柴油机故障与诊断论文

柴油机故障与诊断论文

随着科学技术的飞速发展,柴油机内部结构日益复杂,环境条件更加苛刻,因此对产品的要求不断提高,柴油机不仅要具有好的性能,更要具有高的可靠性水平。柴油发动机在现代汽车技术上已经有了很快的发展，在当今很多车辆上，柴油发动机已经广泛的应用。柴油机在我们所认知的情况下耗油量比汽油发动机来说了相对很低的，并且在低耗油的同时。同样也有着很可观的动力性。当然柴油发动机的故障与排除以及污染排放也是不容忽视的。

关键词：柴油机的发展，柴油机的机械构成，柴油机的工作原理，故障，排除

柴油机的发展

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。

狄塞尔在1897年研制成功可供实用的四冲程柴油机。由于它明显地提高了热效率而引起人们的重视。起初，柴油机用空气喷射燃料，附属装置庞大笨重，只用于固定作业。20世纪初开始用于船舶。1905年制成第一台船用二冲程柴油机。1922年，德国的R.A.博施发明机械喷射装置，逐渐替代了空气喷射。20年代后期出现了高速柴油机，并开始用于汽车。到50年代，一些结构、性能更加完善的新型系列化、通用化的柴油机发展起来，从此柴油机进入了专业化大量生产阶段。特别是在采用了废气涡轮增压技术以后，柴油机已成为现代动力机械中最重要的部分，广泛应用于农业、工业、国防和交通运输等部门。

柴油机可按不同特征分类：按转速分为高速、中速和低速柴油机；按燃烧室型式分为直接喷射式、涡流室式和预燃室式柴油机等；按气缸进气方式分为增压和非增压柴油机；按气体压

力作用方式分为单作用式、双作用式和对置活塞式柴油机等；按用途分为船用柴油机、机车柴油机等。

柴油机的机械构成

柴油机由燃烧室组件、动力传递组件、机体和主轴承、配气机构、燃油系统和调速器、润滑系统、冷却系统、起动系统构成。柴油的特点是自燃温度低，所以柴油发动机无需要火花塞之类的点火装置，它采用压缩空气的办法提高空气温度，使空气温度超过柴油的自燃测试，这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。

输油泵将柴油送到滤清器，过滤后进入喷油泵（为了保证充足的燃料并保持一定的压力，要求输油泵的供油量比喷油泵的需要量要大得多，多余的柴油就经低压管回到油箱，其它部分柴油被喷油泵压缩至高压）经过高压油管进入喷油器直接喷入气缸燃烧室中压燃。（示意图是柴油机燃料供给系统，红色管路是高压输油管、褐色管路是低压输油管、紫色是回油管）。

柴油机具有转速慢，扭矩大，油耗低、负荷高及重量大，多用在大中型汽车上。1976年德国大众汽车公司开发出第一台高速小型化柴油机，使轿车应用柴油机进入实用化，现在西欧约有30%的轿车和90%的商务车采用柴油机。轿车柴油机采用每缸4气门,电控喷射系统，使柴油机排放达到欧洲Ⅱ号标准。这里要提一下的是，在柴油机上应用电控技术比汽油机困难得多。

柴油发动机用压燃柴油作功，后者用点燃汽油作功，汽油机的燃料是在进气行程中与空气混合后进入气缸，然后被火花塞点燃作功；柴油机的燃料则是在压缩行程接近终了时直接喷注入气缸，在压缩空气中被压燃作功。这个区别造成了柴油机在燃料供给系统的结构有其自己的特点。柴油机的燃料喷射系统是由喷油泵、喷油器、高压油管及一些附属辅助件组成。

柴油机是高压喷射，对于直喷式柴油机的高压油管，其喷射压力一般高达30－100MPa，柴油机电控燃油系统还要加装一个电子控制的执行器来达到控制的目的。为了柴油机能在怠速稳定工作和限制柴油机超速，在喷油泵上还带有调速器。喷油泵是柴油机燃料供给系统中最精密的部件，它的作用就是根据柴油机工况的变化调节柴油量，并提高柴油压力，按规定

的时间与规律将柴油供给喷油器

柴油机的工作原理

柴油机的压缩比高，所以压缩终了时气缸内空气压力可达3.5～4.5MPa，温度高达750～1000K，大大超过柴油的自燃温度，故柴油喷入气缸后，在很短的时间内即自行着火燃烧，燃气压力急剧上升到6～9MPa，温度升高到2000～2500Ko在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转作功。废气同样经排气门、排气管等处排人大气。

四行程汽油机或柴油机，在一个工作循环中，只有一个行程作功，其余三个行程都是为作功行程创造条件的辅助行程。因此，单缸发动机工作不平稳。现代汽车都采用多缸发动机，在多缸发动机中，所有气缸的作功行程并不同时进行，而尽可能有一个均匀的作功间隔。例如六缸发动机，在完成一个工作循环中，曲轴旋转两周即720度，曲轴转角每隔120度就有一个气缸作功。因而多缸发动机曲轴运转均匀，工作平稳，并可获得足够大的功率。

发动机故障诊断及排除

柴油发动机故障产生与如下机构和系统中：曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统和起动系统等。下面我将就产生位置不同加以详细的论述。

(一)、曲柄连杆机构常见故障有：

活塞敲缸响，活塞销响，曲轴轴承响，连杆轴承响。

故障现象及成因：

1活塞敲

当活塞敲缸时候可以听到“哒哒哒哒”的响声。响声在加速时比在怠速时略低，可以稍加油听其声。

2活塞销响

发动机在怠速或稍高于怠速时，缸体上部发出尖脆的有节奏的类似钢球碰撞的“嗒嗒”的敲击声，且随转速的升高，响声也增大，但中速以上不易察觉。可以采用转速法和段火试验法进行诊断。

（1）转速法：发动机在怠速或稍高于怠速时响声明显清晰，故障严重时，响声随着发动机的转速的增高而增大，并且，机温度升高响声也会增大。

（2）断火试验法：使发动机在敲击声最清晰的转速下稳定运转，将各缸逐一断火，当某缸断火后，响声明显减弱或消失，复火瞬间又恢复敲击声，既可诊断为活塞销响。

如果是配合过于空旷，响声非常严重时候，进行断火，响声不但不减弱，反而间断声响变为连续声响，且更加清晰。还有的发动机，适当提前点火时间，响声加剧。3连杆轴承响：

发动机由怠速向中速急加速的过程中，发出连续有节奏的“哒哒”金属敲击声，响声沉重而短促，负荷增大响声加剧，机油压力稍有下降。此现象可以判断为连杆轴承响。可采取：急加速法，断火试验法和机温法进行诊断。

（1）急加速法：当响声随发动机转速上升而增大时，用急加速诊断，既由怠速向中速极加速的瞬间，不仅在加机油口处发出金属敲击声，而且整个机体都发出这种声响，能听到金属敲击声明显清晰，节奏感强。声响严重时，在稍高的怠速以上的任意转速都能听到。

（2）断火试验法：在怠速，中速响声最明显的急加速过程中，逐缸进行断火。如果某缸断火响声减弱或消失，复火的瞬间又能立即出现，即可诊断为连杆轴承响。这种响声是间隔响，最大震动部位在缸体中下部主油道附近。

（3）机温法：根据不同机油温度下响声的大小来诊断。发动机在低温状态，因为润滑油黏度降低，油膜变薄，响声也会随之增大，如果响声严重，还会有机油压力下降的现象。

4曲轴轴承响

（1）轴瓦与主轴之间间隙过大

（2）曲轴动平衡不合格

配气机构的故障与排除

(二)、配气机构的常见故障及一般处理方法主要如下：

1、气缸体密封不严

如前所述，SOFIM发动机的缸体是由上、下两部分组成，加上缸盖、油底壳，整个缸体共三道密封衬垫，其中以气缸衬垫和上、下缸体间衬垫尤为重要，若密封不严，将容易引起下列故障：

(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。

(三)、燃料供给系统常见故障

启动时排气管排出大量白烟

1 故障和原因

2故障诊断与排除柴油机若在低温（特别是在冬季）启动时排气管排出白烟，但在温度升高后排烟正常，这是正常现象。如果排出白烟时用手接近排气管消声器出口处，发现手上留有水珠，说明有水进入燃烧室。为此，首先应检查柴油中有没有水，可将燃油箱和柴油滤清器的放油塞打开，放出水和沉淀物。然后检查气缸体，气缸盖有无裂缝；气缸盖螺栓有无松动；气缸垫有无冲坏。这一故障的外部症状是冷却水温升高，水箱上部有气泡冒出，油底壳油面升高。

发动机动力不足

常见的发动机动力不足表现为：1发动机运转不均匀，但无高速且排烟过少；2发动机运转不均匀，排气管大量排白烟；3发动机运转不均匀，排气管排黑烟并有敲击声；4发动机有规律的忽快忽慢等。

发动机运转均匀但无高速且排烟过少

1故障和原因

2故障诊断与排除此种故障现象可以断定，发动机转速提不高，是因为达不到最大供油量。首先将供油系中的空气排除。然后检查加速踏板拉杆的行程。可将加速踏板踩到底，用手扳动调速器操纵臂，若还能向加油方向推动，说明加速踏板拉杆不能使喷油泵达到最大供油量，应予以调整，再检查供油量。

A首先检查调速器高速限位螺钉和齿杆行程调整螺栓。当将两调整螺钉向供油方向旋进时，感到发动机有力，说明此处为症结所在。这时候应调整供油量，直到急加速时排器管冒黑烟为宜。

B若不属上述情况，则应检查高压油路部分及调速器弹簧。拆下喷油泵边盖，查看供油拉杆或齿杆能否达到最大供油位置；喷油泵滚轮或柱塞是否粘滞；柱塞，滚轮，凸轮是否磨损严重；柱塞弹簧有无折断；出油阀是否密封等。若以上均正常，则应再检查喷油器有无泄露；调速器弹簧弹力是否符合规定标准。

C如果断定故障不在高压油路，应立即检查低压油路。主要检查燃油箱通气孔及管道有无堵塞。输油泵滤网有无堵塞；柴油滤清器有无堵塞；输油泵油阀有无渗漏或粘住；整个油路有无渗漏等。

D在寒冷的冬季还应检查所用燃油牌号是否符合要求。

游车

1故障和原因

2故障诊断与排除:

B 如果供油齿杆移动自如,游车原因多系调速器各部连接松旷所致.如飞快销孔和座架磨损过大;供油齿杆齿隙过大;齿条与拉板销子松动;凸轮轴轴向间隙过大;调速器外壳孔及油泵盖板孔磨损松旷等.

C 如不是上述原因,应接着检查;调速器弹簧是否变形;调速器飞块是否偏重,其收张距离是否一致.

发动机超速

发动机超速失去控制,疾转不止的现象称为超速(俗称飞车).这种现象是很危险的,应及时采取措施,以免造成重大事故.

1 故障和原因

2 故障诊断与排除:

A 出现超速时应立即设法制止,切不可惊慌失措,否则将会酿成事故.制止超速的紧急措施有:

1迅速将加速踏板收回到停车位置.

2供油拉杆或齿杆外露的喷油泵,可迅速将拉杆拉回到停油位置.

3堵住进气管,切断空气的供应.

4挂入档位,踩下制动踏板,缓抬离合器,使发动机因扭力不足而窒息.

5迅速松开各缸高压油管以停止供油.

6有减压装置的,迅速将减压手柄拉到减压位置.

B 制止超速后,分析其原因:

1迅速收回加速踏板后,发动机达到最高转速后不再继续升高,则多为加速踏板拉杆或拉臂等

处卡住.

(四)、润滑系统

引起机油泵泵油效率下降阻力减小的常见原因有：

（1）油泵磨损油泵的齿轮工作时必然要发生磨损，如果机油内含有机械杂质时会加速其磨损进程。当磨损后，其内部泄漏量增大，所以泵油效率随之相应降低。

（2）吸入油泵的油量减少

油泵的吸油段，如果油管或接头处漏气或油底的机油严重短缺时，油泵的吸油腔真空度下降，使机油泵吸油不饱满，导致润滑系机油压力过低。

（3）泄漏量大

机油泵能够产生压力的基本原理是机油在油道内流动有阻力，如果润滑系的油道有泄漏，限压阀调定压力过低或关闭不严、曲轴或凸轮轴颈等处因磨损配合间隙过大，都会造成润滑系统的泄漏量增大，系统内的机油压力会随着泄漏量增大而相应降低。

（4）机油滤清器或冷却器堵塞

机油滤清器的作用是进一步过滤很小的机械杂质。当使用过久后，被过滤出的机械杂质集存在滤芯上。随着使用时间延长，滤芯外表面积存的机械杂质量增大，堵塞润滑油流动通道，致使润滑部位机油压力减小。

（5）柴油机机油粘度的影响

机油粘度实际是指机油流动时的内摩擦阻力的大小。机油流动时的内摩擦阻力小时，其流动性好。反之，机油流动时的内摩擦阻力大时，其流动性差，因此粘度是机油最主要的衡量指标。

机油粘度会随机油的温度变化而变化。机油温度低时粘度大，温度高时粘度小。

当机油粘度因温度过高或其他物质的稀释而使粘度减小，引起润滑系泄漏量增大而压力减小。反之，机油粘度大时流动性差而堵塞油路，也会使摩擦部位机油压力降低。

(五)、冷却系统

汽车行驶中，发动机产生的热能，主要是通过散热器和发动机的壳体进行散热。散热器承担30%热能，发动机壳体承担70%热能。所以到了夏天，环境温度不断升高，从而影响到发动机的壳体散热效果。那么，当你爱车出现了高温该怎么办？

(1)、首先要检查，高温是什么问题引起的，是否缺水，是否漏水。按要求，车辆每行驶300-500KM时，就应该不同程度的进行补充冷却液。

(2)、如果没有缺水，就要检查一下散热风扇，工作是否正常，一般风扇有高速档、低速档两个档位。

(3)、若风扇没有损坏，就要再检查一下节温器有没有完全打开。

(4)、若以上的检查都没有发现问题，现在就要检查一下发动机的机械部分。1、有没有“冲缺”。2、有没有缺机油，发动机的外壳有没有太多脏东西堵塞。从而影响发动机的散热。

如果以上的问题都不是，还要检查一下电路方面。

1、水温感应塞是否信号不准。

2、水温表本身是否工作不正常，出现了虚高。

3、水温感应塞到仪表的连接线路是否正常，这些都是影响水温高的因素

(六)、起动系统

柴油机启动困难

（1）启动转速过低；蓄电池容量不足；导线松脱、接触不良、启动无力；机油粘度过大，致使阻力增加。

（2）点火温度过低（排气管冒白烟）；未将热水加入水箱、预热缸体和缸盖。

（3）气缸压力不足；气缸衬套烧蚀；缸盖螺丝松动、气缸漏气；气门及气门座烧蚀等结束语

柴油机在我国乃至全世界的发展是与日俱增的，全世界44.75%的污染均是来至于废气排放，而汽车尾气的排放更是占到了87.23%，所以，在解决柴油机故障的同时，也希望可以间接地减少柴油机所带来的污染才是皆大欢喜。经过多年的研究和技术应用，柴油机的现状与以往大不相同。现代先进的柴油机一般采用电控喷射、高压共轨、涡轮增压中冷等技术，在重量、噪音、烟度等方面已取得重大突破，达到了汽油的水平。睡着国际上日益严格的排放控制标准（如欧洲IV、V标准）的颁布与实施，无论是汽油还是柴油机都面临着严峻的挑战，解决的办法之一是采用电子控制燃油喷射的技术。现在，柴油机电子控制技术在发达国家的应用率已达到60%以上。因此，随着这种高效动力、经济节能的发展趋势，柴油发动机势必会成为比汽油机更省钱、更实用、更环保的汽车动力装置，也但愿汽车在作为代步工具的同时，不需要以牺牲环境为代价而给我们带来那种不协调的感受。