道依茨风冷柴油机冒黑烟故障的鱼骨分析法

杨永平

摘要：道依茨风冷柴油机在铁路大型养路机械设备中作为主机动力得到广泛应用，在现场实际运用中，由于各种原因会出现冒黑烟等故障。本文从可能造成发动机冒黑烟的主要因素运用鱼骨分析法来具体分析故障原因，并找出故障的排出方法。

关键词：铁路；大型养路机械；道依茨；柴油机；冒黑烟；故障；鱼骨分析法

前言

道依茨风冷柴油机BFL413F和BFL513系列在铁路大型养路机械设备中得到广泛应用。由于铁路施工现场作业环境复杂，实际运用中经常回出现排气冒黑烟等故障。排气冒黑烟的危害性很大，它会降低柴油机的经济性，使排气温度升高，在燃烧室表面积碳，积碳会引起活塞环或活塞卡死，氣阀咬死等事故。所以，当柴油机的排气冒黑烟时，应分析原因，及时予以解决。

然而，柴油机冒黑烟故障的可能原因很多，但对于一台柴油机来讲，出现冒黑烟故障的可能原因只是其中的一个因素。如何判断和确认柴油机冒黑烟故障的具体原因，是排除该故障的关键所在。

为此，借助鱼骨分析法，应用交叉学科理念，对造成冒黑烟故障的诸多因素进行归纳、整理，查找原因，从而寻求有效的应对措施。

1.鱼骨分析法

鱼骨分析又称为鱼刺图，就是把故障原因按照发生的因果层次关系用线条连接起来，构成故障的主要原因称为脊骨，构成这个主要原因的原因称为大骨，依次还有中骨、小骨、细骨……。图1显示了一个典型的鱼骨图。

设备诊断与维修工作者将平时维修诊断的经验，以鱼骨的形式记录下来。过一段时间需要对鱼骨图进行整理，凡是经常出现的故障原因（大骨）就移动移到鱼头位置，较少发生的原因就向鱼尾靠近。今后，设备出现故障，首先按照鱼骨图从鱼头逐渐向鱼尾处检查验证，检查出大骨，再依次寻找中骨、小骨、细骨，直到找到故障的根源，可以排除故障为止。

2.原因分析和应对方法

根据发动机的构造和原理，通过从燃烧空气、排气背压、燃油系统、柴油机调整、润滑系统、烟度限制器六个故障部位（特征），分别分析造成柴油机冒黑烟的各项因素，找出应对方法。并绘制出故障鱼骨图（图2）。

2.1燃烧空气

2.1.1 进气温度过高

故障原因：进气温度高，导致进气量不足，燃烧恶化而排黑烟。

应对方法：空气滤清器的安装位置和排气管布置须避开柴油机热风排口，避免柴油机热辐射作用对进气的影响。

2.1.2 空气滤清器脏污

故障原因：空气滤清器脏污，对空气流的阻力增大，造成进气量不足。

应对方法：清洗空气滤清器。

2.1.3 维护指示器故障

故障原因：空气滤清器上的维护指示器的任务是起到报警作用，一队空气滤清器进行及时的维护保养。柴油机理想的燃烧最大进气负压力为300mm水柱，当大于500mm水柱还不报警时，进气量明显不足，燃烧恶化。

应对方法：在柴油机运转时，用硬纸板或者铁皮慢慢地关闭空气滤清器的进气口，在达到一定的负压后（500mm水柱），维护指示器应报警，若吸气管已完全封闭而没有报警，则必须更换维护指示器。

2.1.4 中冷器脏污

故障原因：对于增压柴油机，压气机出口的空气温度可达150℃左右，增压空气经过中冷器急速冷却至70℃左右进入燃烧室，中冷器散热片脏污，将使增压空气温度大大增加，造成进气压力不足。

应对方法：清洗中冷器散热片，使其保持清洁。

2.1.5 进、排气管不密封

故障原因：进、排气管不密封，除直接影响进气量外，对增压柴油机，排气能量不能充分利用，降低了涡轮效率，增压压力明显下降，使燃烧恶化并冒黑烟。

应对方法：检查各个密封圈是否完全、完好；全部法兰盘螺钉是否拧紧，法兰盘处是否有损伤；排气总管不密封时，检查缸盖的找正情况和排气总管的直线度。

2.1.6 增压器故障

故障原因：废气涡轮增压器的压气机脏污会直接降低增压压力，引起柴油机冒黑烟。

应对方法：清洗废气涡轮增压器。

2.2 燃油系统

2.2.1 火焰预热装置的电磁阀不密封

故障原因：在喷油泵与火焰加热塞之间的电磁阀只在火焰预热过程向火焰加热塞供以燃油。在柴油机运转时，如电磁阀不密封，燃油会经火焰加热塞进入柴油机进气管，导致柴油机冒黑烟，并可能产生过高温度而产生重大的柴油机事故。

应对方法：在柴油机运转时将火焰加热塞街头上的螺丝管松开几圈检查电磁阀，如松开的螺丝管处出现燃油，则证明电磁阀不密封，须更换。

2.2.2 喷油器损坏

故障原因：喷油器漏油、散射或喷射压力不足，均造成不完全燃烧或后燃烧而冒黑烟。

应对方法：①将喷油器装在喷油器检查仪上检查喷射压力。B/FL413系列柴油机的喷射压力为（175+8）bar，FL513系列柴油机的喷射压力为（235+8）bar，BFL513/C系列柴油机的喷射压力为（270+8）bar，然后观察喷射图像，在低于喷射压力25bar～30bar的条件下，喷油器不得滴油。如达不到技术数据中规定的喷射压力，则使用调整垫片来修正喷射压力。②当检查喷油器喷射有油束时，油束必须形成无偏喷现象的均匀油束。如喷射图像不好，则更换喷油器。③喷油器喷孔堵塞、针阀卡死而不能出油时，应由专业人员拆洗并研修喷油器偶件或更换新偶件。④将喷油器装入柴油机时，必须使用新的O型圈和调整垫。

2.2.3 供油提前角不准确

故障原因：供油提前角太小，喷油太迟，使部分燃油在排气管中燃烧，从而导致冒黑烟。

应对方法：用毛细管油面指示仪检查和调整法检查和调整供油提前角。

2.2.4 供油提前器损坏

故障原因：供油提前角太小，喷油太迟，使部分燃油在排气管中燃烧，从而导致冒黑烟。

应对方法：用供油提前角检查仪检测供油提前角的调整情况，如出现不规则情况，则可能是喷油器提前器调整弹簧断裂、弹簧支承片磨坏、配重块卡死，须更换或修复。

2.2.5 喷油器回油管堵塞

故障原因：如会有不能流出返回油箱，则在喷油体的弹簧室中产生一过压，该过压妨碍喷油器喷针的升程。

应对方法：检查更换回油管。

2.2.6 喷油器与柴油机安装条件不匹配

故障原因：喷油泵油量与柴油机所在地区的海拔高度应匹配。对柴油机来说，燃烧室中进气量与喷油泵量是相互匹配的，他们二者又决定了柴油机的功率与温度水平。空气密度是随着柴油机安装地点的大气条件而该变的，所以，柴油机只能在规定的标准技术条件下发出其额定功率。

应对方法：请制造厂协助调整。

2.3 润滑系统

故障原因：机油油位太高，曲轴在机油中转到，增加了曲轴在箱体中的甩油量，许多机油被甩溅到气缸工作表面上，活塞环不能完全刮走这些油量，使多余的机油窜入燃烧室燃烧，导致冒黑烟

应对方法：在柴油机停车15min后将多余的机油放出至规定油面。

2.4 排气背压

B/FL413F系列柴油机最大允许排气背压为750mm水柱，排氣背压过大直接影响柴油机废弃排净，减少新鲜空气的充气量，导致燃烧恶化而冒黑烟。

2.4.1 排气总管或消音器

故障原因：排气总管或消音器。

应对方法：清洗排气总管与消音器，更换已损坏零件。

2.4.2 排气制动阀失灵

故障原因：排气制动阀失灵。

应对方法：用目测法检查排气制动阀功能是否有效。制动阀轴上的开槽指在制动阀板的位置，在制动阀未制动时，制动阀板必须指在排气的流动方向。如不是上述情况，需检查工作气缸的功能。若制动阀操作不灵活，须修理使其灵活。

2.5 柴油机调整

2.5.1 气门间隙不符合规定要求

故障原因：气门间隙不正确、气门密封不良，导致排气门漏气。

应对方法：利用逐缸调整法或简易调整法进行检查校验和气门间隙调整。道依茨B/FL413F/513/C系列风冷柴油机常温时的气门间隙值为：进气门0.2mm，排气门0.3mm。气门间隙的调整只能在柴油机为冷机状态时进行，柴油机至少要冷却至7h后调整，数值才能准确；在应急情况下，柴油机冷却2h后调整，须将卢纶间隙放大0.1mm。在调整气门间隙工作之前，应检查摇臂固定螺母的拧紧程度，拧紧力矩为50N.m。按照布置的气门间隙调整图，转动曲柄两转，使两个气门相重叠，即可完成全部气门间隙的调整。

2.5.2 空气压缩力太低

故障原因：气缸内压力不足时，表现为喷油正常但不发火，排气管内有柴油，致使冒黑烟。

应对方法：按气缸压缩压力检查调整方法逐项检查调整。

2.6 烟度限制器

故障原因：烟度限制器是按照已有的增压空气压力限制喷油量。如在加速过程中形成黑色浓烟，也就说明限度限制器过早地开放了调速齿杆的行程。

应对方法：在合适的高压泵试验台上调整烟度限制器，使其只能在较高的增压空气压力下才调节调速齿杆。

3.结束语

造成柴油机冒黑烟的故障原因很多也很复杂，通过运用鱼骨图，在处理故障时，我们能快捷地找到对于一台柴油机的最终唯一可能故障原因，确保大型养路机械“心脏”的正常运转。

参考文献：

[1]大型养路机械职工培训丛书编写组编.道依茨风冷柴油机构造与原理.昆明：铁路大型养路机械培训中心，2002.