2.4 熄火异常故障的快速诊断
柴油机运行过程中,熄火异常现象(自动熄火或不能熄火)并不少见。一般情况下,柴油机自动熄火主要有两种现象:突然自动熄火或缓慢自动熄火。而不能熄火故障也可分为两种因素导致:机械因素和故障因素。柴油机熄火异常故障的主要原因见表2-10。
表2-10 柴油机熄火异常故障的主要原因
2.4.1 自动熄火故障的诊断与处理
柴油机自动熄火的原因很多,不同机型的不同故障所导致的自动熄火也不尽相同。但故障现象的分析、判断、处理方法基本一致。一般可从熄火前后的转速降低的缓急程度和排气烟色的变化等技术状态进行分析来判断故障的大致部位,然后排除故障。
(1)熄火前有不正常现象
①转速不稳并逐步降低直至柴油机熄火,除此之外,柴油机没有其他异常现象。此类熄火故障一般是由供油量不足或供油中断引起的。其表现为柴油机运转中渐渐无力、转速下降,最后自动熄火。此时故障的基本原因及处理方法如下:
第一步:先打开油箱盖,查看柴油是否用尽;若无油,重新加油及排空后即可启动。
第二步:若柴油充足,则可能是油箱盖通气阀门或燃油滤清器或油水分离器堵塞,以及管路进气。拧松喷油泵或输油泵的油管或放气螺钉,用手油泵供油,观察油管或放气螺钉处的流油情况。
a.若放气螺钉处有气泡冒出,则是管路中进入空气,应查明手油泵、油管及各接头是否拧紧、有无裂纹或磨穿。因为空气具有很大的可压缩性和弹性,燃油箱到油水分离器、油水分离器到喷油泵上的输油泵的油管因漏气而有空气进入,将减低该油管内的真空度,使其对油箱内燃油的吸力减弱而导致柴油机运行无力。如果漏气严重,输油泵有可能不能吸入燃油而断油,柴油机就会自动熄火。此时柴油机熄火后启动困难或不能启动。
b.若燃油中没有气泡,可将手油泵回位固定,拆下输油泵后油管,使用起动机带动柴油机转动,若输油泵无油流出,说明输油泵有故障,更换输油泵。
再次启动柴油机,如果柴油机一带负荷运行就出现转速下降且运转无力,说明油路有堵塞,柴油供不上,此时保养柴油滤清器,逐段检查、清洗、疏通输油管。具体检查方法请参考本书第1章相关内容。
另外,北方冬季若因油中有水结冰而堵塞油路,应清洗并疏通输油管;冬季若使用的柴油标号不对,也会因蜡质过多、流动性能差而使低压油路不畅,也可能导致自动熄火。
第三步:如果经过上述检查未能排除故障,则可人工转动曲轴,进行进一步的检查,重点是检查柴油机是否存在轻微拉缸、轴瓦轻微烧蚀或其他机械损坏(如配气机构故障)故障,然后酌情处理。
重要提示 柴油机缓慢自动熄火,在没有找到故障点并排除故障之前,建议不要大负荷运转,至少不要大负荷长时间运转。
②熄火时转速逐渐降低,且排气冒浓烟。此类熄火故障一般是下列因素所致。
a.柴油机严重超负荷,或是供油过晚,进气不足(进气管道堵塞,或进气门间隙过大、配气凸轮过度磨损等),是混合气过浓、不能完全燃烧所致。此类故障往往是几种原因纠合在一起,不容易分别,所以排除故障时也应一项项进行分析检查。
b.如果柴油机功率明显不足,同时排气管冒黑烟越来越严重,最后自动熄火,则可能是空气滤清器被堵。应保养空气滤清器,必要时更换空气滤芯。
③熄火时转速急剧降低、排气冒黑烟。此类故障的可能原因如下:
a.主油道机油压力不足(油底壳缺油、回油阀卡死在启动位置、机油泵不供油或机油变质过稀等),使曲轴与轴瓦表面润滑不良,造成烧瓦抱轴,使柴油机自动熄火。
b.柴油机维修过程中,更换活塞缸套时,两者配合间隙过小,柴油机在投入工作后,活塞受热膨胀,在气缸内运动受阻或轻微拉缸,导致柴油机熄火。
④严重漏气引起的熄火。此类熄火故障的原因主要有:
a.气缸垫冲坏,单缸机减压阀由于手柄脱落自动转到减压位置或活塞断裂等。
b.气门杆弯曲或折断,气门弹簧断裂,气门锁夹脱落而使气门严重漏气。
⑤熄火前,柴油机温度高、机油压力低。此类熄火故障的原因是:
柴油机温度高、机油压力低,造成柴油机过热与润滑不良,导致柴油机内部运动件卡死。对此类故障需认真进行检查,找出故障的具体原因并予以排除。在未查明故障的原因并排除之前,不得重新启动柴油机。
a.冷却系统无水或严重缺水;风扇皮带脱落;缸套活塞受热过度而膨胀咬死。
b.润滑不良使配合间隙过小,发生拉缸、烧瓦等严重故障。
c.因连杆螺栓断裂、曲轴平衡块螺栓断裂或曲轴断裂而卡死。
此类熄火故障发生后,柴油机曲轴一般不能转动,或即便能转动也是非常费力且曲轴箱内部会出现异响。
(2)熄火前没有不正常的现象
柴油机自动熄火前,没有任何先兆而突然熄火,一般是柴油机的燃油系统油管断裂、喷油泵断轴或高压油路故障所致,也即燃油系统停止向缸内喷油而致使柴油机突然自动熄火。当遇到此类熄火故障时,首先检查喷油泵是否转动和供油。
①喷油器不工作。喷油器喷油嘴偶件受柴油中水分或酸性元素锈蚀会发卡或咬死;针阀密封面受损、缸内可燃气窜入并形成积炭,也会使喷油嘴偶件发卡。此时,喷油器停止喷油,使柴油机自动熄火。
②喷油器工作恶化。若喷油器滴油严重、调整弹簧断裂和喷油嘴偶件因磨损而使配合间隙增大等,都会使喷油压力下降、柴油雾化不良和喷油时间延迟。此时,柴油机油耗上升、功率下降,设备重负荷时柴油机也容易熄火。
③喷油泵不工作或工作恶化。若柱塞卡死、柱塞严重磨损、出油阀或柱塞偶件严重磨损、柱塞弹簧或出油阀弹簧折断,以及喷油泵传动螺栓折断等,都会使喷油泵不工作或工作恶化而导致柴油机熄火。
④喷油泵油门操纵拉杆损坏及连接销脱落,导致油门系统控制失效,使柴油机熄火。
⑤高压油管或低压燃油软管断裂。高压油管既细又长且承受很高压力,若油管变形断裂或接头松动渗油,则会中断供油,使柴油机熄火。低压油路中燃油软管因被挤压、异物摩擦或老化折断,也会使供油立即中断,柴油机快速熄火。
⑥车辆换挡时柴油机熄火。在车辆行进中换挡,如果操作规范,但出现熄火现象,需要检查以下问题:首先看怠速是否稳定,怠速是否过低。如果怠速不稳或怠速低,只要把怠速调整到正常转速即可。其次,如果怠速正常,则可能是离合器分离装置有问题,需要检查或清洗离合器分离装置。
(3)自动熄火故障排除案例
表2-11所列柴油机自动熄火故障的排除案例可供排除同类故障时参考。
表2-11 柴油机自动熄火故障案例
2.4.2 不能熄火故障的诊断与处理
(1)故障现象
油门控制装置回零位、按下停机按钮或关闭排气制动阀(熄火)后,柴油机仍然不能熄火。
(2)故障原因
此类故障实质上是柴油机操作停机后仍不能停止供油所致,主要原因如下。
①油门(熄火)装置不起作用 主要原因是:
a.加速踏板拉杆不能完全回位,喷油泵不能断油。
b.排气制动系统的控制缸失灵或联动机构松脱,造成负荷操纵臂不能达到停油位置;储气筒内压力不足、供气管路堵塞或漏气,使排气制动系统不起作用。
c.停机电磁阀伸缩臂因转动不灵活、发卡等原因而不能回位,或伸缩臂回位弹簧弹力不足致使其回位困难,都可能导致柴油机不能熄火停机。
②断油电磁阀故障 某些类型的柴油机(如康明斯PT泵柴油机和VE式分配泵柴油机)使用断油电磁阀熄火。如果该电磁阀损坏或关闭不严,即便油门控制装置回0位并关闭电源,由于电磁阀没有关闭,燃油会继续喷入燃烧室,柴油机不会熄火。
③机油或燃油非正常进入燃烧室 主要原因有:
a.因气缸垫烧蚀而导致油底壳内的机油(或油气)进入燃烧室参加燃烧,关闭停机按钮后柴油机停机缓慢(或需要较长时间的怠速运行才能停机)。
b.进气预热装置——火焰预热塞损坏或预热电磁阀损坏,使大量燃油通过预热塞漏入进气管后进入气缸参加燃烧,此时柴油机不仅停机缓慢且有爆燃现象。
④电控柴油机不能熄火 对于电控柴油机而言,柴油机不能熄火的原因可能还有电控系统方面的因素,比如,虽然关闭了停机按钮,但柴油机的ECU控制电路并未断点,所以柴油机不能停机。
(3)故障诊断
①如果柴油机转速不稳,同时加、减速反应不灵敏,并且调速器的负荷操纵臂完全向减油方向扳到底,柴油机仍不能熄火,则表明调速器飞锤总成松脱。
②如果柴油机运转不良,但不能熄火,则应检查熄火拉钮的钢绳是否松脱,熄火拉钮钢绳导管与调速器一端的固定是否稳靠。
③如果柴油机运转良好,柴油机又没有熄火拉钮,则应检查手控杆松到底以后,调速器负荷操纵臂能否达到停油位置。反复踩动加速踏板,检查加速踏板拉杆运动是否灵活,有无卡滞现象。
④检查排气制动系统,首先检查设备储气管内的气压是否达到0.45MPa以上,如果气压正常,则操纵排气制动开关,观察排气制动工作缸是否工作正常。
如果开、闭排气制动开关时,能够听到排气声,则表明制动开关工作正常,故障可能是由排气制动工作气缸锈蚀卡死或排气制动阀转动不灵造成的,应润滑修复工作缸和排气制动阀。
如果排气制动阀活动自如,则应在操纵排气制动开关的同时,观察加速踏板操纵联动机构的工作情况,要求排气制动开关在接通状态下,联动机构必须能将操纵臂或熄火摇臂拉到停油位置。
⑤负荷操纵臂已在停油位置,但柴油机仍不能熄火,则表明故障在调速器,应拆下喷油泵总成,进行全面的检查与调试。
⑥如果柴油机其他状况正常,按下停机按钮后不能停机,此时可以观察停机电磁阀伸缩臂是否回位,如果回位不足或没有回位,则可以手动让其回位,柴油机即可停机。这说明停机电磁阀伸缩臂有问题,应检查处理停机电磁阀及伸缩臂等相关部位。
⑦如果按下停机按钮后,柴油机需要怠速运行一段时后才能停机,则检查有无油气(机油或柴油)非正常进入气缸。重点应检查进气管火焰加热塞及预热电磁阀等是否存在问题,酌情处理。
⑧对于电控柴油机,如果关闭了停机按钮后柴油机仍然不能停机,则需要对ECU及整车电路进行检查,找出故障原因并予以排除。
⑨对于康明斯PT泵柴油机、VE分配泵柴油机不能熄火故障,首先要检查喷油泵上的断油电磁阀是否损坏(关闭不严或卡滞)。
(4)故障案例
①故障现象:一辆柴油客货两用车,其动力为VE分配泵柴油机。该车出现的故障现象是:将启动点火开关转至“OFF”,柴油机仍然怠速运转,不能熄火。此时如猛踩加速踏板(加大油门),随着柴油机转速的升高,柴油机却能熄火。
②故障诊断:根据上述故障现象,柴油机不能熄火的可能是因喷油泵上的电磁式断油装置有问题。断油电磁阀由电磁阀、电磁线圈、弹簧等零件组成。
当需要停止柴油机转动时,可将点火开关转到“OFF”位置,此时切断电磁线圈电源,电磁力也就随之消失,弹簧会把电磁阀的针阀推回阀座而关闭进油孔,油路被切断,喷油泵停止供油,柴油机自然也就熄火了。
③故障原因:为了判断断油电磁阀是否损坏,将其从喷油泵上拆下来进行测试。当给断油电磁阀通电时,针阀能迅速抬起;在切断电源后,针阀能迅速落座,这就说明电磁阀性能良好。接着对电磁阀的针阀和阀座进行认真的观察,发现阀座上有些铁质硬物,这很可能就是故障的原因所在。
由于电磁阀的阀座上有硬物,针阀在落座时被垫起,致使针阀与阀座之间出现一定的间隙,从而使少量柴油通过此间隙进入喷油泵内,造成柴油机不能熄火。当猛踩加速踏板加速时,柴油机转速在瞬间迅速提高,这时进入喷油泵的少量柴油就不够用了,柴油机因供油不足而熄火。
④故障排除:将喷油泵断油电磁阀(图2-17)阀座上的污物清洗干净后装复,启动柴油机运转数分钟后将点火开关转至“OFF”位置,柴油机立即熄火。
图2-17 VE分配泵断油电磁阀的位置