故障原因分析与诊断：国Ⅲ柴油机故障诊断案例分析

2023-09-19 理论教育版权反馈

【摘要】：图9-5 机油油面高度示意图1.油底壳机油中有水的故障原因分析与诊断润滑系统和冷却系统是柴油机两个主要组成部分。如发现这种水中有油，油中有水的现象，可初步断定为机油冷却器故障。

柴油机油底壳内机油油面自动上升的原因主要是：进水、进柴油或进液压油。

一旦检查发现油底壳内机油油面升高，首先尽量查明混入了何种液体，这不外乎水、柴油、液压油3种。

①首先从油底壳中取出一点机油观察颜色变化，若有水渗入，机油应呈乳白色，从油底壳放油时也能看得出来，在磁性螺塞上一般会有水滴。

②闻其味，是否有柴油气味。

③查看设备部分的液压油是否减少，及外部液压系统有无渗漏之处。

初步判断故障属于哪一类问题后，再做如下专题检查。

图9-5 机油油面高度示意图

1.油底壳机油中有水的故障原因分析与诊断

润滑系统和冷却系统是柴油机两个主要组成部分。它们有各自的作用，且油路和水道互不相通。柴油机工作时通过润滑系统的工作将机油不断地送往各零件的摩擦表面，以起到减小零件表面的磨损；带走零件表面的“磨料”；冷却零件之间产生的热量；密封零件间隙与空隙，减少气体的泄漏，此外，还可以减缓零件冲击、降低工作噪声和减少零件表面受化学侵蚀等作用。在润滑系统工作的同时，冷却液通过冷却系统的工作，将经过降温的、并具有一定压力的冷却液通过水管输送到各零件的外部吸收热量，使柴油机中在高温条件下工做得到冷却。一旦冷却系统的零件出现裂纹使冷却液渗入到机油里，从而造成柴油机出现机油有水的故障，最终令其动力性能下降且不能正常行驶。造成柴油机机油有水的主要原因如下：

①气缸盖内部的水道产生裂纹。气缸盖在严寒的冬季冷却液将水道冻裂；在柴油机过热时添加冷水使气缸盖的水道所受热应力突变而产生裂纹，或气缸盖在铸造时残余应力的影响以及气缸盖在生产中水道壁的厚度过薄强度不足产生裂纹。以上原因的出现都会使冷却液经裂纹通过气门和气缸进入到油底壳与机油混合使机油变质，从而加剧零件的磨损。此外，在气缸盖顶部装有水道加工孔水塞（水堵）受锈蚀产生的水孔或裂纹，会使冷却液通过气门推杆孔直接进入到油底壳。

②气缸垫问题引起的机油中有水。气缸垫由于受到高温、高压燃气和有压力的机油、冷却液的作用下产生烧损、冲坏或变质。同时，气缸垫自身的弹性下降、气缸盖螺纹损坏或气缸盖翘曲变形，使气缸垫不能补偿气缸盖与气缸体接合面的不平度。以上的原因出现在气缸盖下端面与气缸体上端面之间所对应的相通的水套附近，该部位的水压较高同样会导致冷却液冲破气缸垫的密封经过气缸进入到油底壳与机油混合。

③气缸壁问题引起的机油中有水。气缸壁的工作表面直接与高温、高压燃气相接触，为了提高气缸壁的导热性防止柴油机在高速大负荷工作时过热。在制造气缸体时，各气缸之间形成几个空腔互相连通构成水套，由于一般的冷却液中含有钙、镁和硫酸盐容易在水套表面上沉积成水垢产生锈蚀。同时，当活塞在作高速往复运动时，气缸壁的工作表面要承受很大的压力，以及活塞环自身的弹力紧贴在气缸壁上，就像刀一样对气缸壁产生刮削的作用，使气缸壁变薄。此外，气缸体在铸造时残余应力的影响以及在生产中水套壁的厚度过薄、强度不足，都会导致气缸壁出现裂纹或水孔使冷却液渗入到油底壳。

④由冷却系统问题引起的机油中有水。冷却系统的分水管、水套由于受到冷却液的锈蚀而产生裂纹或水孔，冷却液在水泵的作用下进入油底壳与机油混合，从而使散热器里的冷却液过少，导致柴油机冷却液温度过高。

⑤加注的机油里有水分。由于机油里含有过多的水分，当柴油机运转时，在曲柄连杆机构的铰动及机油泵的作用下机油产生的流动性，使机油与水混合产生乳白色的物质。

⑥机体（气缸体）缺陷。机体上有砂眼，特别是在缸体上的水室部位，该部位有主油路，与主轴瓦孔有斜油道相通，如有砂眼、缩松等铸造缺陷，将有水漏入油底壳内。可卸下油底壳查看，若发现主轴瓦孔处出水，则说明油道与水室相通。此时检查冷却液，则一定有机油漂浮在上面。若无机油漂浮，则说明砂眼在其他部位，认真观察气缸体内什么部位漏水。为确保柴油机的使用，更换气缸体总成，防止出现划瓦或烧瓦事故。

⑦机油冷却器破裂或开焊。工作时，机油进入冷却液中；不工作时水漏入机油中，引起机油液面上升。此时，冷却液中会有油漂浮。如发现这种水中有油，油中有水的现象，可初步断定为机油冷却器故障。拆下柴油机右侧机油冷却器盖，取出机油冷却器，放在水中，一端堵死，另一端通入压缩空气，看何处冒气泡，找出开焊、裂纹处，焊修后，再通入0.3MPa的压缩空气，检查是否已修好。若不能修复，则更换机油冷却器。

因混入水而使机油油面上升，其中以第①、⑦种现象最为常见。第①故障现象有时在途中就易发现（加入的冷却液很快没有了，而外部又无漏水之处，查看机油标尺，油面上升很多），第⑦种故障现象往往有一个渐变过程，加冷却液时，可发现有机油漂浮，并逐渐增多。其他几种故障故障现象相对少见。因此，当柴油机出现因水进入油底壳而导致机油油面升高时，应重点检查第①、⑦两处位置。

2.油底壳机油中有柴油的故障原因分析与诊断

机油中混入柴油后，机油被稀释发涩，此时凭手感或闻一下就能判断出来，若有柴油味，可断定机油中混入的是柴油。具体原因如下：

①某个气缸的喷油器损坏、喷油器针阀偶件卡死、裂纹、烧损等，柴油成柱状喷入气缸，不能雾化，流入油底壳，使油面上升。发生这种现象常伴有柴油机振动增大、动力减小、排气大量冒黑烟等。可用单缸熄火法判断是哪个气缸的喷油器出了故障，然后酌情更换喷油针阀偶件或喷油器总成。

②高压油泵内部泄漏柴油。由于燃油不清洁，导致柱塞副磨损过度，而泄入高压油泵底内，经回油管进入油底壳而使油面上升。同时伴有柴油机动力不足、乏力。检修高压油泵应到专业修理厂或维修站，不可进行“差不多”的修理。

③输油泵活塞密封圈损坏，导致柴油漏入泵体内，而顺机油回油管泄入油底壳，引起机油面上升，须修复更换输油泵。

④单体泵柴油机因单体泵安装套裂纹或单体泵上的O形密封圈损坏而导致柴油漏入油底壳，使机油油面升高。

以上是机油中混入柴油使油面上升的4个可能出现故障的地方，其中①很容易判断且最为常见；而②就不易判断，需要专业检查才能发现；至于第③种现象，只要换一个新的输油泵，就可轻而易举地判别出来，若油面不再上升，动力正常了，则说明原输油泵有故障，否则就可断定是高压油泵有故障；第④种现象只发生在单体泵柴油机上，只要对该柴油机结构熟悉，就不难做出判断。

3.漏入液压油

若机油液面上升是漏入了液压转向油，则不存在上述特征现象，取来机油看无异味和颜色变化。应如何判断呢？这就首先要看液压油罐中的液压转向油是否少，是否需要经常添加，等等。若是，而转向液压系统又无外部渗漏机油处，则可断定机油中漏入了液压油。原因是液压转向油泵轴上的油封损坏，液压油漏入齿轮室而进入油底壳，使油面上升。解决的办法是更换液压转向泵油封或总成。漏入液压转向油的地方仅此一处，容易判断。

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