WD615型渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足故障分析

石少華，寧國(guó)良

（中國(guó)人民解放軍69065部隊(duì)，新疆庫(kù)車 842000）

0 引言

WD615系列柴油機(jī)屬于高強(qiáng)化柴油機(jī)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是1缸1蓋，工作可靠，拆卸方便。采用P型噴油泵，噴油壓力高。內(nèi)藏式機(jī)油泵具有更高的安全性與穩(wěn)定性。后置增壓器布置較為緊湊，各類機(jī)型外觀尺寸變化不大。全系六缸直列，具有較高的通用性，方便整車配置。此系列柴油機(jī)動(dòng)力強(qiáng)，扭矩大，具備一定的超負(fù)荷能力。然而在實(shí)際使用過程中，尤其是在高原地區(qū)行駛時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)動(dòng)力不足問題。

1 理論分析

根據(jù)內(nèi)燃機(jī)理論，單位氣缸工作容積的輸出功率為p=式中ηi為指示熱效率，四沖程柴油機(jī)的統(tǒng)計(jì)范圍為0.43～0.50，α為過量空氣系數(shù)，H為燃料的低熱值，l為理論空氣量，柴油機(jī)約為14.3 kg，τ為沖程數(shù)，ηv為充氣效率，表征實(shí)際換氣過程完善程度的參數(shù)，ηm為發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率，增壓四沖程柴油機(jī)為0.80～0.92，γ為進(jìn)氣管狀態(tài)下空氣密度，n為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。在發(fā)動(dòng)機(jī)一定的情況下，ηi，τ，ηv，ηm均不變，α為燃燒時(shí)空氣量和燃料量之比，因此，吸進(jìn)空氣的密度、燃油量、燃油低熱值H和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n的變化是影響發(fā)動(dòng)機(jī)功率的關(guān)鍵因素。

2 故障分析及排除方法

2.1 燃油供給系統(tǒng)故障

燃油供給系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)重要組成部分，該系統(tǒng)產(chǎn)生故障將造成燃油供給不足，直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，產(chǎn)生故障原因主要有3個(gè)方面。

（1）供油不暢。供油不暢常常是因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間不保養(yǎng)，柴油濾清器內(nèi)有雜質(zhì)堵塞、供油阻力提升造成供油不通暢。工作中發(fā)現(xiàn)油箱中有異物或燃油較臟，堵塞吸油管使供油受阻，是沒有按要求保養(yǎng)造成的。供油不暢在小負(fù)荷工況下動(dòng)力表現(xiàn)不明顯，在大負(fù)荷工況下因供油量不足導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力降低。故障排除方法是更換柴油濾清器，并用干凈柴油將油道和油箱清洗干凈。

（2）燃油系統(tǒng)進(jìn)有空氣。通常情況下，這類故障常常發(fā)生在修理保養(yǎng)后。保養(yǎng)需要拆卸柴油濾清器或管線，再次組裝時(shí)，若接頭封閉不嚴(yán)或?yàn)V清器安裝密封圈不嚴(yán)很容易導(dǎo)致漏氣現(xiàn)象的發(fā)生。在小負(fù)荷少油量狀態(tài)下供油足夠，而在大油量的狀態(tài)下因漏氣從低壓油路進(jìn)入空氣，供油量降低導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足的。觀察進(jìn)油管路中是否有氣泡、即可發(fā)現(xiàn)此類故障并予以排除。

（3）機(jī)械故障。WD615系列柴油機(jī)采用PS8500噴油泵，噴油泵總成由噴油泵、調(diào)速器、冒煙限制器、輸油泵等裝置組成，它們既獨(dú)立，又相互聯(lián)系，哪個(gè)裝置出現(xiàn)故障，都會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性問題。輸油泵進(jìn)出油閥關(guān)閉不嚴(yán)容易導(dǎo)致低壓油路供油不足，引起噴油量降低、發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力降低。車輛正常行駛出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙、動(dòng)力不足，拔出噴油器，觀察頭部是否濕潤(rùn)，濕潤(rùn)說明霧化效果不好，應(yīng)對(duì)噴油泵以及噴油器通過臺(tái)架實(shí)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整或更換。調(diào)速器故障可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速的改變，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速難以提升造成動(dòng)力不足，出現(xiàn)車輛重載沒勁和游車現(xiàn)象。排查方法是在油泵試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)試油泵出油量，并測(cè)試調(diào)速性能。

2.2 空氣供給系統(tǒng)故障

（1）進(jìn)氣不暢。長(zhǎng)時(shí)間不清理空氣濾清器濾芯往往會(huì)造成進(jìn)氣阻力提高、進(jìn)氣量降低。因此在使用過程中不能完全參照空濾指示燈提示，必須按期保養(yǎng)空氣濾清器。車輛每行駛5000 km/150 h，均應(yīng)清理空氣濾芯，可用＜0.5 MPa的潔凈壓縮空氣從濾芯由內(nèi)向外吹，清除濾芯上的灰塵。

（2）增壓器故障。增壓器是影響發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性的關(guān)鍵部件。增壓柴油機(jī)靠排氣壓力帶動(dòng)渦輪進(jìn)而讓葉輪處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)（發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速2400 r/min時(shí)，增壓器速度一般在10～13萬r/min），向進(jìn)氣管內(nèi)輸送壓縮空氣，提高氣缸內(nèi)的空氣密度，確保發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行功率。增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣與排氣系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)處于完全密封狀態(tài)，排氣管道與接頭若出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，排氣壓力、增壓器轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力降低，將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的降低。

另外，噴油泵上設(shè)置冒煙限制器，通過聯(lián)接進(jìn)氣管與冒煙限制器氣管線檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力，控制供油齒桿，實(shí)現(xiàn)供油量的自動(dòng)調(diào)整，確保噴油量和空氣量能夠處于相對(duì)合理的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)突然加速時(shí)，消除增壓器滯后效應(yīng)產(chǎn)生的黑煙。若管線接頭漏氣，也可導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降。

若增壓器燒毀，可導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及進(jìn)氣增壓壓力降低，進(jìn)氣量不夠而導(dǎo)致動(dòng)力下降。增壓器前期損壞的明顯特點(diǎn)是“排油”，指排氣管及進(jìn)氣管內(nèi)進(jìn)入機(jī)油，排油問題嚴(yán)重則說明增壓器接近損壞。WD615型發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器轉(zhuǎn)子軸向和徑向間隙應(yīng)當(dāng)控制在規(guī)定數(shù)值內(nèi)（軸向拉動(dòng)，間隙＜0.05 mm，徑向推動(dòng)，葉輪與增壓器殼體最大間隙＜0.2 mm）。

帶增壓器的柴油機(jī)在實(shí)際操作過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后應(yīng)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)3～5 min，等機(jī)油循環(huán)后再加速，尤其是每天第一次啟動(dòng)時(shí)必須這樣操作。發(fā)動(dòng)機(jī)熄火之前也應(yīng)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)5 min左右，等發(fā)動(dòng)機(jī)和增壓器轉(zhuǎn)速降低后熄火。熄火之前猛踩油門會(huì)影響增壓器的使用壽命，原因是熄火之前增壓器瞬間提升到高轉(zhuǎn)速，發(fā)動(dòng)機(jī)瞬間熄火后機(jī)油泵停止工作，增壓器在潤(rùn)滑較差的環(huán)境下保持高速運(yùn)轉(zhuǎn)容易出現(xiàn)干磨，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子軸和軸承的磨損加劇，尤其是在高溫高速環(huán)境下，很可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子軸扭斷。

2.3 噴油正時(shí)不準(zhǔn)

發(fā)動(dòng)機(jī)噴油正時(shí)不準(zhǔn)確也可能導(dǎo)致動(dòng)力降低，排煙會(huì)有一定的反映。一般情況下，噴油過早發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙，噴油過晚發(fā)動(dòng)機(jī)冒白煙。調(diào)節(jié)噴油提前角步驟：①擰松空壓機(jī)后聯(lián)軸器調(diào)節(jié)螺栓，轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪，使飛輪上10°線與飛輪殼體刻線“-”對(duì)齊；②將噴油泵殼體刻線“-”與聯(lián)軸器刻線“-”對(duì)齊；③擰緊聯(lián)軸器調(diào)節(jié)螺栓（WD615系列發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油提前角為9～11°）。

2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)本身原因

發(fā)動(dòng)機(jī)自身可能出現(xiàn)的故障主要有活塞、缸套早期磨損、活塞環(huán)開口對(duì)口或發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸。這些問題在發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足的狀態(tài)下還可能出現(xiàn)異聲?！袄住惫收戏譃槔淅c熱拉，發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)狀態(tài)下緊急加速和加負(fù)荷可能出現(xiàn)冷拉缸，這一故障常常出現(xiàn)在冬季冷啟動(dòng)時(shí)。熱拉缸是發(fā)動(dòng)機(jī)過熱活塞熱膨脹導(dǎo)致。若出現(xiàn)某單缸存在嚴(yán)重拉缸而其他缸沒有問題時(shí)，通常是單缸的機(jī)油噴嘴堵塞，導(dǎo)致此缸無法冷卻而出現(xiàn)拉缸。拉缸較為嚴(yán)重的情況下可能出現(xiàn)活塞粘環(huán)，甚至導(dǎo)致缸套拉斷、破碎等故障的發(fā)生。

2.5 燃油品質(zhì)較低

燃油品質(zhì)也可能降低發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際動(dòng)力。汽車柴油機(jī)使用十六烷值超過45的柴油，如果不能滿足這一要求則很容易出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足的問題。

2.6 調(diào)整不到位引起動(dòng)力不足

（1）排氣制動(dòng)閥沒有完全打開，造成排氣背壓過高造成動(dòng)力不足，檢查調(diào)整。

（2）車輛上坡沒勁，平路跑沒有問題。是整車調(diào)整問題，主要查看發(fā)動(dòng)機(jī)最高空車轉(zhuǎn)速達(dá)到最高，即腳踩油門踏板到底時(shí)，油泵手柄有沒有達(dá)到最大位置。分別踩加速踏板和扳動(dòng)油泵手柄到最大位置，觀察空車轉(zhuǎn)速是否一致，不一致，則調(diào)整處理。

（3）動(dòng)力輸出不穩(wěn)定，有時(shí)有動(dòng)力，有時(shí)沒有，應(yīng)該是整車離合器的問題。

（4）若發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力沒有明顯改變，但儀表盤顯示的轉(zhuǎn)速處于高速狀態(tài)，則通常是發(fā)電機(jī)皮帶松弛導(dǎo)致。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表屬于電頻率表，是發(fā)動(dòng)機(jī)一相火線連接到轉(zhuǎn)速表，對(duì)其轉(zhuǎn)速實(shí)施檢測(cè)，通過皮帶輪速比換算在儀表上顯示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。皮帶松弛后可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速指示存在錯(cuò)誤，緊固皮帶即可排除，這一故障后可以不判定為動(dòng)力不足問題。維修需要更換發(fā)電機(jī)總成，應(yīng)當(dāng)確保新發(fā)電力皮帶輪直徑和舊發(fā)電機(jī)保持一致。

［1］劉永長(zhǎng).內(nèi)燃機(jī)原理［M］.武漢：華中科技大學(xué)出版社,2001.