摘要：所谓动力不足，就是通常说的柴油机无力、没有劲的意思，从而导致工作时不能发出应有的功率，严重影响供电工作，同时会产生燃油消耗增多现象。柴油机无力故障较常见，但是原因较多，比如主要有油、气和机器自身故障，所以应有准确性的分析，并及时更换故障零件和进行维护保养。本文通过分析形成柴油机动力不足的原因，针对性地提出柴油机动力不足故障的排除方法，使其能稳定完成电力输出任务。
一、功率足额输出的条件
柴油发电机的工作条件是指在规定的使用环境条件下能输出额定功率，并能可靠连续地进行工作。JB/T 10303-2020《工频柴油发电机组技术条件》规定的电站（发电机组）工作条件，主要按海拔高度、环境温度、相对湿度、有无霉菌和盐雾以及放置的倾斜度等情况来确定的。确定发电机组的额定功率应采用标准的工作环境条件。由于组成发电机组的柴油机、交流同步发电机和控制系统在国家标准中都有各自的规定和标准，重点应以发动机的标准环境条件为基础。
1. 柴油发电机输出额定功率的条件
（1）标准基准条件：大气压力；环境温度（）；相对湿度
（2）现场条件：发电机组应能在合同规定的现场使用条件下输出额定功率。发电机组若有可能在特殊的危险条件（如爆炸大气环境、易燃气体环境、化学污染环境、放射环境）下运行和海运环境或沿海地区运行，必须特殊考虑，包括选用防护型电气元件、增加防腐措施和调整功率修正系数。
2. 柴油发电机输出规定功率（允许修正）的条件
（1）海拔高度：不超过4000m。当海拔超过1000m时，由于空气密度降低，柴油机进气量减少，输出功率需按制造商提供的修正系数进行降额，通常每升高100m功率下降约1%～2%（自然吸气机型）或0.5%～1%（增压中冷机型）。
（2）环境温度：上限值分别为40℃、45℃、50℃；下限值分别为-40℃、-25℃、-15℃、-5℃。环境温度超过40℃时，冷却系统散热能力下降，同样需要降功率使用。
（3）相对湿度：空气相对湿度60%。高湿度环境下，空气中水分含量增加会稀释进气氧浓度，同时增加燃烧产物中的水蒸气分压，导致功率略有下降。
（4）长霉：发电机组电气零部件经长霉试验后，表面长霉等级应不超过GB/T 2423.16-2008《电工电子产品环境试验》中规定的2级，确保电气绝缘性能在潮湿环境中的可靠性。
3. 设备质量本身的功率输出基本条件
柴油发电机的功率指标是其技术状态的综合反映。技术状态良好，柴油发电机就能发出足够的功率。当动力不足时，往往是各系统故障的综合反映。从柴油发电机工作原理得知，柴油发电机发出足够有效功率的基本条件是：
（1）有足够数量的雾化良好的燃油，按一定的规律、在一定的时刻喷入气缸。这要求喷油泵供油量充足、供油压力正常，喷油器雾化良好、喷油正时准确。
（2）有足够数量的新鲜空气，按一定规律、在一定时刻进入气缸，并将燃烧后的废气按一定的规律、在一定时刻排出气缸。这要求进气系统畅通、增压系统正常工作、配气正时准确、排气系统无堵塞。
（3）空气和燃油良好地混合，完全的燃烧。这要求缸内气流运动充分、压缩温度和压力足够、喷油雾化与燃烧室形状匹配。
（4）摩擦功率和附件消耗功率要尽量小，即机械效率要高。这要求各运动副润滑良好、配合间隙适当、附件（风扇、水泵、机油泵等）无异常磨损。
因此，分析动力不足的原因时，可以从以上基本条件出发，针对不足故障现象，按系统分析原因。
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图1 柴油发电机动力输出状态示意图 |
图2 柴油发电机动力不足的现象 |
二、诊断方法
由于高速大功率柴油机有的作为发电动力，有的作为机车动力，还有的作为钻机动力和舰船动力，所以对不同用途的柴油机在现场的诊断动力不足的方法不同。
1. 发电用柴油机诊断
对于柴油发电机组，可用发电机作为最大功率的检测手段。此时将柴油机的油门置于最大油量位置，设发电机最大的电功率为，则柴油发电机组的最大功率的计算公式为：
式中：
——发电机效率，一般为0.93；
——风扇耗功，由柴油发电机制造厂提供；
——空滤器耗功，由制造厂提供。对康明斯系列柴油发电机，一般为10～30kW，空滤器越脏，取大值；新空滤器，取小值。
通过该公式，可计算出柴油机的实际有效功率，并与铭牌标定值对比，若偏差超过5%则可判定存在动力不足故障。
2. 非发电用柴油机诊断
不作为发电动力的柴油机，可用无外载测功法求出最大有效功率。此时应将柴油机和后面配套的工作机械脱开，突加油门，用无外载测功仪测试柴油机从怠速到标定转速所用的加速时间，根据加速时间和最大功率的关系，可方便的求出该时的最大功率。加速时间越短，功率越大；加速时间越长，表明功率越低。
3. 其他诊断方法
（1）用比较法找出影响动力不足的零部件。如将怀疑有故障的喷油泵、喷油嘴偶件与确认正常的同型号件互换，观察动力是否恢复。
（2）用拆检法找出影响动力不足的零部件。如拆下缸盖检查缸套、活塞环的磨损情况和积碳程度。
（3）用仪器诊断法找出影响动力不足的参数和部件。如用曲轴箱漏气仪诊断活塞环密封情况（漏气量大表明活塞环磨损或卡滞）；用压力表或压差计诊断各种滤清器是否污堵（进出气压差超过规定值则堵塞）；用增压压力表检查增压器工作是否正常；用机油压力表判断润滑系统是否工作正常。
三、影响因素、原因分析及故障排除
1. 进排气系统故障引起的动力不足
（1）影响因素
① 空气滤清器滤芯太脏，进气阻力太大，进气量小，导致燃烧不充分、功率下降。
② 进气管路堵塞，进气阻力太大，进气量小，增压器压气机入口负压过大可能引发窜油。
③ 排气管路堵塞或管径过小，排气阻力大，排气不干净，残余废气占据气缸容积，影响新鲜空气充量。
④ 增压器故障。增压器故障表现为回油管阻塞，压力机油会向涡轮室或压气室渗漏，表明有明显的油迹。涡轮或压气机叶轮的叶片烧蚀变形，破坏转轴的动平衡使增压器发出高频噪声。
（2）原因分析
① 排气不畅或排气堵塞，会使柴油机排气背压增加，严重影响柴油机的输出功率，并可能伴有柴油机过热和冒黑烟等异常现象。如果排气管完全堵死，柴油机也将不能启动。
② 增压器轴承磨损后，转子轴向和径向间隙增大，导致密封失效、增压压力下降。压气机及涡轮的进气管路被污物堵塞或漏气，也可使柴油机的功率下降。
（3）故障排除
检查空气滤清器滤芯是否太脏，如果太脏就清洗空气滤清器（干式滤芯用压缩空气从内向外吹，油浴式滤芯清洗后更换机油）。没有问题就检查进、排气管路是否出现堵塞或太脏，出现堵塞或太脏进行清洗进气管路、外壳，清洁叶轮，检查拧紧接合面螺母和卡箍等是否有松动。
倾听增压器是否有高频噪声，如果有漏气或漏油就检查空气滤清器和管道，检查增压器表面是否有漏油现象，如果有就检查两叶轮和浮动轴承之间的密封环的好坏，好的涂点密封胶继续使用，坏的就更换。再检查轴承，如果长期不换机油或空气滤清器失效造成太多沙尘进入增压器，严重磨损浮动轴承，造成轴承间隙过大和伴随噪声，没有明显的噪声就继续使用。
2. 供油系统故障引起的动力不足
（1）影响因素
① 燃油滤清器滤芯太脏，通过量太小；
② 燃油油路系统漏气或堵塞；
③ 喷油器故障（雾化不良、滴油、卡死或弹簧断裂）；
④ 喷油泵故障（柱塞磨损、出油阀磨损）；
⑤ 调速器故障（弹簧疲劳、飞锤卡滞）；
⑥ 回油溢流阀故障；
⑦ 输油泵故障。
（2）原因分析
① 燃油滤清器滤芯问题。燃油滤清器太脏或使用了劣质的燃油滤清器滤芯，减少燃油的通过量，导致大负荷时柴油机动力不足，并伴有严重的转速下降。在大负荷工况下，供油需求量增加，堵塞的滤清器无法提供足够的燃油流量，转速明显跌落。
② 燃油油路系统空气问题。如果燃油油路系统密封不严，有漏气问题，会使空气进入油路系统中，柴油机因供油不足而导致动力不足，转速下降，排气无烟，严重时可能柴油机熄火。空气进入供油系统后，高压油泵柱塞压缩的是空气与燃油的混合物，实际供油量减少。
③ 喷油嘴问题。如喷油嘴雾化不良、严重滴油、喷油嘴卡死或弹簧断裂等，这些都可能使该缸因雾化不良、混合气形成不佳而导致燃烧不完全，冒出大量黑烟。该现象表现为柴油机冒烟——开始冒白烟（未燃烧的燃油蒸气），随温度上升而冒黑烟（碳烟），使得柴油机动力不足。
④ 柱塞和出油阀故障。柱塞和出油阀严重磨损，会使喷油泵油压力下降、柴油机供油量及供油压力不足，喷油嘴雾化不良，将导致柴油机输出动力不足。如果柱塞严重磨损，可能造成柴油进入机油而导致机油油面上升并使柴油机严重冒黑烟。如果是整体供油量不足，也会导致柴油机动力不足，现象为空载下柴油机表现正常，但在大负荷工作中明显动力不足、转速下降、排气无烟。
（3）故障排除
如果排气冒黑烟，则说明气缸内油多气少、燃烧不完全，就检查是不是喷油嘴或喷油泵的问题，如果是喷油嘴或喷油泵问题就检修或更换。如果柴油机停机一段时间后启动困难，而且运行过程中动力不足，就检查回油溢流阀的密封性和是否损坏，以及输油泵是否损坏（检查输油泵的手油泵是否打空、供油压力是否正常）。若均正常，应检查喷油器有无泄漏（通过回油量测试判断），调速器弹簧弹力是否符合规定标准。
3. 气缸盖组故障引起的动力不足
（1）影响因素
① 气门间隙不正确；
② 气门密封不严；
③ 气门弹簧故障；
④ 汽缸垫漏气。
（2）原因分析
① 气门间隙不正确。气门间隙不正确，直接影响柴油机的进、排气，进而直接影响柴油机的输出，并伴随强烈的机械噪声。气门间隙过大，会产生气门晚开早关、进气不足、排气不净、噪声过大等问题；而气门间隙过小又会造成气门关闭不严、烧蚀气门或漏气等故障。
② 气门密封不严。气门密封不严时，由于排气漏气引起进气量不足或进气中混有其他废气，影响燃烧不充分，导致动力不足。气门密封不严通常由气门与气门座圈磨损或积碳造成，需进行研磨或更换。
③ 气门弹簧故障。气门弹簧损坏会造成气门回位困难、气门漏气、燃气压缩比减少，从而造成柴油机动力不足。气门弹簧断裂或弹力不足还会引起气门与活塞干涉等严重后果。
④ 汽缸垫漏气。因为气缸盖与机体的结合面漏气会使气缸体内的气体进入水道或油道，造成冷却液进入柴油机体内，若发现不及时会导致冒黑烟，从而使柴油机动力不足。由于汽缸垫损坏，变速时会有一股气流从汽缸垫冲出，柴油机运转处会有水泡冒出（冷却液中有气泡）。
（3）气缸组故障排除
量压法：用压力表测量气缸的压力，如果测到缸压在16～20个大气压力（约1.6～2.0MPa）为正常。如果某缸气压不符合标准就检查该缸的密封性和垫片，密封性和垫片没有明显的磨损就涂点密封胶继续使用，有明显的磨损就更换。各缸压力偏差不应超过10%，否则说明个别缸存在密封不良。
听诊法：仔细倾听，看是否能听到机械严重的摩擦声，如果有就检查气门弹簧和气门间隙，看看气门弹簧表面是否有明显的缺陷和严重的磨损，如果气门弹簧有问题就进行更换。如果气门正常就检查气门间隙——进气间隙通常为0.25mm，排气间隙为0.30mm（以机型手册为准），不在这个范围内需进行调整。调整气门间隙的方法有逐缸调整法和两次调整法，应按机型规定的调整顺序执行。
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图3 柴油机动力不足的影响和危害 |
图4 柴油机动力不足的解决方法 |
总结
柴油机动力不足的原因多种多样，需要根据具体情况进行诊断。在诊断过程中，可以通过检查供油系统、进气系统、气缸压力和控制系统等方面来确定问题所在。对于复杂问题，应结合柴油发电机的使用情况和维护记录，全面分析可能的原因，并采取有效的诊断方法。同时，定期对柴油机进行维护和保养，也是预防柴油机动力不足的重要措施。对于电喷柴油机功率不足问题，建议寻求专业柴油机维修厂的帮助，并使用诊断电脑读取机上的故障码，以更准确地找出问题并解决。通过系统化的故障排查和规范的维护保养，可有效恢复柴油发电机的额定功率，保障其在关键时刻的可靠供电。
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