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柴油机冷却系常见故障原因分析与实例解排

【引言】

随着现代工业的飞速发展, 柴油机内部构造日益复杂,性能更加完善,对工作环境和条件更加苛刻,人们也对机械、车辆设备性能提出更高的要求,一些新型系列化、通用化的柴油机发展起来,自此柴油机进入了专业化大量生产阶段;特别是在采用了废气涡轮增压技术以后,柴油机已成为现代动力中最重要的核心部件,广泛应用于农业、工业、交通运输和国防等部门;因此对柴油机的要求不断提高,柴油机不仅要具有好的性能,更要具有较高可靠性。其冷却系故障诊断和排除事关机械、车辆完好率,其重要性不容忽视。

一、冷却系常见故障分析

(一)冷却系常见故障现象 

1.是指柴油机的温度超过正常的最高温度(80~90℃)范围,有时还出现散热器沸腾“开锅”的现象。

2.打开水箱盖口发现冷却液中有机油,伴随动力下降,机油压力表显示压力低。

3.当机械、车辆在高温地区工作时,环境温度对机械、车辆柴油机的影响十分突出,周围环境温度与机械、车辆柴油机工作温度差变小,增加冷却散热系统的工作负荷,引起柴油机过热,总体来讲是机体内部的冷却液温度过高。

(二)冷却系高温的原因分析

1.检查冷却循环系统水量是否充足,外部是否有漏水现象,水管是否老化存在吸瘪的因素,而导致水路不畅;按技术规范要求,机械、车辆每工作150~300h,就应该不同程度的进行冷却液补充。

2.风扇皮带是否松弛、老化、打滑、散热系统是否良好等都可能引起机械、车辆柴油机温度升高。

3.节温器是否打开及关闭正常,如节温器打不开,冷却水没有大循环,从而起不到调节水温及散热的作用;如节温器关闭不正常,冷却水时常处于大循环,引起柴油机长时间低温。

4.水泵性能是否良好;水泵的作用是对冷却液加压,保证其在冷却系中快速流动,让冷却水不断循环经过散热器、柴油机缸体各部件带走热量,保证柴油机正常工作温度。

5.水温传感器故障,水温表本身是否工作正常,出现虚高,以致误认为机械、车辆柴油机高温,水温感应塞到仪表的连接线路是否正常,通常用万用表电阻档进行测试诊断,随着温度的变化,温度升高阻值降低,从而判断水温传感器是否良好

6.气门间隙调整不当引起高温,主要是排气门间隙过大。

7.喷油泵供油时刻是否准确,供油时间过早,燃料在气缸内不能完全燃烧产生爆震及二次点火故障,致使机械、车辆柴油机高温;供油时间过晚,同样会造成燃料在气缸内燃烧不完全,引起机械、车辆柴油机高温。

8.散热片是否被油泥异物等堵塞;引起空气流通不畅。

二、实例解排与处置

实例一:机油与冷却水混合的故障解排

1.故障现象:一台柳工856型装载机,操作手在使用过程中发现机油压力低,并比前一天的动力有所下降,经操作手停机检查发现,柴油机机油中有水,冷却液中有机油。

2.故障诊断与排除:维修人员由这现象初步诊断为机油散热器损坏或者气缸垫冲坏,组织维修人员对机油散热器进行分解、检查、测试,分解后没有发现损坏迹象,进一步对柴油机气缸垫进行检查,打开气缸盖后,对气缸垫机油道与水道相关部位的检查,没有明显的冲坏迹象,同时活塞中没有水沉浸迹象,排气管中也没有,当时以为是气缸垫老化引起机油与水窜通,对气缸垫进行了更换维修处理,修复后试机,结果出乎意料,问题并没有得到解决。后经讨论认为是装配工艺者材料出问题,并进行重复分解、检查、换件、装配等,可在装复后试机,问题同样是没有解决。经重新分析,查找资料,多方面检查,结果发现柴油机的机体机油道与水道处出现一条裂纹,当发动机工作时,机油泵产生压力高于水压时,机油向水箱中窜,当柴油机停止工作时,因水箱在高差的势能作用下向油底壳中窜水;故障确定后更换柴油机机体装复后试机正常,问题得到解决。

3.启示:由此故障让我们对缸体内部出现裂纹有了一些想法,由于裂纹处于缸体内部,出现裂纹后补救方法难以实施,一般我们通过更换缸体来修理。针对这类故障,希望可以通过改进缸体的铸造工艺来进行一定的补救;在铸造工艺过程中时常会产生沙眼、气穴等缺陷的存在,加之柴油机工作时,缸体常常处于高温、高震动状态,部分有缺陷位置就容易出现裂纹。希望在铸造过程中,除了设计合理的油、水道间距外,还可以通过对缸体油、水道进行表面处理,如进行表面淬火,渗碳等,提高孔洞表面强度,消除内部组织缺陷,增加缸体的耐用性。

实例二:“开锅”故障现象和应急处置

1.现象:“开锅”是机械、车辆工作中经常发生的高温故障,柴油机因各种原因过热而引发故障的现象也日益增多,机械、车辆大负荷工作时,经常从散热器口冒起团团热气,停机打开机罩发现,水箱中的冷却液已经烧开,还不时往外喷水,这就是俗称的“开锅”。

2. 应急处置:当“开锅”故障出现时,不可急于打开水箱盖散热,那样热水极易喷出伤人,按照机械、车辆操作规范,出现柴油机“开锅”时,设备立即停止工作,严禁熄火停机,让柴油机怠速运转,同时将百叶窗全部打开以便空气大量流通,使柴油机的高温在风扇作用下自然下降,同时将大量气泡从冷却系统中排出。等水温下降且不再沸腾时再补水,拧开水箱时应用毛巾或布纱浸泡冷水后包住水箱盖,先拧开一部分水箱盖,让水蒸汽得到释放,确定水箱中的水蒸汽释放完后,方可全部拧开水箱盖,在拧开水箱盖时,切记将面部避开注水口上方,严禁裸露皮肤,防止喷出热水引起烫伤事故的发生。

3.启示:“开锅”如处置不当常常会引起柴油机粘缸,如在出现这一故障时应让柴油机怠速运转,若柴油机已熄火,应迅速启动柴油机进行怠速运转柴油机熄火后故障无法再启动,则应关闭油门,间断使用起动机让活塞上下往复运动几次,如是起动机故障,用手摇把摇转曲轴,让活塞上下往复运动,通过吸气、排气的换气运动,使其带出气缸内的热量,以保证柴油不发生粘缸故障。

结束语:由于机械、车辆柴油机工作是一个高换能、高振动、高放热、高运转过程,冷却系对其稳定的输出功率至关重要,散热不良,引起柴油机的温度快速升高,磨损加剧,严重影响柴油机的工作效率和使用寿命,在机械、车辆使用过程中,加强对冷却系的检查、维护、保养等非常重要。特别是进入夏、秋两季,随着环境温度的升高,冷却系将进入故障多发期,应及时对机械、车辆柴油机做一次全面的检查、保养、维修,加强对风扇皮带张紧度的检查和调整,检查风扇、水泵、压缩机、发电机等性能是否完好,必要时进行相应的保养、维修或者更换。对于长时间在高温地区作业的机械、车辆柴,应时时检查冷却系统是否良好,并更换老化的胶管、电线、插头,检查、紧固各种水、气、油管路,防止漏水、漏气、漏油的故障发生,并及时清理柴油机机身的尘土、油污,保证柴油机轻装上阵,散热良好。

 

参考文献:

[1]《工程机内燃机维修工》,杜道群等,国防工业出版社出版,2013年6月

 

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