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柴油發(fā)電機常見(jiàn)故障現象與判斷原則 |
摘要：分析與判斷柴油機故障的一般原則是結合構造、聯(lián)系原理，弄清現象、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，為了迅速準確地排除柴油機故障，在沒(méi)有弄清楚故障原因之前，不要隨意拆解柴油機。本文結合柴油機技術(shù)理論知識和康明斯公司實(shí)際經(jīng)驗，對柴油機工作中出現的各種故障現象進(jìn)行深入細致地分析，提出了正確的解決辦法，為客戶(hù)使用與維修工作業(yè)提供參考。
一、故障常見(jiàn)現象
故障現象是一定的故障原因在一定工作條件下的表現。當柴油機發(fā)生故障時(shí)，往往都表現出一種或幾種特有的故障現象。不同的工作條件，故障現象會(huì )有所不同。這些故障現象一般都具有可聽(tīng)、可嗅、可見(jiàn)、可摸或可測量的性質(zhì)。概括起來(lái)不外乎以下幾點(diǎn)。
1、工作異常
柴油發(fā)動(dòng)機運行如圖1所示。如發(fā)電機組不易啟動(dòng)、帶不動(dòng)負荷（即加負荷后減速或停機）、轉速和頻率不正常、燃油或機油耗量過(guò)大、電壓忽高忽低或電壓消失以及發(fā)電機組振動(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 )導致柴油發(fā)電機在運行時(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的轉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)排氣系統堵塞、渦輪增壓器故障或柴油機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)電機的高速旋轉部件（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在最佳工作狀態(tài)下運行，不同型號和工作條件的柴油機可能會(huì )有不同的最佳工作溫度，但65℃至95℃被視為一個(gè)常見(jiàn)的標準范圍。如果柴油機的溫度超過(guò)這個(gè)范圍，可能表明發(fā)動(dòng)機的工作狀況不正常，需要進(jìn)行檢查和調整溫度異常主要指機油溫度過(guò)高、冷卻水溫過(guò)高、軸承過(guò)熱和各排氣歧管溫差過(guò)大等。
4、外觀(guān)異常
目測柴油發(fā)電機外表檢查異?，F象（如圖2所示），主要是指排煙異常（白煙、藍煙、黑煙）、“三漏”（漏油、漏水、漏氣）現象以及漏電（有閃爍的火花）等。
5、氣味異常
如臭味、焦味、排氣帶柴油或機油燃燒不完全的煙味等，可通過(guò)氣味來(lái)判斷和識別柴油機某些部位的異常。
以上是柴油發(fā)電機產(chǎn)生故障常見(jiàn)的幾種異?，F象，它們往往互相聯(lián)系，有時(shí)一種故障可能產(chǎn)生幾種故障現象，也有可能一種故障現象是由幾個(gè)故障同時(shí)導致的。因此，在情況允許的情況下，應該運用各種手段，盡可能從各方面去弄清故障現象，以便及時(shí)而準確地判斷故障產(chǎn)生的原因。
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圖1 柴油機工作異常運行圖 |
圖2 柴油機外觀(guān)異常檢查 |
二、判斷故障的方法
分析故障時(shí)應盡可能減少拆卸。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(cháng)故障排除的時(shí)間，延誤使用，而且有可能造成不應有的損壞或引起新的故障。拆卸只能作為在經(jīng)過(guò)周密分析后而采用的最后手段。 一般，通過(guò)全面檢查和認真分析，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），以便迅速而準確地排除故障。因此，這一步是排除故障全過(guò)程的關(guān)鍵。廣大使用和維修人員在長(cháng)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?，F將一些主要方法介紹如下。
1、隔斷法
故障分析過(guò)程中，常需斷續地停止或隔斷某部分或某系統的工作，從而觀(guān)察故障現象的變化，或使故障現象表露得更明顯些，以便于判斷故障的部位或機件。分析柴油柴油機故障時(shí)，常用的停缸法就是隔斷法的一種（如圖3所示），即依次使多缸機的某一缸停止供油，以便對該缸進(jìn)行檢查，或根據故障現象的變化，分辨故障是局部性的還是普遍性的。例如發(fā)現排氣斷續冒煙，在停止某缸工作后，故障現象消失，則表明故障部位在該缸，應進(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，故障現象并無(wú)明顯變化，則表明此故障不是個(gè)別缸的故障，應查找對各缸工作都有影響的原因。在分析電氣設備故障時(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換的比較法。根據故障現象的變化，來(lái)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：當懷疑第二缸的噴油器發(fā)生故障時(shí)，用一只調校好的噴油器替換工作，如果故障消除，則表明原來(lái)裝在第二缸上的噴油器有故障；如果故障現象不隨之消失，則表明故障是由其他原因引起的。在電氣線(xiàn)路中，若懷疑某元件（如電阻、電容等）有問(wèn)題，可用一個(gè)好的元件替換接于電路中，若故障消除，說(shuō)明懷疑是正確的。
3、驗證法
對柴油機的某些故障部位或部件，采用試探性地拆卸、調整等措施來(lái)觀(guān)察故障現象的變化，從而驗證故障分析的結論是否符合實(shí)際，或者作為彌補由于經(jīng)驗不足，不能肯定故障所在而經(jīng)常采用的方法。當幾種不同原因造成的異?，F象同時(shí)出現，或者故障原因與調整不當有關(guān)時(shí)，往往不易分辨故障的原因。在這種情況下，采用驗證法也可以收到較好的效果。例如懷疑氣缸套磨損嚴重，是某缸壓縮不良導致的，可向該缸灌少許機油（約4～5g），若壓縮力提高了，則說(shuō)明懷疑屬實(shí)。又例如柴油機冒黑煙，懷疑供油量太大，也可將供油量進(jìn)行試探性調小，以驗證懷疑是否屬實(shí)。采用試探性措施時(shí)，應遵守“少拆卸”的原則，更應避免隨便將總成分解。不論是試探性地拆卸還是調整，應在有把握恢復正常狀態(tài)，并確認不致因此而產(chǎn)生不良后果的情況下才能進(jìn)行。另外，還應避免同時(shí)進(jìn)行幾個(gè)部件或同一部位的幾項試探性地拆卸和調整，以防互相影響，引起錯覺(jué)。
4、儀器法
故障診斷儀俗稱(chēng)解碼器，是維修柴油機電子控制裝置必備的檢測設備，是維修人員只要能夠按照插頭對應插入，在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)打開(kāi)后一步一步進(jìn)入要去做的就是根據診斷儀的提示操作按鍵，以了解柴油機的工作狀況并查找柴油機病因。
實(shí)物外觀(guān)如圖4所示。其主要功能包括基本檢測功能和特殊測試功能兩個(gè)部分，基本測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)數據流測試，執行器測試，功能設置，快速學(xué)習自適應數據記錄和動(dòng)態(tài)波形顯示等。讀取故障碼可以將存儲在車(chē)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(guò)簡(jiǎn)單的操作即可清楚存儲在車(chē)用電腦中的故障碼；數據量測試利用診斷儀可對傳感器和執行器的動(dòng)態(tài)參數進(jìn)行實(shí)時(shí)監測。
5、感官分析法
感官分析法用于檢測排放氣體的臭味濃度，即用鼻子檢測排放氣體的臭味，用眼睛檢測氣體的刺激性：這種方法偏差很大，但如果全體參與人員一致認同，那么結果就是可靠的，而且和其他的測試技術(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(lái)自排氣管道；另一種是間接分析法.氣體來(lái)自樣本袋。氣體的溫度和氣流速度影響著(zhù)分析結果，它們由排氣后壓控制。臭味濃度分為無(wú)、輕、中、強、很強5個(gè)等級。
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圖3 柴油機停缸法 |
圖4 電控柴油機故障診斷儀 |
三、故障診斷實(shí)例演示
1、通過(guò)進(jìn)氣歧管和排氣歧管判斷故障
如果懷疑柴油機某氣缸工作失常，不要急于拆卸氣缸蓋和分解柴油機，可以采取以下措施。如果能將幾項措施結合起來(lái)運用，診斷效果會(huì )更好。
（1） 檢查各排氣歧管的溫度差
如果柴油機工作粗暴，而且運轉聲音不均勻，說(shuō)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(xiàn)測溫儀，結構如圖5所示），如果某歧管的溫度特別高，說(shuō)明對應氣缸的噴油量過(guò)大；如果某歧管的溫度明顯偏低，說(shuō)明對應氣缸的噴油量偏小，應當對噴油器進(jìn)行檢查和調整。
（2）在歧管處聽(tīng)診異響
如果在柴油機的上部出現疑似氣門(mén)撞擊活塞的聲音，排氣管間斷地冒煙，甚至曲軸箱的加機油口往外竄氣，懷疑氣門(mén)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(tīng)診（如圖6所示），如果存在“啪啪”的異常響聲，同時(shí)在柴油機運轉不久時(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(shuō)明進(jìn)氣門(mén)座圈松動(dòng)，由于氣缸內的高溫氣體經(jīng)過(guò)進(jìn)氣門(mén)座圈、進(jìn)氣歧管口反向沖入進(jìn)氣道，所以出現異常響聲；如果某排氣歧管的溫度比其他排氣歧管低，說(shuō)明對應氣缸的排氣門(mén)座圈可能松動(dòng)。
（3）拆開(kāi)進(jìn)氣歧管和排氣歧管觀(guān)察
① 如果柴油機的機油消耗量過(guò)大，一時(shí)無(wú)法判斷機油是“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，如果其內壁上粘有較多的機油，說(shuō)明機油從氣門(mén)桿與氣門(mén)導管之間的間隙吸入氣缸（稱(chēng)為“下吸”），并且參與了燃燒；如果進(jìn)氣道內壁沒(méi)有機油的痕跡，說(shuō)明機油通過(guò)其他途徑損耗了，需要做進(jìn)一步的檢查。
② 在柴油機加速運轉時(shí)，如果偶爾發(fā)出尖脆的“當當”異常響聲，大多數是個(gè)別噴油器滴油（即霧化不良），一般不是活塞異響。為了加以驗證，可以拆卸排氣歧管，如果發(fā)現某缸的排氣歧管內潮濕，說(shuō)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
如果散熱器內發(fā)出“喘氣”的聲音，可以拆卸進(jìn)氣歧管，然后運用“逐缸斷氣”的方法查找故障原因。一臺康明斯型柴油機，工作時(shí)散熱器內發(fā)出明顯的“喘氣”聲（加速時(shí)更加明顯），類(lèi)似于“開(kāi)鍋”現象，而此時(shí)冷卻液的溫度只有70℃。檢查節溫器和冷卻液泵，都沒(méi)有發(fā)現異?，F象，懷疑氣缸套破裂。于是拆開(kāi)進(jìn)氣歧管，讓發(fā)動(dòng)機怠速運轉，找來(lái)一整塊棉紗，并用水將棉紗濕潤（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(guān)察散熱器加液口內冷卻液液面的波動(dòng)情況，當捂住第3缸的進(jìn)氣口時(shí)，散熱器內冷卻液的液面明顯下降，說(shuō)明問(wèn)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)現氣缸套上部有1條難以察覺(jué)的橫向裂紋。更換第3缸氣缸套后，散熱器內“喘氣”的現象不再存在。
2、通過(guò)燃油系統回油管判斷故障
如果想了解柴油機燃油系統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(kāi)回油管，然后起動(dòng)柴油機，并觀(guān)察回油的情況。如果回油比較急，說(shuō)明燃油壓力基本正常；如果回油軟弱或者沒(méi)有回油，說(shuō)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到量杯中，然后起動(dòng)柴油機，再測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(shuō)明該噴油器失常。
如果發(fā)現燃油系統的回油量過(guò)大，也不可置之不理。一旦回油量過(guò)大，通過(guò)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，甚至造成柴油機熄火。引起回油量過(guò)大的原因，除了噴油器針閥與針閥體磨損嚴重外，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(xiàn)測溫儀結構圖 |
圖6 柴油發(fā)電機異常故障聽(tīng)診方法 |
總結：
總之，對于不同的故障現象要靈活運用判斷故障的不同方法，要從柴油機的原理、結構入手找尋問(wèn)題的解決方法。判斷柴油機故障要從整體分析、要全面了解柴油機的各系統、各零部件之間是密切關(guān)系，一個(gè)部件或一個(gè)系統發(fā)生故障，必然會(huì )涉及到其他系統的部件或零件。所以，對一個(gè)柴油發(fā)電機故障現象不能孤立地看待，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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