新聞主題	柴油機進(jìn)排氣系統常見(jiàn)故障和原因分析

 

摘要：柴油機進(jìn)排氣系統是指包含了渦輪增壓器系統在內的全部的進(jìn)氣系統和排氣系統，它是作為柴油機的五大系統之一，在柴油機正常運轉的情況下需要進(jìn)排氣系統的可靠運行，為其提供清潔充足的空氣。本文論述了柴油機進(jìn)排氣系統故障的分析意義，針對柴油機的一些常見(jiàn)的進(jìn)排氣故障原因和機理進(jìn)行分析。

 

一、進(jìn)排氣系統工作原理

 

      進(jìn)排氣系統是柴油機的重要組成部分，其主要功能是將柴油機的燃料和廢氣有效地進(jìn)出，它通過(guò)一系列的組件和管道來(lái)實(shí)現這一功能，保證柴油機正常運行。排氣系統的工作原理如圖1所示，各部件所在位置如圖2所示。

1、進(jìn)氣系統的工作原理

      進(jìn)氣系統的主要任務(wù)是將空氣引入柴油機進(jìn)行燃燒。進(jìn)氣系統由進(jìn)氣道、空氣濾清器、節氣門(mén)、進(jìn)氣歧管等組成。

（1）空氣通過(guò)進(jìn)氣道進(jìn)入進(jìn)氣濾清器。進(jìn)氣濾清器的作用是過(guò)濾掉空氣中的雜質(zhì)，保證進(jìn)入柴油機的空氣干凈。然后，干凈的空氣通過(guò)節氣門(mén)進(jìn)入進(jìn)氣歧管。節氣門(mén)的作用是控制進(jìn)氣量，根據柴油機的工作狀態(tài)調整氣門(mén)的開(kāi)合程度，以達到最佳的進(jìn)氣效果。

      進(jìn)入進(jìn)氣歧管后，空氣被分配到不同的汽缸中。每個(gè)汽缸都有一個(gè)燃燒室，其中包含氣缸、活塞和氣門(mén)等部件。進(jìn)入燃燒室的空氣與燃料混合后，經(jīng)過(guò)壓縮和點(diǎn)火，產(chǎn)生爆炸，驅動(dòng)活塞運動(dòng)，從而產(chǎn)生動(dòng)力。

2、排氣系統的工作原理

      排氣系統的主要任務(wù)是將燃燒產(chǎn)生的廢氣排出柴油機，并減少廢氣對柴油機的影響。排氣系統由排氣歧管、排氣管、消聲器等組成。

（1）廢氣產(chǎn)生后，首先進(jìn)入排氣歧管。排氣歧管的作用是將廢氣從不同汽缸中集中到一起，然后通過(guò)排氣管排出。排氣歧管的設計對廢氣的排放和柴油機性能有重要影響。合理的排氣歧管設計可以提高排氣效率，減少排氣壓力損失，提高柴油機的功率輸出。

（2）隨后，廢氣進(jìn)入排氣管。排氣管的主要作用是將廢氣從柴油機盡可能快地排出。排氣管的設計需要考慮到廢氣的流動(dòng)性和減少噪音。一般情況下，排氣管會(huì )采用曲線(xiàn)設計，以減少廢氣的壓力損失。

（3）廢氣進(jìn)入消聲器。消聲器的作用是減少廢氣排放時(shí)產(chǎn)生的噪音。消聲器內部通常有一系列的隔音材料和隔板，通過(guò)反射、吸音和消聲來(lái)減少噪音。

      總結起來(lái)，進(jìn)排氣系統的工作原理是通過(guò)合理的設計和安裝，將空氣和廢氣在柴油機內外的流動(dòng)中進(jìn)行導流和控制，以保證柴油機的正常運行。進(jìn)氣系統將干凈的空氣引入柴油機進(jìn)行燃燒，而排氣系統則將燃燒產(chǎn)生的廢氣排出并減少噪音。這兩個(gè)系統的協(xié)同工作保證了柴油機的高效運行和環(huán)境友好。通過(guò)以上的介紹，可以了解到進(jìn)排氣系統的工作原理，它是柴油機正常運行的重要保障。進(jìn)排氣系統的設計和優(yōu)化對柴油機的性能和排放有著(zhù)重要影響。只有理解和掌握進(jìn)排氣系統的工作原理，才能更好地進(jìn)行柴油機的進(jìn)排氣系統的故障分析。

 

圖1  柴油機進(jìn)排氣裝置原理示意圖

圖2  柴油發(fā)電機進(jìn)排氣系統位置圖

 

二、進(jìn)排氣系統的主要故障分析

 

1、增壓器系統的常見(jiàn)故障分析

      柴油機增壓器系統的主要部件是由進(jìn)氣歧管、排氣歧管、渦輪增壓器等組成，如圖3所示。渦輪增壓器是柴油機進(jìn)排氣系統的重要循環(huán)部件，在柴油機的運轉過(guò)程中，必須保持柴油機、廢氣渦輪和壓氣機三者之間的能量平衡，即柴油機在某一功率下排出廢氣所產(chǎn)生的能量被渦輪吸收，渦輪的到能量傳給壓氣機，壓氣機將能量傳給壓縮空氣，此壓縮空氣正好能滿(mǎn)足柴油機在此功率下所需的空氣量。

（1）增壓器喘振

      增壓器喘振是進(jìn)排氣系統常見(jiàn)的故障之一，其表現為壓氣機出現劇烈的氣流波動(dòng)，并伴有很大的吼叫聲。氣流以周期性的、強烈的脈沖形式表現出來(lái)，即氣流的壓力、速度和流量的急劇的變化。當增壓器發(fā)生喘振時(shí)，會(huì )使主機工況下降，自動(dòng)降速。當不能越過(guò)喘振區時(shí)，主機只能降功率運行。造成較大的經(jīng)濟損失。原因主要有：

① 增壓系統流道阻塞是引起增壓器喘振最常見(jiàn)的原因；

② 柴油機低速高負荷運行；

③ 柴油機各缸負荷嚴重不均勻；

④ 柴油機負荷聚變；

⑤ 渦輪增壓器與柴油機運行會(huì )發(fā)生匹配失調。

（2）軸承燒損

      軸承是增壓器中的重要部件之一，保證增壓器的正?？煽康倪\轉，防止轉子合件徑向串動(dòng)的浮動(dòng)軸承一起，完成轉子的完整的定位，使得增壓器的轉子在設計位置轉動(dòng)，不會(huì )偏向與中間體、渦殼等摩擦。而軸承燒損大多數是由于滑油壓力過(guò)低、油量供應不足或斷油、滑油過(guò)臟或油中混入金屬磨屑等原因造成的。

（3）渦輪增壓器有異常響聲

      渦輪增壓器有異常響聲的原因可能是葉輪損壞或轉子葉輪與殼體的間隙過(guò)小，軸承與止推片磨損嚴重，轉子游動(dòng)量過(guò)大造成葉輪外緣與殼體碰擦，或軸承、密封環(huán)等運動(dòng)件的干摩擦都會(huì )引起增壓器的異常響聲。

（4）增壓器超溫

      增壓器超溫的原因有排氣溫度過(guò)高、滑油回油溫度過(guò)高、冷卻水溫度過(guò)高和增壓壓力下降，導致空氣流量減少，造成增壓器溫度過(guò)高。

2、氣閥的常見(jiàn)故障分析

      柴油機在工作時(shí)，會(huì )發(fā)出有節奏的并且連續的“嗒、嗒”聲音，響聲會(huì )隨著(zhù)柴油機的轉速升降而產(chǎn)生增減。故障原因：

（1）氣閥因磨損或者裝配不正產(chǎn)生的間隙過(guò)大。

（2）氣閥彈簧斷裂。

（3）凸輪軸的磨損嚴重造成凸輪的頂部與底部跳動(dòng)過(guò)大，從而發(fā)出響聲。

      柴油機氣閥密封不嚴，會(huì )產(chǎn)生黑煙、低溫的白煙或高溫黑煙，還會(huì )出現動(dòng)力不足，也可以聽(tīng)到漏氣聲。故障原因：現代柴油機排氣閥門(mén)系統的接觸表面經(jīng)歷了復雜的工作狀況，并在高溫和高壓下重復運動(dòng)。表面的磨損率必須非常低，以滿(mǎn)足在整個(gè)使用壽命期間對柴油機效率的高要求。在四沖程柴油機中，進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)以使空氣流入燃燒室，然后關(guān)閉以促進(jìn)燃料和空氣混合物的壓縮和燃燒。在這個(gè)階段，排氣閥關(guān)閉，然后打開(kāi)以使熱的燃燒產(chǎn)物流出室，之后它們關(guān)閉并重復該過(guò)程。閥門(mén)的接觸表面遇到復雜和苛刻的接觸情況。閥的關(guān)閉涉及對閥座的相對較高的沖擊。此外，緊鄰燃燒的位置也意味著(zhù)經(jīng)受高溫，特別是對于被熱燃燒殘余物重復通過(guò)的排氣閥，會(huì )使排氣閥積碳。

3、空氣過(guò)濾器的常見(jiàn)故障分析

      柴油機使用的空氣濾清器可分為慣性式、過(guò)濾式、綜合式等幾種形式，它是可以清除空氣中的微粒雜質(zhì)和塵埃，防止管路發(fā)生堵塞的裝置。保證柴油機在工作過(guò)程中吸入空氣的清潔，從而減少缸套與活塞之間的磨損，延長(cháng)柴油機的工作壽命。如果吸入空氣中含有塵?；蚱溆嚯s質(zhì)將會(huì )發(fā)生加劇柴油機的零件磨損，也會(huì )導致進(jìn)氣量不足，燃油得不到充分的氧氣不能完全燃燒，促使柴油機功率降低，油耗增加，經(jīng)濟性能降低，排煙變黑，排氣溫度升高，冷卻水溫度升高。所以要及時(shí)更換和清洗空氣過(guò)濾器。

4、排氣管路的常見(jiàn)故障分析

      柴油機排氣管排出的廢氣帶動(dòng)渦輪增壓器運轉，排氣管路堵塞（特別是消聲器部分，如圖4所示）將會(huì )使排氣不暢，柴油機的排氣背壓增大，渦輪增壓器運轉異常，柴油機過(guò)熱，轉速下降，功率降低，動(dòng)力不足。如果柴油機排氣管道聚集物過(guò)多導致管路堵死，柴油機將會(huì )出現啟動(dòng)困難，甚至不能啟動(dòng)原因是由于燃油燃燒不完全產(chǎn)生大量黑煙或是固體顆粒物，附著(zhù)在排氣管路上，造成排氣管路堵塞甚至完全堵死。

 

圖3  柴油機渦輪增壓器結構示意圖

圖4  柴油機消聲器立體三維圖

 

總結：

      進(jìn)排氣系統柴油機重要系統之一，進(jìn)排氣系統的工作狀況良好，會(huì )使柴油機運轉優(yōu)良，排氣溫度、進(jìn)氣溫度、增壓器運轉、燃油消耗和功率輸出保持正常。因此保持柴油機進(jìn)排氣系統的正常運轉是至關(guān)重要的，必須認知對待，日常維護管理人員，應重視柴油機進(jìn)排氣系統的日常維護，定時(shí)檢修，以保證柴油機處于最佳工作狀態(tài)。

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