毕业设计---柴油机常见故障分析与处理

毕业设计---柴油机常见故障分析与处理 毕 业 论 文 题目: 柴油机常见故障分析与处理 Diesel common fault analysis and processing 系 别: 船舶工程学院 专 业: 机电设备维修与管理 班 级: 081 姓 名: 学 号: 指导教师: 20011年 4 月 9 日 编号: GMC-2-017-02 摘要 关键词:柴油机 故障 分析 处理 柴油机是目前大量使用的各种动力机械中热效率最高、节能效果最佳的动力设备，已广泛应用于汽车、工程机械、发动机组、船舶、农用车以及农业排灌机械等方面。柴油机是一种可连续工作的设备，常常要持续不断地工作数小时、数十小时甚至更长时间，而且工作条件很恶劣，因此柴油机在正常使用的时候会经常出现各种各样的故障，造成故障的原因也十分复杂;当故障出现的时候，需要我们的维修人员能够快速分析出故障的具体部位、原因及做出排除故障的正确方法。 在处理柴油机故障时，一要“看”，就是仔细观察整机的完整及损坏情况;二要“听”，挺柴油机运转的声音，判断异响及其所在位置;再就是“摸”，利用触摸直接感受了解整机或部件的运转情况;还可以“闻”，通过闻故障发生时的异常气味来确定可能发生的故障和故障发生的部位，特别是电气系统损坏时往往伴有烧焦的异味。运用上述方法，由表及里综合分析，找出故障并逐一排除。实践经验表明，查找故障原因或者说查到底是哪个部件出现故障所用的时间占整个维修时间的80%，而排除故障仅用20%以下的时间。所以在故障分析时，维修人员不但要熟悉柴油机的结构和工作原理，还要掌握查找、判断的原则和方法。只有这样，在实际问题时通过细致观察和正确分析，才能够更迅速、准确、及时地处理故障。 目录 1.判断柴油机故障的原则和主要方法 .................................... 1 1.1柴油机故障判断和排除的原则 ................................... 1 1.1.1判断故障要从整体分析，排除故障要有全面性 ............... 1 1.1.2查找柴油机故障时应尽可能减少拆卸 ....................... 1 1.1.3查找故障要细心，结合看、听、摸、嗅，全方位进行查找 ..... 1 1.1.4排除故障时，要按柴油机的各大系统进行分类查找 ........... 1 1.2判断柴油机故障的主要方法 ..................................... 1 1.2.1隔断法 ................................................. 1 1.2.2比较法 ................................................. 2 1.2.3验证法 ................................................. 2 1.2.4仪器仪表检查法 ......................................... 2 2.柴油机常见故障的具体分析及处理 .................................... 2 2.1柴油机启动困难或不能够启动 ................................... 2 2.1.1启动时柴油机转速过低的原因及处理方法 ................... 2 2.1.2燃油供给系统中的故障及排除方法 ......................... 2 3 2.1.3高压油泵或喷油器损坏 ................................... 2.1.4汽缸压缩压力不足 ....................................... 3 2.2机油压力出现异常 ............................................. 3 2.2.1柴油机在额定转速下运转时，机油压力过低 ................. 3 2.2.2柴油机在正常工作中机油压力过高 ......................... 4 2.3喷油器常见故障及其排除 ....................................... 5 2.3.1喷油器偶件卡死、喷孔堵塞 ............................... 5 2.3.2喷油器喷油雾化不良 ..................................... 5 2.3.3喷油器漏油 ............................................. 5 2.4柴油机工作时出现功率不足 ..................................... 5 2.5冷却水出水温度过高 ........................................... 6 2.6发动机的一般故障及其处理 ..................................... 7 2.6.1发动机运行中突然停机 ................................... 7 2.6.2发动机工作中发出异响 ................................... 7 2.6.3发动机不能熄火 ......................................... 7 2.7柴油机正常工作中排烟异常的故障及处理方法 ..................... 8 2.7.1柴油机排出的烟色呈黑色 ................................. 8 2.7.2柴油机排出的烟色呈蓝色 ................................. 8 2.7.3柴油机排出的烟色呈白色 ................................. 9 参 考 文 献 ...................................................... 9 1.判断柴油机故障的原则和主要方法 1.1柴油机故障判断和排除的原则 1.1.1判断故障要从整体分析，排除故障要有全面性 柴油机的各系统、各部件、各零件之间是密切相关的，一个部件、一个系统或一个零件发生故障，必然会涉及到其他的系统、部件或零件。所以，对一个故障现象不能孤立地看待，要从整体分析故障发生的原因并及时地排除故障。 1.1.2查找柴油机故障时应尽可能减少拆卸 在排除故障时，不可以盲目拆卸柴油机的部件，必须在拆卸前先弄明白该柴油机的结构、工作原理、故障部位等，只有在科学、认真分析的基础上才可以拆卸。 1.1.3查找故障要细心，结合看、听、摸、嗅，全方位进行查找 在柴油机的运转过程中，主要由操作人员依靠经验对其进行判断，主要是以“听、摸、看、闻”等方法判断柴油机的运转情况。 1.1.4排除故障时，要按柴油机的各大系统进行分类查找 柴油机有两大组件和五大系统。两大组件是柴油机的固定不动件和相对运动组件，例如汽缸盖、汽缸体、汽缸套等属于固定不动组件，而活塞、连杆、曲轴则为相对运动组件。五大系统分别是燃油供给系统、润滑系统、冷却系统、配气系统、启动系统。 1.2判断柴油机故障的主要方法 判断柴油机故障的方法有多种，采用较多的是隔断法、比较法、验证法和仪器仪表检查法。 1.2.1隔断法 隔断法就是停止柴油机的单个汽缸工作或逐个停止几个甚至全部汽缸的喷油，观察柴油机在停止喷油前后工作状态的变化。用此种方法检查各汽缸的工作情况，特别是检查各个汽缸的排烟颜色最有效。 1 1.2.2比较法 柴油机出现故障后，如果对某个部件或系统有怀疑，可更换一个质量好的部件或正常的系统，观察故障现象是否消除。如果故障现象消失，证明故障就发生在这个部件或系统中。 1.2.3验证法 验证法就是指根据已知的故障原因进行试探性的调整或拆卸，以检查过去分析的正确性，从而找出故障所在。 1.2.4仪器仪表检查法 仪器仪表检查法是指利用仪器或仪表对柴油机进行测试，找出故障隐患，了解柴油机线路的工作情况。 总之，对于不同的故障现象要灵活运用排除故障的不同方法，要从柴油机的工作原理、结构入手找寻解决问题的方法。下面就对柴油机的常见故障作出具体的分析及处理。 2.柴油机常见故障的具体分析及处理 2.1柴油机启动困难或不能够启动 2.1.1启动时柴油机转速过低的原因及处理方法 (1)蓄电池电量不足或接头松动。当蓄电池电量不足时，起动机转速不够，不能带动柴油机达到启动转速，难以着火启动。此时应将蓄电池充足电后再使用。 (2)起动机电刷与整流子是否接触不良或线路(电流)早通导致顶齿。电刷接触不良时会有火花跳动，此时应检查整流子是否松脱或凹凸不平，若是，则应修磨并更换电刷。 (3)天气冷、机油粘度大，导致发动机转速慢，以致难以着火转动。此时可在水箱加入热水以及对机油加温。 2.1.2燃油供给系统中的故障及排除方法 在按下启动按钮时候，排气管不冒烟，说明汽缸无柴油进入。此时首先检查油箱燃油是否充足。若油箱内有油，可按下列方法进行逐一查找: (1)燃油系统中有空气。如果管路中因连接不好有渗漏，应先做好处理，然后排除燃油系统中的空气，即松开燃油滤清器和高压油泵的放气螺钉，扳动输油泵派出空气，直到放气螺钉处没有气泡冒出为止，再把放气螺钉拧紧。 2 (2)柴油机有水。启动时排气管冒白烟，表明燃油中有水混入，原因可能使燃油滤清器使用时间过长，底部积存的水太多。此时可取下柴油滤清器排除底部积水。 (3)输油泵进油管接头滤网堵塞，没有足够的燃油输送给喷油泵，也会使汽断油而不能启动。清除堵塞物，使油路畅通，此故障即可排除。 2.1.3高压油泵或喷油器损坏 (1)启动时油量过小。若加速踏板踏到底油量仍然不够启动柴油机时，应在油泵试验台上坚持调整启动油量。 (2)喷油泵不能喷油。可能的原因是调节齿圈松脱使柱塞斜槽与回油孔相通，也可能是柱塞弹簧断裂、柱塞卡死。对于这些故障可打开喷油泵侧盖观察判断。故障排除后应在油泵试验台上重新调整启动及其他工况的供油量。 (3)出油阀密封不严或弹簧断裂。可对具体情况研磨出油阀或更换出油阀弹簧。修复后再上试验台调整供油量。 (4)喷油器偶件工作不正常。原因可能是:用油不干净，或者喷油器冷却不良产生变形;喷油压力过低，柴油雾化不良，燃烧不良，积炭过多。导致喷油器堵塞。处理方法是:先清洗柴油滤清器，清理积炭，若喷油器无卡滞时，再将喷油器上试验台调整其喷油压力。 2.1.4汽缸压缩压力不足 汽缸压缩压力不足时柴油机启动困难的主要原因之一。汽缸漏气、汽缸垫烧损、活塞和活塞环过度磨损以及活塞环粘接或开口“重叠”等都可能影响到汽缸压缩压力不足。 气门漏气时，可在排气管处听到“嚓、嚓”的异响。如果是由于气门间隙调整不当，应按标准规定值调整气门间隙。此外，气门密封不良也会漏气，这时就需要研磨气门和气门座。 汽缸套、活塞和活塞环过度磨损或活塞环开口重叠时，将会有大量废气窜入曲轴箱并带着机油从呼吸器排除出，同时也会有大量机油窜入汽缸，使排气呈蓝色。在这种情况下必然使机油消耗量猛增。对此，应按柴油机说明书的规定检验这些零件的磨损是否超标，必要时予以更换。 2.2机油压力出现异常 2.2.1柴油机在额定转速下运转时，机油压力过低 柴油机在运转中，各运动部件必须保持充足的润滑，这是柴油机正常运转时必不可少的条件。机油压力是柴油机在运转中能否得到充足润滑的重要指标。不同型号的柴油机在运转中对正常润滑时的机油压力都有一定的规定及要求，同时柴油机在运转中还有最低油压的限制要求。所以在柴油机的使用过程中必须密切注视机油压力的变化。 3 柴油机在额定转速下运转时，机油压力过低的原因有: (1)机油中进入柴油或水，其黏度降低。 (2)机油泵磨损严重或装配部符合要求，工作不正常。 (3)机体内的主轴承、连杆轴承等润滑面处的间隙过大。造成机油泄露量增多，使机油压力降低。 (4)机油压力表不准确，传感器有故障。 (5)机油吸油盘滤网或冷却器堵塞，使内部热量散发不出去，造成油温升高。 (6)调压阀条件不正确，使机油泄露较多。 (7)机油滤清器被污物堵塞，造成机油流通阻力太大。 (8)油底壳内的机油过少，不能满足机油循环的最低要求。 (9)新装配的机油滤清器不符合质量要求。 对于上述故障原因造成机油压力降低，必须把可能存在的故障排除掉，具体的方法如下: 排除这类故障时，维修人员或操作人员要弄明白整个柴油机的机油管路和机油泵的工作原理及各部件的组成。排除该类故障的方法有观察法和对比法等。 (1)抽出柴油机油底壳的机油标尺，检查机油的黏度。若机油过稀时，机油压力就会变小。 )更换同型号的机油压力表和传感器，启动柴油机至怠速状态并逐步提高转(2 速，观察机油压力表的显示情况是否符合要求。若机油压力好是不正常，应进行下一步检查。 (3)调整机油限压阀，经过调整后，机油压力还是不能达到技术要求，应再检查油底壳。 (4)放掉油底壳内的机油，打开机体侧盖板，检查机油吸油盘的滤网。若吸油盘滤网出现部分堵塞，会造成机油压力过低。在一般情况下，通过上述检查和调整应能排除机油压力过低的故障。 2.2.2柴油机在正常工作中机油压力过高 柴油机在正常运转中，机油压力过高是一种不正常的现象。这不但会使柴油机功耗增加，同时对柴油机各运动部件的润滑来说也是很不利的。在柴油机运转中，若机油压力过高，将难以保持良好的润滑条件，大量的机油从轴瓦边缘及其他部位流失，使柴油机内部润滑条件恶化，在曲轴旋转过程中飞溅到汽缸壁上的机油增多，容易使机油窜入燃烧室，造成燃烧室内积炭增多、排气冒蓝烟等故障。过高的机油压力还会加快机油管老化或损坏机油滤清器等处的密封垫片。 柴油机在额定转速下运转时，机油压力过高的原因有: (1)机油黏度较高。 (2)机油压力表不准确。 (3)机油机外部限压阀调整不当。 (4)机油压力调节阀内的钢球或小活塞被卡死。 针对上述出现的故障原因，作出相应的排除故障的方法: (1)检查机油黏度。 (2)打开机油粗滤器的限压帽，对限压阀进行降压调整。 (3)若通过降压调整后机油压力还是过高，应再检查机油压力表的读数是否准确。 4 (4)通过上述检查和调整，机油压力一般能恢复到正常。 2.3喷油器常见故障及其排除 2.3.1喷油器偶件卡死、喷孔堵塞 (1)供油量过大，燃烧不良，积炭严重，使喷孔堵塞;喷油器冷却不良，喷油器偶件因过热变形而卡死。对此应仔细检查过热的原因，清洗喷油器，然后在试验台上调整喷油压力。 (2)燃油有杂质或燃烧不完全，积炭过多。应多清洗喷油器。 2.3.2喷油器喷油雾化不良 (1)喷油压力过低。在试验台上重新调定喷油压力值。 )喷油器偶件磨损。应换用新偶件，并调定喷油压力。 (2 (3)喷油器偶件的针阀表面有污物或喷孔堵塞。应清洗干净，装好后重新调整。 2.3.3喷油器漏油 (1)针阀偶件密封差。若研修不能解决问题则应更换。 (2)针阀关闭不严。若针阀因变形关闭不严则需更换针阀偶件。 (3)喷油器喷嘴紧帽变形或针阀密封面受损。此种损伤均不宜修复再用，均应换用新件。 2.4柴油机工作时出现功率不足 柴油机功率不足是指发不出原有的功率，当柴油机载运转中出现功率不足时，会导致排气冒烟异常、排气声音不均匀、转速降低、运转不稳定等故障现象。柴油机的功率主要与燃料在燃烧室内燃烧时所产生的压力大小有关，而燃烧压力大大小主要取决于燃料在燃烧室中燃烧的完全程度。影响燃烧状况的主要因素有汽缸的进气量、燃料供给系统的供油质量、供油提前角及汽缸内的压缩力等。当上述条件不能满足要求时，柴油就会燃烧不良，燃烧压力就低，作用于活塞顶上的压力也低，造成柴油机转速下降，功率不足。总之，柴油机发不出原有的功率的原因较多，但从总体来看有下列几个方面。 燃油供给系统方面的故障原因有: (1)燃油管路有堵塞或渗漏现象。 (2)柴油机供油提前角太小。 (3)燃油质量部好，所含水分太多或冷却水漏人燃烧室内等。 (4)喷油器雾化不良，燃油燃烧不充分。这一故障在柴油、机油、水的温度较低时表现为排气管冒白烟，而温度上升转为冒黑烟。 (5)喷油泵各缸供油不均匀，有一个或几个缸供油量少，而其余各缸供油量多。 运动部件之间的间隙过大或部分部件变形的原因有: 5 (1)调速弹簧发生永久变形或本身调整不当。 (2)柴油机内部汽缸压缩压力不足(汽缸套与活塞的间隙超过规定的极限值)，使燃油燃烧不充分。 (3)连杆轴瓦与曲轴的间隙过大。 (4)各轴瓦、衬套与轴颈的接触面拉伤。 (5)活塞、活塞环将汽缸套拉毛。 冷却水温度较低或水道部分堵塞的原因有: )柴油机过冷，即水温和油温太低或升不上去。 (1 (2)冷却水量不足。 (3)淡水泵发生故障后，循环水量减少，水温升高。 (4)柴油机风扇传动皮带松弛，使散热效果下降。 (5)水道、机油冷却器及水散热器漏水或污堵，水垢较多，节温器失效且处于常闭状态，进、排气阻力太大。 针对上面分析出导致柴油机功率不足的原因，接下来就是对可能存在的故障进行处理，而排除这类故障时都会采用断缸法和观察法。 (1)启动柴油机后，对各缸的工作情况进行检查，发现其中一个缸的温度比其他汽缸的温度低，拆下这个汽缸喷油器进行试验和检查，没有发现故障，这只能说明这一个缸的燃烧室密封不良。 (2)检查供油提前角，发现该机几个汽缸的一个缸开始供油时柴油机飞轮上的定时指针正好对准32度，即供油提前角为32度，而这与该机规定的供油提前角不相符合，从而造成柴油机功率不足，同时也伴随着冒黑烟。 (3)松开喷油泵-调速器总成传动连接盘上的两个锁紧螺钉，按柴油机的转动方向，用撬棒转动飞轮到一定角度为止，然后锁紧传动盘上的两个螺钉。启动柴油机后观察排烟情况，发现排黑烟现象消失，同时柴油机功率也有很大的提高。 (4)启动柴油机至额定转速，发电机电压调高到一定范围后开始负载供电，在柴油机供电过程中，观察到柴油机转速均匀，未发现功率不足等现象。 2.5冷却水出水温度过高 冷却水温度过高的起因有: (1)水泵流量过小，水量不足。达不到水量的原因可能是水泵V带过松，水泵转速不够，水泵叶轮传动健损坏，叶轮不能正常转动:水管破损，变形阻碍水的流通;水泵漏气等。 (2)水箱和发动机水腔积存水垢过多，堵塞水道而且大大降低传热效率。积垢过厚时，柴油机容易过热。所以，必须按规定用除垢剂予以清除。 (3)节温器失灵。节温器是控制冷却水流动路线的器件。在水温达到83度时初开，88度时全开。节温器开放时，冷却水则流进水箱进行冷却，若节温器失灵，则冷却水不能进入水箱冷却，所以使出水温度过高、发动机过热，这时水箱的水有上热下冷现象，温差过大。节温器失灵时，柴油机不允许允许，必须更换节温器。注意:拆节温器时，必须把水泵上的回水小胶管堵住。 (4)汽缸燃气窜入冷却水道。如汽缸套、汽缸盖和机体有砂眼或裂纹等均会产生这种现象。由于燃气温度较高，窜入水中会使水温迅速上升，燃气在水箱中形成大量气泡。此时应仔细查找原因，采取措施处理。 (5)发动机长时间超负荷工作。发动机转速低，水泵转速也较低，冷却水流量 6 也相对较小，此时冷却水温也偏高。操作人员在工作中必须控制负荷运行。 2.6发动机的一般故障及其处理 2.6.1发动机运行中突然停机 发动机突然停机的故障原因与排除方法如下: (1)燃油用完。添加相符合的清洁燃油。 (2)油路堵塞。检查输油泵管，必要时清洗或更换。再检查管路其他部分。 (3)油路中有大量空气。检查油管是否有破裂或接头松动。 (4)由于缺水发动机过热，温度过高造成活塞拉缸、卡死。这时应让发动机自然冷却，然后拆机检查。 (5)主轴承损坏使曲轴抱死。此时应检查润滑系统、机油量是否足够、检查机油泵是否过度磨损或损坏等。必要时更换损坏的零件，然后使柴油机低速运行，检查机油压力是否正常。 (6)喷油泵突然停止供油。若喷油泵出现大故障时，应更换喷油泵部件。 2.6.2发动机工作中发出异响 发动机工作中有异响的可能原因及排除方法如下: (1)喷油器工作不正常。检查针阀是否卡在喷油器里以及喷油器调整是否符合规定。 (2)燃油管堵塞。拆下燃油管进行清洗并更换严重受损的燃油管。 (3)喷油泵调整不当。正确调整燃油泵使供油提前角符合规定值。 (4)曲轴不平衡。检查曲轴的直线度。 (5)飞轮螺栓松动。更换松动的螺栓，并拧紧所有螺栓。 (6)连杆弯曲、扭曲。应校正、更换连杆。 (7)活塞过度磨损引起敲缸声。镗摸汽缸孔并装上大活塞。活塞销与活塞销孔或连杆衬套的间隙过大，连杆衬套松动引起异响。更换活塞销，更换连杆小头衬套。 (8)最大限位螺钉调整不当。应正确调整最大油门限位螺钉。 2.6.3发动机不能熄火 导致发动机不能熄火的大概原因及处理方法如下: (1)调整器不工作。拆下喷油泵。进行必要的修理。 (2)电磁阀损坏。更换电磁阀。 (3)调速器失灵。修理或者更换。 (4)调速器各零件间隙过大。以最小允许值调整所有间隙，必要时更换严重磨损的零件。 7 2.7柴油机正常工作中排烟异常的故障及处理方法 柴油机在正常运转中的排烟颜色应是无色或淡灰色，在突加负载或超负荷工作时，则排烟颜色在短时间内可能会呈深灰色或黑色。这种情况是允许的，也属于正常现象。若柴油机在正常工作过程中冒黑烟、白烟、或蓝烟，则属于不正常现象。 2.7.1柴油机排出的烟色呈黑色 而柴油油机的排气管冒黑烟，则主要的原因是燃油燃烧不彻底。 (1)空气滤清器及进、排气道堵塞，减少了新鲜空气充入汽缸，使燃油不能充分燃烧。对此，应清洗空气滤清器，检查、清除进、排气道堵塞物，使其畅通。 (2)喷油量过大，油燃烧不完全;供油提前角过小喷油压力过低，雾化不良使燃油燃烧不尽等，都是造成排气冒黑烟的重要原因。排除这些故障时，应根据具体情况做针对性处理，重新检查调整喷油量，校正喷油压力。 (3)汽缸压缩压力过低，使汽缸内的可燃混合气不能正时着火燃烧，燃烧过程拖长，后燃烧增加或燃烧不完全，结果必然是排气冒黑烟。这时应查找汽缸不密封的原因，逐项加以排除。 2.7.2柴油机排出的烟色呈蓝色 柴油机启动后排气管冒蓝烟的故障现象一般是由于部分机油窜入燃烧室后，在高温、高压的作用下蒸发形成蒸气，而后随废气排出所致。如果机油被燃烧，则又会使排气管冒黑烟，造成燃烧室内积炭增多，机油消耗量上升。当喷油嘴内部偶件出现卡死或油孔堵塞时，排气管也会冒蓝烟。 造成故障的原因: (1)油底壳内部的机油进入燃烧室内变成油气后未燃烧而从排气管排出。 (2)柴油机汽缸内部周围严重上油。 (3)气门杆与汽缸盖内部气门导管的间隙过大，润滑气门机构的机油被吸入燃烧室内。 (4)活塞环、活塞和汽缸套间隙过大，造成机油进入燃烧室内。 (5)油底壳内的机油过多也会使机油进入燃烧室内。 (6)活塞环被积炭黏结在活塞环槽内，活塞环弹力不足，环开口没有错开，油环上、下面方向装反等。 (7)新的柴油机或大修后的柴油机没有经过充分的磨合，汽缸密封性差。 (8)喷油嘴内部偶件被卡死。 针对上述故障现象作出相应的排除方法: (1)检查机油的黏度、质量、及其存油量。通过检查发现机油太稀且机油油位超过标尺的静满刻度线过多，这样柴油机启动后，大量机油飞溅到汽缸壁上，由活塞环、活塞带入燃烧室内的机油增多，造成排气冒蓝烟。柴油机烧机油的现象很多，应根据不同的情况具体分析、解决。 (2)更换所需要量的新的机油，启动柴油机，观察故障现象是否消失。 8 2.7.3柴油机排出的烟色呈白色 导致柴油机冒白烟的原因有多种多样，比如由于汽缸盖固定螺母松动造成柴油机持续拍白烟，当汽缸盖固定螺母松动后，汽缸盖内部水道的冷却水会进入燃烧室，致使柴油机启动后出现排气管冒白烟的故障现象;由于喷入汽缸内的柴油没有着火燃烧就被排出或者燃烧室内进人冷却水所引起的的等。对于上述两种故障的处理方法分别是:拧紧汽缸盖固定螺母及定期对柴油机的各种螺母进行检查;通过逐缸断油进行检查，找出不正常的汽缸和损坏的部件，从而把排气管冒白烟的故障现象排除掉。 参 考 文 献 [1] 张凤山，王宏臣，张立常.工程机械柴油机构造与维修[,].北京:人民邮电出版社，2007.8:11-19页， [2] 赵新房，胡军龙.柴油机维修易学通[,]北京:人民邮电出版社，2008:242-282页 9