6300型柴油機起動困難的原因分析

摘要：文章通過影響柴油機起動性能的因素，對6300型柴油機起動困難的故障進(jìn)行了詳細(xì)分析，指出了氣缸起動閥在關(guān)閉位置卡死，使起動空氣不能進(jìn)入該氣缸進(jìn)而推動活塞運轉(zhuǎn)是造成柴油機起動困難的根本原因，并針對該故障的原因提出相應(yīng)的預(yù)防措施，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：柴油機;起動困難;原因分析;故障排除

1? 事故經(jīng)過

某柴油機為淄博柴油機總公司生產(chǎn)的四沖程6300ZLDZCA型柴油機，廢氣渦輪增壓，采用壓縮空氣起動，6缸，氣缸直徑為300mm，活塞行程為380mm，起動定時為上止點后5±4°CA，供油提前角為20±2°CA，發(fā)火順序為1-4-2-6-3-5，持續(xù)功率MCN為551kW，持續(xù)轉(zhuǎn)速為500r/min[1]。該柴油機在最近幾次啟動時，發(fā)現(xiàn)有時能正常起動，有時不能起動。不能起動時會聽到氣缸蓋上有沉悶的放氣聲響，這時如果盤車使曲軸轉(zhuǎn)過至少120°CA，柴油機才能起動起來。

2? 原因分析

柴油機能夠起動成功應(yīng)同時具有良好霧化的燃油（可燃物）、足夠的新鮮空氣（助燃物）和壓縮終點溫度（熱源）的三個條件，即影響柴油機起動成功的因素除起動系統(tǒng)外[2]，還與燃油系統(tǒng)、氣缸的壓縮終點溫度和配氣機構(gòu)等有關(guān)。

2.1 起動系統(tǒng)

該柴油機采用壓縮空氣起動，其起動系統(tǒng)簡圖如圖1所示。壓縮空氣從空氣瓶出來，同時進(jìn)入主起動閥3和操縱閥4，當(dāng)操縱閥被頂開時，壓縮空氣進(jìn)入主起動閥上方，推動活塞下行，使主起動閥打開。這時，壓縮空氣通過主起動閥分兩路，一路進(jìn)入空氣分配器1作為控制空氣，另一路進(jìn)入氣缸起動閥2作為起動空氣。起動時，按照柴油機發(fā)火順序空氣分配器將控制空氣作用在起動閥的活塞頂面，將氣缸起動閥壓下推開，起動空氣通入氣缸推動活塞下行使曲軸旋轉(zhuǎn)。

從該起動系統(tǒng)原理可知，對起動的影響因素有：起動定時、空氣瓶的壓力、止回閥的開度、主起動閥、空氣分配器和氣缸起動閥是否卡阻、咬死或漏氣等。

2.2 燃油系統(tǒng)

燃油系統(tǒng)是提供一定的供油時間、一定的供油量、一定的啟閥壓力和良好霧化質(zhì)量的燃油（可燃物）給柴油機，因此燃油系統(tǒng)工作是否正常將直接影響著柴油機的起動性能。燃油管路是否有空氣存在、燃油柜出口閥是否打開、燃油濾器是否堵塞、高壓油泵齒條拉桿是否卡阻、供油定時是否正確、噴油泵的出油閥和柱塞過度磨損和卡阻、噴油器的針閥與針閥體過度磨損和卡阻、啟閥壓力過高或過低及噴孔是否堵塞是影響起動能否成功的重要因素。

2.3 氣缸的壓縮終點溫度

壓縮終點溫度（熱源）是影響起動能否成功的重要因素，壓縮終點溫度高有利于燃油的霧化和燃燒，從而有利于起動。柴油機增壓空氣壓力過低、氣缸套與活塞環(huán)磨損、活塞環(huán)天地間隙與搭口間隙過大、進(jìn)排氣閥與閥座磨損密封不良、進(jìn)排氣閥氣閥間隙過小、氣缸墊片沖破、氣缸蓋底面與活塞頂面燒蝕、活塞銷與銷座孔磨損、曲柄銷與六連桿大端軸承磨損、主軸承與主軸頸磨損等均會影響壓縮終點溫度從而影響柴油機的起動性能。

2.4 配氣機構(gòu)

換氣機構(gòu)的作用是按柴油機的發(fā)火次序定時地打開和關(guān)閉柴油機的進(jìn)、排氣閥，提供足夠的新鮮空氣（助燃物）并把做功后的燃?xì)馀懦龤飧淄?，因此換氣機構(gòu)工作是否正常也將直接影響著柴油機的起動性能。對于本機來說，進(jìn)、排氣閥定時及開啟持續(xù)時間是否正確，壓氣機進(jìn)口濾清器、壓氣機葉輪、擴壓器、空氣冷卻器、進(jìn)氣閥、排氣閥、渦輪機噴嘴環(huán)、葉輪及排氣煙囪是否堵塞等也是造成不能正常起動的重要因素[2]。

3? 故障排除

檢查燃油系統(tǒng)。檢查燃油柜出口閥、燃油濾器、高壓油泵齒條位置正常。檢查供油定時，其供油定時為19°CA。拆下噴油器，對噴油器進(jìn)行檢查，其啟閥壓力為20MPa，密封和霧化質(zhì)量良好，符合說明書要求，說明燃油系統(tǒng)正常，排除是燃油系統(tǒng)不正常引起的故障。

檢查換氣機構(gòu)。根據(jù)記錄發(fā)現(xiàn)上次廢氣渦輪增壓器的增壓壓力（壓力表讀數(shù)）為48kPa，說明廢氣渦輪增壓器工作正常。然后重點檢查進(jìn)、排氣閥間隙和氣閥定時及開啟持續(xù)時間，符合說明書規(guī)定，排除是換氣機構(gòu)不正常引起的故障。

檢查氣缸的密封狀態(tài)和壓縮比。由于前次吊缸離本次故障時間較短，吊缸時有對氣缸套內(nèi)徑磨損、活塞及活塞環(huán)磨損、活塞銷磨損、活塞環(huán)搭扣間隙、天地間隙等進(jìn)行測量，因此可排除是由氣缸密封不良和壓縮比過低引起的故障。

排除了上述因素外，我們對柴油機起動的工作原理進(jìn)行了分析，結(jié)合本機發(fā)生的故障現(xiàn)象，即沖車或柴油機起動失敗后，至少再次盤車120°CA才能成功起動柴油機，我們將重點放在空氣分配器和氣缸起動閥故障的檢查上。首先拆下空氣分配器，在滑閥的花鍵孔與軸的花鍵上做記號，然后從軸上取下滑閥，檢查空氣分配器滑閥與分配器體工作表面的接觸情況和滑閥軸的撥桿槽和撥桿的磨損情況，發(fā)現(xiàn)表面光滑，無磨損。盤車使第一缸曲軸位于上止點后5°CA位置，使分配器體上的基準(zhǔn)線與滑閥軸的基準(zhǔn)線對準(zhǔn)，即滑閥口與分配器體上的孔相通，重新安裝空氣分配器，然后再次檢查和調(diào)整起動定時為上止點后5±4°CA位置，排除空氣分配器故障。

解體檢查各缸氣缸起動閥如圖2，先拆除起動空氣管與空氣分配器連接的控制空氣管，拆下閥蓋上的螺母，取下閥蓋、活塞、襯套等，取出氣缸起動閥。在解體NO.5氣缸起動閥時，發(fā)現(xiàn)閥體與氣缸蓋閥體孔配合斜面接觸不良有部分漏氣。解體氣缸起動閥時見閥體與閥桿卡死在關(guān)閉位置。

對此，我們制定了如下的檢修措施：①用布包住閥體，將閥體固定在虎鉗上，用木錘敲出起動閥，用刮刀和柴油清洗劑清洗起動閥與閥體，消除起動閥與閥體卡阻;②對閥體與氣缸蓋閥體孔配合斜面進(jìn)行研磨以消除漏泄;③對閥桿與閥體進(jìn)行研磨以消除漏泄;④更換氣缸蓋與閥體之間的密封膠圈。裝上氣缸起動閥后重新起動，起動正常故障排除。

4? 故障機理分析

在柴油機吊缸及日常檢修時，一般只對缸套、活塞、氣缸蓋、進(jìn)排氣閥、連桿、軸承進(jìn)行檢修，而對起動系統(tǒng)各部件的檢修不夠重視。而柴油機在經(jīng)過長期使用后，壓縮空氣瓶中的凝結(jié)水會在沖車和起動時進(jìn)入起動裝置的管路中，水與管路中的金屬形成電化學(xué)腐蝕，造成起動管路的腐蝕銹斑[3]。另外氣缸起動閥由于長期使用，起動閥與閥體撞擊引起密封不良產(chǎn)生燃?xì)獾构?，燃?xì)庵械奶荚碗s質(zhì)會沾在起動管壁面上，這些碳渣和雜質(zhì)在沖車及起動時會隨著高壓起動空氣停留在起動閥與閥體內(nèi)，也會使起動閥與閥體之間的滑油氧化成油渣、油泥等沉積物，這些沉積物隨時間推移會加速生成并固化，最后引起閥體卡死在起動閥內(nèi)，這是造成起動困難的根本原因。

5? 預(yù)防措施

通過上述故障分析可知，造成柴油機起動困難的原因是平時缺乏對起動系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)。因此對起動系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)提出以下措施：

①確保氣缸清潔。應(yīng)定期檢查供油定時、噴油器的啟閥壓力和霧化質(zhì)量，應(yīng)確保燃燒良好。柴油機停車前面應(yīng)用壓縮空氣對氣缸進(jìn)行沖車，防止缸內(nèi)碳渣存在。

②定期放殘。每次起動前應(yīng)打開起動空氣瓶放殘閥進(jìn)行放殘，防止被壓縮的空氣析出水蒸氣隨起動空氣進(jìn)入起動系統(tǒng)銹蝕相關(guān)閥件。

③定期檢查和清潔主啟動閥，定期更換閥芯上的潤滑油脂，防止?jié)櫥椭趸冑|(zhì)固化而使主啟動閥的閥芯卡住或開啟度不足。

④定期檢查和清潔空氣分配器，保證空氣分配器滑閥與分配器體動作靈活。定期檢查滑閥軸的撥桿槽和撥桿的磨損情況，磨損較大時應(yīng)予以換新，防止因撥桿槽和撥桿的磨損引起起動定時不正確。定期檢查和調(diào)整起動定時保證符合說明書要求。

⑤定期檢查和清潔氣缸起動閥，保證起動閥與閥體動作的靈活和密封性。定期更換閥體上端的密封膠圈，定期檢查壓縮空氣總管發(fā)熱情況，如果發(fā)熱可能是起動閥有漏氣現(xiàn)象，應(yīng)拆下檢查并進(jìn)行研磨。

6? 總結(jié)

引起柴油機起動系統(tǒng)故障的原因很多，如起動空氣瓶出口閥開度不夠、起動空氣瓶壓力不足、起動控制閥咬死或磨損、空氣分配器柱塞咬死或磨損漏氣和氣缸起動閥動作不靈活或嚴(yán)重漏氣等[4]。但不管是什么原因，只要能夠深入對起動系統(tǒng)的原理進(jìn)行分析，就可以快速且有針對性地找到排除故障的方法。另外在柴油機吊缸及日常檢修時，要重視起動系統(tǒng)各部件的檢修和維護(hù)保養(yǎng)，以確保柴油機的正常運行。

參考文獻(xiàn)：

[1]6300型柴油機說明書.

[2]黃步松.某船用柴油機不能起動的原因分析[J].上海：柴油機，2015（1）.

[3]張玉屏，喬蘭裕.MAN40/50型主機起動故障的剖析[J].上海：航海技術(shù)，1995（3）.

[4]杜榮銘.船舶柴油機[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2005.