拖拉機柴油機的常見故障與處理辦法

張繼偉

(尚志市農業(yè)機械化技術推廣站，黑龍江 尚志 150601)

0 引言

隨著我國農業(yè)機械化生產(chǎn)的快速普及，農業(yè)機械的使用量持續(xù)增加，拖拉機作為現(xiàn)代化生產(chǎn)中必不可少的重要機型，其性能對于生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質量影響很大。尤其在大規(guī)模農業(yè)生產(chǎn)中，中大馬力拖拉機的占比不斷增加，動力性能已成為衡量拖拉機工作能力的主要指標之一。據(jù)統(tǒng)計，2020年我國農業(yè)機械總動力近10.6億kW，其中柴油機動力占比約77.6%，農用柴油機總動力約8.2億kW，拖拉機作為農業(yè)生產(chǎn)中占比最大的農業(yè)機械，配套的柴油機數(shù)量超過2 200萬套，且58.84 kW(80馬力)以上的拖拉機用柴油機量約144萬套。在農業(yè)生產(chǎn)過程中，拖拉機的使用頻率、使用時長遠高于其他農業(yè)機械，加之農業(yè)生產(chǎn)復雜的環(huán)境因素、金屬部件磨損、使用不當?shù)扔绊?，柴油機存在著一定的故障率，合理排查故障，正確處理故障對于提高拖拉機的作業(yè)效率和作業(yè)品質意義重大。

1 柴油機的技術特征

柴油機是拖拉機的驅動中心，拖拉機運轉和使用過程的一切能量供給均源自柴油機，只有系統(tǒng)掌握柴油機的原理與技術特征，才能實現(xiàn)拖拉機的科學使用，使拖拉機動力性能達到最佳。隨著農用柴油機技術不斷升級，柴油機所配套的技術種類和結構特征也趨于復雜化，如圖1所示，為濰柴動力生產(chǎn)的WP4.1型拖拉機專用電控高壓共軌柴油機，配套動力最高可達103 kW，體積僅為892 mm×683 mm×873 mm，小巧的體積加之復雜的結構增加了維修維護的難度。盡管柴油機的先進性不斷提升，但其基礎技術體系相對固定，使用者與維修人員應當從柴油機的基礎技術體系出發(fā)，研究、分析并解決實際故障問題。拖拉機配套柴油機的主要功能結構包括機體、曲柄連桿機構、供油系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、進排氣系統(tǒng)等。

圖1 濰柴WP4.1柴油機

機體是柴油機所有功能部件安裝的基礎，汽缸體、汽缸蓋、汽缸套、汽缸墊、油底殼等基礎功能結構以裝配的形式成為機體的一部分，機體具有良好的剛性，能夠承載較高載荷。曲柄連桿機構是柴油機做功的主體部件，包括活塞連桿組件和飛輪組件兩大結構(圖2)，活塞連桿組件包括活塞、活塞環(huán)、連桿、連桿瓦等零件，能夠在燃燒室內以相對密封的狀態(tài)實現(xiàn)動能轉換，并帶動飛輪完成具有周期性特點的做功。供油系統(tǒng)是根據(jù)拖拉機的駕駛操作特征，將定量柴油以霧化的形式供給到燃燒室，并使霧化柴油與燃燒室內的空氣均勻混合后燃燒，為柴油機運轉提供能源。供油系統(tǒng)的主要組成元件包括油箱、濾清器、噴油泵、噴油器、輸油管路、調速器等(圖3)[1]。進排氣系統(tǒng)是輔助燃燒和排除燃燒廢氣的系統(tǒng)，能夠為燃燒過程提供清潔空氣，進排氣系統(tǒng)主要由空氣濾清器、配氣機構、進氣岐管、排氣岐管等組成，進排氣過程根據(jù)柴油機工作循環(huán)控制進、排氣門工作，確保及時提供新鮮空氣并排出廢氣。冷卻系統(tǒng)是控制柴油機工作溫度的輔助系統(tǒng)，在柴油燃燒做功的過程中，燃燒室內溫度可達2 000 ℃左右，要保證柴油機的長時間穩(wěn)定運行，必須將產(chǎn)生的高溫及時散發(fā)出去，冷卻系統(tǒng)利用散熱片、冷卻風扇、水冷裝置等設備降低運轉溫度，確保采油機在適宜的溫度下工作。潤滑系統(tǒng)承擔著金屬零件運轉過程的潤滑、防銹、清洗等功能。此外，在電控技術方面，柴油機還配套有電啟動系統(tǒng)、故障檢測系統(tǒng)、運轉控制系統(tǒng)等技術[2]。

1.活塞環(huán)；2.活塞銷；3.連桿銅套；4.連桿；5.連桿瓦；6.連桿螺栓

1.空氣濾清器；2.進氣門；3.噴油泵；4.輸油泵；5.柴油濾清器；6.油箱；7.噴油器

2 典型故障原因及維修

盡管大部分柴油機通過正規(guī)企業(yè)的規(guī)范流程生產(chǎn)，具有良好的可靠性和質量保證，但在農業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境中使用，仍存在較多不確定因素，如生產(chǎn)中的突發(fā)沖擊振動、維護保養(yǎng)不規(guī)范、操作不當、燃油品質不良、零部件老化等，均可能導致柴油機出現(xiàn)故障，正確規(guī)范的維修是保證柴油機科學使用的前提。

2.1 啟動困難

柴油機的點燃方式為壓燃式，柴油機能否正常啟動，受到多方因素的影響。一方面需要啟動系統(tǒng)的電路暢通、運轉正常；另一方面需要供油系統(tǒng)及時足量供應柴油，并對柴油進行有效霧化與及時噴出。此外，啟動過程的狀態(tài)還與柴油機的密封性等很多因素相關。

當柴油機出現(xiàn)啟動困難，常見的故障點及處理方法如下：1)若旋轉啟動鑰匙后柴油機無反應，可能是由于啟動系統(tǒng)故障導致的，常見的原因包括，蓄電池電量不足、電路斷路、起動機損壞等，此時應先檢查蓄電池電量，發(fā)現(xiàn)電量不足應及時充電，然后利用萬用表檢查是否存在斷路或接觸不良，及時修復線路問題，還應查看起動機是否磨損或損壞，發(fā)現(xiàn)起動機失效應及時更換[3]。2)若柴油機轉動但無法正常啟動，可從兩方面考慮故障原因，若不排氣，可能是由于噴油泵故障、噴油器故障、油路堵塞、燃油系統(tǒng)混入空氣、高壓油管損壞或漏油等原因導致的，此時應重點檢查柱塞、出油閥狀態(tài)是否正常，修理或更換損壞的零件；檢查噴油器霧化能力是否合格，修復損壞的噴油器；清理輸油泵進油濾網(wǎng)或軟管，使用清潔柴油，排除油路堵塞；檢查并修復接頭密封性，排除油路中的空氣；及時修復損壞的高壓油管。若柴油機轉動但無法正常啟動時排氣系統(tǒng)排氣，則可能是由于低壓油路溢流閥失效、壓縮壓力不足、供油時機不當?shù)葘е碌模藭r應檢查并更換溢流閥鋼球及彈簧，確保供油壓力；檢查氣門、缸套、活塞環(huán)等密封結構的密封性能，及時更換老化損壞的密封件；調整供油提前角，確保供油時機合理，此外若排氣中含有大量白色煙霧，可能是由于供油系統(tǒng)混入水導致的，應排除柴油機內部管路中的柴油，并更換優(yōu)質柴油[4]。

2.2 功率不足

由于拖拉機在田間的使用環(huán)境常以負載運輸、耕整地等作業(yè)為主，需要柴油機能夠穩(wěn)定提供較高的功率輸出。在實際使用過程中，若出現(xiàn)柴油機運轉平穩(wěn)性良好但輸出功率或輸出轉速不足時，可能是以下問題導致的：1)高壓油泵功能失效，導致供油壓力不足，供油量降低，影響燃燒做功的功率輸出，此時應針對高壓油泵進行檢查，及時更換損壞的柱塞、出油閥等易損件。2)供油系統(tǒng)低壓油路不暢也會造成供油量不足甚至不供油，此時應重點檢查低壓油路是否存在堵塞，并及時疏通管路，確保油路暢通。3)噴油器損壞，導致噴油的質量下降，會造成燃燒做功的能量轉化效率降低，此時應檢查噴油器是否存在堵塞、密封不良或泄露等問題，及時修復損壞的噴油器。

2.3 機油消耗過大

當日常使用過程中的機油消耗量突然增加，也預示柴油機出現(xiàn)了故障，若柴油機出現(xiàn)機油消耗異常增加，應重點從以下幾方面進行檢查和維修：1)檢查是否因活塞或缸套磨損造成密封不良，燃燒過程的密封不良會造成機油消耗量明顯增加，此時應對磨損的缸套進行更換或修復，并及時更換新的活塞環(huán)。2)增壓器泄露也是造成機油消耗增加的常見原因，當發(fā)現(xiàn)增壓器泄露，應及時修復或更換。3)氣門桿的密封功能失效，會導致燃燒做功過程的氣密性不足，導致機油增加，應及時更換氣門桿密封套。4)柴油機的機油管路泄露，會造成機油未被使用就流失，這也是在復雜的農業(yè)生產(chǎn)過程中的常見故障，應檢查并修復機油管路[5]。

2.4 水溫異常偏高

水溫偏高會導致柴油機冷卻能力降低，造成機油潤滑質量下降，零部件運轉偏離標準工況，長此以往易導致重大故障的發(fā)生。水溫異常偏高的檢修方式如下：1)檢查冷卻水量是否充足，及時補充缺失的冷卻水，同時注意清洗和更換水箱過濾元件及管路，確保冷卻水循環(huán)暢通。2)水泵功能失效，導致冷卻水流量不足或不流動，應及時更換損壞的水泵。3)散熱片臟污導致散熱能力下降，農田使用環(huán)境粉塵、雜草等雜質較多，易造成散熱器表面集聚污垢，應對散熱器進行定期且全面的清理。4)節(jié)溫器故障會造成冷卻系統(tǒng)功能失常，應對損壞的節(jié)溫器進行及時更換。

2.5 排氣冒黑煙

冒黑煙是排氣系統(tǒng)的常見故障之一，導致冒黑煙的根本原因是柴油燃燒不完全，冒黑煙通常伴隨著柴油機的功率下降和油耗異常。對于排氣冒黑煙故障，應重點從以下幾方面展開檢修：1)檢查柴油品質，避免柴油品質不合格導致燃燒質量的下降，應到正規(guī)的加油站購買柴油，并對柴油進行適當?shù)撵o置、沉淀后再使用。2)噴油嘴的霧化功能不良，導致油霧與空氣的混合程度不合格，影響燃燒質量，應采用停缸法逐一排查各個汽缸的噴油性能，并對噴油質量不合格的噴油器進行維修。3)排氣功能異常，多因排氣背壓過高影響廢氣排出，廢氣在燃燒室滯留導致潔凈的空氣不能充分進入，影響后續(xù)循環(huán)的空氣供給，導致柴油燃燒質量降低，此時應重點檢查排氣門、排氣管道是否堵塞，并及時清除堵塞物，確保氣門開閉正常。

3 結語

綜上所述，拖拉機在農業(yè)生產(chǎn)中使用，柴油機必然存在一定的故障率，當柴油機出現(xiàn)故障，應根據(jù)故障原因采取合理的方式予以維修，當駕駛員無法修復時，應通過正規(guī)途徑尋求專業(yè)維修機構的幫助，避免不恰當維修造成其他故障隱患。柴油機作為拖拉機上最復雜的功能組件，駕駛人員應注意日常使用過程的規(guī)范操作，規(guī)范保養(yǎng)，盡量避免不恰當使用造成的故障，使拖拉機柴油機在最佳工況下長期穩(wěn)定的運轉。