柴油机使用的燃料是较难挥发又较易自燃的柴油,柴油是在压缩行程终了时,在高压下高速喷入燃烧室、被细化成微粒、迅速蒸发并与空气混合。由于油气混合时间短,且这种不均匀可燃混合气不是由外源点燃,而是燃油在高温、高压下的自燃,就使得气缸内压力在燃烧瞬间上升很快,导致柴油机工作粗暴、噪声大。如果在油气混合的某些环节出现不协调的情况(如个别缸的喷油时间不合适、喷油量较大等)时,将导致柴油机燃烧状况的进一步恶化,噪声增大,出现类似金属敲击的“哒、哒、哒”声。柴油机出现这种情况后,危害很大。此时应停机检查,排除故障,避免更大的故障发生。
1.故障原因
导致柴油机工作粗暴(燃烧异响)的原因主要有
(1)柴油选择不当。如果柴油的十六烷值低,就使得燃油着火延迟期加长,此间喷入气缸的燃油相对较多,已进入气缸的燃油同时燃烧的概率加大,燃烧速率加剧,气缸内压力急速上升,柴油机工作自然粗暴。因此,应选用十六烷值高的柴油。柴油的自燃性好,着火延迟期短,着火后进入气缸的燃油量相对减少,着火后压力升高的速度降低。此时,柴油机工作相对柔和、平稳。而十六烷值太高,也将造成柴油机冒黑烟、经济性能下降等问题。十六烷值的选用与柴油机的使用转速有关,对于车用中高速柴油机,十六烷值的范围应该在40-50之间。
(2)供油时间过早。如果供油时间过早,此时气缸内的压力和温度相对较低,喷油气缸的燃油与空气的混合过程变慢,这使得着火延迟期加长,导致柴油机着火燃烧过程变得缓慢,这同样导致柴油机燃烧粗暴。且过大的供油提前角还将造成柴油机动力下降、油耗增加、起动困难等其他故障。
(3)喷油延续时间过小。与喷油提前角一样,喷油延续时间对柴油机性能同样有着重要影响。在喷油量一定的条件下,喷油延续时间短,则喷油速率过快,此时虽可获得较好的油耗及排气烟色,但也带来柴油机燃烧粗暴的负面效果。
(4)各缸供油量不一样。如果某个气缸的供油量较大,则该气缸在运行过程中就可能发出清脆的、有节奏的敲击声。
(5)柴油机工作粗暴的危害。柴油机工作粗暴,一般是由于燃烧瞬间的爆发力和运动惯性力激发而引起内部机构的机械振动所致。这将加剧气缸活塞的磨损,增加活塞连杆所受的冲击力,使连杆和曲轴产生变形,从而导致机体变形等故障出现,严重影响柴油机的使用寿命。与此同时,这些振动通过与之刚性连接的零部件的振动及柴油机外表向外界辐射出噪声,污染环境。
2.故障诊断与排除
当柴油机出现燃烧异响(敲缸或工作粗暴)后,应着重进行下述方法的检查,找出故障源并排除,确保柴油机的正常工作。
(1)如果响声有节奏,表明各个气缸工作情况类似,应检查喷油正时。喷油时间过早,气缸内会发出尖锐、清脆和有规律的敲击声;如果喷油正时正常,应检查空气滤清器是否堵塞、进气管是否堵塞、橡胶接管是否凹瘪等,使柴油机进气量不足。如果存在这些堵塞,应该予以清除或修复。
(2)如果敲击声无一定规律,且排气冒黑烟,表明各个气缸工作情况不一致。可能是喷油器滴油、出油阀磨损或卡住造成部分缸的供油量增大。喷油器滴油可用拆卸排气管的方法或单缸断油法判断;出油阀磨损可用手油泵压油时拆下高压油管的方法检测,如果此时出油阀接头处有柴油溢出,则说明出油阀漏油,应查明原因并予以排除。
(3)供油量不均。供油量不均时,如果某个缸的喷油量过多,该气缸就会产生强烈的有节奏的“哒、哒、哒”的燃烧噪声并可能冒黑烟,此时可用单缸断油法判断故障缸。某个气缸断油后,敲击声消失,则该气缸就是故障缸,酌情予以修复。