柴油机主要系统特点及常见故障分析 1.docx

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柴油机主要系统特点及常见故障分析1

毕业论文

论文题目：

D114X系列柴油机主要系统特点及常见故障分析与处理方法

系部：

机械工程学院

专业名称：

班级：

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姓名：

指导教师：

完成时间：

年月日

摘要：

D114系列柴油机主要分为五大系统：

分别是燃油系统、冷却系统、冷却系统、润滑系统、近排气系统、启动系统。

通过对D114系列柴油机主要系统工作原理的研究，可以使我们对柴油机的工作过程有深入了解，有助于我们解决柴油机出现的问题。

D114系列柴油机常见的典型故障征兆：

柴油机不能转动或转动太慢、柴油机不能停车、暖机怠慢运转不稳、机油压力过高或过低、机油消耗过多、冷却液温度过高或过低、冷却液损耗过多或污染严重、机油受污染、排气管露出燃油或机油、负载下柴油机冒黑烟、柴油机功率不足、柴油机熄火、柴油机敲缸，柴油机燃油耗过高、柴油机震动剧烈或噪声过大、发动机不充足电或充电不足、柴油机曲轴箱漏气量过大、空气压缩机压力机升高缓慢、预热塞低温启动辅助装置故障。

关键词：

柴油机；典型故障征兆；燃油系统。

D114seriesdieselenginesaremainlydividedintofivesystems:

fuelsystem,coolingsystem,coolingsystem,lubricatingsystem,neartheexhaustsystem,startingsystem.BasedonD114seriesdieselenginemainsystemworkingprincipleoftheresearch,wecanmaketheengineworkprocesshasthoroughknowledge,helpustosolvetheproblemsofdieselengine.

D114seriesdieselenginecommonandtypicalfaultsymptom:

adieselenginecannotrotateormovetooslowly,adieselenginecannotstop,warmsnuboperationinstability,oilpressureistoohighortoolow,excessiveconsumptionofmachineoil,coolanttemperatureistoohighortoolow,coolantlossexcessiveorseverepollution,oilpollution,exhaustpipeshowfueloroil,loadofblacksmokefordieselengine,dieselenginepowershortage,flameoutofdieselengines,dieselengineknock,thehighfuelconsumptionofdieselengine,dieselsevereshockornoiseistoolarge,theengineisnotadequateorinadequatechargingelectric,dieselenginecrankcaseairvolume,aircompressorpresselevatedslowthepreheatingplug,coldstartingauxiliarydevicefailure.

Keywords:

DieselEngine;fivesystemoftypicalfaultsymptom;fuelsystem.

第1章引言…………………………………………………………………………05

1.1概述..…………………………………………………………………………...05

1.2课题研究的意义……………………………………………………………........06

1.3小结……………………………………………………………………………...07

第2章D114系列柴油机主要系统的特点…………………………………………07

2.1燃油系统的特点研究…………………………………………………………...08

2.2冷却系统的特点研究…………………………………………………………...09

2.3润滑系统的特点研究……………………………………………………….......10

2.4进、排气系统特点的研究……………………………………………………...11

2.5启动系统特点的研究…………………………………………………………...11

2.6小结……………………………………………………………………………...12

第3章柴油机常见故障分析与处理方法…………………………….......................13

3.1柴油机排除故障的一般遵循方法……………………………………………...13

3.2主要故障征兆以及处理方法……………………………………………………14

3.3常见故障的改进建议.............................................26

3.4小结...........................................................26

第4章总结与展望...................................................27

4.1总结...........................................................27

4.2展望...........................................................27

致谢..............................................................28

参考文献..........................................................29

图表..............................................................30

第1章引言

1.1概述

柴油发动机的优点是功率大、经济性能好。

柴油发动机的工作过程与汽油发动机有许多相同的地方，每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个行程。

但由于柴油机用的燃料是柴油，其粘度比汽油大，不易蒸发，而其自燃温度却较汽油低，因此可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。

不同之处主要是，柴油发动机气缸中的混合气是压燃的，而不是点燃的。

柴油发动机工作时进入气缸的是空气，气缸中的空气压缩到终点时，温度在500-700℃，压力40—50个大气压。

活塞接近上止点时，发动机上的高压泵以高压向气缸中喷射柴油，柴油形成细微的油粒，与高压高温的空气混合，柴油混合气自行燃烧，猛烈膨胀，产生爆发力，推动活塞下行做功。

此时的温度可1900-2000℃，压力可达60-100个大气压，功率很大，所以，柴油发动机广泛的应用于大型柴油汽车上。

而柴油机在节能与二氧化碳排放方面的优势，则是包括汽油机在内的所有热力发动机无法取代的，因此，先进的小型高速柴油发动机，其排放已经达到欧洲III号的标准，成为“绿色发动机”，目前已经成为欧美许多新轿车的动力装置。

传统柴油发动机的特点：

热效率和经济性较好，柴油机采用压缩空气的办法提高空气温度，使空气温度超过柴油的自燃燃点，这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。

因此，柴油发动机无需点火系。

同时，柴油机的供油系统也相对简单，因此柴油发动机的可靠性要比汽油发动机的好。

由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油机压缩比很高。

热效率和经济性都要好于汽油机，同时在相同功率的情况下，柴油机的扭矩大，最大功率时的转速低，适合于载货汽车的使用。

但柴油机由于工作压力大，要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度，所以柴油机比较笨重，体积较大；柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高，所以成本较高；另外，柴油机工作粗暴，振动噪声大；柴油不易蒸发，冬季冷车时起动困难。

由于上述特点，以前柴油发动机一般用于大、中型载重货车上。

小型高速柴油发动机的新发展：

排放已经达到欧洲III号的标准。

传统上，柴油发动机由于比较笨重，升功率指标不如汽油机（转速较低），噪声、振动较高，炭烟与颗粒（PM）

排放比较严重，所以一直以来很少受到轿车的青睐。

但随着近年来柴油机技术的进步，特别是小型高速柴油发动机的新发展，一批先进的技术，例如电控直喷、共轨、涡轮增压、中冷等技术得以在小型柴油发动机上应用，使原来柴油发动机存在的缺点得到了较好的解决，而柴油机在节能与CO2排放方面的优势，则是包括汽油机在内的所有热力发动机无法取代的，因此，先进的小型高速柴油发动机，其排放已经达到欧洲III号的标准，成为“绿色发动机”【1】。

1.2课题选择的意义

柴油机的优点是功率大，经济性能好，为机械设备提供强大的动力。

以D114系列柴油机为例：

D114系列柴油机主要系统分为五大系统即燃油系统、冷却系统、润滑系统、近、排气系统、启动系统。

通过对柴油发动机五大系统特点的研究，使我们对它的工作过程，工作原理有进一步的了解。

便于日后在工作过程中遇到发动机故障问题，提供分析研究的方向，避免浪费宝贵的时间。

通过收集整理分析常见D114系列柴油机的故障与排除方法，使得我们在工作过程中解决柴油机常见故障问题提供了良好的排查方案与解决方法。

常见的故障征兆主要有柴油机不能转动或转动太慢、柴油机不能停车、暖机怠慢运转不稳、机油压力过高或过低、机油消耗过多、冷却液温度过高或过低、冷却液损耗过多或污染严重、机油受污染、排气管露出燃油或机油、负载下柴油机冒黑烟、柴油机功率不足、柴油机熄火、柴油机敲缸，柴油机燃油耗过高、柴油机震动剧烈或噪声过大、发动机不充足电或充电不足、柴油机曲轴箱漏气量过大、空气压缩机压力机升高缓慢、预热塞低温启动辅助装置故障。

如果发生以上故障，我们可对照整理常见故障问题示例解决问题，即使是初学者也可以解决。

这样避免了发动机发生大的事故。

1.3小结

本章主要是对柴油发动机优点的介绍，它具有功率大，经济性能好等特点。

其次柴油发动机具有CO2排量小的优势，成为首选的环保机器设备。

当然它也有自身的缺点与不足之处。

另外本章也阐述了该课题的研究方向，以及对未来柴油发动机的方向的预知。

第2章D114系列柴油机主要系统的特点

2.1燃油系统

2.1燃油系统的工作原理图

燃油系统工作原理的简述：

柴油机在进气行程中吸入的是纯空气。

在压缩行程接近终了时，柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。

由于柴油机压缩比高（一般为16-22），所以压缩终了时气缸内空气压力可达3.5-4.5MPa，同时温度高达750-1000K（而汽油机在此时的混合气压力会为0.6-1.2MPa，温度达600-700K），大大超过柴油的自燃温度。

因此柴油在喷入气缸后，在很短时间内与空气混合后便立即自行发火燃烧。

气缸内的气压急速上升到6-9MPa，温度也升到2000-2500K。

在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转而作功，废气同样经排气管排入大气中【1】。

1、输油泵

（1）吸油最大阻力13.3kpa。

（2）最大允许油面底于输油泵100cm

输油泵出口最大压力：

低流量82kpa，高流量172Kpa。

2、电磁阀、预热器

为冷起动装置，电磁阀是控制进预热器的油路的电子开关，预热器主要将进来的柴油点燃，形成火焰，预热进气，使柴油机易于起动。

3、喷油器

喷油嘴以6孔0.24mm孔径为主要配套，喷射压力25Mpa。

不同机型选配不同喷油嘴。

4、喷油泵

D6114B柴油机目前采用上海伊捷公司（工程机械等柴油机）和山东龙口油泵油嘴股份有限公司（车用柴油机）生产的高压喷射泵【2】

2.2冷却系统

2.2冷却系统的工作原理图

冷却系统工作原理简述：

节温器是控制冷却液流动路径的阀门。

当发动机冷起动时，冷却液的温度较低，这时节温器将冷却液流向散热器的通道关闭，使冷却液经水泵入口直接流入机体或气缸盖水套，以便使冷却液能够迅速升温。

如果不装节温器，让温度较低的冷却液经过散热器冷却后返回发动机，则冷却液的温度将长时间不能升高[3]。

1、节温器

当水温小于76°C时，冷却液走小循环回水泵。

当水温大于90°C时，冷却液走大循环，此时节温器全开，冷却液进水箱。

当水温处于76°C至90°C之间时，冷却液既走小循环，又走大循环。

2、水泵

离心式水泵结构紧凑、安装方便，滚柱轴承与水泵轴做成一体。

封水圈为陶瓷—－石墨摩擦付，使用可靠、耐久性好，叶轮为带护罩的钢板冲压件，带护罩的闭式叶轮提高了水泵的效率。

3、冷却液流量和压力

调温器全开，2200r/min时，流量为350L/min，压力为96KPa。

4、板翅式机油冷却器

体积小、重量轻、结构强度大，能承受高压，散热面大，冷却效果好。

5、冷却系统中冷却液容量：

25-30升【2】。

2.3润滑系统

2.3润滑系统的工作原理图

1、机油压力≥505Kpa时，减压阀打开，机油回至油底壳。

2、旁通阀在压力差≥127Kpa时打开。

3、机油压力：

怠速时最低压力100Kpa。

标定工况时最低压力350Kpa，有些机型可放宽至280Kpa。

4、机油温度：

标定工况时≤115°C。

5、润滑系统容量：

为24L【2】。

2.4进、排气系统

2.4进排气系统简路图【2】

1、空气滤清器

干式空气滤清器，三级滤清，效率达99%。

第一级为风叶片环，使进气空气产生旋流，在离心力的作用下，使空气中的大部分尘粒（约85%）被收集到集成盘中；第二级为褶叠纸质圆筒状的滤芯，使其余的粉尘除去；第三级纸质滤筒为安全滤芯。

黄色标记为安全区可继续使用，红色标记上升时为保养区，不可继续使用。

2、装有IHI涡轮增压器的柴油机洁净，节能，高效。

3、空压泵，采用的是单缸活塞式空气压缩机。

在连续运行中有带负荷和不带负荷两种运行模式，由压力调节阀和卸载阀控制[2]。

2.5单缸活塞式空压泵2.6带排气放气IHI增压器

2.5启动系统

2.7启动系统简路图【2】

起动马达：

额定电源：

24V；标定功率：

7.5KW；带有电磁开关和单向棘轮离合器结构

的直流串激式电动机。

1、发电机：

额定电源：

28V；标定转速：

6000r/min。

JFZ2811：

36A/1KW。

JFZ2503：

55A/1.5KW。

JFZ：

（1）整体式交流发电机；

（2）采用集成电路调节器把发电机与调节器集合于一体；

（3）采用无级调压，工作稳定可靠，维修方便，接线少。

2、蓄电池：

我厂要求配型号6－Q－195、12V、195Ah，极板6×27片。

（备注）：

若高原机，则蓄电池应具备：

大容量、抗低温、高效电率

2.8启动系统实物图【2】

2.6小结

D114系列柴油机主要系统分为五大系统即燃油系统、冷却系统、润滑系统、近、排气系统、启动系统。

通过对柴油发动机五大系统特点的研究，使我们对它的工作过程，工作原理有进一步的了解。

便于日后在工作过程中遇到发动机故障问题，提供分析研究的方向，避免浪费宝贵的时间。

第3章柴油机常见故障分析与处理方法

3.1柴油机排除故障的一般遵循方法

为能顺利排除故障、缩短排除故障时间，应遵循下列工作程序：

（1）在着手排除故障之前，首先要仔细了解故障细节：

如故障前柴油机工作条件——负载情况、海拔高度、环境温度高低、环境灰尘情况、车辆行驶道路状况等。

故障性质——是逐渐恶化还是突然发生的、或者是间歇性的、是否在更换燃油或机油后发生的等等。

故障现象——排气烟色、冷却液温度和消耗情况以及有无泄漏、机油温度和消耗情况以及有无泄漏燃油消耗情况、柴油机噪声情况等。

冷却液是否受污染，如机油、铁锈、凝固的沉淀物等。

机油是否受污染，如有水、燃油等。

柴油机震动情况等；

（2）对故障进行严密而系统的分析;

（3）把故障的征兆与柴油机和基本零部件建立有机关系；

（4）把最近的维修或修理目前的故障的相联系；

（5）在开始拆检柴油机之前要加倍的检查；

（6）排除故障首先从最容易和最明显的问题着手；

（7）确定故障原因并进行彻底的修理；

（8）修理结束后，开动柴油机运行证实故障以排除.

3.2常见故障的分析与处理方法

主要故障征兆：

柴油机不能转动或转动太慢、柴油机不能停车、暖机怠慢运转不稳、机油压力过高或过低、机油消耗过多、冷却液温度过高或过低、冷却液损耗过多或污染严重、机油受污染、排气管露出燃油或机油、负载下柴油机冒黑烟、柴油机功率不足、柴油机熄火、柴油机敲缸，柴油机燃油耗过高、柴油机震动剧烈或噪声过大、发动机不充足电或充电不足、柴油机曲轴箱漏气量过大。

以下是我在工作过程中遇到柴油发动常出现的故障和分析处理的方法.

如下表格：

（1）柴油机不能启动或转动缓慢

检查项目

检查内容及处理措施

发动机与驱动的设备啮合曲轴转动受阻

脱开驱动的设备，并检查故障辅件的载荷用盘车转动发动机，检查转动阻力

启动线路松动或腐蚀，启动电机磁线圈无电压

清洗和拧紧线路接头。

电瓶充电不足

检查电瓶电压24伏，电解液浓度1.28—1.30，必要时充电。

电动或手动停车手柄秸秆调节不当

正确调节电动或手动停车手柄接秆。

在冬天需要冷启动辅助设备或柴油机长时间停机不使用

必要时检查/修理冷启动辅助设备

A燃油系统进入空气

B燃油供应受阻.

C燃油箱无燃油

A燃油系统放气和检查吸油管路上泄露处。

清洁或更换油-水分离器、燃油滤清器。

B加燃油。

进气系统受阻

检查进气系统流动阻力，检查空滤器。

喷油器损坏或失效

检查/更换喷油器

发动机压缩压力低

检测压缩比以澄清问题，检查气门是否漏气

（2）柴油机不能停车

检查项目

XX文库-让每个人平等地提升自我检查内容及处理措施

停车电磁铁

停车手柄未至于停机位置

检查停车电磁铁线路是否完好

检查电磁铁是否动作

检查停车接杆是否卡主，检查调速器停车摇臂回位弹簧能否拉动接杆至停车位置

（3）暖机怠速运转不稳

检查项目

检查内容及处理措施

怠速转速调节过低

燃油系统中有空气

检查和调节低怠速调节螺钉

排放燃油系统中的空气，并检查吸油部分的泄露

燃油回油溢流阀失效

检查或更换燃油回油溢流阀

燃油输送泵失效

检查或更换燃油输送泵

燃油供应受阻

清洗粗滤器和滤网并检查燃油管阻力

喷油嘴堵塞或失效

检查或更换喷油嘴

喷油泵喷油定时不正确

检查喷油泵喷油定时

发动机支座损坏

气门间隙调整不当

发动机压缩压力低

更换支座

正确调进、排气门间隙

拆下喷油器，装上气缸压力表和接头，用起动机带动曲轴旋转，测量气缸压力及检查活塞环和气门的密封性，检查压缩压力并按要求修理

喷油泵失效

拆下喷油泵校验检查出油阀中的垃圾。

（4）机油压力过高或过低

检查项目

检查内容及处理措施

机油油面不正确

添加或排出发动机机油

机油压力调节阀失效

检查和清洗，如果损坏需要更换

机油内渗有燃油，但发动机运转正常

拆下检测输油泵的芯套密封，更换泄露额输油泵和更换机油

机油为水稀释

检查机油冷却器，寻找水稀释机油的原因，更换机油

机油规格不正确

校核机油规格

管路接头松动或油道闷头脱落

检查汽缸盖前端、沿着机体的燃油喷射泵侧面、机油冷却器盖壳和齿轮室等处机油外泄现象

发动机冷却液超过正常的100度引起黏油度下降

参看冷却液温度超出正常值故障排除程序

机油压力表故障

用手动泵油装置校验油压表及压力传感器工作是否正常

压力调节阀在开启位置卡住或弹簧损坏

检查或清洗。

若弹簧损坏更换

机油滤清器阻塞

更换机油或更换滤清器

机油冷却器阻塞

检查或更换机油冷却器

（5）机油损耗过高

检查项目

检查内容及处理措施

外表漏油

曲轴箱加油过满

检查机油泄漏情况

检查油面

机油品质不正确（规格或粘度）

1：

确保所用规定品质的机油检查是否因燃油稀释机油而降低粘度。

2：

检查/缩短换油期

机油冷却器漏油

检查冷却液中是否有机油

曲轴箱漏气量大使机油窜出通气口

检查通气管部位的机油流失的踪迹，检查油—气分离器，测定漏气量和按规定要求修理

涡轮增压器漏油窜入进气管或排气管气门杆密封圈磨损

校验涡轮增压器进口或出口窜油痕迹。

检查或更换气门密封圈

活塞环密封失效，机油耗量过多

进行压缩检查，按要求修理

（6）冷却液温度过高

检查项目

检查内容及处理措施

冷却液面低

添加冷却液

查明并排除漏水原因

流到散热器的空气量不足或受阻碍

检查、修理风扇导风罩、百叶窗调节器、风扇感应器和风扇离合器

散热器软管吸瘪、受阻或泄漏

检查软管，需要更换的予以更换

水泵或风扇传动胶带松

检查胶带张紧轮

防冻液浓度过大

检查浓度，放掉部分冷冻液，补充适量水

水温传感器损坏或水温表损坏

校验水温表和传感器，用已知的温度计校验水温表与传感器，如需要，修理或更换。

调温器失灵

校验更换调温器

散热器百叶窗未完全打开或冷天散热器挡风罩关闭

检查百叶窗，如需要予以修理和更换，打开散热器挡风罩及其控制气管是否泄漏

空气或燃烧气体进入冷却系统

检查水泵进水软管夹箍是否松动漏气

水泵故障

测量柴油机出水压力

水泵出现连续漏水就需要更换水泵

散热器、汽缸盖、汽缸盖垫片和气缸体的水道阻塞

疏通冷却系统水道注入新的冷却液

（7）冷却液消耗过大

检查项目

检查内容及处理措施

过热或因气缸压缩气体漏出致水箱溢出

检查过热和漏气的原因

减速齿轮箱的机油冷却器漏水

查看冷却液和减速齿轮箱机油是否混合

若是增压中冷发动机，中冷器漏水

检查更换中冷器，检查进气气管内或机油中是否有冷却液

机油冷却器漏水

检查更换机油冷却器，检查机油中是否含有冷却液

汽缸盖垫片漏水

检查更换气缸盖垫片

气缸套封水圈漏水

拆卸油底壳并检查气缸套封水圈漏是否漏水

机体冷却水道漏水

检查更换机体

（8）冷却液温度过低

检查项目

检查内容及处理措施

流过散热器的空气过多

按要求检查风扇离合器和风扇

散热器百叶窗卡住在最大开度

检查百叶窗必要时修理

（9）冷却液污染

检查项目

检查内容及处理措施

冷却液陈旧，防冻液、DCA4和水的混合不正确

放进冷却液并冲洗冷却系统，用正确的防冻液、DCA4和水的混合物注满冷却系统

变速箱机油冷却器漏油

检查更换机油冷却液

机油中有燃油，发动机运转过冷

检查发动机的怠速运行时间是否过久致使发动机在正常温度以下运行

机油冷却器，中冷器，气缸盖垫片汽缸盖缸套封水圈损坏和机体裂纹

更换相关文件

（10）机油污染

检查项目

检查内容及处理措施

机油中有冷却液，发动机内部零件漏水

检查更换相关部件

机油沉积物过多

检查机油及其滤清器的更换期，使用正确品质的机油。

机油中有燃油，发动机运转过冷

检查发动机的怠速运动时间是否太久致使发动机在正常温度以下运行

输油泵密封漏油

更