柴油机的有关问题与分析

一、不正常的排气颜色与故障诊断

排气颜色到什么程度才算排烟不良？正常工作的柴油机排气应该接近无色或轻微的淡灰色，若排气带有肉眼可以察觉的颜色，则表明柴油机工作不正常。但究竟多大的排气烟度是正常工作所允许的？目前我国暂没有明确规定，而且对排气烟度的测定也没有一个统一的方法。所以，对排烟的评定还是以直接观察和实际经验为基础的。 

冒烟不但污染大气，恶化工作条件，而且会使柴油机温度升高，严重积炭结焦从而缩短柴油机的使用寿命。因此，要尽可能予以消除。

1、不排烟

    排气管不排烟，表示喷油泵不泵油。

原因和排除方法是：油箱中的油量不足或油箱盖通气阀失灵，应及时补油或更换通气阀；柴油滤清器堵塞，应更换柴油滤芯；油量调节叉伞形齿轮固定螺钉松动或脱落，使柱塞滞留在不供油的位置，应调整、紧固该螺钉；高压中有空气，应及时排除管路中的空气。

    2、青白烟

    青白烟（实际上是柴油蒸汽或水蒸汽的再凝结）反映喷油雾化不良，部分柴油未能在气缸内着火燃烧。若大量冒白烟，则表明气缸内有水进入。

原因和排除方法是：（1）柴油机温度低、喷油器雾化不良、有滴漏现象（或多缸机的某一缸工作不良或根本不工作、燃油呈1微米左右的不完全燃烧的微小油滴排出气缸）应调整喷油压力，检查偶件的密封情况；（2）柴油中掺有水分或冷却水进入气缸，即水在气缸内被蒸发为水蒸气，从排气管排出，此时首先应检查柴油质量若柴油中混有过多的水，可在每天开机前，将油箱排水阀打开，将箱底沉淀物和水放掉；（3）是检查气缸垫是否被冲坏，气缸盖、气缸套是否破裂，必要时更换缸垫、缸套、气缸盖。

    3、排黑烟

    排气管放黑烟，表示喷油过多或进气量不足，未能完全燃烧。

原因和排除方法是：排气背压太高或排气管道阻塞，造成进气量不足，从而影响空气、燃油混合比，具体为，一是排气管设置不合理，弯道过多，造成气流循环不畅，二是消声器内部被过多的烟灰堵塞所致，应尽量减少弯道或及时清除烟灰；进气量不足或空气滤芯被堵塞，应检查空气滤芯是否被堵塞和进气管是否漏气；气门间隙调整不正确，气门粘滞或气门和座圈密封不好，应检查气门间隙、气门弹簧和气门密封情况；高压油泵各缸供油量不均匀或过大，应予以调整使之均匀或在规定范围之内；喷油太迟，后燃过多，应调整喷油提前角；喷油器工作不良或损坏，应清洗或更换；柴油质量差或牌号有误，应根据机型、结构及气温条件选择十六烷值适中的柴油，建议夏季用0号或+10号柴油，冬季用-10或-20号柴油，严寒地区则选用-35号柴油；缸套、活塞组件磨损严重，导致活塞环密封不严，缸内气压严重下降，柴油不能充分燃烧而冒黑烟，且发动机动力急剧下降，甚至自动熄火，此时应更换磨损件；如发动机超负荷工作，应调整至规定负荷。

    4、排蓝烟

    排气管排放蓝烟，表示燃烧室有过量的机油在燃烧，即烧机油。

原因和排除方法是：油底壳加机油过量，曲轴高速转动使机油过量，曲轴高速转动使机油飞溅到气缸壁上，并窜入燃烧室，此时应停此约10min，检查油标尺，将过量的机油排出；缸套、活塞和活塞环磨损严重，间隙过大，造成机油上窜至燃烧室外燃烧，同时伴有发动机曲轴箱废气增多，应时更换磨损的活塞组件；活塞环失去作用（如弹性不足，或被积炭或因装反而卡死在环槽内，或因各环口处同一直线上而形成活塞环对口，或油环回油孔被堵塞），此起机油大量上窜至燃烧室燃烧，出现排放蓝烟，应拆下活塞环、清除积炭、正确装配各活塞环，必要时更换活塞环；气门和导管间隙过大，摇臂室内机油被大量吸入燃烧室燃烧，应更换磨损了的气门和气门导管。若出现烧机油，排烟呈蓝色但发动机的动力未下降，且在压缩空气出口处或进气软管上可看到粘附有机油油污，可判定是涡轮增压器漏油，机油随气流进入燃烧室燃烧，此时应更换增压器，还应检查润滑油是否已污染，必要时更换；若机油过稀、机油压力过高、发动机未磨合好，也会造成机油燃烧而排蓝烟。

    总之，排烟异常是发动机内部故障的综合反映，及时处理可保证发动机正常使用，避免不必要的经济损失。

二、机油消耗量增加的影响因素

 机油消耗到什么地方去了呢？一部分由于“窜机油”的原因跑到燃烧室，被烧掉或形成积炭，另一部分则从密封不严之处渗漏掉。 

   机油一般通过活塞环与环槽的间隙，气门与导管的间隙进入燃烧室。其窜入的直接原因是第一道活塞环在上止点附近由于其运动速度急剧下降，便把附着在它上面的润滑油甩到燃烧室里去。所以，活塞环与活塞的配合间隙、活塞环的刮油量和刮油能力、燃烧室内的压力和机油粘度都和机油消耗量密切相关。 

   从运转条件来说，使用的机油粘度太低，发动机转速和水温过高，气缸套变形超过限度，起动停车次数频繁，发动机零件磨损过大，油面过高等等都会使机油消耗量增加。

    由于连杆弯曲、机体整形公差达不到要求而造成的活塞跑偏（其标志是沿活塞销孔轴线的两端，一边活塞环岸部和另一边活塞裙部出现缸套与活塞磨损的痕迹），也是引起机油消耗量增加的一个重要原因。 

采用扭曲环和组合油环，对降低机油消耗量有明显的作用，特别是组合油环重量轻，三片结构无泵油作用，本身柔顺，对缸壁的适应性好，涨圈使油环侧面紧贴在环槽上。

三、引起积炭的主要原因

引起积炭的主要原因是什么？柴油机活塞的顶部、燃烧室壁和气门周围产生积炭是较为常见的现象，它实际上是柴油和窜入燃烧室的机油不完全燃烧的产物。大量的积炭会使燃烧不良、传热恶化并降低喷油器工作的可靠性。造成积炭的原因很多，主要是： 

    1、喷油器工作不正常，如雾化不良、滴油、喷油压力过高或过低以及喷油时间过早或过迟、喷油量过多，均会使部分燃料燃烧不完全。

   2、柴油与机油牌号不对，质量差，燃烧后形成炭渣。

   3、柴油机超载或温度过高，着火过早，使燃料燃烧不完全。

   4、冷却水温度过低，影响燃料的正常燃烧。

   5、漏气严重。

   6、窜机油严重。

四、气缸盖裂纹

1、气缸盖出现裂纹的外部特征

冒白烟，有后燃排气声，水箱内窜声，气门座变形而使气门关闭不严产生漏气等等。

2、气缸盖容易出现裂纹的地方

气缸盖的进排气门座之间及气门座与喷油器座（或燃烧室镶块）之间为什么容易出现裂纹。气缸盖是个比较复杂的零件，长期在恶劣的条件下工作，阀座之间的“鼻梁区”是热力负荷很严重的地方，往往会出现裂纹。 

一般来说，水道内腔水垢沉积导热变坏；长期在高温下工作使零件材质强度下降；以及制造、使用不当等是出现裂纹的主要原因。 

从使用角度讲，起动后不热车就加载或在带负荷的情况下突然停车，柴油机在高温下突然加冷水，寒冷天气起动时突然加开水，柴油机停止工作后立即放掉冷却水，以及冷却不良，超负荷工作，喷油时间不当等等，都会导致产生裂纹，而这些原因归结起来是由于局部热应力引起的。柴油机在工作中受到复杂的机械和热力的作用，压力从约1公斤/厘米2到燃烧最高压力50～100公斤/厘米2之间变化，而温度也从进气低温到燃烧最高温之间变化，这就产生交变的应力。阀座区域平均温度为300～400℃，不但要大量传热，而且长期受高速，高温废气的冲刷。随着使用时间的增加，材质强度逐渐下降，就容易产生热塑变形。此外，由于缸盖结构形状复杂，本身亦可能有残余铸造应力，上局部热应力集中形成裂纹。所以损坏的缸盖在与活塞相对处一般微量上拱，排气门座较进气阀座硬脆，密封环带出现烧蚀和班坑。对于多缸机来说，裂纹多产生在冷却较差的缸，且自排气门座波及到进气门座。

3、如何避免气缸盖产生裂纹

从使用角度讲，应如何避免气缸盖产生裂纹呢？我们可以从下列几个方面注意： 

    1、装配时应检查各冷却水孔是否畅通。定期用碱性溶液清洗冷却系，及时清除水垢油污。

   2、发动机正在工作而水箱偶而缺水时，不得立即熄火，而应低速运转徐徐加水。不得在发动机走热后加冷水，停车后应等水温至40℃以下后再放水。寒冬季节起动不能立即加开水，而应先加热水而加开水。

   3、水箱内应加软水，并尽可能少换水。

   4、柴油机应避免长期在超负荷下工作。

   5、气缸盖螺栓要均匀上紧，并正确调整供油时间。

五、气缸套的磨损及其过程特点

1、气缸套的磨损

气缸套的磨损可分为磨料磨损、熔着磨损和腐蚀磨损。

具体说来，由于吸入空气的尘埃、燃油脏污、机油积炭结焦和金属磨屑等外来机械杂质所造成的磨损称为磨料磨损。由于燃油中的硫及其它燃烧生成物构成的酸性成分造成的磨损叫做腐蚀磨损。熔着磨损则是因为活塞环与气缸套在高温和临界润滑条件下相互滑动，由于滑动面积微小，部分金属直接接触、磨擦形成的局部高温，可使部分金属熔融粘着。如果油膜能及时恢复，起到清洗冷却作用，则不会出现故障。否则，金属熔着在比较大的范围内扩展，便发生异常磨损，“拉缸”多指这种情况。

一般情况下同时存在，且互有影响。如熔着和腐蚀磨损脱落下来的金属微粒加速磨料磨损，构成腐蚀磨损的酸性成分降低润滑油的性能，反过来又促进熔着磨损，加剧磨料磨损。但在一定的使用条件和工作状况下，总有一种磨损倾向占主要地位。

 2、气缸套磨损过程的特点

气缸套的磨损过程有什么特点？柴油机在磨合试运转阶段，由于缸套及活塞环表面的微观粗糙度大，所以磨损很强烈。经磨合而达到正常技术状况后，由于配合零件间贴合良好，润滑条件得到改善，在一个较长的工作时间内，磨损是缓慢而均匀的。最后，当由于磨损而使气缸间隙超过一定数值后，由于燃气和机油的窜漏及运动零件的敲击等因素，磨损又加剧起来。 

气缸套沿高度方向各处的磨损情况是不一样的，磨损的大小随温度、压力及润滑条件的不同而变化。在正常磨损的情况下，最大磨损发生在当活塞位于上止点时第一道气环所在地点附近。因为这里温度高，润滑条件差，金属的抗磨性下降，而且由于燃气的作用，活塞对气缸套内壁的压力也最大。气缸套的中部油膜比较丰富，可以维持比较有利的润滑条件，保护气缸套不受严重的磨损与腐蚀，因而磨损比较小。活塞在下止点处附近位置，由于滑动速度低，油膜不易形成，气缸套的磨损也较中部略大。 

由于使用维护不良或其它人为的原因，可以使气缸套在短期内出现大量磨损，叫做不正常磨损。例如当空气滤清器效率差或短路时出现的磨损；当机油滤清不良或变质污染时造成的磨损。 

当柴油机使用高硫分燃油或在低温下起动频繁时，便会出现腐蚀磨损。第一道活塞环在上止点附近位置受到强烈的酸蚀，磨损量比正常磨损大1～2倍。这时中部的磨损也增加4～6倍，主要是由于腐蚀剥落的金属微粒造成的磨料磨损而引起的。 

由上述可知，要延长气缸套的使用寿命，我们必须严格遵守操作规程，精心保养，消除一切可能造成不正常磨损的因素。尤其要把好滤清关，用油关，做到油净空气净。

六、气缸套的腐蚀及穴蚀

    1、气缸套的腐蚀

气缸套怎么会被腐蚀呢？气缸套的腐蚀是酸类物质电化学作用的破坏。当气缸套壁面温度较低时，进入气缸的水蒸汽便会凝结成水滴。这些水滴与燃烧气体作用而生成酸类，如有机酸、硫酸、碳酸等，它们凝结在气缸壁上便腐蚀气缸。实践证明，当冷却水温度低于65～70℃时，或柴油机在低温下频繁起动，腐蚀磨损便显著增加。所以，在使用过程中要注意冷却水温度的控制，尽量减少冷车起动的次数。

2、气缸套的穴蚀

柴油机用了不长时间气缸内就有水，拆机检查后发现气缸套外壁的一侧有相当数量的小孔？这种现象叫做气缸套的“穴蚀”，即“空穴腐蚀”。随着柴油机向调整强化的方向发展，穴蚀也变得日益严重起来。 

穴蚀破坏的特点是以局部聚集的深孔形式出现。在大多数情况下，破坏的表面是清洁的，没有腐蚀生成物的沉积，而且出现在气缸套承压面的一侧。 

气缸体及气缸套的穴蚀破坏，引起裂纹甚至产生通孔，导致冷却水进入气缸和机油中，显著降低了柴油机的寿命及工作可靠性。 

（1）产生穴蚀的主要根源是气缸套的振动。当活塞到达上止点时，侧压力的作用方向发生变化，活塞从缸套的一面横摆到对面，出现了活塞摆的现象。由于活塞与缸套之间留有热间隙，所以活塞的摆动是有冲击性的。这种冲击引起缸套的强烈振动。当缸套壁振动时，水腔中发生交替的拉伸和压缩，从而使外壁附近水域中产生局部的高压和真空泡。在高真空的作用下，冷却水蒸发成气泡，有的真空泡和气泡发生在气缸套外壁微小的针孔中，或在振动的作用下被挤入针孔。当真空泡或气泡受到高压冲击而破裂时，就在破裂区附近产生压力冲击波，其压力可达数十大气压并冲击气缸外壁，这样频繁的反复冲击，就使缸套表面急剧损坏。 

（2）为了防止穴蚀，目前常用的方法是：减小气缸与活塞之间的间隙，从而减小缸套的振动；采用长的活塞裙部；加大冷却水流速，改进水流方向及冷却系的结构；增加气缸套的支承刚度；改进气缸套的材料及工艺，以提高其抗穴蚀能力等等。

七、气缸套的拉缸及其主要原因

    1、气缸套的拉缸

什么叫“气缸套的拉缸”？“拉缸”也有人叫“咬缸”。它是在气缸及活塞环表面上沿着活塞运动方向出现的条纹状、带有颜色的损伤。发生拉缸时，气缸套的磨损非常剧烈，可达正常磨损的几十甚至几百倍。 

发生拉缸后，柴油机的外部特征是声音发生变化，排气冒黑烟。其后果是活塞、活塞环及气缸套工作表面被破坏，气体密封失效，机油的消耗量及窜气量迅速增加，使发动机不能正常运转，甚至在很短的时间内，由于活塞、活塞环与缸套咬死而停车。

2、气缸套拉缸的主要原因

拉缸的主要原因实际上是活塞、活塞环与气缸套表面由于高温而“熔接”拉伤。即活塞不与气缸套之间由于油膜中断产生干磨擦，炽热的磨擦热引起金属的显微熔化而粘着，并将附近的金属质点扯断。产生拉缸的最根本的原因是油膜中断。根据气体密封的要求，活塞环与气缸套之间的间隙应尽可能小，这就使它们的润滑条件十分不利。缸套与活塞环的磨擦情况取决于活塞环的弹力、工作温度、滑动速度、油膜分布、零件的质量及磨合情况等。当由于接触表面超负荷，使气缸套表面与活塞环工作面之间由于直接接触而剧烈磨擦，产生大量的磨擦热，使工作表面的温度急剧上升，其后果是两个磨擦表面熔接粘附而造成拉伤。 

可见，供油状况不良，窜气严重，零件过大的接触应力破坏油膜，是造成拉缸的主要原因。除了润滑、配合间隙、零件制造质量外，使用不当也可能造成拉缸，具体地说有如下几点： 

（1）活塞与气缸套配合间隙过小，或在正式带负荷工作以前没有经过良好的磨合。

    （2）润滑不良，如间隙小、机油稀或在装配时未涂油等。

    （3）柴油机过热。

    （4）装配时机体不清洁或活塞装得太死。

    （5）活塞及活塞环质量差。 

从使用的角度讲，还要注意尽量避免突然增加负荷或紧急停车，起动前最好用摇把将曲轴转动几圈，使磨擦表面保持一定的润滑油。

八、气门烧损原因分析

最常见的气门烧损究竟是什么原因造成的？ 

    气门烧损以排气门最为常见，其基本原因是气门座的扭曲和积炭。此外，如气门间隙调整不当、磨损过度等也能引起气门的烧损。 

当气门座扭曲时，气门密封面温度及气门与座之间的局部压力同时增加。气门密封面上往往出现沟槽，经高温气体的冲刷便会形成烧损。当气门密封面及气门座积炭严重时，使传热条件恶化，也容易产生变形，导致气门烧损。

九、气门断裂的原因及如何防止

1、气门有时会从头部断裂，造成重大事故，气门断裂的原因可能是： 

   （1）本身在加工和热处理过程中产生裂纹；

  （2）气门座扭曲，使气门承受弯曲应力；

  （3）由于气门碰活塞、气门机构传动件运动不当或间隙不合适而产生冲击；

  （4）气门头部温度分布不均匀而产生热应力。 

   2、为了防止气门早期磨损、烧损及断裂，应注意以下几个方面： 

  （1）严格控制气门机构的润滑油量，过多易生成积炭，过少则会加速磨损。

  （2）气门座、气门及气门导管应严格保证同心。

  （3）正确调整气门间隙，防止气门碰活塞。

  （4）严格控制冷却水温度，改善柴油机的冷却效果。

十、柴油机的主轴瓦及连杆瓦早期损坏的原因

柴油机的主轴瓦及连杆瓦早期损坏的原因是什么？作为滑动轴承的主轴瓦及连杆瓦，在使用中最常见的故障是耐磨合金层剥离或烧损，以及轴承的早期磨损。 

    柴油机若经过短期运转，轴瓦表面即迅速破坏或严重磨损，其原因大多不在轴瓦本身，而主要是由于使用条件或配合零件或技术状态不良而引起的。有一个调查材料表明，轴瓦损坏的原因44.9%是杂质所致，13.4%是装配不良，12.7%是同心度太差，10.8%是润滑不良，9.5%是过载，其余则是腐蚀等其它因素。 

    柴油机在起动、停车过程中，轴承经常处于临界润滑状态，可使油膜间断，磨擦面直接接触。即使柴油机在正常运转时，由于负荷不稳定等因素，轴颈和轴承也很难保持均匀和不间断的液体润滑。另外，新的柴油机在装配时未能彻底清除型砂和铁屑，可在运转过程中进入灰尘污物，也是加速磨损，造成拉瓦烧瓦的主要原因。 

    轴承的剥落主要是由于疲劳损坏。因为轴承所受负荷的大小和方向随时间而变化，当负荷不稳定时，轴承磨擦表面之间不能保持均匀连续的油膜，而且油膜的压力也在脉动式地变化。在最小油膜厚度时，承载面的局部区域内产生高温，大大降低了合金层的抗疲劳强度。另外，轴承本身制造装配不良，也是导致合金层剥落的直接原因。

    除了磨损和剥落之外，滑动轴承的腐蚀也是值得注意的问题，这主要取决于机油的质量、温度、压力和轴承负荷。轴承的高负荷部位最容易出现腐蚀，而润滑油在高温下变质而生成的有机酸和硫化物则是引起轴承腐蚀的直接原因。 

轴承的烧损，即平常所说的“烧瓦”，其主要原因是间隙过小，润滑不良及使用操作有问题。

十一、如何保证轴承能可靠地工作

为了保证轴承能可靠地工作，从使用的角度讲，应该注意些什么呢？ 一般说来从使用角度讲要注意以下几点： 

1、轴承间隙要适当，过大产生冲击，过小则润滑不良，可能烧瓦。

  2、轴承及轴颈表面质量和几何形状应严格得到保证。

  3、改善润滑质量，控制机油的压力、温度及流量，加强机油滤清。

  4、控制柴油机的温度状态，在过冷过热的情况下工作都是不利的。冷天，柴油机起动前应先预热，并用手转动曲轴使机油进入磨擦表面。

  5、采用符合规定的燃油及润滑油。

十二、柴油机大修的主要依据

为什么常常把气缸套的磨损情况作为柴油机是否要大修的主要依据？气缸套是柴油机的主要易损件之一。因为空气的压缩和燃料的燃烧做功，都是在气缸套和气缸盖等零件所形成的空间内进行，所以气缸套的技术状况自然和柴油机的经济、动力性能密切相关。 

当气缸套的磨损量及椭圆度过大时，气体密封性变坏，压缩后的压力和温度下降，使柴油机的功率降低，燃油消耗率上升，起动困难。气缸套的磨损也使大量机油上窜到燃烧室，排烟、积炭结焦现象严重，并使活塞环失去弹性，发动机过热。另外，柴油机在工作时活塞与气缸的敲击声也增大。这些因素反过来又加速缸套的磨损。所以，发动机的大修寿命，在很大程度上由气缸套的磨损所决定。通常，气缸套最大允许的磨损量，一般为其内径的0.4～0.8%左右。

    十三、新的或经过大修的柴油机

排气往往冒蓝烟甚至在排气管处滴油的原因

新的或经过大修的柴油机排气往往冒蓝烟甚至在排气管处滴油，这是为什么？若机油大量地窜入燃烧室并被汽化，排气便带蓝烟。蓝烟实际上是机油蒸汽的再凝结。有时，柴油机在冷起动或低负荷时冒蓝烟，但暖车或负荷增大后便消失，这往往是由于机油蒸汽被烧掉，当烧的不完全还会冒黑烟（产生游离碳）。 

    窜机油冒蓝烟的后果，是机油消耗量迅速上升，并产生大量的积炭和其它燃烧产物，使喷油器、活塞环的工作性能变坏，加速活塞环、气缸套等零件的磨损，应尽量避免。但冒蓝烟究竟是什么原因引起的呢？ 

1、柴油机磨合不良。试验表明，新的或大修后的柴油机一般需磨合30～40小时才能达到良好的技术状况。未经良好磨合而直接带正常负荷工作是冒蓝烟的最常见原因。

  2、活塞环、气缸套内表面光洁度、椭圆度、锥度及配合间隙不符合要求，或由于连杆弯曲、主轴孔与气缸套不垂直而使活塞偏磨，也引起窜油冒蓝烟。

  3、柴油机长期在低负荷下工作（负荷小于30～50%），气缸内压力低。

  4、油底壳内机油过多，机油压力过高，粘度太小，活塞环磨损及失去弹性或活塞与气缸套间隙过大，油浴式空气滤清器的油盘内加油过多等等。

  5、带有倒角的活塞环或扭曲环将方向装错，反而将机油泵入燃烧室。

十四、柴油机的常用技术指标

1、柴油机的主要动力指标(有效率功率)

    动力指标主要以有效率功率来衡量。从柴油机曲轴上实际测得的输出功率，它是指单位时间内所做的有效功，通常以马力作为衡量的单位。

功率就是我们实际上能够利用的功率。因为柴油机工作工程中要克服内部摩擦损失、带动各种附属设备等原因，柴油机气缸内发出的功率要比有效功率大一些。所以有效功率是柴油机气缸内发出的功率扣除各种损失以后我们真正得到的功率。

2、平均有效压力

从示功图上可以看出，气缸内的压力是随时变化的，假想有那么一个大小不变的平均压力，这个压力推动活塞移动一个行程所做的功正好等于每循环所做的有效功。这个大小不变的平均压力常用平均有效压力来表示。 

平均有效压力是个很重要的基本参数。它代表发动机单位气缸容积所发出的有效功，在其它条件相同的情况下，平均有效压力值越高，柴油机的动力性能越好。目前农用柴油机的平均有效压力一般为4.5-8公斤/平方厘米。

3、升功率

为了对柴油机气缸工作容积的利用情况做总的评价，常常采用升功率的概念。它表示柴油机在标定工况下，每升气缸工作容积所发出的有效功率。升功率越大，表明在其它条件相同的情况下，柴油机发出的有效功率越大，或者在一定的有效功率下，柴油机的尺寸越小。一般农用柴油机的升功率为：12-20马力/升。

十五、对柴油机的基本要求及选购柴油机要考虑的因素

1、对柴油机的基本要求

目前，国产民用柴油机已有一百多种，有综合利用程度高的通用机型，也有为特殊用途服务的专用机型。在这种情况下，如何正确评价、合理选择柴油机是个很重要的问题。 

基本的要求是能够长期可靠的工作，并且马力大、耗油少。还要使用、维护简单方便以及外形尺寸小、重量轻。

    2、选购柴油机要考虑的因素

（1）柴油机的用途。对于起动频繁并经常移动的机械，如拖拉机、农用汽车、移动电站等，可选用轻型高速柴油机；对于固定动力装置，如农业排灌、农副产品加工机械配套动力，则可以选用转速较低而潜力较大的柴油机。同时，对于农用动力来讲，大部分时长期连续运转，所以良好的经济性是十分重要的。 

（2）柴油机的使用寿命和工作可靠性。由于农村使用和维护保养条件较差，要选用能长期可靠运转的柴油机，而不能脱离实际，单纯追求指标先进。 

（3）要考虑柴油机的“系列化、标准化、通用化”水平。“三化”程度高的柴油机更换通用易损件和进行修理都很方便，配件供应充足，因此要尽量选用系列产品。 

（4）由于零件的自然磨损等因素，柴油机在长期运转种功率和经济性会逐渐降低，所以在配套时柴油机的功率要适当留有余地，以便充分发挥其效益。高原地区还应考虑由于海拔高、气压低而引起功率下降的问题。

十六、柴油机功率下降的原因分析

发动机动力性故障是一种常见的多发性故障，总的特征是发动机功率下降，往往还伴随着发动机排烟的烟色不良、温度偏高、运转不稳和起动困难等现象。造成柴油机动力性故障的主要原因及其排除方法如下所述。

1、供油量不足或不均匀

（1）原因：1）油箱通气孔堵塞，碰瘪、堵塞，软管扭曲、折弯，输油泵进油滤网堵塞，柴油滤清器滤芯堵塞；2）破裂，接头松动及衬垫密封不严而漏油、进空气；3）燃油中有水；4）输油泵工作不良，供油不足；5）喷油泵工作不良，供油不足或不均匀；6）供油拉杆的调整或限位不当。

（2）排除方法：沿油路按“由外到内”的顺序逐个检查。通过手油泵泵油状态检查有无漏油、进气和堵塞的情况，以及是否有水。若油中含水，则排气管冒白烟且发动机运转不稳，若上述故障因素均已排除，而故障仍在低压油路，则需检修输油泵。若故障不在低压油路，则需检查喷油泵。一般情况下，可将其侧盖卸下，检查是否有柱塞弹簧卡住或柱塞被咬紧的情况；来回扳动操纵臂，检查调节齿环是否因与衬套配合过紧而咬住，致使油门拉不到底；检查调节齿环的紧固螺钉是否松脱。依据调节臂的型式，检查相关配合是否松旷。准确的喷油量与压力的测定要在试验台上进行，加上必要的拆检，确定故障部位后进行修复。

2、充气量少

（1）原因：1）空气滤清器堵塞；2）进气管漏气；3）涡沦增压器工作不良。

充气量不足时，排气管会冒黑烟或黑灰色烟，若在隧洞内或灰尘较多的工地上施工，常会出现因空气滤清器堵塞而冒黑烟的情况。涡轮增压器一般是因润滑不良而导致损坏。

（2）排除方法：清洁或更换空气滤清器；通过修补或更换消除进气管漏气现象；检修或更换涡轮增压器。

3、喷油器雾化不良甚至个别缸不喷油

（1）原因：喷油器自身有故障；喷油泵供油压力过低。

上述情况下会造成个别缸工作不良或不工作，导致起动困难、排气管冒黑烟或白烟。

（2）排除方法：通过断缸法判定不良缸的位置。在排除喷油泵有故障的前提下，可将喷油器拆下并在试验台上检测其喷油压力、密封性及喷雾质量，通过拆检予以修复。

4、喷油正时失准

（1）原因：调整不当；喷油泵联轴节连接盘的紧固螺钉松动或键与键槽的配合间隙过大；各方面磨损造成喷油提前角减小。

若喷油正时过早，会使气缸内有敲击声，运转不平稳，排气管冒黑烟。正时过晚，会使发动机过热，有低沉敲击声，排气管冒白烟，起动困难。

（2）排除方法：恢复键与键槽的配合间隙，调整正时，紧固螺钉。

5、调速器调整不当或失效

（1）原因：调定转速过低；调速弹簧过软。

上述原因会使发动机运行无力；若调速弹簧失效，则转速可能会高忽低。

（2）排除方法：重新调定或更换调速弹簧。

6、气缸压缩压力低及各缸压力相差过大

（1）原因：气门间隙不当；气门与气门座密封不严；气缸不密封。

若气门有故障，则发动机运行无力，运转不平衡，排气管冒黑烟，严重时起动困难；

若气缸不密封则往往伴随有烧机油的情况，排气管冒蓝烟，从加机油口处可以听到窜气声。

（2）排除方法：检查、研磨气门，调整气门间隙；测量气缸压力，找出不合要求的气缸，检查气缸、活塞环和活塞的损伤情况，通过镗、磨修复或更换。

此外，排气管或消声器堵塞、燃烧室积炭过多，燃油质量差和机油油位偏高等均会引起发动机功率下降、动力性能变差。

十七、柴油机着火异常敲击声的故障判断与排除

　　 柴油机着火敲击声发生在滞燃期终了时，由于燃烧室内积聚燃料过多，点火时燃气压力上升过于剧烈，造成活塞与气缸壁以及曲柄连杆机构和相对运动零部件之间产生冲击，而发出的一种异常的金属敲击声。高速运转时的着火敲击声比较尖锐、清脆；在怠速与中速之间无负荷运转时，是连贯的“嘎啦嘎啦”的响声。这些响声是随负荷的增大而增大的，并严重影响柴油机的正常工作，加剧柴油机的损坏，缩短使用寿命，因此必须认真进行判断排除。

1、 常用的判断方法

　　 当柴油机产生的异响是有规律的，每喷油一次发出一次敲击声，并伴有机身抖动，则可由怠速或中低速向高速加大油门进行试验。如油门加大得急时响声越加严重，转速升高后，响声减弱或消失；迅速收回油门时响声消失，转速降低后，响声又有所恢复，则可初步断定为着火敲击声。具体判断如下：

　　（1）用逐缸断油的方法可以对声响部位进行判断。如果某缸断油时声响消失，声响即来自该缸。

（2）如声音较尖锐，则一般是由于个别缸供油时间过早引起；如果声音较为沉闷，并从排气管能听到轻微的“腾腾”声，而且冒出少量黑烟，可说明是由于个别缸供油量过大所引起的（由于供油时间过早或其它原因所引起的响声，有时也会排出少许黑烟）。进一步可对有敲击声的气缸进行“半断油”试验。如响声和排烟均消失，说明该缸供油量过大；如响声只减弱而不消失，要至完全断油时才消失，则说明该缸供油时间过早或由于其它原因而产生响声。

（3）如响声出现在带负荷的情况下，可用手触摸各缸排气管、喷油嘴或其附近的气缸盖处，检查其温度。将温度高的缸半断油，然后测试。如响声消失，可说明是该缸供油量过大。

　　 将出油阀高压的紧固螺母全部卸下，移开高压，将油门置于“怠速”位置，然后用起动机带动柴油机转动（如为电启动，转动时间不要超过10s，重复试验时，应间隔30s以上）。在柴油机转动的同时，逐渐加大油门，并注意观察各出油阀紧座的中心孔。如某缸过早喷出油来，当收回油门时，又过晚停止喷油，则说明该缸供油量过大。

　　（4）个别缸出现严重的敲击声，可用手捏住高压，检查脉动情况。如感到某脉动较大，也可说明该缸供油量过大。

　　（5）当认为是喷油器的原因时，可暂时将该缸喷油器与其它缸调换试验。如响声随之转移，则说明是喷油器的问题。

2、常见的故障原因及排除方法

柴油机润滑系在发动机工作时连续不断地把足够的洁净润滑油输送到全部传动件的摩擦表面之间形成油膜、实现液体摩擦、减少摩擦阻力、降低功率消耗、减轻机件磨损，以提高发动机工作的可靠性和耐久性。根据各传动件工作条件的不同，可选择压力润滑、飞溅润滑及润滑脂润滑等形式。

    润滑系统出现故障会使摩擦副之间得不到良好的润滑而使摩擦热量增多、摩擦磨损加剧，甚至发生抱瓦、烧瓦等严重机械事故。以下是润滑系常见故障及其原因。

     1、机油压力不正常

    润滑油压直接影响润滑部位的油量供给，也影响油膜的承载能力。柴油机主油道的机油压力一般应在0.20 -- 0.40Mpa之间，当低于0.05Mpa时将难以保证各零部件的有效润滑。油压不正常主要表现为油压过高和过低。

   （1）油压过高的原因  ①油道堵塞，可能造成有些部位无润滑油供给；②机油粘度过大，流通不畅，流量不足；③细滤器脏，旁通油量过小；④调压阀的压力调整不当或堵塞、卡死。

   （2）油压过低的原因  ①机油粘度过低，润滑部位的泄漏量大；②各润滑件的配合间隙过大，机油的泄漏量增加，如曲轴主轴承间隙每增加0.01mm机油压力大致降低约0.01Mpa；③调压阀调整不适当；④细滤器滤芯的密封圈失效，机油旁通量增大；⑤机油冷却器发生故障，机油渗入水中；⑥油底壳中油量少，吸油泵吸入空气；⑦管路泄漏。

      2、机油温度不正常

    柴油机正常的机油温度应该是90-110摄氏度，油温过高使机油粘度降低、油压下降，无法形成良好油膜；油温过低则使机油粘度增大、流动性差、摩擦阻力增加，使发动机的功率损失加大。

    （1）油温过高的原因  ①机油量不够；②冷却效果不良，冷却水量或风扇风量不足或冷却器中水管内壁水垢增多、水流受阻，且水垢是热的不良导体，使机油热量不易传给冷却水；③溢流阀压力低，机油从溢流阀溢出过多，通过冷却器的机油量减少；④各润滑部位的配合间隙不当，不能形成合理的油膜，摩擦产生的热量增多；⑤柴油机长期超负荷运行。

    （2）油温过低的原因  ①冷却系统温度过低；②溢流阀压力高，从油泵出来的油全部经冷却器冷却；③柴油机长时间低负荷运行。

     3、机油消耗量大

     发动机功率下降，油底壳机油平面下降较快，排气冒蓝烟，一般是由于油封或衬垫的渗漏或气缸壁磨损过度烧机油而引起的。

    具体原因：①活塞与气缸间隙过大；②活塞环特别是油环弹性差；③缸套、活塞环过度磨损，活塞环被粘住、对口，或扭曲环装反；④活塞环与环槽边隙和侧隙过大，或活塞上油环回油孔被积炭阻塞；⑤增压柴油机涡轮增压器弹力密封装置失效；⑥气门杆与导管配合间隙过大或油封失效。

      4、油水混合

     冷却水进入机油内，则机油变质、呈乳白色、粘度降低甚至失效，造成润滑效果不良；同时机油也会进入冷却水中与水垢及其它杂质混合，在水箱上部形成粘稠状混合物。

    油水混合的原因：①机油冷却器内部管子破裂或冷却器芯子两端的密封圈失效，使机油、水在冷却器内混合；②缸套外壁水道胶圈老化变质失去密封作用，缸套周围的冷却水进入油底壳；③缸床垫上的水封圈或油封圈失效；④缸体或缸盖有裂纹，水漏入油底壳。

      5、机油变质过快

     一般柴油机运转500h应更换机油一次，但有时没用多长时间就出现机油变稀、杂质增多现象，无法继续使用。

     机油变质主要原因：①机油牌号不对、质量达不到要求，一般增压和标定转速大于2000r/min的柴油机应选用CD级以上的机油；②柴油机技术状况不好，窜气、窜油、配合间隙过大或油温过高；③柴油机经常在低温、低负荷、低速下运转，活塞变形量不够，燃烧不完全，有柴油沿缸壁进入油底壳使机油稀释变质；④废气进入油底壳凝结成水分和酸性物质，使机油变质；⑤机油滤芯脏，未经滤清的脏机油进入润滑部位，加速零件的磨损；⑥滤芯密封圈破裂而发生内漏，一部分机油未经滤芯而直接通过滤清器而造成机油变质。

十九、使用中常发现柴油机机油液面增高原因分析

  （1）个别喷油器在校定压力时，调定压力值偏低（喷油柴喷射压力的标准值为18MPa），致使高压泵供油量过大，燃烧不完全，多余的柴油沿气缸壁流入油底壳；在校高压泵时，个别柱塞调定油量过大，也会产生多余的柴油进入油底壳。重新校定喷油器及高压泵，即能排除此故障。

    （2）如果使用不合格的柴油，或柴油滤芯保养更换不及时，将导致高压泵柱塞副严重磨损，使柴油渗入高压泵的油底壳。由于高压泵的油底壳与发动机油道相通，柴油便循环到发动机的油底壳，从而使机油液面抬高。这种情况就必须更换柱塞副，再校验高压泵使之符合要求，同时要使用合格的柴油并加强日常保养。

    （3）若柴油机温度过高，使机油变稀，将导致上窜至燃烧室内的机油增加，在喷油嘴处易形成积炭，使柴油机产生自燃或爆燃现象；如果喷油嘴偶件严重磨损或卡死，将造成雾化不良，产生滴油，燃烧不完全的柴油会沿气缸壁流入油底壳中，从而抬高了机油液面。经常检查和张紧风扇胶带，清洗液力偶合器芯内的油泥，适当调高进入液力偶合器的转速，加大排风量；及时清洗气缸套上的散热片及清除散热器上的灰尘和油泥，以降低柴油机的温度，并重新校验喷油器，即可排除此故障。

     总之，燃油供给系工作不良和机温过高是造成机油液面增高的主要原因。在排除此故障时应特别注意；发现机油稀释后，要及时更换新机油；要使用合格的柴油；高压泵及各喜喷油器的调定压力值一定要均匀且符合规定值；要定期清洗柴油箱，并按要求更换柴油滤芯；柴油机不能长时间高温运行。

二十、柴油机维修中容易忽视的问题

1、只更换柱塞、油嘴，忽视出油阀技术状态。出油阀磨损后会使高压剩余压力过高，造成喷油嘴断油不干脆而滴油，导致柴油机排气冒烟、敲缸、运转不稳。方法是检查出油阀，用量程0-600公斤/平方厘米压力表检测，表针从200公斤降至180公斤/平方厘米时，保压时间应大于15秒，否则应更换出油阀；或将高压口向上，泵出柴油，使油面与管口平齐，把油门放回停供位置，猛将行轮反转半圈，高压口柴油不倒吸为合格，否则应更换出油阀。  

　2、只调整气门间隙，忽视配气正时。多数人只是按说明书规定值调整气门间隙，却忽视检查配气相位是否正时。尤其是老龄机，由于凸轮磨损后几何形状发生变化，造成气门晚开早闭，会导致进气不足、排气不净、油耗上升、功率下降。因此，在调整老龄柴油机气门间隙时，应因机制宜，适当减小气门间隙数值，以弥补配气相位之误差，实现配气正时。如S195型柴油机，气门间隙每减小0.1毫米，配气相位改变3度。但气门间隙不可小于0.2毫米，否则受膨胀影响，会导致气门关闭不严。若气门间隙已是0.2毫米，而配气相位仍误差5度以上，柴油机工况明显恶化，则应更换凸轮轴。  

　3、只看油底壳油量，忽视机油质量。不少人对发动机机油只管补充，从不检查油的质量，也不更换。殊不知，在应更换的废机油中含有大量氧化物质和金属屑，使润滑性能下降，加剧机件磨损，缩短其使用寿命，因此应随时检查机内的机油质量。一般方法为用手捻研机油，若感觉有机械杂质或黏度不够，就应及时更换。另一种检查方法是将用过的机油滴在白纸上，如黑点小而色浅，四周黄色润迹较大可继续使用；若点黑而大，周围无黄色润迹，则应更换。  

　4、只知保养空滤器，忽视空气短路。引起空气短路的原因很多，如固定在三轮车架上的空滤器其进气管焊接不实、进气管接合处不加密封垫片、进气管插入胶管内松旷不加卡箍、进气胶管破裂未被发现、空滤器内缺少胶圈等，这些都会造成空气短路，使未经滤清的空气进入气缸、加剧气缸、活塞、活塞环、气门等机件的磨损。  

　5、只清洗机油滤网，忽视净化油腔的清理。多数柴油机连杆轴颈呈空心状，两端有油堵，称为净化腔。润滑连杆轴瓦的机油在离心力的作用下，其杂质贴附于腔壁上，从而提高润滑质量。一般柴油机每工作500小时要拆下油堵，应按规定方法清除净化油腔和油道中的杂质。