北京交通大学毕业设计（论文） 16
第二章
柴油机部件及系统容易产生的 故障简介
经过三个月的努力本人的毕业设计已经完成。在交大彭俊彬老师的精心指导下，我及时对全文的不妥之处进行了调整，他不辞辛苦的对我的开题报告和论文正文给予了正确的指导。对于论文正文的第二部分按照老师的要求，作了相应的改正，争取做到内容标题一致，紧扣毕业设计的要求，研究的重点内容放在柴油机各系统在机车运行中出现的故障现象，分析其产生的原因，根据我段机车柴油机的实际情况，有的放矢地探讨其故障判断方法及相应的处理措施。
1 柴油机故障排除研究的重要性
柴油机作为内燃机车的动力设备，其运行状态的好坏直接影响到机车的安全可靠运行。据统计，柴油机的故障发生率约占机车故障的30%-40%。目前，我国内燃机车柴油机维修主要采用以零部件磨损理论为基础的定期维修制，未能完全实施以设备实际技术状态为基础的状态修。因此，正确诊断故障原因和排除故障，是保证动力设备正常运用的重要举措。
由于铁路运输的特殊性，对机车用柴油机提出了特殊要求：铁路牵引工况变化频繁，而且有50%以上的时间柴油机是在部分负荷下工作，因此对柴油机的工作特性，要求在部分负荷时经济性要好，在较大负荷变化范围内经济性变化平稳。机车柴油机采用中、高速柴油机。工况用或调车用机车柴油机气缸数为6，8，10缸，干线机车柴油机多为12，16缸，V形布置，都采用增压或增压中冷，燃烧室多为直接喷射式。
柴油机的结构形式、作用原理大致相同，所发生的故障又有其相似之处。
2 柴油机的基本原理
只有了解了柴油机的结构、原理，熟知柴油机的基本特征、部件和系统的作用，才能对柴油机发生的故障进行系统的分析，正确诊断故障的真
北京交通大学毕业设计（论文） 17
正原因，采取相应措施排除故障。
2.1 柴油机的概述
燃料通过燃油输送系统送入柴油机的气缸内，在一定的条件下燃烧，将化学能转变为热能而作机械功的设备称作内燃发动机。按其所用的燃料不同，内燃机分称汽油发动机、燃气发动机、液化气发动机、重油发动机和柴油发动机等。目前，铁路牵引用内燃机车都是用柴油做燃料的柴油发动机。
2.2 柴油机的工作原理
柴油机的工作原理是进气、压缩、燃烧膨胀作功、排气四个冲程的工作过程，即活塞、曲轴和气缸盖的进、排气阀的相对位置及气缸气体压力和气缸容积的变化情况。
3 柴油机部件及系统容易产生的故障简介
熟知柴油机各部件及系统的结构原理和作用，是正确诊断及排除柴油机故障的前提条件。下面把柴油机的主要部件及系统及容易产生的故障作简要的叙述。
3.1 主要固定件
柴油机的固定件主要有气缸体（机体）、气缸套、气缸盖。 3.1.1 气缸体（机体）
在气缸体里有润滑系统、冷却水的油、水道，空气系统的空气腔，这些因素，使气缸体构造复杂，仅有微小的变形或缺陷，柴油机就能发生故障。如气缸体刚度不够，变形，保证不了柴油机的凸轮轴孔、主轴孔的同轴度，易发生漏油、漏水、漏气等故障，加工面质量还不到设计要求，可能会引起密封不良等现象。
3.1.2 气缸套
气缸套在柴油机运转中，受到高温高压和活塞上下移动的敲击，如果润滑、冷却不当，造成熔着磨损；未经滤清的空气和润滑油中的杂质、磨损的金属屑末，都是外来的硬质磨料，造成气缸套工作表面的磨料磨损；燃烧不完全的燃油形成二氧化硫腐蚀气缸套的工作面；还因活塞敲击气缸
北京交通大学毕业设计（论文） 18
套造成气缸套外表面的穴蚀，这些因素都会影响气缸套的正常使用，发生柴油机压缩压力低，燃烧状况恶化，冒黑烟，曲轴箱背压高，机油消耗量大等故障，影响柴油机性能和工作的可靠性。
3.1.3 气缸盖
气缸盖在柴油机运转时，必须保证和有关零件的正常配合，防止漏气、漏水、漏油等故障，如与气缸套密封不良，发生窜燃气，影响柴油机的性能，压缩压力低、燃烧不良，冒黑烟；气阀与气缸盖阀座不严，同样造成以上故障。气阀与导管磨损或卡滞、润滑油进入气缸或排烟管，造成柴油机工作不正常，燃烧冒蓝烟，润滑油消耗大；气缸盖冷却水腔的畅通是柴油机正常运转的重要保障，如冷却不当，易造成冷却水汽化，部件过热，出现卡阀、热裂、拉缸等故障；气缸盖因铸造质量产生的气孔、砂眼、缩松等，也同样会发生以上故障。
3.2 运动件
柴油机运动件主要有曲轴、活塞杆组。 3.2.1 曲轴
柴油机运动运转中，曲轴承受着交变的弯曲和扭转负荷，轴颈承受着严重的摩擦，因此要求曲轴应有较高的抗疲劳性、强度和冲击韧性；轴颈表面有较高的耐磨性和表面粗糙度。
柴油机曲轴烧损，除缺油、拉伤或因同轴度不良的因素外，主轴承的腐蚀、剥离，主轴承与主轴承座接触不良等原因也有着重要的关系。
3.2.2 活塞连杆组
活塞连杆组由活塞、连杆、活塞环、活塞销、连杆轴承组成。 3.2.2.1 活塞
活塞在气缸里做上下往复运动，摩擦面间缺油或存在杂质容易发生熔着磨损或拉伤摩擦表面，造成拉缸，严重的抱缸。同样，活塞冷却条件差，活塞热胀，造成配合间隙不良，也易发生拉缸、抱缸事故。
3.2.2.2 活塞环
活塞环的作用主要有以下几个方面：
北京交通大学毕业设计（论文） 19
（1）密封作用：防止燃气漏泄； （2）布油作用：润滑活塞与气缸套；
（3）刮油作用：防止过多的润滑油窜入燃烧室燃烧形成积碳，导致喷油器喷孔堵塞，雾化不良，同时活塞顶部因积碳局部过热，发生热裂现象；
（4）散热作用。
所以，对活塞环的要求是耐磨性、密封性、耐熔着磨损能力及减少摩擦损失。活塞环的关键在于耐熔着磨损，熔着磨损严重时，就会造成拉缸、抱缸。
活塞环在气缸中运动是极其复杂的，跟随活塞的往复运动，由于气缸壁的锥度和不圆度，活塞环径向作一涨一缩的交变运动；在气体压力、惯性力和摩擦力的作用下，有轴向的振动；活塞的摆动，还有扭曲振动等。如果柴油机曲轴箱背压高、排烟呈蓝色、压缩压力低，检查气缸套无异常，一般就属活塞环严重磨损，弹力低或活塞环损坏。
3.2.2.3 连杆
连杆需要控制连杆两端孔的轴线平行度与扭曲度，两端孔轴线不平行与扭曲，加速柴油机气缸套与活塞的不正常磨损。另外，要严格控制连杆大端孔的圆度和粗糙度，控制连杆瓦与孔座的接触面积，要求应与主轴承相同，不然容易发生烧瓦故障。
连杆螺钉是用来紧固连杆体与轴承盖的，是柴油机承受负载主要的零件之一，连杆螺钉受交变拉伸引起疲劳损坏，能造成柴油机的严重破损。
3.3 配气机构
配气结构是柴油机运转过程中发生故障较多的部分，它发生的故障主要有以下几个方面：
（1）气阀间隙不当：柴油机运转有异音；气阀与阀座磨损加剧；燃烧不良，排温高，冒黑烟，低转速冒白烟等故障；
（2）气阀与阀座密封不严：柴油机压缩压力低；高速燃烧不良，排温高，冒黑烟，有异音等故障；
（3）气阀弹簧断：柴油机气阀与活塞顶碰撞，产生异音；冒黑烟，振
北京交通大学毕业设计（论文） 20
动等故障；
（4）气阀卡滞：柴油机有异音，冒黑烟，振动等故障； （5）推杆卡滞或损坏：柴油机振动，冒黑烟，有异音等故障； （6）气阀与气阀导管磨损：柴油机冒蓝烟，机油消量大等故障； （7）凸轮轴齿轮破损：柴油机振动，异音，运转不正常等故障。
3.4 调速控制装置
柴油机因经常遇到外界环境变化或某种原因突然卸去负荷，如果不及时地减少或增加柴油供油量，就会出现柴油机转速升高或降低。调速控制装置就是自动控制喷油泵齿条的往复移动，改变喷油泵供油量而来调节柴油机转速的升高或降低，达到适应外界对柴油机工作的要求。
3.4.1 调速器故障诊断（内燃机车用大功率柴油机现在大多采用联合调速器。）
内燃机车调速系统既然是由调速器和调节对象所组成，因此，调速系统的故障就可能由这两个组成部分所产生。一般说来，调速系统的故障表现在发动机转速的变化。而发动机转速的变化有飞车、游车、转速波动及停机等多种现象，不同现象的转速变化是由不同因素引起的；也可能是同一种转速变化现象是由不同因素引起的。
3.4.2 调速控制装置的故障
调速控制装置发生故障有以下几个方面：
（1）柴油机调速器匀速盘间隙不当，柴油机转速波动； （2）调速器扭簧与匀速从动盘配合不良，低转速游车； （3）调控箱主、从动伞齿轮齿隙大，柴油机转速波动；
（4）调速器转速机构柱塞，滑阀卡滞，柴油机升、降速不变化等故障； （5）调节拉杆阻力大；柴油机升、降速缓慢等故障。
3.5 燃油系统
燃油系统由燃油精滤器、喷油泵、喷油器、高低压管路及调压阀组成。 3.5.1 喷油泵通用故障有以下方面：
（1）柱塞与柱塞套卡滞：单缸不供油，柴油机振动等故障；