四冲程柴油机启动故障分析

四冲程柴油机启动故障分析

曹海忠

北海航海保障中心天津航标处天津市滨海新区300456

摘要：柴油机在工业生产中的应用范围十分广泛，随着工业生产技术的不断提升，柴油机系统也变得日趋复杂，功能也更加强大。然而柴油机日常运行过程中，也经常面临一些故障现象的侵扰，严重影响到了柴油机的运行效率和运行安全。因此文章以四冲程柴油机为研究对象，着重就启动故障展开分析。

关键词：四冲程柴油机；启动故障；分析

一、四冲程柴油机的工作原理

四冲程柴油机有四个工作冲程组成，分别是进气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。进气冲程：进气门打开，活塞从上止点向下止点移动，气缸内体积增大，压力减小，空气在大气压的作用下，通过进气门进入气缸；到下止点时进气门关闭。压缩冲程：进气门、排气门关闭，活塞从下止点向上止点移动，气缸门的空气得到压缩，体积减少，气体温度升高压力增大，为喷油器喷油燃烧创造了条件。做功冲程（燃烧、膨胀冲程）：进、排气门关闭，在压缩冲程末，喷油器喷油，雾化的燃油遇到气缸内的高温高压气体燃烧，燃烧使缸内的压力和温度迅速上升，高温高压气体推动活塞从上止点往下止点移动，并通过活塞、连杆、曲轴对外做功。排气冲程：排气门打开，活塞在曲轴惯性作用下，从下止点向上止点移动，气缸内的废气从排气门排出，活塞到达上止点附近时，排气门关闭，进气门打开，为下一个循环做好准备。

二、四冲程柴油机的结构

柴油机有六大系统二大机构组成，分别是：起动系统、进排气系统、燃油供给及调速系统、润滑系统、冷却系统、增压系统、配气机构和动力传递机构。起动系统：由起动电机、起动按钮、钥匙、蓄电池组、电磁开关等组成。进排气系统：由进气管、空气滤芯器、排气管、消声器等组成。燃油供给及调速系统：由输油泵、燃油滤清器、高压油泵、调速器、喷油器、高压油管、低压油管等组成。润滑系统：由油底壳、机油泵、机油滤清器、机油冷却器等组成。冷却系统：由冷却水箱、冷却水泵、散热扇、节温阀等组成。增压系统：由增压器组成。配气机构：由气缸盖、气门导管、气门座、进排气门、摇臂、推杆、配气凸轮等组成动力传递机构：由活塞、连杆、曲轴、轴瓦、轴承、飞轮、传动齿轮等组成。

三、柴油机启动故障排除

柴油机出现故障时，要通过显示出来的故障现象，利用：问、看、听、摸、嗅，各缸断油、替换等方法，结合原理、结构分析排除。问：向当事人（值机人员）仔细询问机器工作情况和故障发现的过程。看：观察仪表盘上各仪表读数、排烟颜色、冷却水及机油变化听：听机器有无异常声音，可用一字螺丝刀一端插在机器表面，一端贴近耳朵，听各怀疑部位的声音及其变化摸：刚开机时摸排烟管根部温度，摸柴油机机体，感受温度、振动等情况。嗅：用鼻子闻柴油机是否有异常气味，如燃烧不完全，干摩擦烧焦等气味各缸断油：通过依次断开各缸供油，观察柴油机的工作情况，从而判断该缸有无故障，将故障范围压缩替换：将一新件替换怀疑有故障的配件，看故障是否消失，从而找到故障点。

柴油机不能启动可归结为两个方面，一是起动电路故障，二是柴油机本身故障。（1）如按下起动按钮，起动电机、电磁开关无任何反映，说明起动电路有故障。可按照下列方法排除：按照柴油机起动电路路由（蓄电池正极—电磁开关大接线柱—电流表负极—启动钥匙—起动按钮—电磁开关小接线柱—电动机内部打铁—蓄电池负极），分别测量各节点对地直流电压，直流电压在26V左右为正常，如果直流电压为0或者很低，说明此节点与前一个节点间有断路或接触不良现象，再借助万用表电阻挡，找出故障点并排除之。（2）如果按下起动按钮，电磁开关动作，但不能带动油机转动，测量两块串联蓄电池正负极间的电压太低（小于24V），说明蓄电池电量不足，需要充电。（3）如果按下起动按钮，电磁开关动作，也能带动油机转动，但柴油机空转，按钮一松油机立即停止转动，说明气缸内的燃油并未燃烧或者燃烧不好，应从燃油供给及调速系统入手，分析排除故障。按照燃油供给路由（油箱—油阀—输油泵—燃油滤清器—高压油泵—喷油器）依次检查供油情况及喷油器雾化情况。在排除油箱内没油、油阀没打开、油路进气、油管堵塞、喷油器雾化不良的故障后，油机还无法起动，再检查调速器是否处于停止供油位置、喷油提前角是否正确、气缸是否严重漏气等，按照从简到难，由外及里的原则排除故障。

四、案例分析

（一）基本概况

8NVD48A_2U型柴油机系四冲程，废气增压，可逆转，缸径为320毫米，行程为480毫米，转速为428转/分，持续功率为1320马力。这种柴油机的操纵系统结构紧凑、操作灵活、管理方便，但此套装置滑阀较多，机构复杂，故障现象也较多。以下仅分析启动故障。

（二）启动系统故障

1.起动时间过短而使柴油机不能维持运转

当操纵手轮转至起动位置，起动辅助手柄偏转到起动位置时停留时间过短，很快就回复到中间位置，柴油机虽能转动，但不能维持运转。其原因是：（1）延时放气阀调整螺钉开度过大，压缩空气总管中的压缩空气进入延时放气阀蓄压室内的压力升得比较快，延时放气阀就较早开启，使主起动阀立即关闭，导致柴油机虽能转动，但由于压缩空气进入气缸的时间过短，柴油机不能维持运转。这时，应将调整螺钉适当旋进以减少开度。（2）延时放气阀在开启状态时卡住，该阀内的小活塞在开启状态时卡住，则从控制阀来的压缩空气到达延时放气阀A孔时，很快从B孔泄去。这路压缩空气是来自控制阀与伺服器相通的气路，如果过早泄出，会导致起动凸轮提前复位，起动滑阀和主起动阀相继关闭，起动时间过于短促。这样柴油机虽能转动，但不能维持运转。判断延时放气阀小活塞是否卡住，办法很简单，只要把手放在B孔处，稍稍转动一下操纵手轮，若立即感到有气泄出，就证明小活塞被卡住，这时，必须拆检清洗，使其灵活。

2.起动过程不能结束，而使压缩空气大量消耗

当操纵手轮转至起动位置，起动辅助手柄不复位，气缸长时间充气，压缩空气大量消耗，压力迅速下降。其原因可能是：（1）伺服器活塞在起动位置卡住或者弹簧折断。伺服器活塞一般是不会卡住的，但必须技时拆检、清洗、加滑油，以确保其灵活性，至于弹簧折断则需换新。伺服器如不能回复到中间位置时，可用手扳动起动辅助手柄使其复位。（2）延时放气阀活塞在阀关闭状态下卡住，以致伺服器不能放气，保持在起动位置。检查方法应先卸下进、排气管接头，用喷烟雾的办法，观察其活塞、锥形阀是否正常，如不正常时应及时拆卸修复。（3）控制阀中的横向滑阀在某一端卡住，以致若正车（或倒车）方向起动时正常，则倒车（或正车）方向起动时，伺服器不能放气，也保持在起动位置。此时，应拆卸该阀两头端盖，用手指推动以试其灵活性后，决定清洗、拂磨或换新。（4）控制滑阀端与起动断油凸轮连接的拨动销脱落，下轴起动断油凸轮转动换向时，控制滑阀未动作，则在正车或倒车起动时，其中总有一次横向滑阀位置不对应，造成控制阀、伺服器至延时放气阀的气路不通，导致起动过程不能结束。此故障很容易查到，将操纵器侧面道门盖卸下，观察拨动销即可发觉。

总之，柴油机启动过程复杂，故障排查较为困难，启动故障也是多种多样，文章结合8NVD48A_2U型柴油机，探讨了常见的两种启动故障现象和排除办法，期望能够起到一定的借鉴作用。

参考文献：

[1]操江能.某轮船四冲程柴油机排烟温度异常原因分析及排除方法[J].武汉交通职业学院学报，2019，21（02）

[2]任兴豪.喷油系统故障对船用四冲程柴油机运行性能影响分析[J].内燃机与配件，2018（19）