活塞連桿組件包括活塞、活塞環(huán)、連桿、連桿瓦等零件，能夠在燃燒室內(nèi)以相對密封的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)動能轉(zhuǎn)換，并帶動飛輪完成具有周期性特點(diǎn)的做功。供油系統(tǒng)是根據(jù)拖拉機(jī)的駕駛操作特征，將定量柴油以霧化的形式供給到燃燒室，并使霧化柴油與燃燒室內(nèi)的空氣均勻混合后燃燒，為柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)提供能源。供油系統(tǒng)的主要組成元件包括油箱、濾清器、噴油泵、噴油器、輸油管路、調(diào)速器等(圖3)[1]。進(jìn)排氣系統(tǒng)是輔助燃燒和排除燃燒廢氣的系統(tǒng)，能夠?yàn)槿紵^程提供清潔空氣，進(jìn)排氣系統(tǒng)主要由空氣濾清器、配氣機(jī)構(gòu)、進(jìn)氣岐管、排氣岐管等組成，進(jìn)排氣過程根據(jù)柴油機(jī)工作循環(huán)控制進(jìn)、排氣門工作，確保及時提供新鮮空氣并排出廢氣。冷卻系統(tǒng)是控制柴油機(jī)工作溫度的輔助系統(tǒng)，在柴油燃燒做功的過程中，燃燒室內(nèi)溫度可達(dá)2 000 ℃左右，要保證柴油機(jī)的長時間穩(wěn)定運(yùn)行，必須將產(chǎn)生的高溫及時散發(fā)出去，冷卻系統(tǒng)利用散熱片、冷卻風(fēng)扇、水冷裝置等設(shè)備降低運(yùn)轉(zhuǎn)溫度，確保采油機(jī)在適宜的溫度下工作。潤滑系統(tǒng)承擔(dān)著金屬零件運(yùn)轉(zhuǎn)過程的潤滑、防銹、清洗等功能。此外，在電控技術(shù)方面，柴油機(jī)還配套有電啟動系統(tǒng)、故障檢測系統(tǒng)、運(yùn)轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)等技術(shù)[2]。

1.活塞環(huán)；2.活塞銷；3.連桿銅套；4.連桿；5.連桿瓦；6.連桿螺栓

1.空氣濾清器；2.進(jìn)氣門；3.噴油泵；4.輸油泵；5.柴油濾清器；6.油箱；7.噴油器

2 典型故障原因及維修

盡管大部分柴油機(jī)通過正規(guī)企業(yè)的規(guī)范流程生產(chǎn)，具有良好的可靠性和質(zhì)量保證，但在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境中使用，仍存在較多不確定因素，如生產(chǎn)中的突發(fā)沖擊振動、維護(hù)保養(yǎng)不規(guī)范、操作不當(dāng)、燃油品質(zhì)不良、零部件老化等，均可能導(dǎo)致柴油機(jī)出現(xiàn)故障，正確規(guī)范的維修是保證柴油機(jī)科學(xué)使用的前提。

2.1 啟動困難

柴油機(jī)的點(diǎn)燃方式為壓燃式，柴油機(jī)能否正常啟動，受到多方因素的影響。一方面需要啟動系統(tǒng)的電路暢通、運(yùn)轉(zhuǎn)正常；另一方面需要供油系統(tǒng)及時足量供應(yīng)柴油，并對柴油進(jìn)行有效霧化與及時噴出。此外，啟動過程的狀態(tài)還與柴油機(jī)的密封性等很多因素相關(guān)。

當(dāng)柴油機(jī)出現(xiàn)啟動困難，常見的故障點(diǎn)及處理方法如下：1)若旋轉(zhuǎn)啟動鑰匙后柴油機(jī)無反應(yīng)，可能是由于啟動系統(tǒng)故障導(dǎo)致的，常見的原因包括，蓄電池電量不足、電路斷路、起動機(jī)損壞等，此時應(yīng)先檢查蓄電池電量，發(fā)現(xiàn)電量不足應(yīng)及時充電，然后利用萬用表檢查是否存在斷路或接觸不良，及時修復(fù)線路問題，還應(yīng)查看起動機(jī)是否磨損或損壞，發(fā)現(xiàn)起動機(jī)失效應(yīng)及時更換[3]。2)若柴油機(jī)轉(zhuǎn)動但無法正常啟動，可從兩方面考慮故障原因，若不排氣，可能是由于噴油泵故障、噴油器故障、油路堵塞、燃油系統(tǒng)混入空氣、高壓油管損壞或漏油等原因?qū)е碌模藭r應(yīng)重點(diǎn)檢查柱塞、出油閥狀態(tài)是否正常，修理或更換損壞的零件；檢查噴油器霧化能力是否合格，修復(fù)損壞的噴油器；清理輸油泵進(jìn)油濾網(wǎng)或軟管，使用清潔柴油，排除油路堵塞；檢查并修復(fù)接頭密封性，排除油路中的空氣；及時修復(fù)損壞的高壓油管。若柴油機(jī)轉(zhuǎn)動但無法正常啟動時排氣系統(tǒng)排氣，則可能是由于低壓油路溢流閥失效、壓縮壓力不足、供油時機(jī)不當(dāng)?shù)葘?dǎo)致的，此時應(yīng)檢查并更換溢流閥鋼球及彈簧，確保供油壓力；檢查氣門、缸套、活塞環(huán)等密封結(jié)構(gòu)的密封性能，及時更換老化損壞的密封件；調(diào)整供油提前角，確保供油時機(jī)合理，此外若排氣中含有大量白色煙霧，可能是由于供油系統(tǒng)混入水導(dǎo)致的，應(yīng)排除柴油機(jī)內(nèi)部管路中的柴油，并更換優(yōu)質(zhì)柴油[4]。

2.2 功率不足

由于拖拉機(jī)在田間的使用環(huán)境常以負(fù)載運(yùn)輸、耕整地等作業(yè)為主，需要柴油機(jī)能夠穩(wěn)定提供較高的功率輸出。在實(shí)際使用過程中，若出現(xiàn)柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性良好但輸出功率或輸出轉(zhuǎn)速不足時，可能是以下問題導(dǎo)致的：1)高壓油泵功能失效，導(dǎo)致供油壓力不足，供油量降低，影響燃燒做功的功率輸出，此時應(yīng)針對高壓油泵進(jìn)行檢查，及時更換損壞的柱塞、出油閥等易損件。2)供油系統(tǒng)低壓油路不暢也會造成供油量不足甚至不供油，此時應(yīng)重點(diǎn)檢查低壓油路是否存在堵塞，并及時疏通管路，確保油路暢通。3)噴油器損壞，導(dǎo)致噴油的質(zhì)量下降，會造成燃燒做功的能量轉(zhuǎn)化效率降低，此時應(yīng)檢查噴油器是否存在堵塞、密封不良或泄露等問題，及時修復(fù)損壞的噴油器。

2.3 機(jī)油消耗過大

當(dāng)日常使用過程中的機(jī)油消耗量突然增加，也預(yù)示柴油機(jī)出現(xiàn)了故障，若柴油機(jī)出現(xiàn)機(jī)油消耗異常增加，應(yīng)重點(diǎn)從以下幾方面進(jìn)行檢查和維修：1)檢查是否因活塞或缸套磨損造成密封不良，燃燒過程的密封不良會造成機(jī)油消耗量明顯增加，此時應(yīng)對磨損的缸套進(jìn)行更換或修復(fù)，并及時更換新的活塞環(huán)。2)增壓器泄露也是造成機(jī)油消耗增加的常見原因，當(dāng)發(fā)現(xiàn)增壓器泄露，應(yīng)及時修復(fù)或更換。3)氣門桿的密封功能失效，會導(dǎo)致燃燒做功過程的氣密性不足，導(dǎo)致機(jī)油增加，應(yīng)及時更換氣門桿密封套。4)柴油機(jī)的機(jī)油管路泄露，會造成機(jī)油未被使用就流失，這也是在復(fù)雜的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的常見故障，應(yīng)檢查并修復(fù)機(jī)油管路[5]。

2.4 水溫異常偏高

水溫偏高會導(dǎo)致柴油機(jī)冷卻能力降低，造成機(jī)油潤滑質(zhì)量下降，零部件運(yùn)轉(zhuǎn)偏離標(biāo)準(zhǔn)工況，長此以往易導(dǎo)致重大故障的發(fā)生。水溫異常偏高的檢修方式如下：1)檢查冷卻水量是否充足，及時補(bǔ)充缺失的冷卻水，同時注意清洗和更換水箱過濾元件及管路，確保冷卻水循環(huán)暢通。2)水泵功能失效，導(dǎo)致冷卻水流量不足或不流動，應(yīng)及時更換損壞的水泵。3)散熱片臟污導(dǎo)致散熱能力下降，農(nóng)田使用環(huán)境粉塵、雜草等雜質(zhì)較多，易造成散熱器表面集聚污垢，應(yīng)對散熱器進(jìn)行定期且全面的清理。4)節(jié)溫器故障會造成冷卻系統(tǒng)功能失常，應(yīng)對損壞的節(jié)溫器進(jìn)行及時更換。

2.5 排氣冒黑煙

冒黑煙是排氣系統(tǒng)的常見故障之一，導(dǎo)致冒黑煙的根本原因是柴油燃燒不完全，冒黑煙通常伴隨著柴油機(jī)的功率下降和油耗異常。對于排氣冒黑煙故障，應(yīng)重點(diǎn)從以下幾方面展開檢修：1)檢查柴油品質(zhì)，避免柴油品質(zhì)不合格導(dǎo)致燃燒質(zhì)量的下降，應(yīng)到正規(guī)的加油站購買柴油，并對柴油進(jìn)行適當(dāng)?shù)撵o置、沉淀后再使用。2)噴油嘴的霧化功能不良，導(dǎo)致油霧與空氣的混合程度不合格，影響燃燒質(zhì)量，應(yīng)采用停缸法逐一排查各個汽缸的噴油性能，并對噴油質(zhì)量不合格的噴油器進(jìn)行維修。3)排氣功能異常，多因排氣背壓過高影響廢氣排出，廢氣在燃燒室滯留導(dǎo)致潔凈的空氣不能充分進(jìn)入，影響后續(xù)循環(huán)的空氣供給，導(dǎo)致柴油燃燒質(zhì)量降低，此時應(yīng)重點(diǎn)檢查排氣門、排氣管道是否堵塞，并及時清除堵塞物，確保氣門開閉正常。

3 結(jié)語

綜上所述，拖拉機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用，柴油機(jī)必然存在一定的故障率，當(dāng)柴油機(jī)出現(xiàn)故障，應(yīng)根據(jù)故障原因采取合理的方式予以維修，當(dāng)駕駛員無法修復(fù)時，應(yīng)通過正規(guī)途徑尋求專業(yè)維修機(jī)構(gòu)的幫助，避免不恰當(dāng)維修造成其他故障隱患。柴油機(jī)作為拖拉機(jī)上最復(fù)雜的功能組件，駕駛?cè)藛T應(yīng)注意日常使用過程的規(guī)范操作，規(guī)范保養(yǎng)，盡量避免不恰當(dāng)使用造成的故障，使拖拉機(jī)柴油機(jī)在最佳工況下長期穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。