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柴油發(fā)電機(jī)常見故障現(xiàn)象與判斷原則 |
摘要：分析與判斷柴油機(jī)故障的一般原則是結(jié)合構(gòu)造、聯(lián)系原理，弄清現(xiàn)象、聯(lián)系實(shí)際，從簡(jiǎn)到繁、由表及里，按系分段、推理檢查。此外，為了迅速準(zhǔn)確地排除柴油機(jī)故障，在沒有弄清楚故障原因之前，不要隨意拆解柴油機(jī)。本文結(jié)合柴油機(jī)技術(shù)理論知識(shí)和康明斯公司實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)柴油機(jī)工作中出現(xiàn)的各種故障現(xiàn)象進(jìn)行深入細(xì)致地分析，提出了正確的解決辦法，為客戶使用與維修工作業(yè)提供參考。
一、故障常見現(xiàn)象
故障現(xiàn)象是一定的故障原因在一定工作條件下的表現(xiàn)。當(dāng)柴油機(jī)發(fā)生故障時(shí)，往往都表現(xiàn)出一種或幾種特有的故障現(xiàn)象。不同的工作條件，故障現(xiàn)象會(huì)有所不同。這些故障現(xiàn)象一般都具有可聽、可嗅、可見、可摸或可測(cè)量的性質(zhì)。概括起來不外乎以下幾點(diǎn)。
1、工作異常
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行如圖1所示。如發(fā)電機(jī)組不易啟動(dòng)、帶不動(dòng)負(fù)荷（即加負(fù)荷后減速或停機(jī)）、轉(zhuǎn)速和頻率不正常、燃油或機(jī)油耗量過大、電壓忽高忽低或電壓消失以及發(fā)電機(jī)組振動(dòng)劇烈等。
2、聲音異常
（1）金屬敲擊聲：這種聲音可能是由于軸承磨損、齒輪嚙合不良或緊固件松動(dòng)等原因引起的。這些故障會(huì)導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生異常的金屬敲擊聲。
（2）嗡嗡聲：嗡嗡聲可能是由于電機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙不均勻，或者是由于軸承損壞、軸承座松動(dòng)等原因造成的。
（3）轟鳴聲：轟鳴聲通常是由于進(jìn)排氣系統(tǒng)堵塞、渦輪增壓器故障或柴油機(jī)燃燒不良等原因引起的。
（4） 尖銳的嘯叫聲：這種聲音可能是由于柴油發(fā)電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)部件（如風(fēng)扇、皮帶等）松動(dòng)或損壞造成的。
3、溫度異常
柴油機(jī)的工作溫度通常保持在65℃至95℃之間。這個(gè)溫度范圍確保柴油機(jī)在最佳工作狀態(tài)下運(yùn)行，不同型號(hào)和工作條件的柴油機(jī)可能會(huì)有不同的最佳工作溫度，但65℃至95℃被視為一個(gè)常見的標(biāo)準(zhǔn)范圍。如果柴油機(jī)的溫度超過這個(gè)范圍，可能表明發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況不正常，需要進(jìn)行檢查和調(diào)整溫度異常主要指機(jī)油溫度過高、冷卻水溫過高、軸承過熱和各排氣歧管溫差過大等。
4、外觀異常
目測(cè)柴油發(fā)電機(jī)外表檢查異?，F(xiàn)象（如圖2所示），主要是指排煙異常（白煙、藍(lán)煙、黑煙）、“三漏”（漏油、漏水、漏氣）現(xiàn)象以及漏電（有閃爍的火花）等。
5、氣味異常
如臭味、焦味、排氣帶柴油或機(jī)油燃燒不完全的煙味等，可通過氣味來判斷和識(shí)別柴油機(jī)某些部位的異常。
以上是柴油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生故障常見的幾種異?，F(xiàn)象，它們往往互相聯(lián)系，有時(shí)一種故障可能產(chǎn)生幾種故障現(xiàn)象，也有可能一種故障現(xiàn)象是由幾個(gè)故障同時(shí)導(dǎo)致的。因此，在情況允許的情況下，應(yīng)該運(yùn)用各種手段，盡可能從各方面去弄清故障現(xiàn)象，以便及時(shí)而準(zhǔn)確地判斷故障產(chǎn)生的原因。
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圖1 柴油機(jī)工作異常運(yùn)行圖 |
圖2 柴油機(jī)外觀異常檢查 |
二、判斷故障的方法
分析故障時(shí)應(yīng)盡可能減少拆卸。盲目地亂拆卸，或者由于思路混亂與僥幸心理而輕易拆卸，不僅會(huì)拖長(zhǎng)故障排除的時(shí)間，延誤使用，而且有可能造成不應(yīng)有的損壞或引起新的故障。拆卸只能作為在經(jīng)過周密分析后而采用的最后手段。 一般，通過全面檢查和認(rèn)真分析，初步明確了產(chǎn)生故障的可能原因后，先從故障產(chǎn)生原因的主要方面出發(fā)，逐步縮小故障范圍（或部位），以便迅速而準(zhǔn)確地排除故障。因此，這一步是排除故障全過程的關(guān)鍵。廣大使用和維修人員在長(zhǎng)期實(shí)踐中，積累和創(chuàng)造了很多行之有效、簡(jiǎn)單實(shí)用的判斷、排除故障的方法。現(xiàn)將一些主要方法介紹如下。
1、隔斷法
故障分析過程中，常需斷續(xù)地停止或隔斷某部分或某系統(tǒng)的工作，從而觀察故障現(xiàn)象的變化，或使故障現(xiàn)象表露得更明顯些，以便于判斷故障的部位或機(jī)件。分析柴油柴油機(jī)故障時(shí)，常用的停缸法就是隔斷法的一種（如圖3所示），即依次使多缸機(jī)的某一缸停止供油，以便對(duì)該缸進(jìn)行檢查，或根據(jù)故障現(xiàn)象的變化，分辨故障是局部性的還是普遍性的。例如發(fā)現(xiàn)排氣斷續(xù)冒煙，在停止某缸工作后，故障現(xiàn)象消失，則表明故障部位在該缸，應(yīng)進(jìn)一步分析查找該缸產(chǎn)生此故障的原因；若分別將各缸斷缸后，故障現(xiàn)象并無明顯變化，則表明此故障不是個(gè)別缸的故障，應(yīng)查找對(duì)各缸工作都有影響的原因。在分析電氣設(shè)備故障時(shí)，有時(shí)候也可采用隔斷法，將某部分從電路中暫時(shí)隔除，以判斷故障部位。
2、比較法
分析故障時(shí)，如對(duì)某一零部件有懷疑，可采用將該零部件用備件替換或與相同件對(duì)換的比較法。根據(jù)故障現(xiàn)象的變化，來判斷該零部件是否發(fā)生故障，或者判明故障發(fā)生的部位。
例如：當(dāng)懷疑第二缸的噴油器發(fā)生故障時(shí)，用一只調(diào)校好的噴油器替換工作，如果故障消除，則表明原來裝在第二缸上的噴油器有故障；如果故障現(xiàn)象不隨之消失，則表明故障是由其他原因引起的。在電氣線路中，若懷疑某元件（如電阻、電容等）有問題，可用一個(gè)好的元件替換接于電路中，若故障消除，說明懷疑是正確的。
3、驗(yàn)證法
對(duì)柴油機(jī)的某些故障部位或部件，采用試探性地拆卸、調(diào)整等措施來觀察故障現(xiàn)象的變化，從而驗(yàn)證故障分析的結(jié)論是否符合實(shí)際，或者作為彌補(bǔ)由于經(jīng)驗(yàn)不足，不能肯定故障所在而經(jīng)常采用的方法。當(dāng)幾種不同原因造成的異常現(xiàn)象同時(shí)出現(xiàn)，或者故障原因與調(diào)整不當(dāng)有關(guān)時(shí)，往往不易分辨故障的原因。在這種情況下，采用驗(yàn)證法也可以收到較好的效果。例如懷疑氣缸套磨損嚴(yán)重，是某缸壓縮不良導(dǎo)致的，可向該缸灌少許機(jī)油（約4～5g），若壓縮力提高了，則說明懷疑屬實(shí)。又例如柴油機(jī)冒黑煙，懷疑供油量太大，也可將供油量進(jìn)行試探性調(diào)小，以驗(yàn)證懷疑是否屬實(shí)。采用試探性措施時(shí)，應(yīng)遵守“少拆卸”的原則，更應(yīng)避免隨便將總成分解。不論是試探性地拆卸還是調(diào)整，應(yīng)在有把握恢復(fù)正常狀態(tài)，并確認(rèn)不致因此而產(chǎn)生不良后果的情況下才能進(jìn)行。另外，還應(yīng)避免同時(shí)進(jìn)行幾個(gè)部件或同一部位的幾項(xiàng)試探性地拆卸和調(diào)整，以防互相影響，引起錯(cuò)覺。
4、儀器法
故障診斷儀俗稱解碼器，是維修柴油機(jī)電子控制裝置必備的檢測(cè)設(shè)備，是維修人員只要能夠按照插頭對(duì)應(yīng)插入，在點(diǎn)火開關(guān)打開后一步一步進(jìn)入要去做的就是根據(jù)診斷儀的提示操作按鍵，以了解柴油機(jī)的工作狀況并查找柴油機(jī)病因。
實(shí)物外觀如圖4所示。其主要功能包括基本檢測(cè)功能和特殊測(cè)試功能兩個(gè)部分，基本測(cè)試功能包括讀取故障碼和清楚故障碼。特殊功能包括動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流測(cè)試，執(zhí)行器測(cè)試，功能設(shè)置，快速學(xué)習(xí)自適應(yīng)數(shù)據(jù)記錄和動(dòng)態(tài)波形顯示等。讀取故障碼可以將存儲(chǔ)在車用電腦中的故障碼和含義顯示在診斷儀屏幕上，便于閱讀；清楚故障碼就是通過簡(jiǎn)單的操作即可清楚存儲(chǔ)在車用電腦中的故障碼；數(shù)據(jù)量測(cè)試?yán)迷\斷儀可對(duì)傳感器和執(zhí)行器的動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
5、感官分析法
感官分析法用于檢測(cè)排放氣體的臭味濃度，即用鼻子檢測(cè)排放氣體的臭味，用眼睛檢測(cè)氣體的刺激性：這種方法偏差很大，但如果全體參與人員一致認(rèn)同，那么結(jié)果就是可靠的，而且和其他的測(cè)試技術(shù)具有相關(guān)性：它有兩種分析法：一種是直接分析法，氣體來自排氣管道；另一種是間接分析法.氣體來自樣本袋。氣體的溫度和氣流速度影響著分析結(jié)果，它們由排氣后壓控制。臭味濃度分為無、輕、中、強(qiáng)、很強(qiáng)5個(gè)等級(jí)。
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圖3 柴油機(jī)停缸法 |
圖4 電控柴油機(jī)故障診斷儀 |
三、故障診斷實(shí)例演示
1、通過進(jìn)氣歧管和排氣歧管判斷故障
如果懷疑柴油機(jī)某氣缸工作失常，不要急于拆卸氣缸蓋和分解柴油機(jī)，可以采取以下措施。如果能將幾項(xiàng)措施結(jié)合起來運(yùn)用，診斷效果會(huì)更好。
（1） 檢查各排氣歧管的溫度差
如果柴油機(jī)工作粗暴，而且運(yùn)轉(zhuǎn)聲音不均勻，說明各氣缸的燃燒狀況不一致，原因之一是各氣缸的噴油量不相等。此時(shí)可以用手觸摸各缸的排氣歧管（最好使用紅外線測(cè)溫儀，結(jié)構(gòu)如圖5所示），如果某歧管的溫度特別高，說明對(duì)應(yīng)氣缸的噴油量過大；如果某歧管的溫度明顯偏低，說明對(duì)應(yīng)氣缸的噴油量偏小，應(yīng)當(dāng)對(duì)噴油器進(jìn)行檢查和調(diào)整。
（2）在歧管處聽診異響
如果在柴油機(jī)的上部出現(xiàn)疑似氣門撞擊活塞的聲音，排氣管間斷地冒煙，甚至曲軸箱的加機(jī)油口往外竄氣，懷疑氣門座圈松動(dòng)時(shí)，可以在進(jìn)氣歧管口和排氣歧管口處進(jìn)行聽診（如圖6所示），如果存在“啪啪”的異常響聲，同時(shí)在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不久時(shí)用手觸摸進(jìn)氣歧管，某氣缸進(jìn)氣歧管的溫度比其他進(jìn)氣歧管高，說明進(jìn)氣門座圈松動(dòng)，由于氣缸內(nèi)的高溫氣體經(jīng)過進(jìn)氣門座圈、進(jìn)氣歧管口反向沖入進(jìn)氣道，所以出現(xiàn)異常響聲；如果某排氣歧管的溫度比其他排氣歧管低，說明對(duì)應(yīng)氣缸的排氣門座圈可能松動(dòng)。
（3）拆開進(jìn)氣歧管和排氣歧管觀察
① 如果柴油機(jī)的機(jī)油消耗量過大，一時(shí)無法判斷機(jī)油是“上竄”還是“下吸”進(jìn)入氣缸，可以拆下進(jìn)氣歧管，檢查氣缸蓋的進(jìn)氣道，如果其內(nèi)壁上粘有較多的機(jī)油，說明機(jī)油從氣門桿與氣門導(dǎo)管之間的間隙吸入氣缸（稱為“下吸”），并且參與了燃燒；如果進(jìn)氣道內(nèi)壁沒有機(jī)油的痕跡，說明機(jī)油通過其他途徑損耗了，需要做進(jìn)一步的檢查。
② 在柴油機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果偶爾發(fā)出尖脆的“當(dāng)當(dāng)”異常響聲，大多數(shù)是個(gè)別噴油器滴油（即霧化不良），一般不是活塞異響。為了加以驗(yàn)證，可以拆卸排氣歧管，如果發(fā)現(xiàn)某缸的排氣歧管內(nèi)潮濕，說明該氣缸的噴油器霧化不良。
（4）采用“逐缸斷氣法”進(jìn)行排查
如果散熱器內(nèi)發(fā)出“喘氣”的聲音，可以拆卸進(jìn)氣歧管，然后運(yùn)用“逐缸斷氣”的方法查找故障原因。一臺(tái)康明斯型柴油機(jī)，工作時(shí)散熱器內(nèi)發(fā)出明顯的“喘氣”聲（加速時(shí)更加明顯），類似于“開鍋”現(xiàn)象，而此時(shí)冷卻液的溫度只有70℃。檢查節(jié)溫器和冷卻液泵，都沒有發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，懷疑氣缸套破裂。于是拆開進(jìn)氣歧管，讓發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，找來一整塊棉紗，并用水將棉紗濕潤(rùn)（做到不滴水），然后逐個(gè)塞住各缸的進(jìn)氣口（即“逐缸斷氣），同時(shí)讓另外一個(gè)人觀察散熱器加液口內(nèi)冷卻液液面的波動(dòng)情況，當(dāng)捂住第3缸的進(jìn)氣口時(shí)，散熱器內(nèi)冷卻液的液面明顯下降，說明問題出在第3缸。然后拆卸氣缸蓋和氣缸墊，用拉具取出第3缸的氣缸套，發(fā)現(xiàn)氣缸套上部有1條難以察覺的橫向裂紋。更換第3缸氣缸套后，散熱器內(nèi)“喘氣”的現(xiàn)象不再存在。
2、通過燃油系統(tǒng)回油管判斷故障
如果想了解柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的燃油壓力是否正常，在缺乏燃油壓力表或者燃油壓力表接入油路有困難的情況下，可以采取以下方法間接地進(jìn)行判斷：脫開回油管，然后起動(dòng)柴油機(jī)，并觀察回油的情況。如果回油比較急，說明燃油壓力基本正常；如果回油軟弱或者沒有回油，說明燃油壓力不足，需要檢查、修理燃油泵。也可以將各噴油器的回油管分別引導(dǎo)到量杯中，然后起動(dòng)柴油機(jī)，再測(cè)量各缸噴油器的回油量，如果某缸的回油量明顯偏多或偏少，說明該噴油器失常。
如果發(fā)現(xiàn)燃油系統(tǒng)的回油量過大，也不可置之不理。一旦回油量過大，通過噴油器噴孔的油量必然減少，使噴油壓力降低，噴油時(shí)間推遲，甚至造成柴油機(jī)熄火。引起回油量過大的原因，除了噴油器針閥與針閥體磨損嚴(yán)重外，還要檢查噴油器體下端面和針閥體上端面是否光滑或者是否有損傷，必要時(shí)進(jìn)行研磨，或者更換噴油器總成。
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圖5 紅外線測(cè)溫儀結(jié)構(gòu)圖 |
圖6 柴油發(fā)電機(jī)異常故障聽診方法 |
總結(jié)：
總之，對(duì)于不同的故障現(xiàn)象要靈活運(yùn)用判斷故障的不同方法，要從柴油機(jī)的原理、結(jié)構(gòu)入手找尋問題的解決方法。判斷柴油機(jī)故障要從整體分析、要全面了解柴油機(jī)的各系統(tǒng)、各零部件之間是密切關(guān)系，一個(gè)部件或一個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障，必然會(huì)涉及到其他系統(tǒng)的部件或零件。所以，對(duì)一個(gè)柴油發(fā)電機(jī)故障現(xiàn)象不能孤立地看待，要科學(xué)的分析故障發(fā)生的原因并及時(shí)地排除故障。
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