故障檢修與技術維護

柴油發電機功率不足的影響因素、診斷思路及處理方法

 

摘要：柴油發電機功率不足一般是動力方面的故障，一般表現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、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生要比排除故障更為重要，只要正確維護與保養、及時檢查與調整和提前消除故障隱患，故障發生率就會明顯降低。

 

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，即使已經修復，柴油機動力也不會立刻恢復，需要經過一定工作循環，或者執行一系列的測試。

4、電路故障

      對于有故障碼的，故障碼優先。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，導致噴油量異常。常見的導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傳感器試車。

5、機械系統故障

      柴油機在運行中出現機械故障，輕則造成基礎件損壞，重則導致重大機械事故的發生。通常情況下，柴油機發生故障前，其轉速、聲音、排氣、水溫、機油壓力等方面會表現出某種異常跡象，即故障預兆特征。所以操作人員應根據預兆的特征迅速做出正確判斷，果斷采取措施，避免事故發生。機械系統是柴油發電機組的動力源，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），需要維修人員根據柴油機運行時的基本數據流來分析根本原因。根據柴油機的運行策略，在分析柴油機功率不足時需要從以下幾個柴油機運行數據進行考慮：

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：正常柴油發電機熱機后使用故障診斷儀讀取冷卻液溫度數據，數據值小于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致柴油機冷卻液溫度過高、冷卻液溫度傳感器線束導致信號干擾。

（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值，正常時數據值應小于80℃。

② 進氣溫度傳感器信號異常，應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值，正常時數據值應小于110℃。

② 機油溫度傳感器信號異常應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，柴油發電機表現為動力不足。

      檢測方法：使用故障診斷儀讀取增壓壓力數值，并與正常柴油發電機增壓壓力數據流進行對比。

3、轉速信號

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

① 檢測方法：使用故障診斷儀讀取柴油機轉速數據流，正常時應小于2800rpm。

② 柴油機轉速信號異常應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，應分析噴油量是否已經達到最大噴油量。

① 檢測方法：使用故障診斷儀讀取噴油量數據流，并與正常柴油發電機最大噴油量數據流進行對比。

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；檢查有關管路是否管徑過小。如環境溫度過高應改善通風，臨時加強冷卻措施。

2、燃油系統故障

（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：進行噴霧觀察或調整噴油壓力，并檢查噴油嘴偶件或更換。

3、進排系統故障

      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濾芯上的灰塵，必要時應更換：以及檢查機油平面是否正常。

（2）排氣管阻塞或接管過長、轉彎半徑太小、彎頭太多。

     排除方法：

      清除排氣管內積碳；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

      柴油機出現轉速下降；進氣壓力降低；漏氣或不正常的聲音等。

（1）增壓器軸承磨損，轉子有碰擦現象。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象。

（1）氣缸蓋與機體結合而漏氣，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：重校氣門間隙至規定值

（5）噴油器孔漏氣或其鋼墊圈損壞；活塞環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象。排除方法：拆卸柴油發電機組側蓋板，檢查連桿人頭的側向間隙，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，如發生堵塞或存在大量雜質，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：

 

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