国Ⅲ柴油机异常磨损故障的诊断与预防

2023-09-19 理论教育版权反馈

【摘要】：在此情况下柴油机高速运转时机油粘度大幅度下降，形成的油膜强度不够，使轴瓦的润滑条件恶化，加速了轴瓦的异常磨损和烧瓦故障的发生。试验证明，70%柴油机运动部件的磨损发生在这一期间。起动前要对柴油机进行必要的检查，如机油油位、机油滤清器、空气滤清器、冷却液液位等。

所谓柴油机的早期异常磨损，一般是指柴油机在投入使用后，由于没有按照使用要求对柴油机进行充分的磨合行驶或没有使用质量好的维修配件（如空气滤清器、机油）等，使柴油机在投入使用后很短的时间内就造成了活塞环、气缸套、轴瓦等较为严重的损坏。

这种磨损或损坏有时也称早期磨损和早期损坏。如果一台的柴油机在最初行驶的两三个月内就出现了动力不足、排气管冒蓝烟、烧机油、机油压力低等严重故障，这台柴油机就可能出现了早期异常磨损。

柴油机出现了异常磨损后，就必须更换相关磨损部件才能修复，这给设备使用者带来了很多麻烦。因此，有必要也应该尽可能避免柴油机出现早期异常磨损。

1.柴油机早期异常磨损的原因分析

造成柴油机早期异常磨损的基本原因如下：

①操作因素：在柴油机的磨合期内的行驶过程中，没有按照磨合行驶要求行驶。

②机油质量因素：没有按照使用说明书的要求选择机油或者选择的机油质量不好。

③进气系统因素：空气滤芯不好或其他因素导致进气不干净。

相关因素的具体分析如下：

（1）柴油机长时间超负荷运行。柴油机长时间超负荷运行或者在炎热夏季长时间运行，导致柴油机温度过高，机油粘度下降，机油压力过低，使油膜破坏，轴和轴瓦之间由完全液体摩擦变为边界摩擦甚至是干摩擦，最终导致减磨合金层熔化。故障出现后可在柴油机下部或机油加注口处听到清脆而短促的异响。

在对柴油机进行逐缸断油（熄火）检查时，根据响声强弱很容易找到烧瓦或轴颈磨损缸位。在故障出现的位置和频率上，尤以第1缸最为常见。

（2）不按规定使用机油或使用不合格的机油。不合格的机油含水和杂物较多，抗氧化、抗腐蚀能力较差，使用过程中很容易结胶和积炭，且老化变质快。在此情况下柴油机高速运转时机油粘度大幅度下降，形成的油膜强度不够，使轴瓦的润滑条件恶化，加速了轴瓦的异常磨损和烧瓦故障的发生。

（3）未按要求及时更换机油。车辆行驶一定公里数后应按规定要求更换机油，特别是车辆经常行驶在砂土、多尘路面上时及烧瓦维修时，更应按要求更换机油。否则，由于机油中杂质和金属磨屑的含量大量增加，使机油很快变质，从而加剧油膜破坏，增加了轴瓦的异常磨损并最终导致柴油机轴瓦烧蚀。

（4）机油严重不足。机油在柴油机运转过程中主要起润滑、冷却、清洗、密封、防腐、减振及降噪等作用。若系统中机油严重不足，曲轴轴颈和轴瓦的摩擦表面润滑、冷却不良，导致高温发生烧瓦故障。柴油机润滑系统中机油严重不足的原因主要是机油滤清器堵塞（一般应在5000km左右更换一次机油滤清器）、机油泵损坏、油管堵塞或泄漏。堵塞常因油底壳过脏造成（一般运行车辆应在50000km左右清洗一次油底壳），或者是由于柴油机温度过高使合成冷却机油产生胶质造成。由此可见，冷却系统性能的好坏，也会导致润滑系统故障。

（5）冷起动操作不当。当环境温度低于5℃时，由于此时油泵转速低，机油粘度大，且大部滞留在油路内，此时强行快速起动柴油机，机油不能及时到达运动件表面形成强力油膜，极易导致柴油机运动件的磨损，这时柴油机所受的损害最大。试验证明，70%柴油机运动部件的磨损发生在这一期间。因此，在冬季柴油机应注意保温、防寒，装有预热装置的柴油机应利用预热装置来辅助起动。

（6）长时间低温运转。长时间的低温运转，一是造成燃烧不良，使气缸套上部产生严重的磨料磨损；二是引起电化学腐蚀。

（7）不重视空气滤清器的保养，空气滤清器滤芯堵塞严重。空气所含的各种灰尘杂质中二氧化硅占一半以上，其硬度超过钢铁，所以进入气缸的空气若不经滤清器直接进入气缸就会加速气缸磨损。

（8）润滑部件的功能减退或失效。气缸的润滑多由曲柄连杆机构的飞溅润滑与机油喷嘴的压力喷射来完成。如果机油泵失效，机油滤清器或喷嘴堵塞，都会造成气缸润滑不良和活塞冷却效果变差，致使气缸早期磨损。另外，当轴瓦早期磨损时，会导致主油路压力下降，使一些高负荷柴油机的机油喷嘴工作不良，也使系统润滑不良。因此，必须保证机油清洁、各零部件性能良好，管路干净、密封、畅通。

（9）大修机的装配质量或配件质量不好。柴油机大修时的修理质量对零部件及整机的使用寿命影响很大，频繁地拆装、工作环境不洁、修理技术不高、装配质量无法保证、调整测试设施差或使用了劣质的配件等都是柴油机早期磨损的重要因素。

（10）新机或大修机没有进行磨合行驶。对于新机和大修机，在投入最初阶段的3000km以内，都有一个磨合行驶期，在此期间内，无论是车速、载质量还是操作要求等，都有严格的要求。如果新机或大修机一上车就大负荷、高速运行，很容易可能出现活塞环、气缸套等的早期异常磨损。

2.活塞环磨损故障的不拆卸检查

柴油机使用一定时间后，活塞环开口间隙与边间隙超过了使用极限，引起压缩不良，起动困难，同时机油消耗量显著增加，排气冒蓝烟，因此，必须及时更换活塞环。现介绍几种不拆机检查法，详见表7-5。

表7-5 活塞环磨损的不拆机检查方法

（续）

只要出现上述4种异常现象之一时，就可以肯定活塞开口间隙与间隙超过了使用极限，必须及时更换。

3.预防柴油机早期异常磨损的措施

（1）起动时精心操作。起动前要对柴油机进行必要的检查，如机油油位、机油滤清器、空气滤清器、冷却液液位等。严禁先起动后加水。初次起动时，应先使柴油机空转几圈，待摩擦表面得到润滑后再起动。起动后应怠速运转升温，严禁猛踩加速踏板，待机油温度达到40℃时再起步；起步应坚持换低速档，并循序每一档位行驶一段里程，直到油温正常，方可转为正常行驶。

（2）正确选用机油。要严格按季节和柴油机性能要求选用最佳粘度值的机油，不可随意购用劣质机油，并经常检查和保持机油的数量与质量。

（3）加强滤清器的保养。使空气滤清器、机油滤清和燃油滤清器保持良好的工作状态，对减轻气缸套的磨损至关重要。加强对“三滤”的保养，是防止机械杂质进入气缸、减轻气缸磨损、延长柴油机使用寿命的一项重要措施，在农村和多风沙地区尤为重要。有的驾驶人为了节约燃料而不装空气滤清器是绝对错误的。

（4）及时检测调整柴油机的技术状态。时时处处注意柴油机运行状态的变化，保证柴油机在正常技术状态下工作。

（5）保证维修质量。维修时要严格按操作技术规程进行，一丝不苟，精心修理，杜绝修理事故和人为事故的发生，对轴颈、轴瓦、活塞、气缸、气门等精密配合部件要做到反复清洗，无尘操作。并进行精心检测和调试，选用优质配件，确保维修与装配质量。

（6）柴油机的磨合运行期。一般车辆的使用说明书都有柴油机磨合运行期限和要求，作为操作者，必须严格按照相关的要求对柴油机进行磨合期行驶。很多人不在意磨合期内的行驶要求，其实柴油机的磨合期很重要，它一方面关系到柴油机今后运行的动力性、可靠性和故障率；另一方面也是该柴油机今后运行是否省油的关键，可以肯定地说，如果柴油机的磨合不好，费油是一定的。

以道依茨FL912风冷柴油机为例举例说明。道依茨FL912系列风冷柴油机在出厂前经过台架试车检验，性能已达到出厂验收标准。但新的或经过大修后的柴油机在用户正式使用之前，还应进行50h磨合运转或2500km磨合运行。未经磨合运转不得立即投入使用，否则不仅会引起零件摩擦表面的迅速磨损，还会造成零件损毁。其磨合运行要求见表7-6和表7-7。

在柴油机磨合期内，要严格按照柴油机使用说明书的规定进行维护保养，定期更换机油，检查紧固螺母的锁紧状况，检查和排除漏油、漏气等现象。对柴油机的工作状况、有无异响、烟色有无异常、机油是否变质和短缺、各种仪表指示是否正常等都应仔细观察和注意，发现异常情况必须立刻排除。

柴油机运转过程中常常会因为一些小的故障未能及时排除而酿成较大的机械损毁事故。因此，必须防患于未然。

4.有关柴油机异常磨损的故障案例

（1）进气不干净导致柴油机异常磨损。一台F6L413FR风冷柴油机出现了早期磨损的现象，该故障的检修过程见表7-8。

表7-6 用于汽车的柴油机2500km磨合运行规范