故障檢修與技術(shù)維護

柴油發(fā)電機功率不足的影響因素、診斷思路及處理方法

 

摘要：柴油發(fā)電機功率不足一般是動力方面的故障，一般表現(xiàn)為正常情況下排溫較高、煙色較差，柴油機過熱，柴油機聲音不正常，并有機油壓力下降等現(xiàn)象。用戶使用因素是診斷柴油機功率不足的首要檢查項目，主要原因有不做保養(yǎng)、不正確的使用、嚴重超載、隨意改裝、使用不合格的燃油等。在日常維修工作中，康明斯公司重點考慮從氣路故障、油路故障、后處理故障、電路故障和柴油機機械故障幾方面因素，分析柴油發(fā)電機組輸出功率不足或機組功率帶不上的原因和處理方法。

 

一、功率不足的影響因素

 

1、氣路

      氣路排查主要從進氣壓力小及排氣背壓過大兩個方面入手，排查時從源頭開始，一段一段排查。氣路系統(tǒng)常見故障如圖1所示。

 

圖1  柴油機功率不足的氣路故障點

 

2、油路故障

      油路系統(tǒng)常見故障如圖2所示。柴油機油路故障主要有低壓油路氣阻、油路堵塞、柴油機噴油泵故障和噴油嘴偶件早期損壞等故障。眾所周知，防止各種機械故障的產(chǎn)生要比排除故障更為重要，只要正確維護與保養(yǎng)、及時檢查與調(diào)整和提前消除故障隱患，故障發(fā)生率就會明顯降低。

 

圖2  柴油機功率不足的油路故障點

 

 

3、尾氣后處理系統(tǒng)故障

      對于滿足國三的電控柴油機，排放標準的后處理故障有一部分是限制功率的，后處理的故障一定要引起重視。有些后處理的故障，即使已經(jīng)修復(fù)，柴油機動力也不會立刻恢復(fù)，需要經(jīng)過一定工作循環(huán)，或者執(zhí)行一系列的測試。

4、電路故障

      對于有故障碼的，故障碼優(yōu)先。對于沒故障碼的，傳感器拔下來觀察是否有腐蝕銹蝕退針等現(xiàn)象，接頭是否松動，ECU供電搭鐵是否正常。引起柴油機功率不足的電路常見故障是傳感器信號偏移，導(dǎo)致噴油量異常。常見的導(dǎo)致動力不足的傳感器有一軌壓傳感器、進氣溫度壓力傳感器、機油溫度壓力傳感器、車速傳感器、冷卻液溫度傳感器、曲軸/凸輪軸位置傳感器等，排查的時候可以拔掉相關(guān)傳感器試車。

5、機械系統(tǒng)故障

      柴油機在運行中出現(xiàn)機械故障，輕則造成基礎(chǔ)件損壞，重則導(dǎo)致重大機械事故的發(fā)生。通常情況下，柴油機發(fā)生故障前，其轉(zhuǎn)速、聲音、排氣、水溫、機油壓力等方面會表現(xiàn)出某種異常跡象，即故障預(yù)兆特征。所以操作人員應(yīng)根據(jù)預(yù)兆的特征迅速做出正確判斷，果斷采取措施，避免事故發(fā)生。機械系統(tǒng)是柴油發(fā)電機組的動力源，其可能故障點非常多，常見的故障點如圖3所示。

 

圖3  柴油機功率不足機械故障點

 

 

二、功率不足故障診斷思路

 

      導(dǎo)致柴油機功率不足故障的原因多種多樣。但是，柴油機的動力大小取決于柴油機最終的噴油量的大小，而柴油機的最終噴油量由柴油機的基本運行策略控制。在實際維修過程中如果無故障代碼顯示（故障代碼查詢方法如圖4所示），需要維修人員根據(jù)柴油機運行時的基本數(shù)據(jù)流來分析根本原因。根據(jù)柴油機的運行策略，在分析柴油機功率不足時需要從以下幾個柴油機運行數(shù)據(jù)進行考慮：

1、溫度信號

      為了保護柴油機不過熱，柴油機ECU通過監(jiān)測柴油機冷卻液溫度、進氣溫度、機油溫度、燃油溫度來對最終噴油量進行限制。

（1）冷卻液溫度信號。

      冷卻液溫度信號由冷卻液溫度傳感器檢測，當冷卻液溫度超過100℃時，柴油機的噴油量將逐步減少，此時柴油機表現(xiàn)為動力不足。當冷卻液溫度超過120℃時，柴油機將停機。

① 檢測方法：正常柴油發(fā)電機熱機后使用故障診斷儀讀取冷卻液溫度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)值小于90℃時說明冷卻液溫度傳感器正常。

② 冷卻液溫度傳感器信號異常（電路如圖5所示），應(yīng)重點檢測冷卻液溫度傳感器是否失效、柴油機冷卻系故障導(dǎo)致柴油機冷卻液溫度過高、冷卻液溫度傳感器線束導(dǎo)致信號干擾。

（2）進氣溫度信號。

      柴油機ECU通過進氣溫度傳感器信號檢測進氣溫度。當進氣溫度超過80℃時，柴油機ECU將控制噴油量逐步減少，此時柴油機表現(xiàn)為動力不足。當進氣溫度超過120℃時，柴油機將停機。

① 檢測方法：正常熱機時使用故障診斷儀檢測進氣溫度數(shù)值，正常時數(shù)據(jù)值應(yīng)小于80℃。

② 進氣溫度傳感器信號異常，應(yīng)重點檢測增壓壓力傳感器是否失效、進氣溫度是否過高、是否存在信號干擾等。

（3）機油溫度信號。

      柴油機ECU通過機油溫度傳感器檢測機油溫度。當機油溫度超過110℃時，ECU將控制柴油機噴油量逐步減少，此時柴油機表現(xiàn)為動力不足。當機油溫度超過125℃時，柴油機將停機。

① 檢測方法：正常熱機時使用故障診斷儀檢測機油溫度數(shù)值，正常時數(shù)據(jù)值應(yīng)小于110℃。

② 機油溫度傳感器信號異常應(yīng)重點檢測機油溫度傳感器是否失效、柴油機機油溫度是否超高、機油溫度傳感器是否存在信號干擾。

 

圖4  從柴油機控制器面板查詢故障代碼

圖5  柴油機冷卻水溫度傳感器電路圖

 

2、增壓壓力信號

      柴油機ECU通過監(jiān)測進氣壓力來限制最終噴油量，以保證燃油的充分燃燒，不冒黑煙。當進氣壓力不足時，噴油量受到限制，柴油發(fā)電機表現(xiàn)為動力不足。

      檢測方法：使用故障診斷儀讀取增壓壓力數(shù)值，并與正常柴油發(fā)電機增壓壓力數(shù)據(jù)流進行對比。

3、轉(zhuǎn)速信號

      柴油機ECU通過曲軸位置傳感器監(jiān)測柴油機轉(zhuǎn)速。柴油機在運行過程中不能超過最高轉(zhuǎn)速，ECU檢測到柴油機轉(zhuǎn)速超過最高轉(zhuǎn)速時，將對噴油量進行限制，此時柴油發(fā)電機表現(xiàn)為動力不足。

① 檢測方法：使用故障診斷儀讀取柴油機轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)流，正常時應(yīng)小于2800rpm。

② 柴油機轉(zhuǎn)速信號異常應(yīng)重點檢測飛輪信號齒是否異常，曲軸位置傳感器信號是否存在干擾。

4、噴油量

      上述五項信號均正常，而柴油機功率仍然不足時，應(yīng)分析噴油量是否已經(jīng)達到最大噴油量。

① 檢測方法：使用故障診斷儀讀取噴油量數(shù)據(jù)流，并與正常柴油發(fā)電機最大噴油量數(shù)據(jù)流進行對比。

② 當噴油量與最大噴油量相等時，柴油機依然動力不足，應(yīng)重點檢查噴油器是否失效；噴油器線束電阻是否過大；氣門間隙是否過大；噴射角度是否正確。

 

三、 故障原因分析與處理

 

1、柴油機過熱

      環(huán)境溫度過高：機油和冷卻水溫度很高，排溫也大大提高。

      排除方法：

      檢修冷卻器和散熱器，清除水垢；檢查有關(guān)管路是否管徑過小。如環(huán)境溫度過高應(yīng)改善通風，臨時加強冷卻措施。

2、燃油系統(tǒng)故障

（1）燃油管路、燃油濾清器進入空氣或阻塞。排除方法：排除燃油系統(tǒng)空氣或更換燃油濾清器芯子。

（2）噴油泵供油不足。排除方法：檢查修理或更換偶件。

（3）噴油器霧化不良或噴油壓力低。排除方法：進行噴霧觀察或調(diào)整噴油壓力，并檢查噴油嘴偶件或更換。

3、進排系統(tǒng)故障

      柴油機比正常情況下排溫較高、煙色較差。

（1）空氣濾清器阻塞。排除方法：清洗空氣濾清器芯子或清除紙質(zhì)濾芯上的灰塵，必要時應(yīng)更換：以及檢查機油平面是否正常。

（2）排氣管阻塞或接管過長、轉(zhuǎn)彎半徑太小、彎頭太多。

     排除方法：

      清除排氣管內(nèi)積碳；重裝排氣接管，彎頭不能多于三個，并有足夠大的排氣截面。

4、噴油提前

      不同轉(zhuǎn)速下性能變差。

      排除方法：

      檢查噴油泵傳動軸處兩個螺釘是否松動，并應(yīng)校正噴油提前角后扳緊，必要進行配氣相位和氣門間隙檢查。

5、渦輪增壓器故障

      柴油機出現(xiàn)轉(zhuǎn)速下降；進氣壓力降低；漏氣或不正常的聲音等。

（1）增壓器軸承磨損，轉(zhuǎn)子有碰擦現(xiàn)象。排除方法：檢查和更換軸承

（2）壓氣機、渦輪的進氣管路沾污、阻塞或漏氣。排除方法：清洗進氣道、外殼、揩凈葉輪；擰緊接合面螺母、夾箍等。

6、氣缸蓋組件故障

      柴油機此時不但功率不足，性能下降，而且有漏氣、進氣管冒黑煙，有不正常的敲擊聲等現(xiàn)象。

（1）氣缸蓋與機體結(jié)合而漏氣，變速時有一股氣流從襯墊處沖出：氣缸蓋大螺柱螺帽松動或襯墊損壞。排除方法：按規(guī)定扭矩擰緊大螺柱螺母或更換氣缸蓋襯墊，必要時修刮接合面。

（2）進、排氣門漏氣。排除方法：拆檢進、排氣門，修磨氣門與氣門座配合面。

（3）氣門彈簧損壞。排除方法：更換已損壞的彈簧

（4）氣門間隙不正確 排除方法：重校氣門間隙至規(guī)定值

（5）噴油器孔漏氣或其鋼墊圈損壞；活塞環(huán)卡住桿咬住引起氣缸壓縮壓力不足。排除方法：拆下檢修。清理并更換已損壞的零件。

7、連桿軸瓦與曲軸連桿軸頸表面咬毛

      有不正常聲音，并有機油壓力下降等現(xiàn)象。排除方法：拆卸柴油發(fā)電機組側(cè)蓋板，檢查連桿人頭的側(cè)向間隙，看連桿大頭是否能前后移動，如不能移動則表示咬毛，應(yīng)修摩軸頸和更換連桿軸瓦。

8、其他情況故障處理

（1）檢查燃油濾清器濾芯，如發(fā)生堵塞或存在大量雜質(zhì)，請更換燃油濾清器；

（2）查燃油供油管道，如有滲漏情況存在，進行處理，防止柴油發(fā)電機運行時空氣進入供油管；

（3）檢查空氣濾清器濾芯，使用壓縮空氣對其進行清潔或更換濾芯；

（7）測量燃油溫度，如果燃油溫度超過50℃，請對燃油進行降溫或補充燃油降低其溫度；

（5）檢查柴油發(fā)電機排氣管道，確保排氣管到暢通，保證排氣被壓小于90mmhg；

（6）在冷機狀態(tài)或停機5-10分鐘后，通過油標尺檢查油底殼機油液面高度，如果機油液面已超過"H"位，請排出多余的機油，液面保持在"L"與"H"位之間靠近"H"位為宜；

（7）在運行狀態(tài)下，借助必要的工具對增壓器后端至進氣歧管之間的氣管進行檢查（注意防 止高溫高壓氣體造成的燙傷），對存在漏氣的部位進行緊固。

總結(jié)：

 

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