关于柴油机故障诊断与排除方法探究

关于柴油机故障诊断与排除方法探究
张毓新
摘要：本文介绍了柴油机的顺利启动条件，论述了引起柴油机启动困难的故障原因，并就柴油机的常见故障原因及排除方法进行了分析和阐述。

关键词：柴油机；顺利启动；故障原因；排除方法
1、柴油机顺利的启动条件分析
柴油机顺利启动，关键在于喷入气缸的柴油能否与被压缩空气迅速组成可燃混合气并发火燃烧。

不论是混合气的形成，还是发火燃烧，要求进入气缸内的空气必须在瞬间被压缩到有较高的压力和温度。

从混合气的形成来说，空气的压力越高，密度越大柴油喷射时遇到的阻力越大，柴油喷雾质量越高。

同时，在空气温度越高时，柴油就越容易蒸发，进而能迅速形成良好的可燃混合气。

柴油在常压下自燃温度为一般在270℃左右。

对可燃混合气来说，随着空气在气缸内的压力迅速增高，温度也瞬间增高，一般的柴油机气缸内被压缩后的瞬间压力和温度分别可达4～8MPa和1000℃以上。

压缩终点的温度要比柴油自燃的温度高很多，足以保证喷入气缸的柴油自行发火燃烧。

由此可见，进入气缸的空气被迅速压缩，具备瞬间较高的压力和温度，然后，雾化的柴油被燃烧、爆炸、膨胀，从而产生巨大爆发力。

此爆发力直接作用在活塞上，推动活塞沿气缸作不等速的高速直线往复
运动，经活塞销连杆和曲轴等组成的曲柄连杆机构，将活塞的直线运动转变为曲柄的旋转运动，从而输出机械功。

因此，气缸内混合气的迅速压燃，是保证柴油机顺利启动的必要条件。

为满足以上要求，必须具备以下条件：
1.1要有足够的初始转速。

转速高、气体泄漏小，压缩空气向缸内传热时间短，热损失少，容易造成高压力和高温度。

1.2 气缸与活塞、气门与气门座之间的密闭性要好，可减少气体泄漏，能保证活塞在气缸内压缩终了时的压力和温度。

1.3 前提喷油的时间要符合要求。

喷入气缸的柴油，并不是立即发火的，而且经过物理化学变化之后才发火，这段时间大约有0.001～0.005秒，称为发火延迟期。

因此，要在曲柄转至上止点前10°～35°（视机型而定）曲柄转角时开始将雾化的柴油喷入气缸，并使曲柄在上止点后5°～10°时，在燃烧室内达到最高燃烧压力，迫使活塞运动。

2、引起柴油机启动困难故障的原因
由发动机工作原理可知，燃油系统应定时、定量地将燃油喷入气缸内并保证雾化质量，以使燃油良好燃烧。

燃油系统工作质量的好坏集中表现在喷油时间、喷油量和雾化质量，如果燃油系统有故障，就难以保证向气缸内喷入燃油的时间、数量和雾化质量，会导致发动机难以启动。

2.1 属于低压油路的原因：①油箱内无油或存油不足、油管裂损进气、油路连接件松脱、燃油滤清器及溢流阀堵塞、滤网堵塞等；②油箱开关未打开或油箱盖空气孔堵塞；③油箱至喷油泵间管路堵塞；④油箱至输油泵间管路中有漏气部位，使油路中进入空气；⑤柴油机滤清器或输油泵滤网堵塞；
⑥喷油泵溢流阀不密封；⑦油路中渗进了水或使用的柴油牌号不对。

2.2 属于高压油路方面的原因：①喷油泵柱塞偶件磨损过甚；②喷油泵油量调节机构卡滞，使柱塞不能转动或转动量过小；③出油阀密封不良，造成不供油或供油不足；④喷油器针阀积炭或烧结而不能开启；⑤喷油器针阀开启压力调整过高；⑥喷油器喷孔堵塞；⑦高压油管中有空气或其接头松动；⑧喷油压力低及喷油雾化不良、多层喷油嘴针阀卡滞、喷油嘴调节弹簧断损等。

2.3 柴油机机油的错误使用原因：①柴油机误用汽油机机油。

由于柴油机压缩比是汽油机的2倍多，主要部件受高压高温的冲击要比汽油机大的多，因而两者有些零部件的材料有所不同。

柴油机机油的炼制过程中，要添加些抗腐剂，以便使用中能在轴瓦表面生成一层保护膜来减轻轴瓦的腐蚀，并提高其抗磨性能。

另外，柴油的含硫量比汽油的高，这种有害物质在燃烧过程中会形成硫酸或亚硫酸，连同高温高压废气一道窜入油底壳会加速机油的氧化变质，故在柴油
机机油炼制过程中需要加入一些抗氧化剂，不致使机油过快地氧化变质。

起到良好的润滑作用，以增加启动和运行性能。

②机油只添加不更换。

有不少现象是：只注意柴油机机油的油量按标准添加，而不注意检查机油的品质，忽视了对已变质机油的更换。

导致柴油机运转机件总是在较差的润滑环境中运转，加速机件的磨损，最终产生一些故障。

因此在检查机油量时一定要仔细检查机油的品质。

2007年，我单位就发生过类似事故，一台新品50Kw柴油发电机组，使用时加好机油，以后的运行中看护人员只注重检查机油量，忽视了机油的品质，使该机在运行的三个多月时间里，只添加机油，从未更换过机油，最终导致多道轴瓦烧死（油底壳的机油都变成了沥青状态）现象，酿成柴油机报废的事故。

③加注机油宁多勿少。

有些使用者怕缺少机油烧瓦，认为多加机油总比少加好，常常使加注的机油量超过标准。

其实机油过多会增加柴油机曲轴的转动阻力，这不仅增加油耗，而且还会降低柴油机输出功率；同时，大量机油会窜入燃烧室烧掉，造成排气冒蓝烟、机油消耗量增加；并且燃烧室内积碳增多，柴油机易产生爆燃现象，增大了汽缸与活塞的磨损。

因此柴油机机油既不能过少，也不能过多，一般油平面应保持在略低于油尺上限刻度为宜。

④平时不注意检查发动机机油标尺和及时添加机油，使发动机在机油油位低、油压不足的情况下运转而导致故障；
不能定期更换机油滤清器滤芯，机油过滤效果不良，从而使机件磨损过大甚至引起故障；在运行中不注意观察机油压力，或者发现机油压力过低也不及时查明原因而继续运行，终因润滑不良而导致轴瓦烧坏、柴油机损坏。

2.4 其它方面原因：①喷油定时不准。

其原因有推杆滚轮及凸轮磨损、喷油泵驱动连部件损坏及调校不当等；②低温起动预热装置失效，柴油机气缸内温度过低；③供油时间过早或过迟；④气缸压缩压力过低，压缩终了的温度和压力达不到使柴油自燃的温度；⑤气缸进气量严重不足。

其原因有空气滤清器严重堵塞、排气管堵塞及气门间隙太大进排气时间不对，⑥气门与气门座不密封，造成压缩空气泄漏等原因。

3、柴油机故障诊断与排除方法
3.1 低压油路供油不畅。

柴油机从油箱到喷油泵进油腔之间的进、回油管路均属低压油路，当其中的管路接头、垫圈和油管因损坏而漏油时，会使空气进入油路产生气阻，导致供油不畅，发动机启动困难等故障，严重时会自动熄火。

油管老化、变形和杂质堵塞使通油截面积减小，或油脏堵塞进油滤网和柴油滤芯时，会引起供油量不足而使发动机功率下降和启动困难。

检查故障时，用手油泵泵油至一定压力，松开放气螺钉，如有气泡溢出且始终排气不尽，则说明油路进空气；如没有气泡，但柴
油从放气螺钉处溢出无力，则说明油路被堵塞。

排除故障的方法是找出损坏或老化的垫圈、接头或油管予以更换；预防此类故障是勤清洗进油滤网和柴油滤芯，勤检查管路，发现问题及时更换零部件。

3.2 输油泵活塞弹簧折断。

柴油机在运行中突然熄火，启动后运行一段时间，再次自动熄火，很可能是输油泵活塞弹簧折断。

排除故障方法是：拧下螺钉，更换弹簧即可排除。

3.3 输油泵单向阀密封不严。

发动机熄火停车一段时间后启动困难，拧松放气螺钉有气泡溢出，需重新排净空气方能启动。

这种故障多为输油泵单向阀密封不严引起。

检查方法是：拧下输油泵出油螺钉，用手油泵使燃油充满出油接头油腔，如接头内油面在3分钟内很快下降，则说明单向密封不良。

拆下单向阀检查密封面是否完好，单向阀弹簧是否折断或变形，密封座面上是否附有颗粒杂质，分别采取研磨密封面、更换单向阀或单向阀弹簧将故障排除。

3.4 高压油管堵塞。

当某一缸高压油管因变形或有杂质而发生堵塞时，启动发动机后在油管部位有明显敲击声。

检查方法是：将各缸的高压油管进油端螺母逐一拧松，当拧松某一缸后敲击声消失，则可断定为该缸高压油管出现故障，更换油管后故障即
可排除。

3.5 喷油嘴偶件卡死。

当喷油嘴针阀卡死在关闭位置时，由于喷油泵供油时的压力波会冲击喷油器，出现有规律的敲击声。

判断方法是：拧松连接喷油器端的高压油管，如敲击声随即消失，即可断定此缸喷油嘴针阀卡死。

4、结束语
总之，柴油机启动困难问题比汽油机突出，柴油机与汽油机相比，不仅需要较大的起动力矩，而且需要更高的起动转速。

另外，因柴油机可燃混合气的形成方式与汽油机不同，加之柴油具有一定的粘性，流动性较汽油差，如果气缸有磨损，气缸压力泄漏等原因，则对柴油机的顺利启动造成较大困难。

造成柴油机启动困难的原因是多方面的。

因此，使用者在做好日常维护保养工作的同时，积累维修经验，是做好柴油机故障的诊断、分析和排除工作的必要手段。

二〇一三年七月。