国Ⅲ柴油机故障诊断与典型案例分析
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第二节 柴油机自动熄火故障的诊断与排除

柴油机自动熄火的原因很多,一般可从熄火前后的转速降低的缓急程度和排气烟色的变化等技术状态进行分析,快速判断故障的部位,并排除自动熄火的故障。

1.熄火前有不正常现象

(1)转速不稳,柴油机逐渐熄火。柴油机在加速踏板不松开的情况下缓慢熄火,一般是由喷油不及时或喷油中断引起的。其表现为柴油机运转中渐渐无力,最后自动熄火。原因及处理方法:

1)打开油箱盖,查看柴油是否用尽。若无油,重新加油后即可起动。

2)若柴油充足,则可能是油箱盖通气阀门堵塞或燃油滤清器或油水分离器堵塞,以及管路进气。拧松喷油泵或输油泵的油管或放气螺钉,用手油泵供油,观察油管或放气螺钉处的流油情况。

①若放气螺钉处有气泡冒出,则是管路中进入空气,应查明手油泵、油管及各接头是否拧紧、有无裂纹或磨穿。因为空气具有很大的可压缩性和弹性。当燃油箱到油水分离器,油水分离器到喷油泵上的输油泵的油管漏气时,空气渗入,从而减低这段管路内的真空度,使对油箱内燃油的吸力减弱甚至断流,导致柴油机无法起动。若进入的空气较少,则油量仍可维持,并由输油泵送往喷油泵,此时柴油机可能起动困难,或起动后在运转中自行熄火。但油路中进入的空气较多时,将导致数个气缸断油或喷油量减少,使柴油机无法起动。

柴油机的燃油供给系统有低压油路与高压油路之分。低压油路是指从燃油箱的油水分离器到喷油泵上的输油泵上的低压一段的油路,高压油路是指从喷油泵中的柱塞至喷油器一段的油路。在柱塞式喷油泵的供给系统中,高压油路一般不会有空气渗入,若有漏油点存在则只会导致燃油泄漏,此时只需紧固管接口、焊接管路,堵住漏油点即可。柴油机燃油供给系统低压油路中大都采用软胶管、钢管。软胶管、钢管容易与其他部件产生摩擦和相互碰撞而损坏,而出现漏油与进空气现象,因此应仔细检查并排除所发现的问题。

②若油中无气泡,可将手油泵回位固定,使用起动机带动柴油机转动泵油,若仍无油流出,说明输油泵有故障,更换输油泵。再次起动柴油机,但柴油机一带负荷就立即转速不稳,说明油路有堵塞、柴油供不上,应保养柴油滤清器,逐段检查、清洗、疏通输油管。另外,北方冬季若因油中有水结冰而堵塞油路,应清洗并疏通输油管;冬季若使用的柴油标号不对,也会因蜡质过多、流动性能差而使低压油路不畅,并导致自动熄火。

③摇转曲轴时可以听到喷油器的喷油声,说明故障可能在配气机构。应打开摇臂室的罩盖,检查气门卡簧或锁片是否脱落,气门弹簧是否断裂,气门与气门座有无烧蚀或松动,气门与导管、摇臂与摇臂轴是否因烧结而失去作用,摇臂推杆是否脱落,气门调整螺钉是否松动,气门间隙是否正确。须经检修后方可重新起动。

(2)排气冒白烟

①先检查柴油中是否有水。可打开油箱的放油螺塞,将水排净后,再打开旋塞油水分离器旋塞,待水全部流出再起动。

②若起动后还冒白烟,则可能是气缸垫被冲坏,致使机体水道中的冷却液流入气缸。应检查油底壳机油中是否有水,必要时更换缸垫和机油。

③北方冬季气温低,柴油机由于过冷,起动后也冒白烟。此时应立即打开火烟预热器,待柴油机升至50℃后再让机车投入正常作业。此时如果立即加大负荷,会因缸内柴油燃烧不良、功率不足而自动熄火。应待冷却液温度升至50℃后再让机车投入正常作业。

(3)熄火时,转速逐渐降低且排气冒浓烟

①柴油机严重超负荷,或者供油过晚、进气不足(进气管路堵塞、进气门间隙过大、配气凸轮过度磨损等),使混合气过浓,不能完全燃烧所致。这一故障往往是几种原因综合在一起,所以排除故障时也应一项项进行分析检查。

②当感到车功率明显不足、同时排气管冒黑烟越来越严重、最后自动熄火时,则可能是空气滤清器被堵塞。应保养空气滤清器,必要时更换空气滤清器滤芯。

(4)熄火时,转速急剧降低且排气冒黑烟

①主油路机油压力不足(油底壳缺油、回油阀卡死在起动位置、机油泵不供油或机油变质过稀等),使曲轴与轴瓦表面润滑不良,造成烧瓦抱轴,使柴油机被迫熄火。

②检修更换活塞、缸套时,两者配合间隙过小,柴油机在投入工作后,活塞受热膨胀,在气缸内运动受阻,导致柴油机熄火。

(5)严重漏气引起的熄火

①气缸垫冲坏,单杠减压阀由于手柄脱落自动转到减压位置、活塞断裂等。

②气门杆弯曲或折断,气门弹簧断裂,气门锁夹脱落而使气门严重漏气。

(6)柴油机温度高、机油压力低。柴油机温度高、机油压力低造成柴油机过热与润滑不良,导致柴油机内部运动件卡死。对这种故障应认真进行检查,找出故障的具体原因并予以排除。在未查明故障的原因并排除之前,不得重新起动柴油机。

①冷却系统无水或严重缺水;风扇传动带脱落;缸套活塞受热过度而膨胀咬死。

②润滑不良使配合间隙过小,发生拉缸、烧瓦等事故。

③因连杆螺栓断裂、曲轴平衡块螺栓断裂或曲轴断裂而卡死。

2.熄火前没有不正常的现象

这种情况下,往往是柴油机喷油泵断油故障或燃油系统高压油路有故障所致;即燃油系统停止向缸内喷油而致使柴油机突然自动熄火。当遇到此现象时,首先检查喷油泵是否转动和喷油。

①喷油器不工作。喷油器针阀偶件受柴油中水分或酸性元素锈蚀会发卡或咬死;针阀密封面受损、缸内可燃气窜入并形成积炭,也会使针阀偶件发卡。此时,喷油器停止喷油,使柴油机自动熄火。

②喷油器工作恶化。若喷油器滴油严重、调整弹簧断裂和针阀偶件因磨损而使配合间隙增大等,都会使喷油压力下降、柴油雾化不良和喷油时间延迟。此时,柴油机油耗上升、功率下降、机车一带重负荷柴油机也容易熄火。

③喷油泵不工作或工作恶化。若柱塞卡死、柱塞严重磨损、出油阀或柱塞偶件严重磨损、柱塞弹簧或出油阀弹簧折断,以及喷油泵传动螺栓折断等,都会使喷油泵不工作或工作恶化而导致柴油机熄火。

④喷油泵油门操纵拉杆损坏及连接销脱落,导致油门系统失效,使柴油机熄火。

⑤高压油管断裂。高压油管既细又长且承受很高压力,若油管老化断裂或接头松动渗油,则会中断供油,使柴油机熄火。

⑥换档时柴油机熄火。行进中换档,如果操作规范却出现熄火现象,需要检查以下问题。首先看怠速是否稳定,怠速是否过低。如果怠速不稳或怠速低,只要把怠速调整到正常转速即可。其次,如果怠速正常,则可能是离合器分离装置有问题,需要检查或清洗离合器分离装置。

3.防止柴油机自动熄火的措施

①正确维护喷油器及其相关附件。如果柴油机在运转中突然熄火而且再也难于起动,这多属相关零件损伤所致,如喷油泵驱动轴半圆键被剪断,或联轴器的胶木传动件损坏,致使喷油器不能工作;喷油泵操纵拉杆及其连接销松脱,喷油泵驱动轴与主动盘的固定螺栓松脱,不能带动喷油泵工作。遇此情况,应首先起动柴油机,检查联轴器部位是否完好,再检查喷油泵驱动轴半圆键有无损坏,必要时予以修复。

若柴油机曲轴不转,则可能为活塞抱缸、烧瓦、抱轴及驱动链条折断等,应查明原因并修复。另外,平时要注意正确清洗出油阀,调整好喷油器的喷油压力和雾状,更换断损的出油阀弹簧,检查油泵弹簧、喷油器针阀和调速弹簧等;应在试验台上调试好高压油泵,若发现异常应及时修复,以消除柴油机自动熄火的故障隐患,确保安全。

②排净柴油机低压油路中的空气。空气具有很大的可压缩性和弹性。当油箱至柴油机输油泵段的油管漏气时,将会降低这段管路内的真空度,对油箱内燃油的吸力将减弱,严重时发生断流,导致柴油机无法起动。在进入空气较少的情况下,油流仍可维持,并经输油泵送往喷油泵,但很可能使柴油机起动困难,或者起动后运转不久就自动熄火。

当油路中进入的空气量稍多时,就会导致部分气缸断油或喷油量显著减少,使柴油机根本无法起动。常用的排除空气的方法是,用螺钉旋具或扳手拧松喷油泵两侧上端的任一放气螺钉数圈,用手按压手动泵直至排出的柴油连续、通畅无气泡并发出“吱吱”的声音为止。然后拧紧放气螺钉,将手动泵压回至原位。如果手边没有打开喷油泵上放气螺钉的工具,可先拧开手动泵,然后松开从柴油滤清器至喷油泵之间的任何一个管接头,再通过反复按压手动泵,直至接头中排出通畅无气泡的油流即可。

③正确选用和加注柴油。柴油机所用的柴油牌号是根据使用环境温度确定的,一般情况下,工程机械用柴油机均为高速柴油机,因此要求柴油在各种工况下,都要有良好的流动性和雾化性。表示流动性和雾化性的技术指标是柴油的浊点、凝点和粘度。柴油的浊点与凝点是决定柴油在柴油机燃料系统中能否供油的重要指标。当柴油的浊点、凝点过高时,将对在低温条件下供油产生很大的影响。这时因为从柴油中析出的水和蜡,不但使柴油的流动性能降低,而且能堵塞滤清器,使供油量减少,严重时会引起供油中断,造成柴油机自动熄火。

如果柴油在浊点以下继续冷却,达到凝点时柴油便失去了流动性,这时柴油难以在燃油系中流动而使供油中断,柴油机就停止工作。因此,在使用过程中应尽可能地选择符合柴油机使用条件的柴油;另外,柴油会被水以及各种有机物和无机物等杂质所污染,其中对无机物杂质应特别注意。按柴油机的技术条件,是不允许柴油中含有机械杂质的,但在运输、储存和使用过程中,都有可能使其受到污染而混入杂质。在柴油中,无机杂质中的不溶杂质占30%~67%,其中半数为氧化硅和氧化铝,其硬度很高,对柴油机的零部件的磨损会产生很大的影响。

因此,为了降低柴油中无机杂质的含量,应将柴油沉淀42~72h,这样可以有效地避免柴油机自动熄火故障的产生。