浅析用于防汛抗旱中的柴油发动机的故障及保养

陈彬 周宜顺

摘要：近年来，随着我国经济实力的不断发展，民生福祉工作的不断推进，防汛抗旱工作已然上升为我国头等大事，尤其是1998年的大洪水之后，党和国家加大了对防汛抗旱工作的重视，对防汛抗旱的设备进行了不断的投入，其中，柴油发动机在防汛抗旱工作中有着不可或缺的作用。尤其是灾害现场，由于条件所限，常常出现供电设备的缺失和损坏，这时柴油发动机就有着得天独厚的优势，提供电力，保障各项防汛抗旱设备正常运转。文章就此对柴油发动机的故障和保养进行了探讨。

关键词：柴油发动机；故障诊断；保养

柴油发动机在实际工作中有着运输简单、维修方便、效率高效并且燃油消耗低、启动迅速、工作可靠、耐久等一些列优势，尤其是在野外，能够提供良好的动力和电力，是防汛抗旱、抢险救灾工作中主要的动力设备，但在实际应用中，往往有许多因素不可避免的对柴油发动机造成一定的损伤，出现各种故障，不仅失去原有的机械运行功能，且可能发生更严重的安全事故，导致经济损失与人员伤亡。加之，用于防汛抗旱的柴油机设备有其专门的使用周期和强度，在洪涝和干旱时使用强度大，工作环境恶劣，其余时间均为闲置。为此，就需要相关的操作人员加强对柴油机故障维修和诊断，并加强日常保养工作，从而保障柴油发动机组处于正常的工作状态。

一、柴油发动机的构成及其原理

（一）柴油发动机的构成

柴油发动机通常是由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统和起动系统等组成。

1.曲柄连杆机构

曲柄连杆机构是发动机实现能量转换、完成工作循环的主要运动机构，由气缸体、气缸盖、活塞、连杆、曲轴和飞轮等机件组成。

2.配气机构

配气机构是实现发动机的换气过程，根据发动机的工作循环，定时开启和关闭进、排气门，使可燃混合气进入气缸，并使废气从气缸内排出。配气机构通常由气门组、气门传动组和气门驱动机件组成。

3.燃油供给系统

柴油发动机燃料供给系统的功用是按一定的比例把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，以使发动机连续工作。一般是由燃油箱、沉淀杯、柴油滤清器、输油泵、喷油泵等部件组成。

4.润滑系统

润滑系统的作用是在运动构件摩擦表面之间形成一层油膜实现液体摩擦，达到减小阻力、降低功耗损失的作用。主要由机油泵、机油冷却器、机油滤清器、油底壳等组成。

5.冷却系统

冷却系统的功能是吸收和散发发动机受热零件的多余热量，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。主要由水泵、冷却水套、散热器、风扇、节温器等机件组成。

6.起动系统

起动系统的功用是起动柴油发动机。曲轴在外力作用下开始转动发动机开始自行运转的过程，称为发动机的起动。主要由蓄电池、导线、电热塞、起动机和启动开关所组成。

（二）柴油发动机的原理

柴油发动机是一般有四冲程和二冲程，防汛抗旱中所用的柴油发动机大多为四冲程，由进气、压缩、膨胀和排气四个冲程组成一个工作循环，如此一个循环，曲轴刚好转动两圈。在工作冲程中，气缸内燃料的化学能转化成热能，再转化成机械能，由曲轴输出功率，带动工作机械，于此同时，曲轴还带动不在做工的气缸里的活塞完成另外三个冲程。为了更多地吸进新鲜空气，彻底清扫燃烧产生的废气，进排气门均按规定提前开启，滞后关闭。

二、柴油发动机的故障分析

（一）柴油发动机故障诊断的目的

1.对柴油发动机进行定期检测，能及时地、正确地对各种异常状态或故障状态做出诊断，预防或消除故障，对设备的运行进行必要的指导，提高设备运行的可靠性、安全性和有效性，以期把故障损失降低到最低水平。

2.保证设备发挥最大的设计能力，制定合理的检查维修计划，以便在允许的条件下，充分挖掘设备潜力，延长服役期限和使用寿命，降低设备全寿命周期费用。

（二）柴油发动机故障诊断的方法

1.利用传统的物理手段对故障进行定性处理

通过传统的物理手段（主要依靠操作者耳、眼、鼻、手等器官的感覺，来确定各部分技术状态好坏）直接监测故障，对故障进行定性处理，为后续的工作打好基础，从而保证做到维修时有的放矢，不至于浪费时间和精力。主要包括如下方法：

听诊：根据柴油机运转时音调、音量和声响出现的周期性异常特征，凭耳朵或借助金属棒接触相应部位判断故障所在。当听到不正常的声音时，就会有异常的感觉。因此，通过听诊手段，可以早期发现故障，及时予以排除。

观察：通过眼的观察，掌握故障征象。例如，观察柴油机外部机件与总成有什么明显的缺陷和损坏特征；观察有无漏水、漏油、漏气现象；观察曲轴箱通气孔的冒气情况等；观察仪表读数、机油指示器是否有变化；观察机油颜色、粘度、金属碎屑多少；观察排气烟色；观察转速是否均匀、稳定；观察零件的损坏程度、变形情况；观察喷油器雾化质量等。

嗅闻：即通过嗅辨排气烟味或烧焦气味、呛鼻的生柴油昧等，及时发觉和判别某些部位的故障。

触摸：即用手触摸或扳动机件，凭手的感觉来判断其工作温度或间隙等是否正常。负荷工作一端时间后，触摸各轴承相应部位的温度，可以发现是否过热。手摇车能感觉气缸压缩是否良好，用手触摸摇晃能感觉紧固件是否松动，运动件是否卡滞、碰擦。柴油机刚起动不久，可用手触摸各缸的排气支管，比较相互间的温度差异，并与手感觉到的各缸高压油管的供油脉动情况相对照，便能粗略了解各缸工作状况是否正常。

2.利用征兆判断故障部位

要求维修人员必须深入研究复杂故障所对应的各种征兆，仔细分析设备运行中的信息特征，从而获得与故障相对应的征兆，并利用这些征兆进行故障诊断，在诊断中可能存在一种故障对应几种征兆，或几种征兆对应几种故障，所以需要利用征兆的同时进行不断地实践和总结。

3.利用方法解决问题故障

（1）隔除法

部分地隔除或隔断某系统、某部件的工作，通过观察征象变化来确定故障范围的方法。一般隔除、隔断某部位后，若故障征象立即消除，即说明故障发生在该处；若故障征象依然存在，便说明故障在其他处。

（2） 比较法

将怀疑有问题的零部件与工作正常的相同件对换，根据征象变化来判断是否有故障的方法。换件比较，是在不能准确地判定各部技术状态的情况下所采取的措施。因此，应尽量减少盲目拆卸对换。

（3）仪表法

使用轻便的仪器、仪表，在不拆卸或少拆卸的情况下，比较准确地了解柴油机内部状态好坏的方法。使用仪表检查各部分技术状态，能对各部分技术状态进行定性、定量分析。

（三）故障类型及其可能原因

1.燃油系统的故障

燃油系统有故障表现为加大油门后柴油机的功率或转速仍然不能提高。

（1）供油不足。一方面是发生在长期不保养的机械上，其柴油滤清器被脏物堵塞，供油阻力增加，供油不畅，另一方面是由于油箱至喷油泵的低压油路漏气，这两种情况都使得在小负荷少油量的情况下供油量够用，但在大负荷、大油量的情况下供油量不足，因而造成柴油机功率不足。

（2）喷油正时间不准确。如果喷油提前角过大，柴油机会冒黑烟，若油提前角过小，柴油机会冒白烟。

（3）喷油泵问题。柱塞偶件磨损过度，使供油量不足；喷油泵的螺栓松动，导致喷油时间发生变化；安装喷油泵正时齿轮时标记过错。

（4）喷油器雾化不良。由于喷油器的喷孔堵塞或因某种原因被卡死、锈蚀，使柴油成滴而不雾化、不燃烧。造成缺缸而使柴油机动力严重下降。

（5）燃油质量不达标。当使用不达标的柴油时，由于其燃烧性差，燃烧不充分，使柴油机工作粗暴，同时也加大了柴油机的热负荷，从而造成柴油机功率不足。

2.启动系统的故障

启动系统故障，主要分为两种类型：

（1）手动启动故障。这部分的故障主要表现在手动拉绳断裂、拉绳卡住不动、拉绳盘损坏等故障。检修人员在对这部分故障进行检修的过程中，需要先对拉绳进行检查，然后根据故障原因进行具体检修。

（2）电动启动故障。

首先，蓄电池故障问题。蓄电池可以直接影响磁力开关的启动状态，一旦蓄电池出现电压不够的问题，就会直接影响到发电机组的正常启动；

其次，磁力的开关问题。磁力开关的闭合是在通电条件下进行的，而蓄电池是通电的关键，一旦蓄电池电压不够充足，就会使得磁力开关吸合情况出现问题，严重的可能导致磁力开关损坏；

最后，电磁燃油阀门的故障问题，电磁燃油阀门一旦出现问题，那么其就会引起电压发生异常。

（3）其他可能的原因。

发动机温度低；进入燃烧室的供油量不足；喷油器对燃油不能进行有效地雾化，进入燃烧室内燃油不能与空气进行有效地燃烧；气缸内的压力不足，不能使柴油达到可燃点。

3.进、排气系统的故障

进、排气系统有故障表现为比正常情况下气温度高，烟色较差。

（1）配气相位异常。表现为各挡转速下功率均不足。

（2）正时齿轮的啮合面因某种原因，相对于轴颈在圆周方向作了移动。

（3）凸轮轴的凸轮面磨损严重，导致气门的开闭时间发生了变化。

（4）维修安装正时齿轮时，将装配标记对错。

（5）气缸压力不足。此时不但功率不足，性能下降，而且进气管冒黑烟。

这种情况下，可以用气缸压力表进行检查，原因可能有以下几种：A、气缸垫损坏或气缸盖螺栓松动，使气缸密封性变差，导致压力不足。B、进、排气门漏气，因为积炭过多或因磨损过度，使气门与座圈之间密封不良，导致气缸压力不足。C、气门或气门弹簧损坏，导致气门失去作用。D、喷油器与缸盖之间密封不良，引起气缸漏气，因而导致气缸压缩压力不足。E、气门间隙调整不当。

4.零件故障

（1）活塞与缸套间磨损过度，活塞环对口或折断，拉缸及粘坏等，不但会产生曲轴箱窜气，出现影响，而且导致柴油机动力严重下降。

（2）柴油机自身的机械损失过大：A、活塞与气缸壁之间，轴瓦与轴颈之间配合过繁，曲轴止推片过紧或过松，都会造成功率不足。B、风扇、水泵、发电机和机油泵等附件因苛种原因出现阻力过大，也会出现柴油机功率下降的情况。C、机油过稠或加得过多，会增大曲轴旋转的阻力，使功率下降，这种情况只要缺陷现机油尺进行检查即可发现。

（3）增压器有故障：A、若排气管道堵塞或接头漏气，排气压力下降，使增压器转速降低，导致进气压力下降，柴油机功率自然就会下降。B、若增压器轴承损坏，转子有碰撞，使其转速降低。

5.冷却系统故障

冷却系统的主要故障是漏水和散热性能不良。造成漏水的原因可能是散热器开裂或机械破损。散热性能不良则是由于散热管被水垢、污物阻堵而造成的。检查漏水故障，可以采用灌水法和打气法。灌水法是向散热器内灌注热水，在破裂处便可观察到水的痕迹。如果在冷却水内加少许丙酮，则可根据逸出丙酮的特殊气味（特殊辛辣气味），快速发现微小或隐蔽的漏水部位。打气法是将散热器浸没在水中，用打气筒向散热器内充气，便可发现在破裂处有气泡逸出，散热器出现破裂，应视情况进行焊修或更换。

三、柴油发动机的保养

（一）定期保养

操作人员需要按照保养手册对柴油发动机进行定期保养和维护工作，对于出现损伤的零部件一定要及时更换，而对于需要修理的部件一定要按照相关规定进行修理，从而保证柴油发动机能够保持最佳状态。

（二）存储保养

任何机械设备最忌讳闲置，这是因为机械设备在闲置的过程中容易生锈，并且損耗较快。由于防汛抗旱用的柴油机只有在出现旱涝险情时才需要使用，因此，操作人员更要加强对柴油发动机的有效存储，并保证存储空间的干燥、少尘，从而在很大程度上减少灰尘和水分对柴油发动机的影响。此外，还需要加强对柴油的存储和管理，柴油作为柴油发动机的重要能源，其一旦含有杂质就会影响燃烧性能的发挥，因此一定要确保其不会被其他物质污染。因为防汛抗旱中柴油发动机的工作环境恶劣、时间较长，很容易造成损伤，而汛期过后几乎就不需要使用，在每年汛期过后，都需要及时的、充分的、系统的对柴油发动机进行养护维修，制定专门的维修制度，完毕之后放入仓库之内，并做好定期巡查。

（三）系统保养

1.冷却系统保养

（1）应该使用蒸馏水、自来水、雨水或清洁的河水作为柴油机的冷却水，禁止使用脏水或硬水（井水、矿泉水以及其它含盐分多的水），以免结垢浸蚀缸套。在只有硬水的条件下，必须经过软化处理才可使用。

（2）当发动机由于缺水而过热时，不能马上加冷水，应使发动机怠速运转10～15min，等水温稍降后，再加水补充，否则可能引起机体、汽缸盖开裂。打开水箱盖时要慎防蒸汽、热水冲出造成烫伤。放光水后，打开水箱盖，转动曲轴，使水泵处的水完全放尽。

（3）发动机风扇皮带必须保持正常的紧度，以保持冷却系统正常工作。风扇皮带应有适当的张紧力。风扇皮带过松，将会使水泵、发电机的转速过低，导致冷却液在冷却系中的循环减慢，发动机因冷却不足而容易过热；同时会导致蓄电池的电压下降。风扇皮带如果过紧，容易使水泵和风扇皮带使用寿命缩短甚至损坏。因此风扇皮带的张紧力要經常检查。检查方法：在皮带上施加98N的垂直力，风扇皮带下陷量应为7～10mm或5～7 mm，否则应进行调整。

2.润滑系统保养

（1）柴油机起动前，用带盖的桶盛柴油机润滑油，放在水中烫热至70°C—80°C后再加入油底壳。注意：不得将润滑油加热到沸腾的程度，也不应直接用火烤油桶或油底壳，以免润滑油变质。

（2）长期停机时，柴油机熄火后趁热放出油底壳中的润滑油，盛放于净桶内，以备下次继续使用。、

（3）更换机油时，作业环境要尽量干净整洁，不要在扬尘的天气和环境下作业。正常情况下，机油液面，磨合期每日检查一次，磨合期结束后每周检查一次

（4）每次更换机油时，必须安装新的机油滤清器芯，放出的废油应有专用容器收集，不得倒入下水道，避免污染环境。

3.进排气系统保养

（1）进气管和空气滤清器

进气管一般用铝铸成，安装时必须注意，进气管内不允许有金属屑等杂物，否则将它们吸入气缸内会造成机件损坏。进气管内装有空气滤清器，滤除空气中的灰尘、减少缸套、活塞组件的磨损，延长柴油机的使用寿命。通畅每工作50小时就应用柴油或汽油清洗滤清，滤清在装复前必须用压缩空气吹干。

（2）排气管和消声器

排气管由灰铸铁制成，在长时间使用之后容易产生积碳，减小排气面积，使排气管起亚过大而且排气不净，需及时清理排气管积碳。消声器通过法兰安装在排气管上，用来降低柴油机的排气噪声，但同时会增加排气阻力，降低柴油机的输出功率。在拆卸排气管和消声器时，需将柴油机停止运转，等温度降下后进行拆卸。

四、结束语

本文大致将柴油发动机的构成、原理、故障和保养进行了简单的论述，在实际生产生活中，遇到的问题更加错中复杂，那就需要我们操作者不断地加强学习和研究，虽然当今市面上的柴油发动机种类繁多，柴油发动机的发展也是日新月异、推陈出新，但是其中的基本原理是万变不离其宗的，只有精确掌握了当中的精髓，才能以不变应万变，切实做到柴油发动机随时“拉得出、打得响”，为防汛抗旱工作增添力量。

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