于洋　华树明

【摘  要】由于柴油发动机内部结构复杂，其运动部件检测难度较大，为对柴油发动机运动部件进行故障诊断，需对故障产生的原因及解决方案进行提前研究，利于对柴油发动机运动部件的诊断。本文重点分析如何准确分析柴油发动机运动部件的故障，阐述如何运用计算机软件仿真技术和动力学原理判断并分析故障信号和故障发生部位，从而对柴油发动机运动部件进行故障检测。

【关键词】柴油发动机;运动部件;故障诊断

柴油发动机是典型的往复式内燃机，利用柴油燃烧后的能进行往复活塞运动产生机械能。在现代化进程中柴油发动机的应用具有重要意义，在军事、工业、交通、生活等方面具有重要应用，但由于其功率大、负荷高的原因，柴油发动机运动部件曲轴、连杆及活塞曲柄连杆机构等重要部件经常发生故障，经常发生拉缸、敲缸、撞缸、连杆轴承间隙异常、连杆螺栓断裂等故障。利用仿真技术可得到相应的故障信号并进行故障分析。

一、柴油发电机现状

柴油发动机机在我国应用广泛，对于我国工业、生活等方面十分重要，例如，汽车、轮船、装甲车等机械设备。因此，随着我国科技的发展和社会的进步，对于柴油发动机的研究及应用也在不断发展。由于柴油发动机零件增加，部件关联性增加，架构日益复杂，柴油发动机发成故障的可能及运动部件的故障检测难度也随之增加。对柴油发动机运动部件进行故障分析研究，可帮助相关人员减少实际故障检测的时间及效率，对运动部件发生故障产生的状况有一定的了解，从而更好地解决故障问题，帮助柴油发动机优化、改进部件，防止事故的发生。因此，对于柴油发动机运动部件常见故障的诊断分析具有重要意义并需要不断进行研究更新故障发生情况。

故障的发生不是无征兆、无准备的，柴油发动机常见部件的故障发生都有特定的信号，对于故障信号科学分析及比对可有效诊断部件故障。目前故障信号的产生多依靠传感器采集的运动部件由于故障产生的异常振动及位移变化，通过不同部位及不同信号，通过故障信号的准确采集和分析，可以得出发生故障的部位、原因及程度并采取有效的修理方案。由于科技的发展及计算机的迅速崛起，目前对于柴油发动机信号的采集与分析正趋于智能化和信息化，极大地提高了故障诊断的效率和准确度。故障诊断可分为对故障信号的采集、处理、得出故障诊断结果，但故障检测有许多特殊情况，柴油发动机的零件数量和复杂程度也不断增加，检测及分析过程中许多偶然因素也可能影响故障检测，在这种情况下，其发生的信号差异可能极小难以引起人工分析的注意，最终影响故障检测结果。但利用计算机分析进行故障检测，可深入识别故障信号的细节差异，排除人为因素等对部件故障进行更为准确的检测并得出结果。

但由于柴油发动机的不断升级，有些故障并不能通过信号采集进行检测，在某些复杂的部位，信号采集并具有一定的难度，需要考虑故障发生的机理及部件进行运行所需要的条件进行分析。为解决这些问题，需要对柴油发动机的运动部位故障情况具有更深的了解，不断对柴油发电机传感器进行升级，提高信号采集的准确度和信号分析的准确度，从而促进对柴油发动机的运动部位的故障检测。

二、柴油发动机运动部位常见故障检测的难点及检测方法

由于柴油发动机由于运动部件故障发生情况主要为拉缸、敲缸、撞缸、连杆轴承间隙异常、连杆螺栓断裂等故障，由于柴油发动机运动部件的高速运动，采集信号的传感器难以安装并采集信号，对相应部件的检测难以进行，在高速运动的情况下，发生故障后影响故障信号采集的因素众多，难以对故障信号进行处理并分析。同时由于柴油发动机零件复杂，运动过程中发生故障的零件所处部位，影响情况也不同，难以对其故障进行准确分析。

目前，对于柴油发动机运动部件故障检测多采取地域数据的处理和诊断，动力学原理对柴油机运动部件进行故障检测也有部分应用，根据动力学原理进行故障检测可以对故障发生的原因及情况进行更加准确的分析，主要操作方法为运用计算机建模技术和仿真软件，对于柴油发动机运行情况进行模拟，通过柴油发动机的实际参数和故障发生后的所有可能参数进行模拟比对，通过计算机运行情况及参数测算等得出实际发生的故障。采取仿真模拟、识别故障发生时个部件的参数与正常参数比对的故障检测方式可以较为精确得进行故障检测，具有故障检测效率高，耗费时间资金少，符合时代发展等优点，具有广阔的发展前景，但所需要的数据处理等技术要求较高，对于计算机的应用也需要有一定的了解及掌握，需要更高层级的技术人才。

三、柴油发动机运动部件故障诊断

柴油发动机运动部件的故障多由于往复式内燃机进行高速往复活塞运动产生摩擦，从而造成部件磨损或变形，从而形成部件故障，高速运动后造成部件磨损或变形后其运动时会产生振动及噪音。部件造成磨损或变形后，在不同部件之间的接触和撞击，引起其他部件的变形，造成其他异响和噪声。也可能由于部件的高速运动及部件老化，造成机械散热产生问题、引起短路等故障。同时，在柴油发动机运动部位发生一类故障时，往往会引起其他部位、其他方面的故障，因此，对于柴油发动机运动部位的故障分析无法简单进行检测并得出故障检测结果，以免误诊造成更大的损失。

（一）拉缸故障诊断

拉缸故障指汽缸的内壁由于高速往复活塞运动形成沟痕，造成活塞、活塞环、气缸壁之间产生缝隙影响气密性，从而造成气缸压力降低、动力减小等问题。拉缸故障后会使得内燃机耗油增加，活塞损坏等问题，甚至可能由于润滑油上蹿到气缸引起烧机油情况，造成发动机冒烟，甚至爆炸等严重后果。拉缸故障主要因为润滑工作没有做好或机油老化，也可能因为活塞及气缸壁制造材料不达标等因素引起。对拉缸故障进行检测时，可通过拉缸故障现象、拉缸故障时的信号采集及分析或由发动机内润滑油内金属颗粒的值等方法来确定。

（二）敲缸故障诊断

在柴油发动机进行往复活塞运动时，活塞与气缸壁可能产生碰撞，即敲缸现象，活塞在气缸壁内高速往返运动时发生敲缸故障可能引起较大的振动和异响现象。敲缸是由于活塞与气缸壁间隙过大、活塞装反变形、润滑工作不良或连杆变形造成。在破坏了活塞与气缸壁正常空隙的情况下，高速运动的活塞与气缸壁大力撞击，造成敲缸异响及振动，同时也会造成机械部件损坏变形等问题。关于对敲缸故障的检测，可以通过计算机仿真软件进行建模，模拟柴油发动机敲缸现象的转速等差异，从而对敲缸故障进行检测分析。

（三）活塞曲柄连杆机构故障诊断

连杆轴在往复活塞运动中起着重要的作用，柴油发动机运动部位在长时间高负荷运动过程中，轴承之间间隙变大造成活塞运动过程中发生敲缸故障，最终造成连杆轴磨损变形甚至断裂等问题。在对活塞曲柄连杆机构进行故障检测时，可通过轴承间隙变大造成的故障信号等进行采集处理，判断故障所属的类型和程度，从而实现对活塞曲柄连杆机构故障的检测。

结束语

由于柴油发动机运动部位故障检测具有一定的难度，而对柴油发动机运动部位进行故障检测在生活等应用中具有重要意义，相关人员需要通过更多的技术方法对柴油发动机运动部位进行故障检测。目前较为准确的检测方法为利用传感器采集相应的故障信号并进行分析，得出故障发生的部位及程度。利用动力学原理等对部件进行故障检测。另一种方法为利用计算机仿真软件，对柴油发动机运动部位进行模拟，根据正常参数与故障参数的对比进行故障检测。

参考文献：

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[2]刘鑫.柴油发动机运行状态监测和故障诊断系统的设计与实现[D].电子科技大學，2006.

[3]宋力喆.柴油发动机运动部件故障诊断研究[D].北京化工大学，2017.

（作者单位：广西防城港核电有限公司）