6300型柴油机起动困难的原因分析

摘要：文章通过影响柴油机起动性能的因素，对6300型柴油机起动困难的故障进行了详细分析，指出了气缸起动阀在关闭位置卡死，使起动空气不能进入该气缸进而推动活塞运转是造成柴油机起动困难的根本原因，并针对该故障的原因提出相应的预防措施，供相关人员参考。

关键词：柴油机;起动困难;原因分析;故障排除

1  事故经过

某柴油机为淄博柴油机总公司生产的四冲程6300ZLDZCA型柴油机，废气涡轮增压，采用压缩空气起动，6缸，气缸直径为300mm，活塞行程为380mm，起动定时为上止点后5±4°CA，供油提前角为20±2°CA，发火顺序为1-4-2-6-3-5，持续功率MCN为551kW，持续转速为500r/min[1]。该柴油机在最近几次启动时，发现有时能正常起动，有时不能起动。不能起动时会听到气缸盖上有沉闷的放气声响，这时如果盘车使曲轴转过至少120°CA，柴油机才能起动起来。

2  原因分析

柴油机能够起动成功应同时具有良好雾化的燃油（可燃物）、足夠的新鲜空气（助燃物）和压缩终点温度（热源）的三个条件，即影响柴油机起动成功的因素除起动系统外[2]，还与燃油系统、气缸的压缩终点温度和配气机构等有关。

2.1 起动系统

该柴油机采用压缩空气起动，其起动系统简图如图1所示。压缩空气从空气瓶出来，同时进入主起动阀3和操纵阀4，当操纵阀被顶开时，压缩空气进入主起动阀上方，推动活塞下行，使主起动阀打开。这时，压缩空气通过主起动阀分两路，一路进入空气分配器1作为控制空气，另一路进入气缸起动阀2作为起动空气。起动时，按照柴油机发火顺序空气分配器将控制空气作用在起动阀的活塞顶面，将气缸起动阀压下推开，起动空气通入气缸推动活塞下行使曲轴旋转。

从该起动系统原理可知，对起动的影响因素有：起动定时、空气瓶的压力、止回阀的开度、主起动阀、空气分配器和气缸起动阀是否卡阻、咬死或漏气等。

2.2 燃油系统

燃油系统是提供一定的供油时间、一定的供油量、一定的启阀压力和良好雾化质量的燃油（可燃物）给柴油机，因此燃油系统工作是否正常将直接影响着柴油机的起动性能。燃油管路是否有空气存在、燃油柜出口阀是否打开、燃油滤器是否堵塞、高压油泵齿条拉杆是否卡阻、供油定时是否正确、喷油泵的出油阀和柱塞过度磨损和卡阻、喷油器的针阀与针阀体过度磨损和卡阻、启阀压力过高或过低及喷孔是否堵塞是影响起动能否成功的重要因素。

2.3 气缸的压缩终点温度

压缩终点温度（热源）是影响起动能否成功的重要因素，压缩终点温度高有利于燃油的雾化和燃烧，从而有利于起动。柴油机增压空气压力过低、气缸套与活塞环磨损、活塞环天地间隙与搭口间隙过大、进排气阀与阀座磨损密封不良、进排气阀气阀间隙过小、气缸垫片冲破、气缸盖底面与活塞顶面烧蚀、活塞销与销座孔磨损、曲柄销与六连杆大端轴承磨损、主轴承与主轴颈磨损等均会影响压缩终点温度从而影响柴油机的起动性能。

2.4 配气机构

换气机构的作用是按柴油机的发火次序定时地打开和关闭柴油机的进、排气阀，提供足够的新鲜空气（助燃物）并把做功后的燃气排除气缸外，因此换气机构工作是否正常也将直接影响着柴油机的起动性能。对于本机来说，进、排气阀定时及开启持续时间是否正确，压气机进口滤清器、压气机叶轮、扩压器、空气冷却器、进气阀、排气阀、涡轮机喷嘴环、叶轮及排气烟囱是否堵塞等也是造成不能正常起动的重要因素[2]。

3  故障排除

检查燃油系统。检查燃油柜出口阀、燃油滤器、高压油泵齿条位置正常。检查供油定时，其供油定时为19°CA。拆下喷油器，对喷油器进行检查，其启阀压力为20MPa，密封和雾化质量良好，符合说明书要求，说明燃油系统正常，排除是燃油系统不正常引起的故障。

检查换气机构。根据记录发现上次废气涡轮增压器的增压压力（压力表读数）为48kPa，说明废气涡轮增压器工作正常。然后重点检查进、排气阀间隙和气阀定时及开启持续时间，符合说明书规定，排除是换气机构不正常引起的故障。

检查气缸的密封状态和压缩比。由于前次吊缸离本次故障时间较短，吊缸时有对气缸套内径磨损、活塞及活塞环磨损、活塞销磨损、活塞环搭扣间隙、天地间隙等进行测量，因此可排除是由气缸密封不良和压缩比过低引起的故障。

排除了上述因素外，我们对柴油机起动的工作原理进行了分析，结合本机发生的故障现象，即冲车或柴油机起动失败后，至少再次盘车120°CA才能成功起动柴油机，我们将重点放在空气分配器和气缸起动阀故障的检查上。首先拆下空气分配器，在滑阀的花键孔与轴的花键上做记号，然后从轴上取下滑阀，检查空气分配器滑阀与分配器体工作表面的接触情况和滑阀轴的拨杆槽和拨杆的磨损情况，发现表面光滑，无磨损。盘车使第一缸曲轴位于上止点后5°CA位置，使分配器体上的基准线与滑阀轴的基准线对准，即滑阀口与分配器体上的孔相通，重新安装空气分配器，然后再次检查和调整起动定时为上止点后5±4°CA位置，排除空气分配器故障。

解体检查各缸气缸起动阀如图2，先拆除起动空气管与空气分配器连接的控制空气管，拆下阀盖上的螺母，取下阀盖、活塞、衬套等，取出气缸起动阀。在解体NO.5气缸起动阀时，发现阀体与气缸盖阀体孔配合斜面接触不良有部分漏气。解体气缸起动阀时见阀体与阀杆卡死在关闭位置。

对此，我们制定了如下的检修措施：①用布包住阀体，将阀体固定在虎钳上，用木锤敲出起动阀，用刮刀和柴油清洗剂清洗起动阀与阀体，消除起动阀与阀体卡阻;②对阀体与气缸盖阀体孔配合斜面进行研磨以消除漏泄;③对阀杆与阀体进行研磨以消除漏泄;④更换气缸盖与阀体之间的密封胶圈。装上气缸起动阀后重新起动，起动正常故障排除。

4  故障机理分析

在柴油机吊缸及日常检修时，一般只对缸套、活塞、气缸盖、进排气阀、连杆、轴承进行检修，而对起动系统各部件的检修不够重视。而柴油机在经过长期使用后，压缩空气瓶中的凝结水会在冲车和起动时进入起动装置的管路中，水与管路中的金属形成电化学腐蚀，造成起动管路的腐蚀锈斑[3]。另外气缸起动阀由于长期使用，起动阀与阀体撞击引起密封不良产生燃气倒灌，燃气中的碳渣和杂质会沾在起动管壁面上，这些碳渣和杂质在冲车及起动时会随着高压起动空气停留在起动阀与阀体内，也会使起动阀与阀体之间的滑油氧化成油渣、油泥等沉积物，这些沉积物随时间推移会加速生成并固化，最后引起阀体卡死在起动阀内，这是造成起动困难的根本原因。

5  预防措施

通过上述故障分析可知，造成柴油机起动困难的原因是平时缺乏对起动系统的维护保养。因此对起动系统的维护保养提出以下措施：

①确保气缸清洁。应定期检查供油定时、喷油器的啟阀压力和雾化质量，应确保燃烧良好。柴油机停车前面应用压缩空气对气缸进行冲车，防止缸内碳渣存在。

②定期放残。每次起动前应打开起动空气瓶放残阀进行放残，防止被压缩的空气析出水蒸气随起动空气进入起动系统锈蚀相关阀件。

③定期检查和清洁主启动阀，定期更换阀芯上的润滑油脂，防止润滑油脂氧化变质固化而使主启动阀的阀芯卡住或开启度不足。

④定期检查和清洁空气分配器，保证空气分配器滑阀与分配器体动作灵活。定期检查滑阀轴的拨杆槽和拨杆的磨损情况，磨损较大时应予以换新，防止因拨杆槽和拨杆的磨损引起起动定时不正确。定期检查和调整起动定时保证符合说明书要求。

⑤定期检查和清洁气缸起动阀，保证起动阀与阀体动作的灵活和密封性。定期更换阀体上端的密封胶圈，定期检查压缩空气总管发热情况，如果发热可能是起动阀有漏气现象，应拆下检查并进行研磨。

6  总结

引起柴油机起动系统故障的原因很多，如起动空气瓶出口阀开度不够、起动空气瓶压力不足、起动控制阀咬死或磨损、空气分配器柱塞咬死或磨损漏气和气缸起动阀动作不灵活或严重漏气等[4]。但不管是什么原因，只要能够深入对起动系统的原理进行分析，就可以快速且有针对性地找到排除故障的方法。另外在柴油机吊缸及日常检修时，要重视起动系统各部件的检修和维护保养，以确保柴油机的正常运行。

参考文献：

[1]6300型柴油机说明书.

[2]黄步松.某船用柴油机不能起动的原因分析[J].上海：柴油机，2015（1）.

[3]张玉屏，乔兰裕.MAN40/50型主机起动故障的剖析[J].上海：航海技术，1995（3）.

[4]杜荣铭.船舶柴油机[M].大连：大连海事大学出版社，2005.