柴油机常见故障分析及处理方法研究毕业论文

北京交通大学

毕业论文

题目：柴油机常见故障分析及处理方法研究学生姓名：_____________________ 指导老师：__________ ______________

学院：_________机电工程_____________ 专业班级：_____机械制造及其自动化________ 完成时间：_________ _ ____________学号:

2014/5/1

北京交通大学

毕业设计（论文）课题任务书

机械工程系（院）机械制造及自动化专业学生毕业设计(论文)课题柴油机维护保养及常见故障分析二毕业设计(论文)工作自年1 月 20 日起至年5 月31日止

三、毕业设计(论文)进行地点＿北京交通大学＿＿

四、毕业设计(论文)的内容要求

本论文首先对机车柴油机的基本工作原理、主要部件和各系统的作用及容易

发生的故障部件、系统作简要叙述，然后结合南宁铁路局南宁车辆段所配属机车

柴油机的实际情况对机车柴油机运行故障症状、诊断方法、诊断故障的原因及提

出排除故障的措施和处理方法进行研究。希望通过这些研究，对本单位的机车柴

油机的故障排除有一定帮助，能尽量减少机破和运缓的发生。柴油机作为内燃机

车的动力设备，其运行状态的好坏直接影响到机车的安全可靠运行，希望通过这

些研究，减少机破和运缓的发生，以适应铁路跨跃式发展的需要。

五、教师指定的主要参考文献（期刊、书籍、网页）

1、《内燃机车》杂志2000年-2005年有关柴油机方面内容大

连机车研究所出版主编

2、《柴油机故障诊断及排除》四方机车车辆厂出版 2003年

3、《内燃机车柴油机》苏州铁路机械学校编 2004年

指导教师_彭俊彬_

学生___罗品才_

开题报告

题目：柴油机运行故障分析及处理方法研究

报告人：罗品才

一、文献综述：

柴油机是我国铁路、交通运输、工矿等行业应用比较广泛的动力之一。康明斯柴油机是用于发电车车的柴油机。由于柴油机热效率高，在世界范围内的铁路机车上已经得到了广泛的使用。

由于铁路运输的特殊性，对机车用柴油机提出了特殊要求：工况变化频繁，而且有50%以上的时间柴油机是在部分负荷下工作，因此对柴油机的工作特性，要求在部分负荷时经济性要好，在较大负荷变化范围内经济性变化平稳。柴油机采用中、高速柴油机。工况用或调车用机车柴油机气缸数为6，8，10缸，干线机车柴油机多为12，16缸，V形布置，都采用增压或增压中冷，燃烧室多为直接喷射式。

二、选题的目的及意义：

为适应铁路跨越式发展的需要，自1997年以来，我国铁路已实施六次大面积提速，生产力布局多次调整及资源整合工程。柴油机作为发电车的供电动力设备，其运行状态的好坏直接影响到整列车的电力供应。通过柴油机运行故障分析及处理方法研究，可以至少做到：

（1）预防故障的发生或防止事故的扩大。

（2）进行应急处理、减少事故。

（3）当故障发生造成事故后，进行事后分析，以便确认责任和吸取教训。

三、研究方案：

发电车柴油机的结构形式、作用原理大致相同，所发生的故障又有其相似之处。

本论文首先对发电车柴油机的基本工作原理、主要部件和各系统的作用作简要叙述，然后结合我段所配属柴油机的实际情况对柴油机运行故障症状、诊断方法、诊断故障的原因及提出排除故障的措施和处理方法进行研究。希望通过这些研究，对本单位的柴油机的故障排除有一定帮助。

中期报告

毕业设计期间，我利用业余时间，深入我段运转车间、检修车间进行调查和研究，经过深思熟虑，最终确定将柴油机运行故障分析及处理方法研究作为毕业设计主题。

经过三个月的努力本人的毕业设计已经基本完成。在交大彭俊彬老师的精心指导下，我及时对全文的不妥之处进行了调整，他不辞辛苦的对我的开题报告和论文正文给予了正确的指导。对于论文正文的第二部分按照老师的要求，作了相应的改正，争取做到内容标题一致，紧扣毕业设计的要求，研究的重点内容放在柴油机各系统在机车运行中出现的故障现象，分析其产生的原因，根据我段柴油机的实际情况，有的放矢地探讨其故障判断方法及相应的处理措施。

修改后的毕业论文预计下周可完成。

进度计划：

2月1日——3月31日

分析题目，查阅资料，学习与毕业设计相关的知识，作好前期的准备工作。

4月1日——4月30日

收集相关数据，进行现场调研和方案论证。

2014年5月1日——6月30日

撰写毕业论文并征求导师意见，修改毕业论文，进行毕业论文的评议。

北京交通大学题目：柴油机运行故障分析及处理方法研究

报告人：罗品才

第一章绪论

第二章柴油机部件及系统容易产生的故障简介

1 柴油机故障排除研究的重要性

2 柴油机的基本原理

2.1 柴油机的概述

2.2 柴油机的工作原理

3 柴油机部件及系统容易产生的故障简介

3.1 主要固定件

3.2 运动件

3.3 配气机构

3.4 调速控制装置

3.5 燃油系统

3.6 润滑系统（机油系统）

3.7 冷却水系统

第三章常见故障分析和处理

1.1.配气机构的常见故障和处理

1.2.机油压异常

1.3.发动机功率不足

1.4.烟色不正常

1.5.发动机功率不足

1.6.机油消耗量大

1.7.飞车

1.8.冷却液温度过高

第四章总结

第一章绪论

本论文首先对机车柴油机的基本工作原理、主要部件和各系统的作用及容易发生的故障部件、系统作简要叙述，然后结合实际情况对柴油机运行故障症状、诊断方法、诊断故障的原因及提出排除故障的措施和处理方法进行研究。希望通过这些研究，对本单位的柴油机的故障排除有一定帮助，能尽量减少机破和运缓的发生。柴油机作为动力设备，其运行状态的好坏直接影响到机车的安全可靠运行，希望通过这些研究，减少故障的发生，以适应铁路跨跃式发展的需要。

柴油机是用柴油作燃料的内燃机。柴油机属于压缩点火式发动机，它又常以主要发明者R.狄塞尔的名字被称为狄塞尔引擎。吸入柴油机气缸内的空气因活塞的运动而受到较高程度的压缩，达到500～700℃的高温。燃油以雾状喷入高温空气中，与空气混合形成可燃混合气，自动着火燃烧。燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上，推动活塞并通过连杆和曲轴转换为旋转的机械功。

第二章柴油机部件及系统容易产生的故障简介

柴油机部件及系统容易产生的故障简介

熟知柴油机各部件及系统的结构原理和作用，是正确诊断及排除柴油机故障的前提条件。下面把柴油机的主要部件及系统及容易产生的故障作简要的叙述。

3.1 主要固定件

柴油机的固定件主要有气缸体（机体）、气缸套、气缸盖。

3.1.1 气缸体（机体）

在气缸体里有润滑系统、冷却水的油、水道，空气系统的空气腔，这些因素，使气缸体构造复杂，仅有微小的变形或缺陷，柴油机就能发生故障。如气缸体刚度不够，变形，保证不了柴油机的凸轮轴孔、主轴孔的同轴度，易发生漏油、漏水、漏气等故障，加工面质量还不到设计要求，可能会引起密封不良等现象。

3.1.2 气缸套

气缸套在柴油机运转中，受到高温高压和活塞上下移动的敲击，如果润滑、冷却不当，造成熔着磨损；未经滤清的空气和润滑油中的杂质、磨损的金属屑末，都是外来的硬质磨料，造成气缸套工作表面的磨料磨损；燃烧不完全的燃油形成二氧化硫腐蚀气缸套的工作面；还因活塞敲击气缸套造成气缸套外表面的穴蚀，这些因素都会影响气缸套的正常使用，发生柴油机压缩压力低，燃烧状况恶化，冒黑烟，曲轴箱背压高，机油消耗量大等故障，影响柴油机性能和工作的可靠性。

3.1.3 气缸盖

气缸盖在柴油机运转时，必须保证和有关零件的正常配合，防止漏气、漏水、漏油等故障，如与气缸套密封不良，发生窜燃气，影响柴油机的性能，压缩压力

低、燃烧不良，冒黑烟；气阀与气缸盖阀座不严，同样造成以上故障。气阀与导管磨损或卡滞、润滑油进入气缸或排烟管，造成柴油机工作不正常，燃烧冒蓝烟，润滑油消耗大；气缸盖冷却水腔的畅通是柴油机正常运转的重要保障，如冷却不当，易造成冷却水汽化，部件过热，出现卡阀、热裂、拉缸等故障；气缸盖因铸造质量产生的气孔、砂眼、缩松等，也同样会发生以上故障。

3.2 运动件

柴油机运动件主要有曲轴、活塞杆组。

3.2.1 曲轴

柴油机运动运转中，曲轴承受着交变的弯曲和扭转负荷，轴颈承受着严重的摩擦，因此要求曲轴应有较高的抗疲劳性、强度和冲击韧性；轴颈表面有较高的耐磨性和表面粗糙度。

柴油机曲轴烧损，除缺油、拉伤或因同轴度不良的因素外，主轴承的腐蚀、剥离，主轴承与主轴承座接触不良等原因也有着重要的关系。

3.2.2 活塞连杆组

活塞连杆组由活塞、连杆、活塞环、活塞销、连杆轴承组成。

3.2.2.1 活塞

活塞在气缸里做上下往复运动，摩擦面间缺油或存在杂质容易发生熔着磨损或拉伤摩擦表面，造成拉缸，严重的抱缸。同样，活塞冷却条件差，活塞热胀，造成配合间隙不良，也易发生拉缸、抱缸事故。

3.2.2.2 活塞环

活塞环的作用主要有以下几个方面：

（1）密封作用：防止燃气漏泄；

（2）布油作用：润滑活塞与气缸套；

（3）刮油作用：防止过多的润滑油窜入燃烧室燃烧形成积碳，导致喷油器喷孔堵塞，雾化不良，同时活塞顶部因积碳局部过热，发生热裂现象；

（4）散热作用。

所以，对活塞环的要求是耐磨性、密封性、耐熔着磨损能力及减少摩擦损失。活塞环的关键在于耐熔着磨损，熔着磨损严重时，就会造成拉缸、抱缸。

活塞环在气缸中运动是极其复杂的，跟随活塞的往复运动，由于气缸壁的锥度和不圆度，活塞环径向作一涨一缩的交变运动；在气体压力、惯性力和摩擦力的作用下，有轴向的振动；活塞的摆动，还有扭曲振动等。如果柴油机曲轴箱背压高、排烟呈蓝色、压缩压力低，检查气缸套无异常，一般就属活塞环严重磨损，弹力低或活塞环损坏。

3.2.2.3 连杆

连杆需要控制连杆两端孔的轴线平行度与扭曲度，两端孔轴线不平行与扭曲，加速柴油机气缸套与活塞的不正常磨损。另外，要严格控制连杆大端孔的圆度和粗糙度，控制连杆瓦与孔座的接触面积，要求应与主轴承相同，不然容易发生烧瓦故障。

连杆螺钉是用来紧固连杆体与轴承盖的，是柴油机承受负载主要的零件之一，连杆螺钉受交变拉伸引起疲劳损坏，能造成柴油机的严重破损。

3.3 配气机构

配气结构是柴油机运转过程中发生故障较多的部分，它发生的故障主要有以下几个方面：

（1）气阀间隙不当：柴油机运转有异音；气阀与阀座磨损加剧；燃烧不良，排温高，冒黑烟，低转速冒白烟等故障；

（2）气阀与阀座密封不严：柴油机压缩压力低；高速燃烧不良，排温高，冒黑烟，有异音等故障；

（3）气阀弹簧断：柴油机气阀与活塞顶碰撞，产生异音；冒黑烟，振动等故障；

（4）气阀卡滞：柴油机有异音，冒黑烟，振动等故障；

（5）推杆卡滞或损坏：柴油机振动，冒黑烟，有异音等故障；

（6）气阀与气阀导管磨损：柴油机冒蓝烟，机油消量大等故障；

（7）凸轮轴齿轮破损：柴油机振动，异音，运转不正常等故障。

3.4 调速控制装置

柴油机因经常遇到外界环境变化或某种原因突然卸去负荷，如果不及时地减少或增加柴油供油量，就会出现柴油机转速升高或降低。调速控制装置就是自动控制喷油泵齿条的往复移动，改变喷油泵供油量而来调节柴油机转速的升高或降低，达到适应外界对柴油机工作的要求。

3.4.1 调速器故障诊断（内燃机车用大功率柴油机现在大多采用联合调速器。）

内燃机车调速系统既然是由调速器和调节对象所组成，因此，调速系统的故障就可能由这两个组成部分所产生。一般说来，调速系统的故障表现在发动机转速的变化。而发动机转速的变化有飞车、游车、转速波动及停机等多种现象，不同现象的转速变化是由不同因素引起的；也可能是同一种转速变化现象是由不同因素引起的。

3.4.2 调速控制装置的故障

调速控制装置发生故障有以下几个方面：

（1）柴油机调速器匀速盘间隙不当，柴油机转速波动；

（2）调速器扭簧与匀速从动盘配合不良，低转速游车；

（3）调控箱主、从动伞齿轮齿隙大，柴油机转速波动；

（4）调速器转速机构柱塞，滑阀卡滞，柴油机升、降速不变化等故障；

（5）调节拉杆阻力大；柴油机升、降速缓慢等故障。

3.5 燃油系统

燃油系统由燃油精滤器、喷油泵、喷油器、高低压管路及调压阀组成。

3.5.1 喷油泵通用故障有以下方面：

（1）柱塞与柱塞套卡滞：单缸不供油，柴油机振动等故障；

（2）柱塞与柱塞套卡滞：单缸不供油，柴油机振动，卸负时，齿条不能移动造成飞车，加负载时，同时因齿条不能移动而加不上负载；

（3）出油阀、出油阀弹簧断裂或卡滞：单缸不供油，柴油机振动等故障；

（4）出油阀与阀座密封不良：单缸供油不均，供油定时紊乱，燃烧不良，冒黑烟，功率下降等故障；

（5）下体滚轮卡滞：单缸不供油，柴油机振动等故障。

3.5.2 喷油器故障引发柴油机故障症状如下：

（1）喷射压力低：燃烧不良，冒大烟等故障；

（2）调压弹簧断裂：单缸不工作，燃油不雾化，易进排烟管燃烧，柴油机冒大烟，振动，低转速易稀释润滑等故障；

（3）针阀偶件套喷孔堵塞：喷油雾化不良，柴油机冒大烟等故障；

（4）喷油器针阀偶件卡滞：单缸不工作，燃油不雾化；易进排烟管燃烧，柴油机冒大烟，振动，低转速稀释润滑油等故障；

（5）喷油器回油管堵塞：喷油器不工作，柴油机振动等故障。

3.6 润滑系统（机油系统）

润滑系统的作用是把清洁的、符合技术规定的压力润滑油送至各摩擦面而进行润滑、冷却、清洗，以保证柴油机可靠的运转。

润滑系统易发生的故障：

（1）机油泵磨损：供油量降低，机油压力低等故障；

（2）限压阀卡滞：压力油压，机油压力低等故障；

（3）机油滤清器堵塞：机油阻力大，机油压力低等故障；

（4）机油冷却器芯裂损，密封不良：导致冷却水系统有机油及机油乳化，油底壳有水等故障；

（5）增压器调压阀卡滞、增压器油封漏油；柴油机进气系统、排气系统有机油故障。

3.7 冷却水系统

冷却系统的作用是对柴油机实行适当的冷却，使柴油机保持在规定的温度范围运转。

冷却水系统易发生的故障：

（1）冷却水泵叶轮脱落或损坏：冷却水温高；

（2）冷却水系统有气：冷却水压不稳，冷却水温高；

（3）冷却水系统污垢堵塞：冷却水“汽化”，冷却水温高；

（4）机油冷却器密封不良：冷却系统有机油；

（5）空气冷却器漏水：柴油机排烟呈白色，如长时间停机，启机时会造成柴油机“水锤”；

（6）机油冷却器漏水、气缸套密封圈漏水、水泵水封密封不良：油底壳有水，机油乳化。

3.8 增压系统

3.8.1 增压系统故障

（1）增压器压气机端、涡轮端油封漏：柴油机排烟呈蓝色，机油耗量大，固死转子；

（2）增压器压气机叶轮脏污：增压压力低，柴油机燃烧不良，冒黑烟；

（3）增压器喷咀环脏污：增压压力低，柴油机燃烧不良，冒黑烟；

（4）中冷器空气腔脏污：增压空气阻力大和空气冷却效率低，柴油机燃烧不良，冒黑烟，功率下降；

（5）中冷器，中冷器芯叶片倒履：增压空气阻力大，柴油机燃烧不良，冒黑烟

第三章柴油机常用故障和处理

(1).发动机不起动，排气冒白烟。

(2).发动机运转不正常，功率不足。

(3).发动机过热。

(4).油耗高。

发现上述现象后，应对气缸盖、气缸体螺栓的拧紧力矩进行检查，并重新按紧固顺序和要求进行紧固。如故障仍不能排除，则需拆卸缸体，检查气缸衬垫，必要时更换气缸衬垫。

2、进气系统密封不严

进气系统密封不严，将导致进气压力不足，影响充气效率。它引起的故障有：

(1)发动机功率下降。

(2).加速性能不良。

(3).发动机运转不正常。

检查进气系统的密封性，对密封不良处重新进行密封。

3、发动机正时不准

发动机正时不准，将导致发动机过热，此时应检查发动机正时机构，并严格按规定进行调整。

4、气门积炭

气门积炭是配气机构常见故障之一，这不仅与气门结构设计、燃烧过程有关，也与所用燃油的品质有关。气门积炭引起的故障有：

(1).发动机难以起动，或自动熄火。

(2).排气冒黑烟。

(3).油耗高。

发现上述现象，可对气门进行检查，或在发动机例行维护、维修中，检查气门是否有积炭，如果有积炭可进行清洗，必要时更换气门。

5、排气门烧蚀

排气门烧蚀将容易导致发动机自动熄火，这主要是使用不合理造成的。产生气门烧蚀的主要原因有：

(1).发动机长时间超负荷或者在大负荷下工作，引起气门较早地磨损。同时超负荷长期磨损，还将引起气缸盖、气门座、气门导管等变形，使气门密封性降低，散热条件恶化，导致气门烧蚀。

(2).发动机冷却不足，发动机持续高温，引起机油、柴油发生化学变化，在气门头部和杆部形成

(3).气门弹簧弹力过小或气门间隙调整不当也会导致气门烧蚀。

气门烧蚀是汽车配气机构的常见故障。因此，应在使用中注意对发动机的例行保养，防止发动机长时间大负荷工作，及时清除积炭，按规定调整气门间隙。若不能修复者则更换之。

6、气门间隙不正常

气门间隙不当将引起下列故障：

(1).发动机冒黑烟或深灰烟。

(2).配气机构有异常响声。

(3).发动机功率下降且运转不正常。

(4).发动机自动熄火。

发现上述现象，尤其是听到发动机有异响应考虑检测发动机配气机构的气门间隙是否正常，否则应按前述气门间隙调整方法进行调整。

7、气门导管或气门杆过度磨损

气门导管或气门杆磨损过度将导致机油上窜，发动机冒蓝灰色烟或灰白色烟。此时需检测气门导管或气门杆。必要时更换气门导管或气门。

8、凸轮轴磨损

凸轮轴过度磨损将导致发动机功率下降，或行驶中停机故障。此时需检查凸轮轴磨损状况，必要时更换凸轮轴。

9、气门其它故障

气门的其它故障主要有气门卡死、气门座损坏、气门失控、气门过度磨损等，这些原因经常引起发动机排气发蓝、气门响、发动机功率不足、发动机过热等现象，这需视具体情况进行分析、判断，然后着手排除。

最后，还有必要谈谈气缸压缩压力的问题。我们知道发动机的作功依赖于压缩行程的压缩压力，压力越高，气体膨胀所释放的热能越多，发动机的平均动力性越好。在实际使用中，压缩压力依赖于气缸和燃烧室的密封性。主要是活塞环、气缸壁、气门、气门座、气缸衬垫等。这既与曲柄连杆机构有关，又与配气机构有关。如果发生发动机起动困难、气缸压力过低、油耗过高的现象时，就配气机构而言，需要检查气门与气门座的密封性、气门弹簧是否完好、弹力是否符合要求。然后再有针对性地进行处理，同时还需要检查曲柄连杆机构的气缸密封性、缸套的磨损程度、活塞环的磨损程度。给予必要的修复或更换部件。

1.8.1.检查气门间隙

对于BF6M1013发动机的气门间隙为进气门0.3㎜,排气门0.5㎜。调节气门时应使一缸（从飞轮端计依次为一缸到六缸）或六缸处于气门重叠（所谓气门重叠就是排气即将结束，进气刚刚开始的位置，此时进气门和排气门同时打开）