精益理论在柴油机行业的应用

于逸宸 王 军

(大连中车柴油机有限公司，辽宁 大连 116000)

1 概述

随着人类科技文明不断进步，不可再生能源储量日渐减少，人类对环境问题的日益重视，发展新能源动力是目前趋势所向，但是传统的汽油机、柴油机动力在目前的技术条件下依然无法被替代。相比常见的汽油机，柴油机的体积较大，显得笨重，但由其输出扭矩大、热效率高、经济性能好等优点，在所有动力之中依然不可或缺，特别是船舶装备，更是离不开大马力柴油机。目前，随着内燃机技术的进步，柴油发动机日新月异的发展，一批先进的技术，例如电控直喷、共轨、涡轮增压、中冷、EGR 等技术，在各型柴油发动机上得到广泛的应用，使原来柴油发动机存在的一些缺点得到了较好的改善，让柴油机在节能与排放方面更具备了包括汽油机在内的所有热力发动机不可替代的优势。

2 柴油机常见故障

2.1 敲杠故障

柴油机正常运转时，每个气缸的爆裂声清脆、柔和、均匀。如果柴油发动机发出像金属一样响亮的爆震声，通常称为气缸爆震。在实际使用中，柴油机会因各种原因撞击气缸。如果不及时处理此故障，将加速柴油机部件的磨损，并可能损坏连杆轴承、气缸、气缸盖和活塞等重要部件，导致应用中的重大发动机故障事故。柴油机爆震气缸可分为两类，即燃烧爆震气缸和机械爆震气缸。如果发现某个气缸爆震，首先需要判断是燃烧爆震还是机械爆震。判断方法是将气缸供油架置于油位停止下，如果爆震声停止，则为燃烧爆震，否则为机械爆震。

2.2 气缸与活塞之间的故障

1) 活塞、活塞环和汽缸之间的间隙可能由于柴油机组装期间的某些原因，导致汽缸和活塞之间的间隙不符合标准。间隙太大，活塞侧的推力增加，他们之间的磨损加速，同时燃烧室的高温和高压气体也会出现窜流现象。间隙太小，气缸套上的活塞环停滞不前，活塞环和气缸之间的磨损严重恶化。2) 活塞、活塞环和圆柱之间的部分磨损失败在柴油机组装过程中，如果活塞与圆柱的中心线不匹配，或者中心线不对齐，则会出现圆柱、活塞和活塞环之间的部分磨损、活塞头的挠曲等错误，从而导致严重异常磨损。3) 如果汽缸和被咬的汽缸在柴油机操作过程中发生故障，活塞和汽缸之间或活塞环和汽缸之间没有形成足够厚度的油膜，因此三个摩擦面之间会发生直接接触，从而产生干摩擦，在快速运动过程中会发生高温，从而焊接摩擦副表面的材料，随着摩擦副的移动，焊接部分再次撕裂，导致一个零件的材料移动到另一个零件，上的现象，随着进一步的发展，就会在摩擦面之间形成大片的粘着区，继而就会发生咬缸故障。

3 柴油机故障诊断方法

3.1 故障诊断专家系统

使用柴油机故障诊断专家系统可以对柴油机故障进行有效的诊断，柴油机故障诊断专家系统是现代诊断柴油机故障的方法之一。此系统属于计算机程序系统，并且智能化程度较高，系统中有专家知识库，专家知识库中不仅储存了许多关于柴油机故障诊断的知识，还具有十分丰富的柴油机故障经验。不仅如此，柴油机故障诊断专家系统还可以模拟专家的思维来诊断柴油机的故障，减轻了系统操作人员的工作量。柴油机故障诊断专家系统中的知识库是不断更新的，当新的知识出现后，系统会自动更新上传。柴油机故障诊断专家系统主要由四部分所组成，一是知识库部分，知识库部分是系统的核心，二是知识获取部分，知识获取部分对知识库的更新有着很重要的作用，三是根据故障信息进行推理判断故障的原因，此方法往往需要大量的实际操作经验作为支撑，且其具有针对性，不便于大面积推广。

3.2 神经网络

众所周知，柴油机结构的系统性较强，层次感分明，可以说非常复杂。非线性映射能力不仅可以很好的描述输入模型、输出模型，还可以对参数进行挑选，能够选出最恰当的参数，而神经网络则拥有非线性映射能力。此外，神经网络还有处理数据的能力，数据处理能力可以建立柴油机正常运行时的模型、柴油机故障运行时的模型，通过对二者进行对比，找出柴油机故障模型的缺陷，发现柴油机存在的故障，并对柴油机进行改进。

3.3 信息融合方式

信息融合方式即利用传感器采集各种各样的柴油机故障特征信息，并将所采集到的信息相融合，信息进行融合后，会产生对柴油机故障诊断有用的信息。如果说根据一个故障特征进行柴油机故障诊断的准确性较低，那么根据多个故障特征来进行故障诊断的准确性则较高。信息融合方式在信息处理方面有着较强的能力，使用信息融合方式处理信息，有利于提高诊断的准确性。

4 结语

随着现代工业的迅速发展和能源危机的逐渐恶化，机械设备在运行安全、简化、降低能耗、保护环境等方面提出了更高的要求。在机械操作过程中，摩擦对之间的相互作用不仅加快了机械设备本身的磨损，还导致机械设备部件损坏，导致机械设备故障，以无益的形式消耗大量宝贵的能量。本文介绍了柴油机提高柴油机性能的常见故障和诊断方法。