【例3.1】 一台卡特彼勒CAT3512型发动机动力不足，表现为：空挡操作时正常；Ⅱ、Ⅲ挡操作时，油门自动回至1150～1250r/min（工作范围应为1500～1800r/min），泵压25Mpa，且冒黑烟；低怠速及停机时，冒白烟；燃油回油管过热、燃油消耗过多。
产生故障的原因可能是，燃油品质差、燃油压力低、气门间隙不对、发动机的某缸不工作、喷油定时有错、燃油量的调定值不对、进气系统漏气、制动器及其操纵杆有毛病和涡轮增压器积炭。
按照由简单到复杂的步骤去排除：先检查油品是否合格，应使用品质合格的燃油；检查发动机各缸是否正常工作，经检查各缸均工作正常；检查燃油压力是否过低，回油量是否过大，回油阀压力是否足够，因此检查回油阀；检查气门间隙，按照CAT3512型发动机气门间隙的容许范围调整进、排气门间隙；再按该机喷油定时及燃油量的调定说明，调整喷油定时及燃油量。
完成上述检查后再试机，发现Ⅰ-Ⅲ挡操作时，排烟正常，而转速和泵压均低。Ⅲ挡操作时，制动器不动。采用手操纵油门控制连杆加油后，发动机转速和大泵泵压均有所升高，但有冒黑烟现象，可能是手动操纵油门控制连杆加油时，加油不均引起的冒黑烟。
于是再检查制动器。首先，检查制动器的电路部分，结果正常。拆开制动器，发现内积污垢。检查并清洗各部件，安装已检查过的制动器，再次试机，发现故障现象有所减轻。
再换上新的制动器，试机观察各挡工作状况，发动机转速、泵压及排烟均已正常。
【例3.2】 F12L513柴油机工作时严重冒蓝烟，机油消耗严重，每天都需要补充机油。
根据现场检查发现：
①柴油机活塞与活塞环磨损情况正常，个别缸相对严重一些。因此，判断该柴油机严重烧机油的主要原因不是活塞与活塞环磨损造成的。个别缸活塞与活塞环的磨损只是烧机油的次要原因。
②进一步检查分析后，判断出该机严重烧机油的原因是：呼吸器通气管堵塞，曲轴箱内部与大气不平衡造成的。由于通气管堵塞，曲轴箱的废气压力太大，将机油压入柴油机进气管（闭式呼吸器），导致柴油机严重烧机油。
排除方法如下：
①更换活塞环；
②疏通呼吸器通气管。
【例3.3】 日前，1辆配备康明斯210-20柴油机的东风载货汽车，在发动机大修后，行驶里程仅3500km，柴油机便出现了“噹、噹”的敲缸声，车主曾到修理厂采用“断缸法”检查，结果发现响声消除，故怀疑是机械敲缸（因发动机内运动摩擦副的配合间隙大小是影响活塞对气缸套敲击的主要因素，间隙过大必然会导致敲缸），后对该车发动机进行拆油底壳，卸缸盖，捅活塞，缸筒、活塞测量等一系检查后，未能找出“病根”，异响仍旧存在。
众所周知：柴油机工作时，是由喷油泵产生的高压油通过喷油嘴把柴油以雾状直接喷入燃烧室后，即与气缸内高压高温空气相遇混合自行发火燃烧产生气体推动活塞运动而工作的。柴油从喷油到混合气的形成时间，一般不超过千分之几秒，甚至在更短的时间内完成，在这极短暂的时间里，使柴油完全燃烧，就得必须具备已下条件：
第一，要有正确的喷油开始时刻，该时刻根据转速自动进行调整。
第二，要有一定的供油速率，供油时把一定量的柴油，用足够的压力，在规定的时间内喷入燃烧室。
第三，要有适合燃烧室喷射雾束，喷入燃烧室内的柴油必须成雾化状态，并能适当地分散在燃烧各部位。
第四，要有与柴油机负荷相适应的油量，多缸柴油机应做到各缸供油量相等，供油提前角一致，喷射延续时间相等。
倘若满足不了上述要求，其柴油机工作就会出现异常，并发生“敲缸”响声。当然造成敲缸的原因是多方面的，主要有机械原因和燃烧原因，从这两方面又可以分解成各自的具体原因。我们常说机械敲缸，一般指使用年久的柴油机活塞与缸套的配合间隙过大，活塞受到在连杆摆动内的侧压力，造成活塞对缸套周期性的撞击。燃烧敲缸一般指可燃混合气在发动机燃烧室内非正常燃烧造成的响声。那么这种原因源于何处呢？首先详细询问了用户使用情况后，又进一步观察发动机敲击故障的特征：刚起动着车，发动机发出较均匀的沉闷敲击声，运转不稳，排气管排白色烟雾；发动机升温后，排烟变成灰黑色，急加速声音渐弱但不消失；从该机大修后使用时间来看较短，工作环境又不恶劣，所以造成机械敲缸的概率很小，从拆解检验，活塞连杆组与缸壁配合间隙等技术参数要求，已说明了问题，排除机械敲缸，分析考虑是燃烧敲击声所为：
①发动机起动后，稍运转一会儿，用手抚摸各缸的排气歧管，检查其温度是否有明显异常。发觉三缸排气温度低，说明三缸的燃烧不良。
②用手触摸高压油管，六根高压油管都感觉有高压油脉动流动，说明喷油器工作，但三缸高压油管脉动感觉压力小。
③着车少许，油、水温度上升后，此声仍旧存在，并随发动机转速升高，声音减弱。
④用断缸法诊断，发现三缸与响声有变化，断缸后声音及排灰黑烟消失。
⑤检查验证喷油提前角，符合设计要求。
⑥怀疑三缸喷油器存在问题，于是对该喷油器进行了检验，在规定正常喷油压力下，喷油细散、锥角正确、射程符合要求，油束的形状正常，雾化质量良好。
⑦为了验证判断喷油泵是否存在问题，对三缸喷油器与邻缸喷油器进行了更换，但三缸异响还存在。诊断为喷油泵有故障，拆下检查喷油泵，发现喷油泵凸轮轴三缸凸桃尖与滚轮体磨损过甚，致使该缸供油过迟，造成了该缸供油间隔角度改变，使供油间隔角度均匀性变差。为此更换了喷油泵凸轮轴调校泵，问题解决。
【例3.4】 一台南充6102Q型柴油发动机，在运行中动力逐渐下降，燃油和机油的耗量都有所增加。加油提速时，低、中速有明显的“突突”声，高速时不太明显。上坡时，“突突”声更为严重，发动机连续冒黑烟。
故障原因检查：对发动机进行断油试验，发现6个气缸都工作不良，校正喷油器后试机，情况依旧。检查喷油泵也是正常的，喷油提前角调大调小都无效。检查气缸压力，发现各缸的压力都偏低，但发动机活塞与气缸套之间并未窜气，说明并不是活塞、活塞环与气缸套磨损而影响气缸压力下降的。故认定是发动机的气门密封不良引起的故障。
在拆下气缸盖前检查了气门间隙，进气门间隙正常，排气门间隙略大了一些。拆下气缸盖，对各缸气门进行了浸油试验，6个排气门全部不密封，进气门却密封良好。拆下排气门，发现排气门全都烧蚀了。气门头部的密封带和气门座圈上的密封带都布满了积炭，两者之间已不能完全密合，根本起不到密封作用。这里可排除因气门间隙过小引起的气门与气门座圈之间不能完全密合的可能性，因为该发动机的排气门间隙不但不小，相反比标准间隙大了少许。
在进一步检查中得知，每个排气门的头部与气门杆部圆弧连接处布满了积炭，排气门的导管上没有装气门油封，气门杆与气门导管间隙过大。
故障分析：由于排气门没装气门油封（原厂规定该型号发动机的排气门不用装气门油封，但在实际使用中，大多对排气门加装了气门油封，以避免发动机工作时，机油从气门杆与气门导管之间的间隙中漏入气缸内），气门杆与气门导管之间间隙又过大，发动机工作时，机油便从其间隙中渗入进气道和气缸内，与燃油混合燃烧而产生积炭和烟雾。发动机运行的时间越长，气门头部和气缸内产生的积炭就越多，积聚在气门杆上的积炭也越多。当气门杆的积炭超过一定限度时，排气门不能落座。由于排气门关闭不严，发动机工作时不仅排气门被烧蚀，而且气缸压力降低，混合气不能完全燃烧，发动机工作状况变差，所以动力下降并发出“突突”声，排气管冒黑烟。
【例3.5】 有一台玉柴6112发动机，使用了两年，行驶里程12万km。发动机机油颜色变成乳白色，水箱内冷却水过少，汽车行驶时乏力，起动困难，打开机油加注口查看有大量的水蒸气冒出，机油压力过低，发动机水温过高，查看排气管有蓝白色的废气排除。
发动机工作时通过润滑系统将润滑油不断地送往零件的摩擦表面，以减小零件表面的磨损，同时带走零件表面的磨料；带走冷却零件之间的热量；弥补零件间隙及减少气体泄漏。此外，还可以减缓零件冲击、降低工作噪声和减少零件表面受化学侵蚀等作用。在润滑系统工作的同时冷却水通过冷却系统的工作，将经过降温的并具有一定压力的冷却水通过水管送到零件的外部吸收热量，使发动机在高温条件下的工作得到冷却。冷却系统零件出现的裂纹使冷却水渗入机油里，从而造成发动机机油有水的故障。
1.发动机机油进水原因
（1）由气缸盖与气缸垫坏损引起
①气缸盖内部水道产生裂纹。在严寒的冬季冷却水将气缸盖水道冻裂；在发动机过热时添加冷水使气缸盖的水道所受热应力突变而产生裂纹，或气缸盖在铸造时由于残余应力的影响以及气缸盖在生产中水道壁的厚度过薄、强度不足而产生裂纹。以上原因的出现都会使冷却水经裂纹通过气门和气缸进入到油底壳与机油混合使机油变质，从而加剧零件的磨损。此外，在气缸盖顶部装有的水道加工孔水塞（水淹）受锈蚀产生的水孔或裂纹，会使冷却水通过气门推杆孔直接进入到油底壳。
②气缸垫引起的机油有水。气缸垫由于受到高温、高压燃气和有压力的机油、冷却水的作用下产生烧损、冲坏或变质。同时，气缸垫自身的弹性下降、气缸盖螺纹损坏或气缸盖翘曲变形，使气缸垫不能补偿气缸盖与气缸体接合面的不平度。以上原因出现在气缸盖下端面与气缸体上端面之间所对应的相通的水套附近，该部位的水压较高，同样会导致冷却水冲破气缸垫的密封经过气缸进入到油底壳与机油混合。
（2）由气缸壁引起
气缸壁的工作表面直接与高温、高压燃气相接触，为了提高气缸壁的导热性，防止发动机在高速、大负荷工作时过热，在制造气缸体时，各气缸之间形成几个空腔互相连通而构成的水套，由于一般的冷却水中含有钙、镁和硫酸盐，容易在水套表面上沉积成水垢产生锈蚀。同时，当活塞在作高速往复运动时，气缸壁工作要承受很大的压力，以及活塞环自身的弹力紧贴在气缸壁上，就像刀一样对气缸壁产生刮削的作用，使气缸壁变薄。此外，气缸体在铸造时残余应力的影响以及在生产中水套壁的厚度过薄、强度不足，都会导致气缸壁出现裂纹或水孔使冷却水渗入到油底壳。
（3）由冷却系统引起
冷却系统的分水管、水套由于受到冷却水的锈蚀，令其产生裂纹或水孔，冷却水在水泵的作用下进入油底壳与机油混合，从而使散热器里的冷却水过少，导致发动机水温过高。
（4）由润滑系统引起
在润滑系统里的机油散热器是装在冷却水路中，一旦机油散热器的油管产生裂纹或密封垫损坏，冷却水就会进入机油里与之混合。
（5）加注的机油里有水分
由于机油里含有过多的水分，当发动机运转时，在曲柄连杆机构的绞动及机油泵的作用下机油会产生流动性，使机油与水混合产生乳白色的物质。
2.故障排除
根据以上的分析，围绕着发动机出现机油有水的故障，本人针对以上得出的可能产生的原因，逐项进行解体检查分析。
首先，检查机油散热器，但未发现有漏水的现象。然后拆下气缸盖检查，发现个别的气缸盖水道加工孔的水塞有漏水的现象。将有问题的水塞进行水塞与水塞孔的过盈间隙的测量，发觉其过盈间隙小于原厂标准0.05mm以上，造成个别水塞与水塞孔密封不良产生漏水。
显然这是由于水塞受到冷却水的锈蚀或材料不佳和维修工艺不规范而造成的。而其他的水塞与水塞孔的过盈间隙过小，同样不排除受到锈蚀或材质不佳的因素，于是将气缸盖上所有的水塞更换。
接着，通过试水检测法，封闭全部出水口，留节温器座位置为进水口，装有外接管的法兰板，利用外接管连接手动水压泵使水压保持在0.3～0.5Mpa，保持时间5～10min后，气缸盖未出现漏水的现象。用刀口尺检查气缸盖下平面和气缸体上平面的不平度，纵向不大于0.20mm，横向不大于0.05mm，其不平度都符合原厂的标准。
与此同时，又检查了气缸垫，未发现有冲床的现象，但怀疑气缸垫的材质可能有问题，由于气缸垫的工作条件恶劣，受高温高压的影响。高温达到600K，压力有时达到5MPa以上。如果气缸垫的材质跟不上，不能起到密封气缸盖下端面与气缸体上端面之间所对应的相通的水套的作用。于是，就更换了一件原厂生产、认为质量可靠的气缸垫。
此外，更换发动机机油、机油滤清器滤芯及清洗油底壳和油道，重新装好发动机起动试运转。在发动机冷态运转时没有出现机油有水的现象，但发动机的工作温度达到正常并运行一段时间后，在机油加注口有水蒸气冒出，即发动机机油有水的故障还未排除。
又通过试水检测法检查气缸体的水道及气缸壁是否有漏水的现象，均未发现漏水。而气缸体里的水道所处的工作环境比气缸壁的工作环境要好。根据以上的检查结果和判断，估计故障是气缸壁由于冷却水的腐蚀及活塞环的刮削，造成气缸壁出现沙眼孔，形成漏水。该水孔的直径不大，所以在发动机处于冷态时收缩，不会产生漏水的现象，但发动机处于正常温度后该水孔受热膨胀，就会产生漏水使大部分的冷却水进入油底壳与机油混合，而小部分的冷却水通过活塞的压缩进入燃烧室与混合汽一起燃烧，产生蓝白色的废气。
由于玉柴6112是没有独立气缸套的，因此，可以通过将气缸壁镗大再镶入气缸套修复。利用镗缸机将气缸壁镗大，使之与气缸套外径的过盈间隙在0.05～0.07mm。同时，镗削气缸壁的高度要比气缸套短2～3mm，使气缸套镶入后高于气缸体上平面，高出部位可通过镗削去掉，而最主要的是可以使气缸壁下部留有凸台，用于撑托气缸套受活塞往复运动使之向下移动的拉力，但该凸台的直径应大于气缸套内直径0.05mm，以防止凸台过高刮伤活塞群部。气缸壁经过镗削后会出现明显的水孔，这时可用环氧树脂填补水孔。但水孔的直径不能大于10mm，否则会使气缸套散热不平均，如果大于10mm，就要更换气缸体。
通过以上的分析和操作，将所有的气缸按配合标准镶入气缸套，重新装配好发动机试运行，发动机机油有水的现象消除。经过一系列的调试，发动机呈正常运行状态。
采取以上的修复方法和步骤，利用气缸套与气缸壁的过盈间隙堵塞沙眼孔，排除了这台发动机机油有水的故障。从而得出结论，这台发动机机油有水故障，是由于冷却水的锈蚀和活塞环的刮削使气缸壁产生水孔漏水所致。
相关拓展
发动机制动器是卡车安全护身符
目前，国内卡车制动仍然以摩擦制动为主，尽管有些新车安装了制动防抱死ABS及拖动系统ASR等先进的电子制动装置，但在长时间或者长距离下坡和频繁刹车情况下，盘式制动器升温后，如果再频繁使用刹车片，很可能造成刹车片过热，甚至燃烧失效；而发动机制动器可以吸收85%的车辆惯性，降低摩擦生热，提高车辆安全性。
记者调查发现，国内很多卡车用户了解排气制动器、电涡流缓速器，但却少有听说发动机制动器的。其实，发动机制动器已经在欧美等国家大功率柴油机商用车上得到了较好推广，目前北美市场已有大量重卡装有该装置。欧洲70%的重型卡车装配了液力缓速器和发动机制动器，在近10年的时间里，欧洲卡车在运输中因制动问题造成的致命事故减少了80%。
国内很多人存在这样的误解：发动机制动器与液力缓速器是竞争技术。其实，液力缓速器是在高速大扭矩条件下的辅助制动，而发动机制动器则是在低速情况下效果好。我国西部、西南部山区，地势险要，公路盘山而建，急弯、陡坡、连续下坡和长距离下坡多，这些路段是事故多发区，重型卡车超载现象严重，也为制动失灵埋下隐患。
“国内大部分卡车超载现象严重，仅靠刹车装置效果很差，安装辅助制动器十分必要。据我了解，卡车制动装置分为前置和后置两种，发动机制动器是第一种。目前，中国有很多卡车仅有排气制动（蝶刹）或刹车片冷却制动，整车制动效能远远不够。”
中国机械工业联合会一位负责人称，中国还有很多卡车厂商没有使用发动机制动器，从安全角度考虑，这是卡车非常重要的辅助制动装备。采用了它，即使下坡时不踩刹车，发动机排气系统也能自动给汽车提供制动力，将大量能力吸收后转化为阻力稀释，使得整车刹车制动提高70%，有效杜绝刹车失灵。
在德国，大量卡车都同时安装了液力缓速器和发动机制动器。在车速低的情况下，发动机制动器发挥作用；在高速条件下，缓速器将发挥效能，这两种方式叠加起来，就可以有效减少事故发生。
近两年，国内发动机制动技术取得了一定进展。潍柴动力从德国MAN公司引进了重卡发动机制动技术—E—VB，经过消化吸收形成了WEVB技术专利。从2006年开始，潍柴动力生产的重卡发动机均装配了WEVB，陕汽、福田、红岩和北方奔驰大多采用了该装置。WEVB以传统的蝶形阀排气制动装置为基础，在卡车需要减速时增加由柴油机产生的制动力矩，使车辆持续减速或稳定车辆速度，保证车辆在山区下坡路上的行驶安全性，降低刹车系统使用频率，减轻制动系统磨损，延长制动蹄片更换周期。
思考题
1.叙述电控喷射方面柴油机与汽油机的主要差别。
2.叙述柴油机不能起动的现象、原因及排除方法。
3.叙述动力不足的现象、原因及排除方法。
4.简述柴油机排气冒黑烟的故障排除方法。
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