農(nóng)用柴油機(jī)功率降低的原因與性能優(yōu)化技術(shù)分析

呂明波，王連才，譚佩東

(磐石市寶山鄉(xiāng)綜合服務(wù)中心，吉林 磐石 132327)

0 引言

農(nóng)業(yè)機(jī)械是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要?jiǎng)趧?dòng)力，大部分農(nóng)業(yè)機(jī)械的正常工作需要柴油機(jī)為其提供運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力，技術(shù)先進(jìn)、功能可靠的柴油機(jī)也成為了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要?jiǎng)恿C(jī)械。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)的普及，生產(chǎn)中使用的農(nóng)業(yè)機(jī)械數(shù)量明顯增多，在提升生產(chǎn)效率的同時(shí)，農(nóng)業(yè)機(jī)械故障也呈現(xiàn)多樣化、復(fù)雜化、隨機(jī)化趨勢(shì)。柴油機(jī)在復(fù)雜的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中使用，會(huì)受到多種不利因素的影響，影響柴油機(jī)性能的正常發(fā)揮，最直接的表現(xiàn)為柴油機(jī)功率下降，使農(nóng)業(yè)機(jī)械難以滿(mǎn)足生產(chǎn)作業(yè)的動(dòng)力需求，給農(nóng)機(jī)使用者造成了較大的困擾。因此分析農(nóng)用柴油機(jī)功率降低的原因，并合理進(jìn)行維修維護(hù)，有利于其性能得到充分發(fā)揮。

1 農(nóng)用柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

現(xiàn)階段使用的農(nóng)用柴油機(jī)以2缸、3缸、4缸、6缸機(jī)型為主，部分大型農(nóng)機(jī)也配備有6缸以上的先進(jìn)大馬力柴油機(jī)。農(nóng)用柴油機(jī)主要功能結(jié)構(gòu)包括以下幾點(diǎn)：(1)柴油機(jī)機(jī)體及其附件，是柴油機(jī)裝配的基礎(chǔ)，柴油機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件和燃油、空氣等的供給管路、控制裝置都安裝在機(jī)體上，機(jī)體附件還包括汽缸套、油底殼等。(2)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，是將柴油燃燒能量轉(zhuǎn)換為曲軸的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，是柴油機(jī)動(dòng)能形成的主要機(jī)械結(jié)構(gòu)，包括了曲軸箱、曲軸、連桿、連桿軸瓦、活塞、飛輪、汽缸體等。(3)配氣系統(tǒng)，主要是向柴油機(jī)汽缸供應(yīng)新鮮空氣，并排出燃燒產(chǎn)生廢氣的功能系統(tǒng)，主要包括空氣濾清器、進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)、輸氣管路、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及凸輪軸等組成。(4)燃油供給系統(tǒng)，是按照柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)刻需求保證燃油精確供應(yīng)的系統(tǒng)，是汽缸動(dòng)能轉(zhuǎn)換的保障系統(tǒng)，其主要包括柴油油箱、燃油濾清器、油泵、輸油管路、噴油器等。(5)潤(rùn)滑系統(tǒng)，主要是向柴油機(jī)各運(yùn)動(dòng)配合面提供潤(rùn)滑油的系統(tǒng)，有效保證運(yùn)動(dòng)系的合理工況，減少磨損并延長(zhǎng)柴油機(jī)使用壽命，主要包括機(jī)油泵、機(jī)油過(guò)濾器、散熱器等。(6)冷卻系統(tǒng)，是對(duì)柴油機(jī)高溫工作下進(jìn)行降溫，保證柴油機(jī)各部件合理工作溫度的系統(tǒng)，主要組成包括冷卻液泵、冷卻液箱、散熱器、風(fēng)扇、節(jié)溫器等。(7)其他輔助裝置，主要包括蓄電池、故障檢測(cè)元件、輸電線路、起動(dòng)機(jī)等[1]。

2 柴油機(jī)功率降低的原因與維修

2.1 曲柄連桿機(jī)構(gòu)故障

曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作性能對(duì)于柴油機(jī)燃燒做功的能力產(chǎn)生很大影響，因曲柄連桿機(jī)構(gòu)故障導(dǎo)致柴油機(jī)功率下降的原因包括：活塞環(huán)因長(zhǎng)期使用出現(xiàn)磨損，導(dǎo)致活塞與汽缸壁的配合間隙增大，導(dǎo)致汽缸壓縮空氣能力降低，且機(jī)油易進(jìn)入燃燒室，導(dǎo)致汽缸積碳或漏氣，影響柴油機(jī)性能；活塞與汽缸裝配不合理或活塞與汽缸壁不配套，導(dǎo)致出現(xiàn)活塞與汽缸壁之間的摩擦阻力過(guò)大，造成發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行動(dòng)力損失，甚至造成拉缸故障。針對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的故障，應(yīng)做到定期檢查活塞和汽缸壁狀態(tài)，定期清除積碳，更換磨損的活塞，修復(fù)受損的汽缸壁，正確選擇活塞配件，正確裝配曲柄連桿組件[2]。

2.2 配氣系統(tǒng)故障

配氣系統(tǒng)是柴油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要輔助系統(tǒng)，配氣系統(tǒng)的正常工作能有效保證柴油機(jī)的功率輸出。配氣系統(tǒng)故障引起柴油機(jī)功率下降的原因包括：氣門(mén)間隙調(diào)整不當(dāng)，導(dǎo)致氣門(mén)開(kāi)啟間隙不足；氣門(mén)密封圈因長(zhǎng)期使用出現(xiàn)磨損，使密封性能下降，導(dǎo)致部分柴油混合氣在壓縮過(guò)程從氣門(mén)溢出，造成動(dòng)力下降；因氣門(mén)長(zhǎng)時(shí)間使用，導(dǎo)致氣門(mén)因磨損而出現(xiàn)開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí)機(jī)不正確，開(kāi)啟時(shí)間滯后或關(guān)閉時(shí)間提前都會(huì)造成汽缸廢氣排不凈，引起柴油機(jī)功率降低。針對(duì)以上故障，應(yīng)對(duì)進(jìn)排氣門(mén)做好定期檢查和修復(fù)，進(jìn)排氣門(mén)的配合間隙要按照使用需求精確調(diào)整，及時(shí)更換老化、失效的密封圈，及時(shí)更換變形的氣門(mén)桿及頂桿。

2.3 燃油供給系統(tǒng)故障

燃油供給系統(tǒng)的工作性能關(guān)系到柴油的供給量、供給時(shí)機(jī)、霧化狀態(tài)等眾多因素，若其存在故障也會(huì)造成柴油機(jī)功率下降。燃油供給系統(tǒng)故障導(dǎo)致的功率下降問(wèn)題包括以下幾點(diǎn)：噴油提前角調(diào)整不當(dāng)，導(dǎo)致噴油時(shí)機(jī)提前或滯后，噴油時(shí)機(jī)提前導(dǎo)致油霧在壓縮力不足的條件下燃燒，噴油時(shí)機(jī)滯后導(dǎo)致燃燒時(shí)間不充分，都會(huì)造成柴油燃燒不充分；供油壓力不足，導(dǎo)致供油量不足，柴油燃燒產(chǎn)生的動(dòng)力下降；噴油器針閥偶件磨損，導(dǎo)致對(duì)柴油的霧化能力下降，混合油氣不能完全燃燒，造成動(dòng)力下降。通過(guò)分析燃油系統(tǒng)故障原因，合理調(diào)整噴油提前角，使噴油時(shí)機(jī)位于活塞上止點(diǎn)；調(diào)整高壓油泵機(jī)械狀態(tài)，確保形成充足的供油壓力，及時(shí)更換或清洗柴油濾清器，確保順利供油；及時(shí)更換磨損的噴油器針閥偶件[3]。

2.4 潤(rùn)滑系統(tǒng)故障

機(jī)油的足量供給能夠保證柴油機(jī)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程在重要配合面形成潤(rùn)滑油膜，有效降低運(yùn)動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生的阻力和磨損，潤(rùn)滑不良會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行阻力增加，使用壽命降低。潤(rùn)滑系統(tǒng)的常見(jiàn)故障及其對(duì)柴油機(jī)功率產(chǎn)生的影響如下：機(jī)油使用不當(dāng)或機(jī)油不定期更換，導(dǎo)致機(jī)油品質(zhì)不符合使用要求，機(jī)油中含有過(guò)量的雜質(zhì)，造成柴油機(jī)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)阻力增加；機(jī)油泵磨損或損壞，機(jī)油壓力不足，造成機(jī)油供給量不足；機(jī)油管路堵塞導(dǎo)致機(jī)油缺失，潤(rùn)滑質(zhì)量下降。針對(duì)以上問(wèn)題，應(yīng)重視定期檢查和徹底更換機(jī)油，更換時(shí)選擇符合柴油機(jī)型號(hào)要求且品質(zhì)可靠的機(jī)油；修復(fù)損壞的機(jī)油泵，疏通堵塞的機(jī)油管路，確保機(jī)油的有效供給。

2.5 冷卻系統(tǒng)故障

冷卻系統(tǒng)是為發(fā)動(dòng)機(jī)降溫，保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工況的輔助系統(tǒng)，若冷卻系統(tǒng)因以下原因出現(xiàn)故障，也會(huì)造成柴油機(jī)功率下降。一是冷卻液含量不足；二是冷卻液泵損壞或磨損嚴(yán)重導(dǎo)致性能降低；三是冷卻液管路因水垢或雜質(zhì)堵塞，造成循環(huán)受阻；四是節(jié)溫器故障導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)功能下降或喪失；五是散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)速下降，風(fēng)力不足，散熱性能降低；六是散熱器內(nèi)部堵塞，導(dǎo)致散熱效果下降，或散熱器表面被秸稈碎屑或雜草覆蓋，導(dǎo)致散熱功能失效。針對(duì)以上故障，應(yīng)首先保證冷卻液量充足，定期清洗冷卻系統(tǒng)，疏通堵塞管路，確保冷卻液正常循環(huán)，及時(shí)更換老化的風(fēng)扇皮帶或失效的節(jié)溫器，維修或更換故障的冷卻液泵[4]。

3 柴油機(jī)的性能優(yōu)化技術(shù)

3.1 改善柴油的燃燒質(zhì)量

針對(duì)柴油機(jī)易出現(xiàn)的怠速或低轉(zhuǎn)速下燃燒不良的問(wèn)題，應(yīng)考慮調(diào)整柴油機(jī)的壓縮比，使壓縮比適當(dāng)增加，同時(shí)調(diào)整供油提前角，使其略微縮小，還可考慮利用小管徑脈沖轉(zhuǎn)換系統(tǒng)替換傳統(tǒng)排氣系統(tǒng)，這樣的調(diào)整能夠有效降低排氣溫度，使柴油燃燒產(chǎn)生的熱量更多地轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，顯著提高柴油機(jī)的輸出功率。

3.2 采用柴油機(jī)增壓技術(shù)

應(yīng)用渦輪增壓或電增壓技術(shù)，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)輸出功率的增加。由于增壓器與柴油機(jī)的合理匹配，柴油機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能顯著提高，在柴油機(jī)需要提高轉(zhuǎn)速、增加輸出功率時(shí)的響應(yīng)時(shí)間明顯縮短，動(dòng)力供給的連貫性明顯提升。

3.3 冷卻系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)化

冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化對(duì)于柴油機(jī)性能提升意義重大，可考慮采用冷卻液雙循環(huán)技術(shù)替代傳統(tǒng)的單循環(huán)技術(shù)，雙循環(huán)與單循環(huán)對(duì)比，可有效降低排氣溫度，提高燃燒后產(chǎn)生能量的利用率。同時(shí)，雙循環(huán)冷卻系統(tǒng)能夠更好地適應(yīng)寒冷地區(qū)、高原地區(qū)、高溫地區(qū)的使用條件，有利于柴油機(jī)工況的保持，更好地避免柴油機(jī)出現(xiàn)因環(huán)境不適宜而降低功率的問(wèn)題[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，柴油機(jī)作為農(nóng)業(yè)機(jī)械的動(dòng)力供給裝置，其性能的有效發(fā)揮直接影響到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用者應(yīng)當(dāng)對(duì)柴油機(jī)功率下降、動(dòng)力不足等問(wèn)題給予高度重視，做好柴油機(jī)的定期保養(yǎng)、日常維護(hù)和故障維修工作，確保柴油機(jī)性能得到充分發(fā)揮。