重康动力（深圳）有限公司

摘要： 柴油发电机的动力性故障是一种常见的多发性故障，总的特征是发电机发电量下降，往往还伴随着发电机排烟的烟色不良、温度偏高、运转不稳和启动困难等现象。康明斯公司整理了柴油发电机动力不足的故障诊断的相关知识，用以解决康明斯用户在柴油发电机使用环节中遇到的困惑。本文从燃油供给系、点火系、气缸压缩压力、负荷与排量匹配、积碳、温度、磨损及配气机构等方面分析功率不足的原因，并按低压油路与油质、进气与排气系统、气缸压力与气门间隙、配气机构机械部件、专业检测仪器等步骤给出故障排除方法。

 

一、功率不足的原因分析

 

1. 燃油供给系的原因

（1）燃油质量的影响

燃油质量不好，油清洁度和燃烧率都比较低，很容易出现燃烧不完全。柴油的十六烷值、粘度与杂质含量都会影响着火滞燃期和燃烧速率，品质不佳时燃烧过程偏离设计工况，输出功率随之下降。

（2）油路故障的影响

出问题油路故障，没有通过燃油管输送到燃烧室，从而使柴油发电机没有正常运行。油路堵塞、滤清器污堵、管路进气或输油泵供油能力不足，都会使实际到达喷油器的燃油量少于需求量。

（3）供油量不足的影响

柴油进入发动机燃烧室的量没达到标准的话，燃烧室没有足够的燃料点燃爆破，这会导致发电机组的动力越来越小。

（4）喷油泵与喷油器状态的影响

喷油泵柱塞或出油阀磨损会使泵油压力下降，喷油器针阀卡滞或喷孔堵塞会使实际喷油量减小、雾化质量变差。在燃油系统压力与喷油脉冲宽度不变的前提下，喷射环节的劣化同样会造成动力不足。

2. 点火系的原因

（1）点火过早的影响

点火过早，引起可燃混合气早燃及爆震，使柴油发电机产生反转现象，使得功率下降。

（2）点火过迟的影响

点火过迟，会造成可燃混合气在燃烧室内燃烧迟缓，燃烧时间增长，消声器放炮，柴油发电机过热而功率下降。

（3）点火正时与喷油正时的对应关系

对于柴油机而言，与点火正时相对应的是喷油提前角。喷油过早会使燃烧粗暴、压力升高率过大；喷油过迟则使后燃增多、排温升高，两者都会造成功率下降与油耗上升。

3. 气缸的压缩压力

（1）进气量不足的影响

动力输出是由柴油和空气之间形成混合气体从而点火产生动力的，进气量不足，会造成柴油发电机动力输出小。

（2）气缸磨损的影响

气缸严重磨损造成活塞、活塞环与气缸的配合间隙增加，密封性变差，导致气缸盖漏气，也会使动力输出不足。

（3）气门密封性的影响

气门与气门座密封不良、气门间隙调整不当，都会在压缩行程中造成漏气，使压缩终了压力与温度达不到要求，进而影响燃烧质量与输出功率。

4. 负荷大于排量

（1）排量与动力的关系

一般来说，发电机组的动力是和排量成正比的，柴油发电机的排量越大，发电机组的动力越大。

（2）排量不足的后果

如果柴油发电机本身的排量就不大，其动力自然也不会很高了。

（3）选型匹配的提示

在高原、高温环境下，机组的可用功率还会因空气密度下降而进一步折减，若选型时未留有余量，实际带载能力会明显不足。

5. 积碳严重

（1）积碳的阻碍作用

如果柴油发电机的积碳长时间得不到清理，就会阻碍燃油的运输和燃烧，从而导致发电机组动力不足的症状。

（2）积碳的常见部位

积碳易出现在喷油器针阀、活塞顶、气门与进气道等处，其中喷油器与气门处的积碳对燃烧影响最为直接。

（3）处理方式

这种情况要及时对柴油发电机的积碳进行清理。

6. 温度过高

（1）高温下的功率降额

当柴油发电机温度过高时，发电机组就会降低动力从而减少柴油发电机的负荷。

（2）恢复条件

这种情况是正常现象，只需要等到柴油发电机温度降到正常标准后动力就可以恢复。

（3）与其他原因的区别

温度过高属于保护性降额，与前述机械或供给类故障不同，其特点是温度恢复后功率即可恢复，排查时应注意区分。

7. 磨损的原因

（1）配合间隙增大的影响

活塞、活塞环、气缸严重磨损造成活塞、活塞环与气缸的配合间隙增加，密封性变差，导致气缸盖漏气，使气缸压缩压力降低。

（2）磨损的累积特征

磨损引起的动力下降通常随时间逐渐显现，而非突然发生。若机组动力在较长时间内缓慢下降，应优先考虑磨损类原因。

8. 配气机构的原因

（1）气门间隙与配气正时的影响

气门间隙调整不当，配气正时失准，气门关闭不严，影响气缸压力降低，柴油发电机动力不足。

（2）凸轮轴装配状态的影响

凸轮轴安装错位或驱动轮与凸轮轴之间松旷，会直接改变配气相位，使进排气过程偏离设计时刻，从而影响充气效率与输出功率。

 

二、故障排除步骤

 

1. 检查低压油路与油质是否正常

（1）查燃油系统的压力

如果燃油系统的压力不正常，特别是燃油系统压力过低时，在单位时间内喷油器的喷油量就会减小，从而造成混合气过稀，发动机的动力性将大大下降，造成发动机动力不足。

（2）检查喷油器的运行情况

如果喷油器的孔径因为积炭堵塞或者磨损而发生变化，那在燃油系统压力和喷油脉冲宽度不变的情况下，喷油器的实际喷油量将减小，导致发动机动力不足。此外，若喷油雾化不好，将影响混合气的燃烧质量，导致发动机动力不足。

2. 检查空气滤芯、进排气管路、增压器工作是否正常

用真空表检测进气系统有无漏气。检查点火正时，在发动机怠速时点火提前角应为10°—15°左右，如不正确，应调整发动机的点火提前角。

（1）检查进气系统是否堵塞或漏气

如果进气系统堵塞或漏气，必然影响发动机的充气效率，造成发动机动力和加速性能下降。具体应该检查空气滤清器、进气管道及各种真空软管有无堵塞或漏气。柴油机进气系统工作示意图如图所示。

（2）检查排气系统是否堵塞

排气系统的背压一般控制在2.5个大气压以内，如果由于排气管堵塞而造成排气系统的背压过大，必然造成气缸内残余的废气含量增大，从而造成混合气的燃烧速度下降，气缸的有效压力降低。造成排气系统背压增大的原因主要有排气管堵塞、排气消音器变形或三元催化转换器等，应检查这些部件。柴油机排气系统组成示意图如图所示。

 

图1  柴油机进气系统工作示意图

图2  柴油机排气系统组成示意图

 

3. 检查气缸压力和气门间隙

（1）气缸压力对燃烧质量的影响

在压缩行程终了时，气缸内的压力对混合气的燃烧质量影响很大。如果压缩终了时气缸内的压力小，混合气的燃烧速度就低，发动机的有效功率就越小，越不利于发动机动力性能的发挥，造成发动机动力不足，加速不良。

（2）气缸压缩压力下降的原因

造成气缸压缩压力下降的原因有气缸和活塞之间的间隙过大、气缸垫的密封性下降、气门漏气、配气相位失准、进气阻力过大等。发动机气缸压力检测套件实物图如图3所示，发动机气门间隙位置图如图4所示。

 

图3  发动机气缸压力检测套件实物图

图4  发动机气门间隙位置图

 

4. 检查凸轮轴、缸盖、活塞等机械部件

（1）凸轮轴的作用

发动机的凸轮轴主要控制配气相位并带动凸轮轴位置传感器的信号盘转动，以便正确反应凸轮轴的旋转角度。

（2）凸轮轴装配问题的影响

如果在凸轮轴安装过程中错位、或者凸轮轴驱动轮和凸轮轴之间松旷，将造成配气相位失准，影响发动机性能的发挥。

5. 使用专业检测仪器

（1）检查传感器插头与线束

检查各传感器插头、整机线束是否接触良好。

（2）检查信号同步性

使用故障诊断仪检查飞轮信号盘与油泵凸轮信号盘是否同步，若仍动力不足转下一步。

（3）检查轨压

使用故障诊断仪进一步检查轨压是否正常，如轨压不正常，有可能是喷油器、共轨管、高压油泵、ECU引起。

 

三、动力不足与排气烟色的关联判断

 

1. 动力不足伴随冒黑烟

（1）可能原因

动力不足同时排气冒黑烟，通常指向进气不足或供油过多。常见原因包括空气滤清器堵塞、进气管路被吸扁、增压器工作不良、喷油量偏大或喷油雾化不良。

（2）排查侧重

此类组合应优先检查进气系统与喷油器状态，而不是先怀疑气缸磨损。因为进气不足会同时造成动力下降与燃烧不完全，两个现象可由同一原因解释。

2. 动力不足伴随冒蓝烟

（1）可能原因

动力不足同时排气冒蓝烟，说明机油进入燃烧室参与燃烧，常见原因包括气缸与活塞间隙过大、气门与气门导管间隙过大、活塞环磨损或卡滞。

（2）排查侧重

此类组合应优先测量气缸压力、检查活塞环与气门导管状态，因为机油窜入燃烧室往往同时伴随压缩压力下降，两者都会导致动力不足。

3. 动力不足伴随冒白烟

（1）可能原因

动力不足同时排气冒白烟，说明燃烧室内存在水分，常见原因包括柴油含水或冷却水进入气缸。

（2）排查侧重

此类组合应先检查油品与冷却液液位，再判断气缸垫或缸套是否存在破损。水分进入燃烧室会影响燃烧质量，造成动力下降。

4. 动力不足但烟色正常

（1）可能原因

动力不足而排气烟色基本正常，多指向燃油供给量整体偏少、喷油正时偏差、配气相位失准或负荷超出机组能力。

（2）排查侧重

此类情况应重点检查燃油压力、喷油正时与配气相位，并核对实际负载是否超过机组在该环境条件下的可用功率。

5. 关联判断的意义

（1）缩小排查范围

烟色与动力不足的组合关系可以帮助缩小排查范围，避免对所有可能原因逐一检查。

（2）提高诊断效率

通过先观察烟色，再结合动力表现选择排查方向，可以在较短时间内锁定问题环节，提高诊断效率。

 

 

总结

本文围绕柴油发电机动力不足的原因分析与故障排除展开，说明动力性故障的总特征是发电量下降，并常伴随烟色不良、温度偏高、运转不稳与启动困难等现象。其原因可归结为燃油供给系、点火系、气缸压缩压力、负荷与排量匹配、积碳、温度、磨损及配气机构等方面，排查时应按低压油路与油质、进气与排气系统、气缸压力与气门间隙、配气机构机械部件、专业检测仪器的顺序逐步推进。其意义在于：动力不足很少由单一原因造成，燃油压力偏低、喷油器堵塞、进气不足、排气背压过大、气缸压缩压力下降、配气相位失准等都可能表现为同一现象，若仅凭经验更换零件，往往难以奏效。先检查油路与油质、进气与排气等易查项目，再测量气缸压力与气门间隙，最后借助故障诊断仪检查信号同步性与轨压，可以在降低成本的同时提高定位准确性；同时，区分高温降额等正常现象与真实故障，避免误判，从而保障柴油发电机组的动力性能与运行可靠性。

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