柴油发动机动力下降的主要原因分析

王琦

【摘要】

由于柴油发动机在近几年高压共轨技术、涡轮增压技术等方面的开展普及，使其动力性能越来越好，耗油量越来越少，车辆的扭矩越来越大，在本钢矿山运输设备中得到广泛应用，但由于驾驶员在日常保养维修时，无视细节，造成人为造成发动机动力下降；本文阐述发动动力下降的主要原因及故障排除方法。

中图分类号：U473.1+2文献标识码：A 文章编号：

1.1研究背景

随着本钢矿山生产的不断发展，设备更新换代的不断加速，重型设备在矿山运输工作中得到了广泛的应用。康明斯发动机、玉柴发动机等重型柴油机在本钢矿业运输工作中，占有较大比例。以2010-2011年为例，本钢矿业汽运在新增 23台设备中，均采用了柴油机配置，其在动力性、耗油量等方面的优势日渐突出，噪音、排放方面技术的不断改善，逐渐满足了现代矿山生产运输的需要。

1.2研究意义

近几年来，随着本钢的发展要求、国家对车辆排放标准的不断强化管理和重型设备在本钢矿山的广发应用，柴油机由于矿山作业特点制约，环境恶劣、粉尘度大、坡路多、路况差、负荷重、工作时间长，容易造成发动机的机油老化和变质，造成车辆发动机动力下降；有效避免功率下降，对保证发动机的正常运转，延长车辆使用寿命，降低发动机的润滑油消耗，提高矿山运输能力有着重要意义。

2.1 进、排气系统

2.1.1空气滤清器堵塞燃烧lL柴油需供给巧oooL干净空气，若空气滤清器被堵，缸内柴油会因进气不足而燃烧不完全，于是排气管冒黑烟、柴油机声音发闷和功率下降，加速时尤为明显。在实践中，石灰石车队受环境所限，经常采用多加空滤器方法降低粉尘影响，这样也会直接制约进气效果。

2.1.2排气管堵塞若排气管内积炭严重或排气不畅，就会影响下一行程柴油的充分燃烧，功率也随之下降。

2.1.3增压器转速下降柴油机增压器涡轮转速高达100ooor/min左右，若转速下降会导致缸内进气量锐减，因而功率不足。另外，车辆起动后不可立即高速运转，熄火前也应低速空转一会儿。矿业汽运选矿车队有台T一180推土机，因冬天启动后立即高速行驶，导致增压器转轴与轴套烧蚀而转速下降，造成推土机只能空载行驶。

2.2.燃油系统

2.2.1柴油滤清器堵塞或输油管漏气会影响缸内的正常供油，因而柴油机转速提不高，还容易自动熄火。

2.2.2柴油品种或牌号不对工程机械使用的柴油机均为转速大于1000:/min的高速柴油机，必须以轻柴油作燃料。若用油不对或质量不合格，喷入缸内的柴油就不能及时燃烧，因而功率下降。有些进口柴油机上的多孔喷油器其喷孔直径只有0.25mm，对柴油要求更严，否则就不能正常运转。

2.2.3供油时间过早或过晚若供油时间过早，缸内出现敲击声且工作粗暴;供油时间若过晚，同样会因柴油不能完全燃烧而功率下降。

2.2.4喷油泵磨损严重当出油阀与出油阀座磨损超出极限值后，会导致供油量下降、供油压力减小、供油时间延迟或各缸供油不均等故障，柴油机功率也随之不足。

2.2.5喷油器工作不良当针阀偶件磨损超出极限值、喷孔被积炭堵塞、压力调整不当、喷油器铜垫老化失效或与缸盖接合处渗漏等，都会使喷入缸内的柴油得不到充分燃烧，因而功率下降。

2.2.6调速器失灵若调速器磨损失灵，不能随车辆负荷的变化而自动调整喷油泵供油量，那么车辆就难以作业，还容易自动熄火或引发飞车事故。

2.3配气机构

2.3.1气门间隙调整不当若间隙过大，会使气门迟开早闭，以致造成开启的持续时间减少，使气缸的充气及排气恶化:若间隙过小，当机温上升后使气门关闭不严密，造成漏气而使发动机功率下降。

2.3.2缸垫漏气或被冲坏若缸垫漏气或被冲坏，柴油机功率会因气缸压缩力不足而明显下降，严重时就无法继续运转。

2.3.3气门漏气若气门弹簧折断或弹力下降、气门烧蚀或气门杆弯曲致使气门偏磨而封闭不严，以及配气定时不正确，都会使发动机在作功行程中因气门漏气而降低功率。

2.3.4缸内积炭过多若喷油器雾化不良、供油时间不正确或柴油机烧机油，都会使缸内积炭增多，容易引起爆燃，因而工作粗暴、功率下降，还可加剧机件的磨损。

2.3.5气缸压缩力不足若活塞与缸套配合间隙过大，活塞环卡死在环槽内或各环开口处于同一直线上，以及气门杆与气门导管咬死，都会使气缸内压缩力不足，功率明显下降。

2.3.6柴油发动机未经充分磨合新柴油机或大修后的柴油机须经60h磨合后方可投入满负荷作业。磨合期内的负荷以50%一80%为宜，转速不大于额定转速的80%。若未经充分磨合就投人工作，不但功率明显下降，还会发生烧瓦或拉缸的大事故。

2.4冷却系统

2.4.1机温过高若长时间超负荷作业、冷却系统水垢严重或风冷散热片为油泥堵塞、供油量过大或供油时间过迟，以及风扇皮带张紧度不够，都会导致机温过高，从而使气缸内提前燃烧或引起爆燃，功率也明显下降。

2.4.2机温过低冬季气候寒冷，柴油发动机起动后，缸内柴油会因机温过低而来不及燃烧，从而排气管冒白烟，整机工作无力。应待水温升至40℃后再起步，正常的工作水温应保持在75一90℃之间。

3.1实例检查步骤

以2010年本钢矿业汽运石灰石车队重型自卸车大修为例，按照日常惯例检修人员应对设备进行全面的清洗和局部解体、并对各个机构进行全面检测和技术鉴定。检测发动机的曲轴弯曲度，曲轴各轴颈的摆差值小于0.03mm，曲轴的各主轴颈和连杆轴颈的圆度和锥度小于极限值的0.15mm；发动机曲轴各个轴颈符合要求，发动机曲轴轴颈不需修复；在检查正时齿轮和凸轮轴正时齿轮的啮合工作间隙为0.35mm符合要求，不需更换正时齿轮；检测发动机气缸套和活塞，由于该车长期在石灰石矿活性灰现场作业，粉尘大、环境恶劣，气缸套和活塞严重磨损达0.15mm，为了保证发动机的动力性、经济性；便更换了标准的气缸套和活塞，同时对活塞与连杆组垂直的校正，使每个气缸的偏差值在0.06mm；通过调整校正合格，并对零件进行清洗，用高压空气压缩机125Mpa疏通润滑油的油道；按照装配要求装配发动机各个机构，装配完毕，将发动机上到冷磨试验台进行冷磨两个小时，冷磨后解体清洗重装；在装上配气机构时，配气机构是发动机的重要组成部分，对于发动机的动力、经济性影响极大，因此，对配气机构的装配及为重要，按照配气机构装配的技术要求，调整好进气门的间隙为0.32mm，排气门间隙为0.40mm，同时检测气缸的工作压力为834KPa；检测高压油泵喷油压力为1250Mpa，喷油器喷油压力为1200Mpa最后将发动机热磨一个小时。检查发动机无其它异响，发动机工作正常，重新解体清洗干净；通过冷热磨两过程工作磨合，重新装配调整无误启动发动机，发动机工作正常；经检查员检查合格后，车辆投入正常的运输工作，车辆行驶约为1500多公里，突然发动机出现动力下降，车辆无法行驶，驾驶员停车检查无法排除故障。

3.2实例故障分析

根据该车辆保养过程的分析，检测气缸的工作压力为834Kpa，该车气缸没有漏气，气缸压力是没有问题的；同时检查发动机配气机构气门间隙，进气门的间隙为0.35mm，排气门间隙为0.45mm，配气机构的气门间隙符合要求；上述检查，发动机动力下降的故障可能产生在燃料供油系统，据分析，燃料供油系统组成有燃料供给、空气供给、混合气形成及废气排出四大部分组成：1）燃油供给系统由高压、低压油路两大部分组成：高压油路由高压喷油泵、高压油管和喷油器及回油管等组成；低压油路由柴油箱、输油泵、低压油管、滤清器等组成；2）空气供给由空气滤清器、进气管等组成；有的发动机还装有增压器；3）混合气的形成系统由燃烧室和进气歧管；4）废气的排出由排气歧管及排气消声器组成。

3.3实例故障排除

一般高压油路造成动力下降的主要原因有：高压油泵的进、出油阀关闭不严，造成高压油路供油喷油量不足或喷油器雾化不良，发动机动力下降。通过检查高压油路，将高压油泵上到试验台进行检查调试，调整高压油泵的喷油压力为1250Mpa，喷油器的压力为1200Mpa，高压油路系统的各个技术指标均达到要求；同时检查低压油路，一般低压油路由柴油箱、输油泵、低压油管、滤清器等组成，根据驾驶员的阐述该车行驶时发动机动力下降和不足的情况，我们逐个分析并逐项对低压油路进故障排除，先检查低压油路的输油管没有泄漏；同时检查输油泵，用手泵输油泵观察，低压油路有点气泡出现，从低压油路有气泡现象来分析，说明低压油路有故障，我们断开低压油路，采用直供的方法进行试验，发现低压油路没有气泡产生，同时启动发动机，发动机工作正常。重新接上原来的低压油路系统，再次启动发动机，慢慢加速提高油门，发动机工作不到1分钟，发动机续渐产生动力下降，通过多次检查调整，发动机动力不足，确定发动机动力下降的主要原因是由于低压油路产生故障所造成，我们重点检查低压油路，检查滤清器，将滤清器放油塞松开，用手动泵油检查滤清器油的流量很小，滤清器可能有堵塞。我们拆滤清器，发现滤芯脏堵塞，便更换滤芯，同时检查低压各个油管，将油管拿到压缩机进行吹通，在检查插入柴油箱的油管时，用压缩机高压吹通低压油路畅，发现有一团棉纱头和胶质脏物堵塞在油管中，通过通畅后，重新装上低压油路，排出油路的气阻，重新启动发动机，发动机工作正常，从而排除了发动机动力下降的故障。

4.1故障分析

通过这次排除该车发动机动力下降的故障过程中，造成该车发动机动力下降的主要原因是人为的，由于该车燃油系统，在贮存、运输过程中发生氧化反应生成的，胶质沉积物和燃油在加油时没有过滤，直接加入到油箱，随着燃油的循环粘附在滤清器和油管上，由于该车燃油系统长期没有清洗，油箱底部沉积脏物，造成低压油路介质带有细小过滤芯和孔隙的纸质滤清被堵塞，造成低压油路供油量减少和供油不足，造成发动机动力下降的主要原因。同时平时修理人员或驾驶员在修车时，为了取油方便，用脏毛巾伸入油箱取油，毛巾碎纱落在油箱中，积少成多，加上驾驶员加油时没有滤网进行加油，造成柴油中的机械杂质流入油箱内，两者沉在贮油箱底，当发动机工作时，将沉底的燃油机械杂质和棉纱头同时被吸进低压油路中，造成油路堵塞，供油不畅，造成发动机动力下降的主要原因。

4.2归纳原因

柴油发动机功率下降的原因不外乎两个方面，一是驾驶员不能正确操作;二是维护保养不及时。

4.2.1不正确使用造成功率下降

首先矿山司机的习惯作业是发动机动力下降的首要因素，不按要求规范操作保养，不进行磨合试运转，而直接投入满负荷工作，导致各种机件提前磨损，造成功率下降;其次，驾驶员驾驶车辆长时间停车不熄火，致使怠速时间延长，使水温降到80℃以下，加剧了缸壁的蚀损，同时因润滑状况变坏，使各运动机件磨损加剧;第三，长时间超负荷工作，造成油温过高，机油变稀，润滑不良，各运动件磨损加剧。

4.2.2不及时进行维护保养而造成功率下降

首先，配气相位调整有误差。长期使用，造成正时齿轮、凸轮面、随动柱和挺杆磨损，使进排气门开闭时间向后推迟，而偏离最佳配气相位;其次，气门间隙不符合要求。气门间隙过小，造成气门关闭不严，发生漏气，使指示效率下降，功率降低。当气门杆尾端、摇臂头、摇臂调整螺钉、推杆端头、挺杆和凸轮表面等处磨损后，气门间隙过大，使气门最大开度降低，气门开启迟后，关闭提前，进排气时间缩短，充气效率降低，功率下降;第三，供油提前角调整不符合要求。当供油提前角偏离最佳供油时间时，喷入气缸内的柴油不能在最佳燃烧条件下燃烧，使指示效率下降，而导致功率降低;第四，空气滤清器和消音器保养不及时。当空气滤清器不畅通时，进排气阻力增加，使充气效率降低，当空气滤清器密封不良时，空气就会不经过滤进入气缸，带着尘埃的空气就会加快机件的磨损。

4.3结论

随着柴油发动机在矿山的广泛采用，驾驶员应改变原来的习惯性作业，只有提高驾驶技术与保养技术的有机结合，提高对柴油发动机的维修保养能力，切实贯彻有效的监督管理体制，例如单车考核、GPS监控等有效地管理办法，真正适应新技术、新趋势的发展，最大限度的提高柴油机操作性能，是继矿山路况提高后的新课题。

参考文献：[1]任学良，一次烧瓦抱轴事故的调解（汽车维修与修理），2002.07

[2]孙志春，高职汽车检测与维修技术专业实践教学构划与管理研究[J].中国成人教育，2002.