柴油机敲缸故障的原因分析及其处理

V1003型内燃机车柴油机敲缸故障的原因分析及其处理方法
一、机车概况及故障的出现：
云南磷肥厂两台自备机车均为原民主德国产V1003型内燃机车，这是一种由柴油机（本型机车为12KVD21A-3型柴油机）提供动力，经液力变换器把动力传递给机车动轮而进行工作的液力传动调车机车。

自1977年和1978年进厂以来，就一直担负着我厂大宗原、材、燃料及各类产品的铁路运输工作。

机车运用年代长，检修及维护保养的手段、条件都比较落后，因此故障率越来越高。

1997年2月，我厂15411#机车出现柴油机敲缸现象，维持使用到3月份，柴油机的敲击声越来越大，故障日益明显，如不及时进行排除，很可能扩大为设备大事故，甚至可能导致柴油机整体报废，就必然影响到我厂铁路运输工作的顺利进行，影响工厂的经济效益，制约工厂的发展。

因此，15411#机车柴油机敲缸故障被确定为铁路队九七年技术攻关重点。

二、原因分析：
针对15411#机车敲缸故障，经过多次检查，并反复启动柴油机进行试验和比较，可以列出可能导致柴油机发生敲缸故障的各方面因素。

如下因果图（图1）：
图1 V1003型机车柴油机敲缸故障因果图
上图列出了可能会导致机车柴油机发生敲缸故障的几乎全部因素，但是要进一步对故障进行处理，就必须排除次要因素，确定主要因素。

从图1中人、机、料、环、法五大因素分解可以看出，共有17个因素可能导致柴油机敲缸故障，根据我厂机车的使用年限长，机械零部件老化、磨损严重，检修和维护保养条件差等实际情况。

经过进一步分析，并对全部17个因素进行排查，结论是：（1）检修马虎，责任心差；技术素质低；维护保养差；机车使用时间长，零部件老化。

四个因素都客观存在，但都是间接和次要因素，给予排除。

（2）冷机启动频繁和长时间超负荷运行这两个因素是机车《操作规程》所不允许的，根据机车的实际应用也可以排除。

（3）两台机车用的同一批柴油，而15409#机车未发现异常，因此关于燃油的两个因素被排除。

（4）检查消音器正常。

（5）近期没打开过柴油机，因此汽缸中不可能有异物。

作如上分析和检查之后，可以确定造成柴油机敲缸故障的主要原因是以下七项：
1）.燃油喷射压力调整不当；
2）.进、排汽阀关闭不严；
3）.进、排汽阀间隙调节不当；
4）.喷油提前角调整不当；
5）.喷油器损坏或严重结焦；
6）.连杆轴套、轴瓦磨损；
7）.柴油机连接件松动。

三、处理故障的对策：
从以上原因分析的结果来看，可能导致机车柴油机发生敲缸故障的七个主要因素中：1）.燃油喷射压力调整不当；2）.进排汽阀关闭不严；3）.进排汽阀开启间隙调节不当；5）.喷油器损坏或严重结焦；7）.柴油机连接件松动。

这五个方面我们自己的力量和条件就可以处理。

而4）.喷油提前角调整不当；6）.连杆轴套、轴瓦磨损。

这两个方面由于我们没有必须的检修设备和测量工具，所以是不能很全面的解决这两个方面的问题的。

基于以上原因，提出解决问题的途径和方案：
（一）解决问题的途径如图2所示：
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V1003型内燃机车柴油机敲缸故障的原因分析及其处理方法
图2：处理敲缸故障路径图
如上图所示，解决问题的路径有五条：
第一条：A B O；
第二条：A C O；
第三条：A D O；
第四条：A B C O；
第五条：A B C D O。

（二）方案的确定：
本着为工厂节约资金，并尽可能地缩短故障处理周期的原则，拟定了三个方案：
第一方案：即走第一条途径A B O。

此为投资省，周期短的首选方案。

如此方案解决不了问题，则进入第二方案。

第二方案：即走第四条途径A B C O。

如此方案解决不了问题，则进入第三方案。

第三方案：即走第一条途径 A B C D O。

送V1003型机车定点大修厂（山东齐鲁石化机械厂）进行大修处理。

三、处理办法：
方案确定以后，我们根据首选方案，于3月10日开始实施，对柴油机进行解体，边解体边检查边处理。

重点针对自己有条件、有能力的五个主要原因进行了处理，并对另外两个主要原因进行了检查和简单处理如下：
（一）、燃油喷射压力调整不当；
喷油器损坏、严重结焦：
1.把15411#机车柴油机整组共12只喷油器拆卸检查，发现确实有部分喷油器严重结焦，一定程度上会影响燃油的雾化和喷射角度。

因此对全组12只喷油器进行了彻底的除焦处理，并在柴油和煤油中清洗干净。

2.随后，在喷油咀压力试验台上对喷油咀的喷射状态及开启压力进行了检查、试验。

如表1：
（接下页）
表1：喷油咀试验及调整记录表
通过试验发现问题并作如下处理：
1）.A3缸喷油咀喷油不对称，开启压力低。

无法调整，更换喷油咀。

2）.A4缸喷油咀喷油不对称，开启压力稍高。

无法调整，更换喷油咀。

3）.A5缸喷油咀有油滴形成，开启压力偏低。

调整后恢复正常。

4）.B1缸喷油咀出现斜喷，且开启压力过低，无法调整，更换喷油咀。

5）.B4缸喷油咀有油滴形成，开启压力稍低。

调整后恢复正常。

6）其它各缸喷油咀喷射状态正常，调整开启压力使之在标准规定的范围之内。

（二）、进、排汽阀关闭不严密：
拆卸柴油机汽缸头后卸下汽阀，检查发现全部12缸的48只汽阀（每缸进、排汽阀各2只），均在不同程度上存在结焦、烧蚀等问题。

故判定确实存在汽阀关闭不严密的现象。

因此作如下处理：
1.使用汽阀座专用铰刀对汽阀座进行修正，铰去汽阀座上的结焦和烧蚀的痕迹；
2.全组48只汽阀用磨汽门机磨削处理；
3.用细磨膏进行汽阀与阀座之间的严密性配合研磨，并在洗净后加柴油进行严密性试验直至合格。

作如上处理后，进、排汽阀关闭不严密的问题得到了解决。

（三）、汽缸头连接件松动：
拆卸汽缸头时，用扭矩扳手检查缸头螺母和摇臂座螺母，发现有少数螺母紧固量达不到规定的扭矩。

因此，在安装汽缸头时，严格按规定的扭矩和顺序紧固各连接件。

具体包括：
1.按规定把汽缸头螺栓扳紧至55公斤.米；
2.按规定的顺序分10—25—40—45+5公斤.米四个步骤扳紧汽缸头螺母；
3.按规定扳紧汽缸头摇臂座紧固螺母至7.5公斤.米；
4.按规定扳紧喷油咀架横担螺母至7公斤.米；
5.按规定扳紧其它连接件。

（四）、进、排汽阀间隙调节不当：
拆卸汽缸头前，对汽阀间隙作了一次全面检查，发现有的汽阀间隙过小，只有0.25毫米；有的汽阀间隙又过大，达0.35毫
米。

（均为冷车测量）。

V1003型机车柴油机的使用和保养规程规定：汽阀间隙应按保养计划进行检查调节。

热车时的汽阀间隙应为0.25毫米；冷车时的汽阀间隙应为0.30毫米，根据我们自己的技术及设备条件，汽阀间隙在冷车时调整较为准确。

因此我们按柴油机的点火顺序，认真把每一汽阀的间隙调整至0.30毫米。

并在调整完毕后按规定又作了一次严格检查，确认全部48个汽阀的间隙均为0.30毫米。

（五）、对于连杆轴套、轴瓦磨损的问题，由于条件限制，只作如下简单处理：
1、目视检查各连杆及其轴套、轴瓦。

未发现有异常现象，因此未作拆卸。

2、按规定用扭矩扳手检查并扳紧连杆螺栓至40+2公斤.米。

四、处理效果：
到5月5日，以上重点项目以及其它的附属检修项目全部结束，进行试车，柴油机敲缸故障消失，达到了预期的目的。

五、结论：
从上述的处理结果来看，导致本次15411#机车柴油机敲缸故障的原因确实如我们所分析的一样，是由于上面所列的几个主要原因的综合影响，造成了柴油机出现严重的敲缸故障。

因此，为避免类似故障的再次发生，做好以下几点是非常必要的：
1.严格按机车的检修规程进行机车的大、中、小修，并严把检修质量关；
2.机车的日常维护保养工作应该加强；
3.对机车各部件进行尺寸、压力等方面的调整时，一定要按规程要求进行，不可随便，不可马虎。

并必须进行复查。

六、经济评价：
本次15411#机车敲缸故障经过我们自己的努力，除了更换4只喷油咀，基本上没有更换零、配件。

因此本次故障处理的费用支出可以说为0。

而如果送大修厂进行大修处理的话，光机车大修费就是68万元，再加上托运费、押运人员的出差费等，费用超出70万
元。

因此，本次排除故障为工厂节约资金70多万元。

参考书目：
1.《V1003型内燃机车柴油机使用说明书》（进口机车验收小组翻译1975年12月）
2.V100、V1003型内燃机车大修规程（试行）（齐鲁石化公司机械厂1981年7月）。