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新闻主题	柴油机进排气系统常见故障和原因分析

 

摘要：柴油机进排气系统是指包含了涡轮增压器系统在内的全部的进气系统和排气系统，它是作为柴油机的五大系统之一，在柴油机正常运转的情况下需要进排气系统的可靠运行，为其提供清洁充足的空气。本文论述了柴油机进排气系统故障的分析意义，针对柴油机的一些常见的进排气故障原因和机理进行分析。

 

一、进排气系统工作原理

 

      进排气系统是柴油机的重要组成部分，其主要功能是将柴油机的燃料和废气有效地进出，它通过一系列的组件和管道来实现这一功能，保证柴油机正常运行。排气系统的工作原理如图1所示，各部件所在位置如图2所示。

1、进气系统的工作原理

      进气系统的主要任务是将空气引入柴油机进行燃烧。进气系统由进气道、空气滤清器、节气门、进气歧管等组成。

（1）空气通过进气道进入进气滤清器。进气滤清器的作用是过滤掉空气中的杂质，保证进入柴油机的空气干净。然后，干净的空气通过节气门进入进气歧管。节气门的作用是控制进气量，根据柴油机的工作状态调整气门的开合程度，以达到最佳的进气效果。

      进入进气歧管后，空气被分配到不同的汽缸中。每个汽缸都有一个燃烧室，其中包含气缸、活塞和气门等部件。进入燃烧室的空气与燃料混合后，经过压缩和点火，产生爆炸，驱动活塞运动，从而产生动力。

2、排气系统的工作原理

      排气系统的主要任务是将燃烧产生的废气排出柴油机，并减少废气对柴油机的影响。排气系统由排气歧管、排气管、消声器等组成。

（1）废气产生后，首先进入排气歧管。排气歧管的作用是将废气从不同汽缸中集中到一起，然后通过排气管排出。排气歧管的设计对废气的排放和柴油机性能有重要影响。合理的排气歧管设计可以提高排气效率，减少排气压力损失，提高柴油机的功率输出。

（2）随后，废气进入排气管。排气管的主要作用是将废气从柴油机尽可能快地排出。排气管的设计需要考虑到废气的流动性和减少噪音。一般情况下，排气管会采用曲线设计，以减少废气的压力损失。

（3）废气进入消声器。消声器的作用是减少废气排放时产生的噪音。消声器内部通常有一系列的隔音材料和隔板，通过反射、吸音和消声来减少噪音。

      总结起来，进排气系统的工作原理是通过合理的设计和安装，将空气和废气在柴油机内外的流动中进行导流和控制，以保证柴油机的正常运行。进气系统将干净的空气引入柴油机进行燃烧，而排气系统则将燃烧产生的废气排出并减少噪音。这两个系统的协同工作保证了柴油机的高效运行和环境友好。通过以上的介绍，可以了解到进排气系统的工作原理，它是柴油机正常运行的重要保障。进排气系统的设计和优化对柴油机的性能和排放有着重要影响。只有理解和掌握进排气系统的工作原理，才能更好地进行柴油机的进排气系统的故障分析。

 

图1  柴油机进排气装置原理示意图

图2  柴油发电机进排气系统位置图

 

二、进排气系统的主要故障分析

 

1、增压器系统的常见故障分析

      柴油机增压器系统的主要部件是由进气歧管、排气歧管、涡轮增压器等组成，如图3所示。涡轮增压器是柴油机进排气系统的重要循环部件，在柴油机的运转过程中，必须保持柴油机、废气涡轮和压气机三者之间的能量平衡，即柴油机在某一功率下排出废气所产生的能量被涡轮吸收，涡轮的到能量传给压气机，压气机将能量传给压缩空气，此压缩空气正好能满足柴油机在此功率下所需的空气量。

（1）增压器喘振

      增压器喘振是进排气系统常见的故障之一，其表现为压气机出现剧烈的气流波动，并伴有很大的吼叫声。气流以周期性的、强烈的脉冲形式表现出来，即气流的压力、速度和流量的急剧的变化。当增压器发生喘振时，会使主机工况下降，自动降速。当不能越过喘振区时，主机只能降功率运行。造成较大的经济损失。原因主要有：

① 增压系统流道阻塞是引起增压器喘振最常见的原因；

② 柴油机低速高负荷运行；

③ 柴油机各缸负荷严重不均匀；

④ 柴油机负荷聚变；

⑤ 涡轮增压器与柴油机运行会发生匹配失调。

（2）轴承烧损

      轴承是增压器中的重要部件之一，保证增压器的正常可靠的运转，防止转子合件径向串动的浮动轴承一起，完成转子的完整的定位，使得增压器的转子在设计位置转动，不会偏向与中间体、涡壳等摩擦。而轴承烧损大多数是由于滑油压力过低、油量供应不足或断油、滑油过脏或油中混入金属磨屑等原因造成的。

（3）涡轮增压器有异常响声

      涡轮增压器有异常响声的原因可能是叶轮损坏或转子叶轮与壳体的间隙过小，轴承与止推片磨损严重，转子游动量过大造成叶轮外缘与壳体碰擦，或轴承、密封环等运动件的干摩擦都会引起增压器的异常响声。

（4）增压器超温

      增压器超温的原因有排气温度过高、滑油回油温度过高、冷却水温度过高和增压压力下降，导致空气流量减少，造成增压器温度过高。

2、气阀的常见故障分析

      柴油机在工作时，会发出有节奏的并且连续的“嗒、嗒”声音，响声会随着柴油机的转速升降而产生增减。故障原因：

（1）气阀因磨损或者装配不正产生的间隙过大。

（2）气阀弹簧断裂。

（3）凸轮轴的磨损严重造成凸轮的顶部与底部跳动过大，从而发出响声。

      柴油机气阀密封不严，会产生黑烟、低温的白烟或高温黑烟，还会出现动力不足，也可以听到漏气声。故障原因：现代柴油机排气阀门系统的接触表面经历了复杂的工作状况，并在高温和高压下重复运动。表面的磨损率必须非常低，以满足在整个使用寿命期间对柴油机效率的高要求。在四冲程柴油机中，进气门打开以使空气流入燃烧室，然后关闭以促进燃料和空气混合物的压缩和燃烧。在这个阶段，排气阀关闭，然后打开以使热的燃烧产物流出室，之后它们关闭并重复该过程。阀门的接触表面遇到复杂和苛刻的接触情况。阀的关闭涉及对阀座的相对较高的冲击。此外，紧邻燃烧的位置也意味着经受高温，特别是对于被热燃烧残余物重复通过的排气阀，会使排气阀积碳。

3、空气过滤器的常见故障分析

      柴油机使用的空气滤清器可分为惯性式、过滤式、综合式等几种形式，它是可以清除空气中的微粒杂质和尘埃，防止管路发生堵塞的装置。保证柴油机在工作过程中吸入空气的清洁，从而减少缸套与活塞之间的磨损，延长柴油机的工作寿命。如果吸入空气中含有尘埃或其余杂质将会发生加剧柴油机的零件磨损，也会导致进气量不足，燃油得不到充分的氧气不能完全燃烧，促使柴油机功率降低，油耗增加，经济性能降低，排烟变黑，排气温度升高，冷却水温度升高。所以要及时更换和清洗空气过滤器。

4、排气管路的常见故障分析

      柴油机排气管排出的废气带动涡轮增压器运转，排气管路堵塞（特别是消声器部分，如图4所示）将会使排气不畅，柴油机的排气背压增大，涡轮增压器运转异常，柴油机过热，转速下降，功率降低，动力不足。如果柴油机排气管道聚集物过多导致管路堵死，柴油机将会出现启动困难，甚至不能启动原因是由于燃油燃烧不完全产生大量黑烟或是固体颗粒物，附着在排气管路上，造成排气管路堵塞甚至完全堵死。

 

图3  柴油机涡轮增压器结构示意图

图4  柴油机消声器立体三维图

 

总结：

      进排气系统柴油机重要系统之一，进排气系统的工作状况良好，会使柴油机运转优良，排气温度、进气温度、增压器运转、燃油消耗和功率输出保持正常。因此保持柴油机进排气系统的正常运转是至关重要的，必须认知对待，日常维护管理人员，应重视柴油机进排气系统的日常维护，定时检修，以保证柴油机处于最佳工作状态。

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