国Ⅲ柴油机维修技巧：故障案例分析及解决方案

2023-09-23 理论教育版权反馈

【摘要】：故障现象：一台混凝土泵送机的BF6M1013ECP柴油机，出现了过热运行故障，该柴油机其他现象正常，但是只要带负荷工作，30min内柴油机冷却系统就会过热。柴油机停机后检查散热器，发现散热器中仍有气体，所以认定此故障是由于闭式冷却液循环系统中有空气所致。案例4：风扇耦合器内油泥导致柴油机过热。由此可见，没有按期保养是造成该柴油机过热的根本原因。

案例1：节温器损坏引起冷却液温度过高。

故障现象：有一台轮胎起重机已使用多年，机温一直正常。突然出现冷却液温度过高现象，还经常开锅。此时拔开上水室进水管，不见有水流出，说明节温器有问题。拆开检查，节温器的两个阀门，均已锈蚀，即使冷却液温度升至70℃以上也不能开启。于是，气缸盖出水只能由旁通管流回水泵，机体内的高温冷却液不能经散热器进行大循环，因而冷却液温度降不下来。

故障排除：当将节温器修复安装后，柴油机的冷却液温度恢复正常。另外，有的机组在散热器前面装有百叶窗或冬季另加保温帘，当冷却液温度升高后应及时打开，以便通风散热，否则也会引起散热器开锅。

案例2：冷却系统内有空气导致柴油机过热。

故障现象：一台混凝土泵送机的BF6M1013ECP柴油机，出现了过热运行故障，该柴油机其他现象正常，但是只要带负荷工作，30min内柴油机冷却系统就会过热。

故障诊断：开始时操作者怀疑是柴油机的喷油提前角和风扇系统故障，但是检查后未找到原因。

经过仔细的检查和排查，未发现油路系统问题（没有早燃或后燃现象）；水泵、冷却风扇及传动带也没有问题；节温器也未发现异常。

柴油机停机后检查散热器，发现散热器中仍有气体，所以认定此故障是由于闭式冷却液循环系统中有空气所致。

故障排除：根据该柴油机冷却系统的结构要求，在加注冷却液时，需要拧开散热器上部的放气阀（图7-6）螺堵后才能加注，否则，就可能使冷却液加注不足，造成柴油机“无水”而“过热”。

打开该柴油机散热器上的放气螺堵，补充冷却液后，堵塞该螺堵，起动柴油机运行，柴油机过热现象消失。

故障分析：根据闭式冷却系统的特点，在加注或补充冷却液时，如果不将该风扇上的通气孔螺堵松开排气，就可能不能完全排出冷却系统内部的空气，导致冷却液加注不足，造成冷却系统散热能力下降，所以柴油机易出现过热运行。

案例3：气缸套裂纹导致柴油机过热。

故障现象：一台矿山井下铲运机使用道依茨BF6M1013ECP柴油机为动力，该柴油机在使用过程中出现过热故障，柴油机只要大负荷工作30min左右，柴油机即出现过热现象，散热器翻水并冒气泡。

故障诊断：

①开始怀疑节温器故障，检查节温器没有发现问题。

②由于原来发生过散热器里有空气导致过热故障，因此，对散热器进行了排气处理，也为排除过热故障。

③至此，根据经验，认为是气缸垫“冲缸”导致柴油机过热，逐缸拆卸柴油机气缸盖进行检查，气缸垫完好无损，冲缸因素被排除。

④全面分解柴油机进行检查，当拔出气缸套后，发现有一个气缸的气缸套有微小裂纹。故障就是气缸套裂纹所致。

故障排除：更换有裂纹的气缸套后，故障得以排除。

图7-6 BF6M1013柴油机整体式冷却风扇

1—注水口 2—出水口 3—放气阀 4—通气口

原因分析：一般情况下，如果气缸套有裂纹，应该伴随油底壳内有水或散热器内有机油等衍生现象，但这台柴油机没有这类现象，其原因应该是气缸套虽然有裂纹，但裂纹轻微，柴油机温度低时，气缸套裂纹基本不漏，当柴油机带负荷工作且气缸温度和压力增大后，气缸套裂纹由于热胀原因而变大，所以燃烧气体喷出，导致冷却液温度变高，柴油机过热。而气缸温度和压力较低时，气缸套裂纹密闭，所以没有冷却液进入油底壳。

案例4：风扇耦合器内油泥导致柴油机过热。

道依茨FL513系列风冷柴油机，采用液力耦合的风扇传动系统，该风扇耦合器又是一个机油离心式机油滤清器（图7-7）。必须定期清洗和保养。该冷却风扇耦合器的保养要求是每300h清洗风扇耦合器，也可以在更换机油时同时清洗。否则，耦合器内部的油泥堆积太厚，会降低风扇的转速，引起柴油机散热风量不足，使柴油机过热。

图7-7 风扇耦合器保养示意图

1—耦合器外壳 2—风扇静叶轮 3—耦合器罩固定螺栓 4—耦合器罩 5—专用工具螺栓

该类柴油机已出现多起因风扇耦合器油泥太厚而导致柴油机过热的故障。

有一台铁路配渣车用的BF8L513增压柴油机，运行中总是出现过热现象，开始怀疑是喷油提前角的问题，导致柴油机后燃而过热，但检查喷油提前角没有问题。后来仔细观察发现该柴油机的风扇转速很慢，才怀疑是风扇耦合器的问题。结果打开风扇耦合器后发现，耦合器内油泥厚度约有25mm，几乎完全占据了耦合器内的全部空间，所以机油通过量很少，柴油机风扇转速慢，使柴油机因散热风量不足而过热。

出现上述问题的原因是，操作者没有按照要求定期对该风扇耦合器进行保养，不仅300h没有保养，而且已经用了近3年（累计工作已达1500h以上）都没有对耦合器进行清洁。由此可见，没有按期保养是造成该柴油机过热的根本原因。这也说明，在实际使用中，柴油机正常维护保养很重要。

案例5：冷却液泄漏导致柴油机过热。

故障现象：一台ZL50装载机作业时，出现柴油机的冷却液温度增高、动力下降和加速不良等现象。停机检查，发现散热器中冷却液不足。加足冷却液后，故障消除，但运转约2h后，故障再次出现。停机检查，发现散热器中冷却液又少了很多。

故障诊断：检查柴油机机油，机油尺显示油位正常；拆下气门室罩盖，发现气缸盖上面有少量白色泡沫。放水检查，发现液质浑浊、无油渍。该装载机配套的6135柴油机的机油压力为0.15～0.5MPa，高于循环冷却液压力，如果机油散热器发生泄漏，则机油必然侵入水路，现在冷却液中无油渍，故可判定机油散热器没有泄漏。

将散热器排水管口堵住，用一根胶管使其一端连接散热器加水口，另一端插入盛有澄清生石灰水溶液的玻璃杯中，起动柴油机后，生石灰溶液变浑浊，静置后有沉淀生成。说明水套内气体含有CO₂成分，即燃烧废气侵入了水套。由此判定气缸套处发生了冷却液泄漏。

拆下气缸盖，果然发现第3缸的燃烧室内积炭严重，活塞顶表面潮湿且有水锈，气缸套有拉伤痕迹。清除了积炭，更换了第3缸的活塞、活塞环、气缸套及封水圈，装配后试机，数小时后故障再次出现。

根据本次故障的症状（冷却液大量泄漏，机油液面上升不明显，燃烧废气侵入水套），应该断定为气缸套处发生了泄漏。其分析推理如下：进气行程时，气缸内形成负压，冷却液由孔隙进入气缸；压缩行程时，部分冷却液在压缩形成的高温气体中汽化；做功行程时，冷却液在高温下进一步汽化，同时高压燃气由孔隙侵入水套；排气行程时，大量汽化了的冷却液随柴油机排气排入大气，残留的少量冷却液随着活塞的往复运动穿过活塞环的开口，沿气缸壁流入油底壳。但现在的判断与实际不符，气缸套并没有裂纹，只能再次拆检柴油机。

故障排除：仔细检查了第3缸的燃烧室和气缸垫的密封情况，测定了气缸盖的平面度，检查的结果及测得的数据均表明正常。于是，对气缸盖进行水压试验，结果发现有水从排气门处流出。拆下排气门时，发现在气门座附近有一条清晰可见的长10mm的裂纹，表明冷却液就是从这里泄漏的。原来，间歇性排出的燃烧废气在气缸盖排气门处形成了脉动气流，压力的波动营造出呼吸效应，就是在这种呼吸效应下，冷却液被吸入排气门口，燃烧废气被压进水套。由于裂纹的位置较低，被吸入的冷却液不可能全部随燃烧废气排出，残留的少量冷却液在排气门开启时流入气缸，并在燃烧室留下锈痕，造成本次故障的全部症状。更换气缸盖后，故障彻底消除。

故障分析：检查拆下的旧气缸盖，发现水套内壁有厚厚的一层水垢。分析认为，结垢降低了热传导效率，使局部区域因散热性变差而温度上升，导致与邻近区域产生温差或温差加大，热应力因温差的加大而增大，导致在应力集中的薄弱部位产生裂纹，而气缸盖的排气门座就属于这样的部位，它温度高、散热条件差、结构单薄，水垢的隔热作用使散热条件进一步恶化，因而在应力集中的作用下产生了裂纹。

冷却系统结垢不仅使冷却系统散热性能变差，柴油机温度升高，而且会对柴油机造成更严重的危害，甚至使气缸盖及气缸体产生裂纹。本次气缸盖裂纹就是一个有力的佐证。认识到冷却系统结垢危害的严重性后，就须从根本上排除和预防。采用水垢清洗剂清除冷却系统水垢，或在散热器中加入煮沸后充分沉淀的自来水（使硬水软化），能从根本上避免水垢的形成，彻底消除故障隐患。

柴油机过热运行不好，但冷却液温度过低时运行也是不合适的，同样会对柴油机运动部件造成伤害。因此，遇到此类现象时，也要及时查找原因，予以排除。举例说明如下。

故障现象：一辆JNP6125型青年牌客车，其柴油机为德国曼恩（MANN）D2866LOH23型水冷柴油机，在运行过程中，出现了冷却液温度偏低现象。柴油机正常工作时，仪表显示冷却液温度一直低于80℃。

故障诊断：根据经验，柴油机冷却液温度低的可能原因如下。

①节温器常开，不能自动控制冷却液温度。

②冷却风扇离合器长期处于高速运转状态。其原因是硅油离合器内的硅油不能正常返回储油腔（JNP6125型青年客车的柴油机不安装硅油离合器，故该问题不存在），电磁冷却风扇离合器的轴承卡滞，电磁冷却风扇离合器温度控制传感器失准或其导线插接器受腐蚀。

根据上述故障现象，检查柴油机冷却系统外部的零部件，均良好。拆检节温器，发现节温器的主阀门处于常开状态（低于76℃时应关闭），于是换上主阀门开启温度为83℃的节温器。再检测冷却风扇的工作电压、冷却液温度传感器（图4-49）的电阻和电磁冷却风扇离合器线圈的连接线，都正常。试车时，仪表显示冷却液温度为93℃，但实际测得的冷却液温度只有76℃，测量冷却液温度传感器的电阻，为1.360Ω（该车冷却液温度传感器为正温度系数热敏电阻型传感器，其电阻随温度的升高而增大，当冷却液温度为76℃时，其电阻（应为1.293Ω）明显偏大。

故障分析：检查冷却液温度传感器，发现其插接器端子被冷却液腐蚀，致使冷却液温度传感器的电阻增大。德国曼恩D2866LOH23型柴油机配置的是3速电磁冷却风扇离合器，ECU根据冷却液温度和进气温度来控制冷却风扇的转速，从而控制柴油机冷却液的温度。由于冷却液温度传感器的电阻偏大，ECU误认为冷却液温度较高，因而提高了冷却风扇的转速，使冷却液的温度持续偏低。

故障排除：清洁冷却液温度传感器插接器的接线端子后起动柴油机，故障排除。

国Ⅲ柴油机维修技巧：故障案例分析及解决方案

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