淺析用于防汛抗旱中的柴油發(fā)動機的故障及保養(yǎng)

陳彬 周宜順

摘要：近年來，隨著我國經濟實力的不斷發(fā)展，民生福祉工作的不斷推進，防汛抗旱工作已然上升為我國頭等大事，尤其是1998年的大洪水之后，黨和國家加大了對防汛抗旱工作的重視，對防汛抗旱的設備進行了不斷的投入，其中，柴油發(fā)動機在防汛抗旱工作中有著不可或缺的作用。尤其是災害現(xiàn)場，由于條件所限，常常出現(xiàn)供電設備的缺失和損壞，這時柴油發(fā)動機就有著得天獨厚的優(yōu)勢，提供電力，保障各項防汛抗旱設備正常運轉。文章就此對柴油發(fā)動機的故障和保養(yǎng)進行了探討。

關鍵詞：柴油發(fā)動機；故障診斷；保養(yǎng)

柴油發(fā)動機在實際工作中有著運輸簡單、維修方便、效率高效并且燃油消耗低、啟動迅速、工作可靠、耐久等一些列優(yōu)勢，尤其是在野外，能夠提供良好的動力和電力，是防汛抗旱、搶險救災工作中主要的動力設備，但在實際應用中，往往有許多因素不可避免的對柴油發(fā)動機造成一定的損傷，出現(xiàn)各種故障，不僅失去原有的機械運行功能，且可能發(fā)生更嚴重的安全事故，導致經濟損失與人員傷亡。加之，用于防汛抗旱的柴油機設備有其專門的使用周期和強度，在洪澇和干旱時使用強度大，工作環(huán)境惡劣，其余時間均為閑置。為此，就需要相關的操作人員加強對柴油機故障維修和診斷，并加強日常保養(yǎng)工作，從而保障柴油發(fā)動機組處于正常的工作狀態(tài)。

一、柴油發(fā)動機的構成及其原理

（一）柴油發(fā)動機的構成

柴油發(fā)動機通常是由曲柄連桿機構、配氣機構、燃料供給系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和起動系統(tǒng)等組成。

1.曲柄連桿機構

曲柄連桿機構是發(fā)動機實現(xiàn)能量轉換、完成工作循環(huán)的主要運動機構，由氣缸體、氣缸蓋、活塞、連桿、曲軸和飛輪等機件組成。

2.配氣機構

配氣機構是實現(xiàn)發(fā)動機的換氣過程，根據(jù)發(fā)動機的工作循環(huán)，定時開啟和關閉進、排氣門，使可燃混合氣進入氣缸，并使廢氣從氣缸內排出。配氣機構通常由氣門組、氣門傳動組和氣門驅動機件組成。

3.燃油供給系統(tǒng)

柴油發(fā)動機燃料供給系統(tǒng)的功用是按一定的比例把柴油和空氣分別供入氣缸，在燃燒室內形成混合氣并燃燒，以使發(fā)動機連續(xù)工作。一般是由燃油箱、沉淀杯、柴油濾清器、輸油泵、噴油泵等部件組成。

4.潤滑系統(tǒng)

潤滑系統(tǒng)的作用是在運動構件摩擦表面之間形成一層油膜實現(xiàn)液體摩擦，達到減小阻力、降低功耗損失的作用。主要由機油泵、機油冷卻器、機油濾清器、油底殼等組成。

5.冷卻系統(tǒng)

冷卻系統(tǒng)的功能是吸收和散發(fā)發(fā)動機受熱零件的多余熱量，保證發(fā)動機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。主要由水泵、冷卻水套、散熱器、風扇、節(jié)溫器等機件組成。

6.起動系統(tǒng)

起動系統(tǒng)的功用是起動柴油發(fā)動機。曲軸在外力作用下開始轉動發(fā)動機開始自行運轉的過程，稱為發(fā)動機的起動。主要由蓄電池、導線、電熱塞、起動機和啟動開關所組成。

（二）柴油發(fā)動機的原理

柴油發(fā)動機是一般有四沖程和二沖程，防汛抗旱中所用的柴油發(fā)動機大多為四沖程，由進氣、壓縮、膨脹和排氣四個沖程組成一個工作循環(huán)，如此一個循環(huán)，曲軸剛好轉動兩圈。在工作沖程中，氣缸內燃料的化學能轉化成熱能，再轉化成機械能，由曲軸輸出功率，帶動工作機械，于此同時，曲軸還帶動不在做工的氣缸里的活塞完成另外三個沖程。為了更多地吸進新鮮空氣，徹底清掃燃燒產生的廢氣，進排氣門均按規(guī)定提前開啟，滯后關閉。

二、柴油發(fā)動機的故障分析

（一）柴油發(fā)動機故障診斷的目的

1.對柴油發(fā)動機進行定期檢測，能及時地、正確地對各種異常狀態(tài)或故障狀態(tài)做出診斷，預防或消除故障，對設備的運行進行必要的指導，提高設備運行的可靠性、安全性和有效性，以期把故障損失降低到最低水平。

2.保證設備發(fā)揮最大的設計能力，制定合理的檢查維修計劃，以便在允許的條件下，充分挖掘設備潛力，延長服役期限和使用壽命，降低設備全壽命周期費用。

（二）柴油發(fā)動機故障診斷的方法

1.利用傳統(tǒng)的物理手段對故障進行定性處理

通過傳統(tǒng)的物理手段（主要依靠操作者耳、眼、鼻、手等器官的感覺，來確定各部分技術狀態(tài)好壞）直接監(jiān)測故障，對故障進行定性處理，為后續(xù)的工作打好基礎，從而保證做到維修時有的放矢，不至于浪費時間和精力。主要包括如下方法：

聽診：根據(jù)柴油機運轉時音調、音量和聲響出現(xiàn)的周期性異常特征，憑耳朵或借助金屬棒接觸相應部位判斷故障所在。當聽到不正常的聲音時，就會有異常的感覺。因此，通過聽診手段，可以早期發(fā)現(xiàn)故障，及時予以排除。

觀察：通過眼的觀察，掌握故障征象。例如，觀察柴油機外部機件與總成有什么明顯的缺陷和損壞特征；觀察有無漏水、漏油、漏氣現(xiàn)象；觀察曲軸箱通氣孔的冒氣情況等；觀察儀表讀數(shù)、機油指示器是否有變化；觀察機油顏色、粘度、金屬碎屑多少；觀察排氣煙色；觀察轉速是否均勻、穩(wěn)定；觀察零件的損壞程度、變形情況；觀察噴油器霧化質量等。

嗅聞：即通過嗅辨排氣煙味或燒焦氣味、嗆鼻的生柴油昧等，及時發(fā)覺和判別某些部位的故障。

觸摸：即用手觸摸或扳動機件，憑手的感覺來判斷其工作溫度或間隙等是否正常。負荷工作一端時間后，觸摸各軸承相應部位的溫度，可以發(fā)現(xiàn)是否過熱。手搖車能感覺氣缸壓縮是否良好，用手觸摸搖晃能感覺緊固件是否松動，運動件是否卡滯、碰擦。柴油機剛起動不久，可用手觸摸各缸的排氣支管，比較相互間的溫度差異，并與手感覺到的各缸高壓油管的供油脈動情況相對照，便能粗略了解各缸工作狀況是否正常。

2.利用征兆判斷故障部位

要求維修人員必須深入研究復雜故障所對應的各種征兆，仔細分析設備運行中的信息特征，從而獲得與故障相對應的征兆，并利用這些征兆進行故障診斷，在診斷中可能存在一種故障對應幾種征兆，或幾種征兆對應幾種故障，所以需要利用征兆的同時進行不斷地實踐和總結。

3.利用方法解決問題故障

（1）隔除法

部分地隔除或隔斷某系統(tǒng)、某部件的工作，通過觀察征象變化來確定故障范圍的方法。一般隔除、隔斷某部位后，若故障征象立即消除，即說明故障發(fā)生在該處；若故障征象依然存在，便說明故障在其他處。

（2） 比較法

將懷疑有問題的零部件與工作正常的相同件對換，根據(jù)征象變化來判斷是否有故障的方法。換件比較，是在不能準確地判定各部技術狀態(tài)的情況下所采取的措施。因此，應盡量減少盲目拆卸對換。

（3）儀表法

使用輕便的儀器、儀表，在不拆卸或少拆卸的情況下，比較準確地了解柴油機內部狀態(tài)好壞的方法。使用儀表檢查各部分技術狀態(tài)，能對各部分技術狀態(tài)進行定性、定量分析。

（三）故障類型及其可能原因

1.燃油系統(tǒng)的故障

燃油系統(tǒng)有故障表現(xiàn)為加大油門后柴油機的功率或轉速仍然不能提高。

（1）供油不足。一方面是發(fā)生在長期不保養(yǎng)的機械上，其柴油濾清器被臟物堵塞，供油阻力增加，供油不暢，另一方面是由于油箱至噴油泵的低壓油路漏氣，這兩種情況都使得在小負荷少油量的情況下供油量夠用，但在大負荷、大油量的情況下供油量不足，因而造成柴油機功率不足。

（2）噴油正時間不準確。如果噴油提前角過大，柴油機會冒黑煙，若油提前角過小，柴油機會冒白煙。

（3）噴油泵問題。柱塞偶件磨損過度，使供油量不足；噴油泵的螺栓松動，導致噴油時間發(fā)生變化；安裝噴油泵正時齒輪時標記過錯。

（4）噴油器霧化不良。由于噴油器的噴孔堵塞或因某種原因被卡死、銹蝕，使柴油成滴而不霧化、不燃燒。造成缺缸而使柴油機動力嚴重下降。

（5）燃油質量不達標。當使用不達標的柴油時，由于其燃燒性差，燃燒不充分，使柴油機工作粗暴，同時也加大了柴油機的熱負荷，從而造成柴油機功率不足。

2.啟動系統(tǒng)的故障

啟動系統(tǒng)故障，主要分為兩種類型：

（1）手動啟動故障。這部分的故障主要表現(xiàn)在手動拉繩斷裂、拉繩卡住不動、拉繩盤損壞等故障。檢修人員在對這部分故障進行檢修的過程中，需要先對拉繩進行檢查，然后根據(jù)故障原因進行具體檢修。

（2）電動啟動故障。

首先，蓄電池故障問題。蓄電池可以直接影響磁力開關的啟動狀態(tài)，一旦蓄電池出現(xiàn)電壓不夠的問題，就會直接影響到發(fā)電機組的正常啟動；

其次，磁力的開關問題。磁力開關的閉合是在通電條件下進行的，而蓄電池是通電的關鍵，一旦蓄電池電壓不夠充足，就會使得磁力開關吸合情況出現(xiàn)問題，嚴重的可能導致磁力開關損壞；

最后，電磁燃油閥門的故障問題，電磁燃油閥門一旦出現(xiàn)問題，那么其就會引起電壓發(fā)生異常。

（3）其他可能的原因。

發(fā)動機溫度低；進入燃燒室的供油量不足；噴油器對燃油不能進行有效地霧化，進入燃燒室內燃油不能與空氣進行有效地燃燒；氣缸內的壓力不足，不能使柴油達到可燃點。

3.進、排氣系統(tǒng)的故障

進、排氣系統(tǒng)有故障表現(xiàn)為比正常情況下氣溫度高，煙色較差。

（1）配氣相位異常。表現(xiàn)為各擋轉速下功率均不足。

（2）正時齒輪的嚙合面因某種原因，相對于軸頸在圓周方向作了移動。

（3）凸輪軸的凸輪面磨損嚴重，導致氣門的開閉時間發(fā)生了變化。

（4）維修安裝正時齒輪時，將裝配標記對錯。

（5）氣缸壓力不足。此時不但功率不足，性能下降，而且進氣管冒黑煙。

這種情況下，可以用氣缸壓力表進行檢查，原因可能有以下幾種：A、氣缸墊損壞或氣缸蓋螺栓松動，使氣缸密封性變差，導致壓力不足。B、進、排氣門漏氣，因為積炭過多或因磨損過度，使氣門與座圈之間密封不良，導致氣缸壓力不足。C、氣門或氣門彈簧損壞，導致氣門失去作用。D、噴油器與缸蓋之間密封不良，引起氣缸漏氣，因而導致氣缸壓縮壓力不足。E、氣門間隙調整不當。

4.零件故障

（1）活塞與缸套間磨損過度，活塞環(huán)對口或折斷，拉缸及粘壞等，不但會產生曲軸箱竄氣，出現(xiàn)影響，而且導致柴油機動力嚴重下降。

（2）柴油機自身的機械損失過大：A、活塞與氣缸壁之間，軸瓦與軸頸之間配合過繁，曲軸止推片過緊或過松，都會造成功率不足。B、風扇、水泵、發(fā)電機和機油泵等附件因苛種原因出現(xiàn)阻力過大，也會出現(xiàn)柴油機功率下降的情況。C、機油過稠或加得過多，會增大曲軸旋轉的阻力，使功率下降，這種情況只要缺陷現(xiàn)機油尺進行檢查即可發(fā)現(xiàn)。

（3）增壓器有故障：A、若排氣管道堵塞或接頭漏氣，排氣壓力下降，使增壓器轉速降低，導致進氣壓力下降，柴油機功率自然就會下降。B、若增壓器軸承損壞，轉子有碰撞，使其轉速降低。

5.冷卻系統(tǒng)故障

冷卻系統(tǒng)的主要故障是漏水和散熱性能不良。造成漏水的原因可能是散熱器開裂或機械破損。散熱性能不良則是由于散熱管被水垢、污物阻堵而造成的。檢查漏水故障，可以采用灌水法和打氣法。灌水法是向散熱器內灌注熱水，在破裂處便可觀察到水的痕跡。如果在冷卻水內加少許丙酮，則可根據(jù)逸出丙酮的特殊氣味（特殊辛辣氣味），快速發(fā)現(xiàn)微小或隱蔽的漏水部位。打氣法是將散熱器浸沒在水中，用打氣筒向散熱器內充氣，便可發(fā)現(xiàn)在破裂處有氣泡逸出，散熱器出現(xiàn)破裂，應視情況進行焊修或更換。

三、柴油發(fā)動機的保養(yǎng)

（一）定期保養(yǎng)

操作人員需要按照保養(yǎng)手冊對柴油發(fā)動機進行定期保養(yǎng)和維護工作，對于出現(xiàn)損傷的零部件一定要及時更換，而對于需要修理的部件一定要按照相關規(guī)定進行修理，從而保證柴油發(fā)動機能夠保持最佳狀態(tài)。

（二）存儲保養(yǎng)

任何機械設備最忌諱閑置，這是因為機械設備在閑置的過程中容易生銹，并且損耗較快。由于防汛抗旱用的柴油機只有在出現(xiàn)旱澇險情時才需要使用，因此，操作人員更要加強對柴油發(fā)動機的有效存儲，并保證存儲空間的干燥、少塵，從而在很大程度上減少灰塵和水分對柴油發(fā)動機的影響。此外，還需要加強對柴油的存儲和管理，柴油作為柴油發(fā)動機的重要能源，其一旦含有雜質就會影響燃燒性能的發(fā)揮，因此一定要確保其不會被其他物質污染。因為防汛抗旱中柴油發(fā)動機的工作環(huán)境惡劣、時間較長，很容易造成損傷，而汛期過后幾乎就不需要使用，在每年汛期過后，都需要及時的、充分的、系統(tǒng)的對柴油發(fā)動機進行養(yǎng)護維修，制定專門的維修制度，完畢之后放入倉庫之內，并做好定期巡查。

（三）系統(tǒng)保養(yǎng)

1.冷卻系統(tǒng)保養(yǎng)

（1）應該使用蒸餾水、自來水、雨水或清潔的河水作為柴油機的冷卻水，禁止使用臟水或硬水（井水、礦泉水以及其它含鹽分多的水），以免結垢浸蝕缸套。在只有硬水的條件下，必須經過軟化處理才可使用。

（2）當發(fā)動機由于缺水而過熱時，不能馬上加冷水，應使發(fā)動機怠速運轉10～15min，等水溫稍降后，再加水補充，否則可能引起機體、汽缸蓋開裂。打開水箱蓋時要慎防蒸汽、熱水沖出造成燙傷。放光水后，打開水箱蓋，轉動曲軸，使水泵處的水完全放盡。

（3）發(fā)動機風扇皮帶必須保持正常的緊度，以保持冷卻系統(tǒng)正常工作。風扇皮帶應有適當?shù)膹埦o力。風扇皮帶過松，將會使水泵、發(fā)電機的轉速過低，導致冷卻液在冷卻系中的循環(huán)減慢，發(fā)動機因冷卻不足而容易過熱；同時會導致蓄電池的電壓下降。風扇皮帶如果過緊，容易使水泵和風扇皮帶使用壽命縮短甚至損壞。因此風扇皮帶的張緊力要經常檢查。檢查方法：在皮帶上施加98N的垂直力，風扇皮帶下陷量應為7～10mm或5～7 mm，否則應進行調整。

2.潤滑系統(tǒng)保養(yǎng)

（1）柴油機起動前，用帶蓋的桶盛柴油機潤滑油，放在水中燙熱至70°C—80°C后再加入油底殼。注意：不得將潤滑油加熱到沸騰的程度，也不應直接用火烤油桶或油底殼，以免潤滑油變質。

（2）長期停機時，柴油機熄火后趁熱放出油底殼中的潤滑油，盛放于凈桶內，以備下次繼續(xù)使用。、

（3）更換機油時，作業(yè)環(huán)境要盡量干凈整潔，不要在揚塵的天氣和環(huán)境下作業(yè)。正常情況下，機油液面，磨合期每日檢查一次，磨合期結束后每周檢查一次

（4）每次更換機油時，必須安裝新的機油濾清器芯，放出的廢油應有專用容器收集，不得倒入下水道，避免污染環(huán)境。

3.進排氣系統(tǒng)保養(yǎng)

（1）進氣管和空氣濾清器

進氣管一般用鋁鑄成，安裝時必須注意，進氣管內不允許有金屬屑等雜物，否則將它們吸入氣缸內會造成機件損壞。進氣管內裝有空氣濾清器，濾除空氣中的灰塵、減少缸套、活塞組件的磨損，延長柴油機的使用壽命。通暢每工作50小時就應用柴油或汽油清洗濾清，濾清在裝復前必須用壓縮空氣吹干。

（2）排氣管和消聲器

排氣管由灰鑄鐵制成，在長時間使用之后容易產生積碳，減小排氣面積，使排氣管起亞過大而且排氣不凈，需及時清理排氣管積碳。消聲器通過法蘭安裝在排氣管上，用來降低柴油機的排氣噪聲，但同時會增加排氣阻力，降低柴油機的輸出功率。在拆卸排氣管和消聲器時，需將柴油機停止運轉，等溫度降下后進行拆卸。

四、結束語

本文大致將柴油發(fā)動機的構成、原理、故障和保養(yǎng)進行了簡單的論述，在實際生產生活中，遇到的問題更加錯中復雜，那就需要我們操作者不斷地加強學習和研究，雖然當今市面上的柴油發(fā)動機種類繁多，柴油發(fā)動機的發(fā)展也是日新月異、推陳出新，但是其中的基本原理是萬變不離其宗的，只有精確掌握了當中的精髓，才能以不變應萬變，切實做到柴油發(fā)動機隨時“拉得出、打得響”，為防汛抗旱工作增添力量。

參考文獻：

[1]張偉旗.柴油發(fā)動機常見故障診斷及維修技術研究[J].汽車零部件，2016（9）：73-76.

[2]王長全，王柏華.機械故障診斷中的溫度診斷技術研究[J].礦山機械，2011（12）：77-78.

[3]于浩.淺談柴油發(fā)電機組常見故障維修與保養(yǎng)[J].中國石油和化工標準與質量，2013，33（19）：256.

[4]劉昌霞，陳鈞，盧峰，張承軍，石文東.柴油發(fā)電機的現(xiàn)場維修與遠程故障診斷[J].科技與企業(yè)，2014（15）：429.