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[摘 要]矿用汽车是在各类矿山中使用的运输工具，减少矿用汽车的故障率，不仅减少了维修成本，还可以增加矿场的产能，提高其经济效益。本文以神东煤炭集团为依托，介绍了矿用汽车故障诊断技术。
[关键词]矿用汽车；发动机；故障诊断技术
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0199-02
神东煤炭集团车辆管理中心于2010年元月25日成立。车辆管理中心是在原车辆管理处的基础上，按照公司大专业化服务的思路，车辆管理中心承担着全公司地面车辆资产管理、运行、调剂、零小修、外委监管等工作。车辆管理中心依靠GPS信息化管理平台，实现车辆全过程管理；推广精细化的模板管理，实现管理和维修的动态达标；打造准“4S”化的维修车间，实现车辆的全过程维修。成为集团又一支大专业化服务劲旅。车辆管理中心站在新的起点上，坚持科学发展，按照集团发展战略，围绕专业化队伍建设这一核心任务，秉承“感恩惜福、安全运行、优质服务”的核心理念，不断提高车辆运营效率和专业化服务水平，创新神东大专业化服务管理模式，推动管理水平再上新台阶。
矿用汽车发生故障较频繁，而且 50%以上的都跟发动机有关。发动机发生故障的原因复杂，经常一个故障现象由多个不同部位的故障共同造成，或者是一个部位发生故障却造成多种故障现象。本文从故障诊断的方法入手，探讨了故障检修的方法。
1 发动机主要设计特点
矿用汽车工况十分恶劣，粉尘大、装载量大、重载上坡多，设备长期处于三班倒生产的状态，使用年限短则几年，多则30年左右，而发动机是矿用汽车的“心脏”，发动机零部件均属易损件，磨损相对较大。从整体结构设计看，矿用汽车发动机主要由进排气系统、燃料供给系统、起动系统、冷却系统、润滑系统、曲柄连杆机构及配气机构等部分组成。与一般汽车发动机设计相比，矿用汽车使用300～2700kW大功率柴油发动机，通常采用V型结构设计，缸数多在8缸以上。其中曲轴通过连杆将活塞的往复运动转变为其本身的旋转运动，其工作时需承受往复运动的惯性力和旋转离心力，其轴颈表面在轴承内滑动速度较高>10m/s，其内部温度高达100～150。C，润滑油粘度偏低轴瓦尤以疲劳强度高、耐冲击、互换性与嵌入性良好、装拆便利、成本低廉等应用极其广泛，但其运转过程中，受力相当复杂且呈周期的变化，需承受很大的气体爆发力、运动惯性及连杆盖压紧力的作用。
2 发动机主要故障特点
矿用汽车故障频繁、成因复杂、层次性不同，且多半与发动机有关，往往出现一个部位故障会引起整个系统的多种故障，无法快速及时地判断出故障具体部位和真正原因；或一种故障现象是由多个不同部位的故障共同造成的。发动机故障主要特点是：排气、冷却水、机油等温度异常；燃油、机油、冷却水、压缩风等压力异常；因操作调整和维护保养不当，发动机零部件润滑状况不良、积炭、过度磨损、松脱、断裂，引起发动机运转时工作状态的异常，如水、气、油等泄漏，冒白烟、蓝烟或黑烟；启动困难，功率不足，转速不稳，震动大；发出异常的排气声、敲击声、碰撞声、周期性的摩擦声；散发出难闻的焦臭味或烟味等。每台发动机修复费用少则几万元，多则数十万元，甚至导致整台发动机严重报废。其修复周期长、维修成本剧增，严重威胁车辆行车安全。
3 发动机故障诊断与维修关键技术
可针对发动机各种信息进行综合分析，且根据各矿山自身检修条件的不同，选用置换法、局部分析法、反证法、仪器仪表分析法或矿用发动机故障诊断系统进行诊断。
3.1 起动困难
该故障最常见。柴油机起动困难问题远比汽油机突出。其故障主因是：油面过低，油路不畅；喷油压力过低及喷油雾化不良；气缸磨损，造成压力不足；喷油嘴针阀卡住或堵塞；喷油定时不准；起动转速过低；着火温度过低，排气管冒白烟；电起动系统工作不正常；使用燃油型号不对；特别是严寒的冬天，发动机本身温度低，起动吸入的空气温度过低，会使燃油的粘度和密度增大，流动性变差，致使大部分燃油以液态存在于气缸内，且喷油压力低易造成蒸发和雾化不良，对起动影响极大；对曲轴和轴瓦而言，低温起动机油粘度大、流动性差，无法将机油送至轴颈工作表面，恶化了润滑条件，各机件刚性摩擦更强烈，使磨损加剧。
必须检查油箱柴油存量及质量，是否干净清洁，油路是否堵塞，必要时进行清洗与维护；清洗喷油泵和喷油嘴偶件，装复后经压力调试合格后再装车；检查和拧紧供油系油路每个油路接头，必要时排除燃油中的空气；维护滤清器，按规定清洗擦干或更换滤芯；可根据当地季节的不同合理选用燃油和润滑油，温度越低时选用牌号越低，要求燃料具有良好的挥发性、流动性且含硫量低，便于起动；而采用电热进气预热和火焰进气预热来提高进气充量的初始温度，则是提高发动机低温起动性能最理想的办法。
3.2 冷却水温过高
该故障较常见。发动机在大负荷工作时，供水量不足、水泵不正常、气缸差、气缸水套和散热器内水垢积聚过多、节温器损坏等皆会使冷却水温不降反升，影响发动机正常工作。水泵皮带、风扇皮带过松时，应适时进行调整 或更换皮带；水箱太脏时，需清除水箱水垢，且定期进行清理；节温器损坏时， 冷却水则不能通过大循环流经散热器散热，造成冷却水温高，必须更换节温器；水泵损坏时，要立即维修或更换水泵。
3.3 机油压力过低
该故障较常见。机油管或冷却喷嘴漏油时，应立即排查原因，更换损坏漏油配件；曲轴、衬套及轴瓦磨损失效时，要更换磨损过大的部件且调整好位置；油压传感器失效时，需立即更换传感器 机油泵失效时，必须立即进行维修，或干脆更换机油泵。
3.4 负载高引起增压器、排烟管发红
该故障较少见。增压器及油嘴工况不良时，应及时调整增压器的工作参数，清理干净油嘴积炭；喷油嘴精密偶件失效时，必须立即更换精密偶件；中冷器过脏，导致入气量不足时，必须定期进行清理，保持中冷器的清洁；凸轮轴、摇臂及随动臂组件磨损过大时，需进行维修或更换磨损部件。 3.5 柴油漏入油底壳
该故障较少见。发动机使用过程中，常发现油底壳中混入柴油，造成油底壳内油面升高，其故障主因是柴油喷射压力不足，喷雾状况不良，未形成雾状的油滴通过活塞与缸壁之间的间隙流人油底壳；气缸密封性不良，压缩行程气体压力过低，无法使柴油和空气的混合物达到压燃着火的程度等。必须定时排查喷油嘴安装垫圈是否密封，及时更换损坏的垫圈，排查且根据需要更换高压油泵、喷油嘴及气缸垫；检查喷油嘴喷雾情况，雾化不良引起滴油时，应调整好喷油压力，必要时调校高压油泵及喷油嘴；喷油器安装不当时，宜重新安装喷油器；检查调整供油正时；排查气门和气门座密封状况；调整气门间隙；检查活塞配合间隙，必要时更换活塞、活塞环或缸套。
3.6 油底壳内进水
该故障较少见。发动机的冷却系统和润滑系统是相互独立的，正常情况下，冷却水不会进入油底壳。一旦油底壳进水，会使机油稀释、变质及乳化等。若不及时处理好，极易造成机械部件磨损，甚至引起抱轴、烧瓦等事故。缸盖破裂时，需及时进行修复，且要正确安装缸盖；缸内破裂时，应立即更换油壳底；缸套破裂时，必须进行维修或更换；为及时发现和掌握发动机油底壳漏水状况，可在发动机油底壳排污口安装一个油混水报警开关，利用原有的电路和报警仪表台，即可轻松地掌握漏水状况。
3.7 低压油路进气
该故障较常见。其主要表现为行驶中发动机逐渐熄火后且无法重新起动。若打开高压油泵放气螺钉，用手压泵泵油，排除油路中的空气再起动可着火、稍后又会熄火，即可判定油路中有空气。其故障主因是柴油机工作时，油箱至输油泵段的油路压力低于大气压力，若油管裂损、油管接头处的铜垫圈损坏或安装不妥时，极易在该处渗气，即便是微小的渗气点，也会吸入外部空气。必须先排查柴油滤清器、喷油泵等处放气螺钉是否拧紧，仔细排查油路各个管路接头，特别是软管部分易渗气部位，查明原因、及时排除；打开放气螺钉，用手压泵排除油路中的空气，紧固各管接头，清除密封不严之处；在更换滤芯或清洗油水分离器时，低压油路也会混入大量空气，因而必须进行排气作业，直至输油泵泵出柴油无气泡时，即可拧紧放气螺栓，再起动发动机，排查各部有无渗漏现象，必要时予以修复。
3.8 工作时功率亏损大
该故障较常见。气缸组件磨损失效时，要更换磨损过大组件；油泵失效或正时机构工作不良时，需重新调校有关参数；喷油器精密偶件工作失效时，要更换精密偶件。
3.9 冒烟
该故障较常见。喷油器精密偶失效或涡轮增压器工作失效时，必须立即更换精密偶件或涡轮增压器；凸轮轴组件磨损失效时，需更换磨损的组件；气门组件密封不良时，必须及时调整或更换新的密封垫。
3.10 震动大、有异晌
该故障较常见。发动机技术状况良好时，在各种工况下应保持运转平衡、响声纯正，无明显杂音。若曲轴、连杆各种紧固螺丝松动时，需拧紧且做好防松处理；轴向间隙或轴瓦间隙过大时，必须更换轴瓦，且保证间隙适宜；喷器雾化不良，导致敲缸现象时，应及时调整好喷油压力；飞轮组件安装不当时，需重新正确地安装组件。
发动机运转过程中，突然产生异响，转速越大异响越强烈；活塞敲缸响、连杆轴承响、曲轴主轴承响、气缸漏气响等，皆会随着负荷增大而变大，随负荷减小而变小，即使加速后猛收油门，发动机靠惯性运转时仍有响声。其故障主因是：活塞与缸套之间间隙过大时，引起敲缸；正时齿轮磨损失效后，产生有规律的撞击声；轴颈磨损、轴瓦烧蚀使配合间隙增大后，引起轴瓦的撞击声；机油泵齿轮磨损后，传动齿轮发出噪音，活塞销配合间隙增大产生异响等。
4 汽车检测诊断技术发展方向
随着矿用汽车技术的飞速发展，对其发动机故障诊断技术要求越来越高，特别是随着电子技术、人工智能技术、智能传感器技术及专家系统技术的日臻完善，利用现代综合诊断技术可实现检测控制、数据采集、数据处理、诊断结果自动一体化，如利用神经网络法进行人工智能诊断；采用小波分析法进行信号处理；应用分形几何诊断汽车故障；逐步完善与硬件相配套的国产软件研发及定量化检测标准制定等，可进一步提高诊断系统的智能化水平，提高信息资源共享、软硬件共享水平，且可利用信息高速公路将全国的汽车检测站联成广域网，能使交通管理部门实时监控车辆状况，目前汽车发动机故障诊断技术正朝着智能化、自动化、精确化、网络化和综合化的方向发展。
5 结语
综上所述，矿用汽车发动机的故障是不可避免的，跟运行环境、检修质量、保养质量、操作方法等密不可分，通过各种手段不断加强和提高其诊断和检修水平，提高矿用汽车的运行率，更好地为矿山生产做服务。
参考文献
[1] 唐荣伟，王国栋.发动机磨损原因分析[J].包钢科技，2007，33（4）.
[2] 党永明.矿用汽车发动机几种烧瓦故障原因分析及预防措施[J].商品与质量·学术观察，2011（8）
作者简介
苏羽（1984年-），本科，助理工程师，吉林省通化市人，2007年毕业于东北电力大学，现供职于神东煤炭集团车辆管理中心，主要从事地面生产用车的技术管理工作。
[关键词]矿用汽车；发动机；故障诊断技术
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0199-02
神东煤炭集团车辆管理中心于2010年元月25日成立。车辆管理中心是在原车辆管理处的基础上，按照公司大专业化服务的思路，车辆管理中心承担着全公司地面车辆资产管理、运行、调剂、零小修、外委监管等工作。车辆管理中心依靠GPS信息化管理平台，实现车辆全过程管理；推广精细化的模板管理，实现管理和维修的动态达标；打造准“4S”化的维修车间，实现车辆的全过程维修。成为集团又一支大专业化服务劲旅。车辆管理中心站在新的起点上，坚持科学发展，按照集团发展战略，围绕专业化队伍建设这一核心任务，秉承“感恩惜福、安全运行、优质服务”的核心理念，不断提高车辆运营效率和专业化服务水平，创新神东大专业化服务管理模式，推动管理水平再上新台阶。
矿用汽车发生故障较频繁，而且 50%以上的都跟发动机有关。发动机发生故障的原因复杂，经常一个故障现象由多个不同部位的故障共同造成，或者是一个部位发生故障却造成多种故障现象。本文从故障诊断的方法入手，探讨了故障检修的方法。
1 发动机主要设计特点
矿用汽车工况十分恶劣，粉尘大、装载量大、重载上坡多，设备长期处于三班倒生产的状态，使用年限短则几年，多则30年左右，而发动机是矿用汽车的“心脏”，发动机零部件均属易损件，磨损相对较大。从整体结构设计看，矿用汽车发动机主要由进排气系统、燃料供给系统、起动系统、冷却系统、润滑系统、曲柄连杆机构及配气机构等部分组成。与一般汽车发动机设计相比，矿用汽车使用300～2700kW大功率柴油发动机，通常采用V型结构设计，缸数多在8缸以上。其中曲轴通过连杆将活塞的往复运动转变为其本身的旋转运动，其工作时需承受往复运动的惯性力和旋转离心力，其轴颈表面在轴承内滑动速度较高>10m/s，其内部温度高达100～150。C，润滑油粘度偏低轴瓦尤以疲劳强度高、耐冲击、互换性与嵌入性良好、装拆便利、成本低廉等应用极其广泛，但其运转过程中，受力相当复杂且呈周期的变化，需承受很大的气体爆发力、运动惯性及连杆盖压紧力的作用。
2 发动机主要故障特点
矿用汽车故障频繁、成因复杂、层次性不同，且多半与发动机有关，往往出现一个部位故障会引起整个系统的多种故障，无法快速及时地判断出故障具体部位和真正原因；或一种故障现象是由多个不同部位的故障共同造成的。发动机故障主要特点是：排气、冷却水、机油等温度异常；燃油、机油、冷却水、压缩风等压力异常；因操作调整和维护保养不当，发动机零部件润滑状况不良、积炭、过度磨损、松脱、断裂，引起发动机运转时工作状态的异常，如水、气、油等泄漏，冒白烟、蓝烟或黑烟；启动困难，功率不足，转速不稳，震动大；发出异常的排气声、敲击声、碰撞声、周期性的摩擦声；散发出难闻的焦臭味或烟味等。每台发动机修复费用少则几万元，多则数十万元，甚至导致整台发动机严重报废。其修复周期长、维修成本剧增，严重威胁车辆行车安全。
3 发动机故障诊断与维修关键技术
可针对发动机各种信息进行综合分析，且根据各矿山自身检修条件的不同，选用置换法、局部分析法、反证法、仪器仪表分析法或矿用发动机故障诊断系统进行诊断。
3.1 起动困难
该故障最常见。柴油机起动困难问题远比汽油机突出。其故障主因是：油面过低，油路不畅；喷油压力过低及喷油雾化不良；气缸磨损，造成压力不足；喷油嘴针阀卡住或堵塞；喷油定时不准；起动转速过低；着火温度过低，排气管冒白烟；电起动系统工作不正常；使用燃油型号不对；特别是严寒的冬天，发动机本身温度低，起动吸入的空气温度过低，会使燃油的粘度和密度增大，流动性变差，致使大部分燃油以液态存在于气缸内，且喷油压力低易造成蒸发和雾化不良，对起动影响极大；对曲轴和轴瓦而言，低温起动机油粘度大、流动性差，无法将机油送至轴颈工作表面，恶化了润滑条件，各机件刚性摩擦更强烈，使磨损加剧。
必须检查油箱柴油存量及质量，是否干净清洁，油路是否堵塞，必要时进行清洗与维护；清洗喷油泵和喷油嘴偶件，装复后经压力调试合格后再装车；检查和拧紧供油系油路每个油路接头，必要时排除燃油中的空气；维护滤清器，按规定清洗擦干或更换滤芯；可根据当地季节的不同合理选用燃油和润滑油，温度越低时选用牌号越低，要求燃料具有良好的挥发性、流动性且含硫量低，便于起动；而采用电热进气预热和火焰进气预热来提高进气充量的初始温度，则是提高发动机低温起动性能最理想的办法。
3.2 冷却水温过高
该故障较常见。发动机在大负荷工作时，供水量不足、水泵不正常、气缸差、气缸水套和散热器内水垢积聚过多、节温器损坏等皆会使冷却水温不降反升，影响发动机正常工作。水泵皮带、风扇皮带过松时，应适时进行调整 或更换皮带；水箱太脏时，需清除水箱水垢，且定期进行清理；节温器损坏时， 冷却水则不能通过大循环流经散热器散热，造成冷却水温高，必须更换节温器；水泵损坏时，要立即维修或更换水泵。
3.3 机油压力过低
该故障较常见。机油管或冷却喷嘴漏油时，应立即排查原因，更换损坏漏油配件；曲轴、衬套及轴瓦磨损失效时，要更换磨损过大的部件且调整好位置；油压传感器失效时，需立即更换传感器 机油泵失效时，必须立即进行维修，或干脆更换机油泵。
3.4 负载高引起增压器、排烟管发红
该故障较少见。增压器及油嘴工况不良时，应及时调整增压器的工作参数，清理干净油嘴积炭；喷油嘴精密偶件失效时，必须立即更换精密偶件；中冷器过脏，导致入气量不足时，必须定期进行清理，保持中冷器的清洁；凸轮轴、摇臂及随动臂组件磨损过大时，需进行维修或更换磨损部件。 3.5 柴油漏入油底壳
该故障较少见。发动机使用过程中，常发现油底壳中混入柴油，造成油底壳内油面升高，其故障主因是柴油喷射压力不足，喷雾状况不良，未形成雾状的油滴通过活塞与缸壁之间的间隙流人油底壳；气缸密封性不良，压缩行程气体压力过低，无法使柴油和空气的混合物达到压燃着火的程度等。必须定时排查喷油嘴安装垫圈是否密封，及时更换损坏的垫圈，排查且根据需要更换高压油泵、喷油嘴及气缸垫；检查喷油嘴喷雾情况，雾化不良引起滴油时，应调整好喷油压力，必要时调校高压油泵及喷油嘴；喷油器安装不当时，宜重新安装喷油器；检查调整供油正时；排查气门和气门座密封状况；调整气门间隙；检查活塞配合间隙，必要时更换活塞、活塞环或缸套。
3.6 油底壳内进水
该故障较少见。发动机的冷却系统和润滑系统是相互独立的，正常情况下，冷却水不会进入油底壳。一旦油底壳进水，会使机油稀释、变质及乳化等。若不及时处理好，极易造成机械部件磨损，甚至引起抱轴、烧瓦等事故。缸盖破裂时，需及时进行修复，且要正确安装缸盖；缸内破裂时，应立即更换油壳底；缸套破裂时，必须进行维修或更换；为及时发现和掌握发动机油底壳漏水状况，可在发动机油底壳排污口安装一个油混水报警开关，利用原有的电路和报警仪表台，即可轻松地掌握漏水状况。
3.7 低压油路进气
该故障较常见。其主要表现为行驶中发动机逐渐熄火后且无法重新起动。若打开高压油泵放气螺钉，用手压泵泵油，排除油路中的空气再起动可着火、稍后又会熄火，即可判定油路中有空气。其故障主因是柴油机工作时，油箱至输油泵段的油路压力低于大气压力，若油管裂损、油管接头处的铜垫圈损坏或安装不妥时，极易在该处渗气，即便是微小的渗气点，也会吸入外部空气。必须先排查柴油滤清器、喷油泵等处放气螺钉是否拧紧，仔细排查油路各个管路接头，特别是软管部分易渗气部位，查明原因、及时排除；打开放气螺钉，用手压泵排除油路中的空气，紧固各管接头，清除密封不严之处；在更换滤芯或清洗油水分离器时，低压油路也会混入大量空气，因而必须进行排气作业，直至输油泵泵出柴油无气泡时，即可拧紧放气螺栓，再起动发动机，排查各部有无渗漏现象，必要时予以修复。
3.8 工作时功率亏损大
该故障较常见。气缸组件磨损失效时，要更换磨损过大组件；油泵失效或正时机构工作不良时，需重新调校有关参数；喷油器精密偶件工作失效时，要更换精密偶件。
3.9 冒烟
该故障较常见。喷油器精密偶失效或涡轮增压器工作失效时，必须立即更换精密偶件或涡轮增压器；凸轮轴组件磨损失效时，需更换磨损的组件；气门组件密封不良时，必须及时调整或更换新的密封垫。
3.10 震动大、有异晌
该故障较常见。发动机技术状况良好时，在各种工况下应保持运转平衡、响声纯正，无明显杂音。若曲轴、连杆各种紧固螺丝松动时，需拧紧且做好防松处理；轴向间隙或轴瓦间隙过大时，必须更换轴瓦，且保证间隙适宜；喷器雾化不良，导致敲缸现象时，应及时调整好喷油压力；飞轮组件安装不当时，需重新正确地安装组件。
发动机运转过程中，突然产生异响，转速越大异响越强烈；活塞敲缸响、连杆轴承响、曲轴主轴承响、气缸漏气响等，皆会随着负荷增大而变大，随负荷减小而变小，即使加速后猛收油门，发动机靠惯性运转时仍有响声。其故障主因是：活塞与缸套之间间隙过大时，引起敲缸；正时齿轮磨损失效后，产生有规律的撞击声；轴颈磨损、轴瓦烧蚀使配合间隙增大后，引起轴瓦的撞击声；机油泵齿轮磨损后，传动齿轮发出噪音，活塞销配合间隙增大产生异响等。
4 汽车检测诊断技术发展方向
随着矿用汽车技术的飞速发展，对其发动机故障诊断技术要求越来越高，特别是随着电子技术、人工智能技术、智能传感器技术及专家系统技术的日臻完善，利用现代综合诊断技术可实现检测控制、数据采集、数据处理、诊断结果自动一体化，如利用神经网络法进行人工智能诊断；采用小波分析法进行信号处理；应用分形几何诊断汽车故障；逐步完善与硬件相配套的国产软件研发及定量化检测标准制定等，可进一步提高诊断系统的智能化水平，提高信息资源共享、软硬件共享水平，且可利用信息高速公路将全国的汽车检测站联成广域网，能使交通管理部门实时监控车辆状况，目前汽车发动机故障诊断技术正朝着智能化、自动化、精确化、网络化和综合化的方向发展。
5 结语
综上所述，矿用汽车发动机的故障是不可避免的，跟运行环境、检修质量、保养质量、操作方法等密不可分，通过各种手段不断加强和提高其诊断和检修水平，提高矿用汽车的运行率，更好地为矿山生产做服务。
参考文献
[1] 唐荣伟，王国栋.发动机磨损原因分析[J].包钢科技，2007，33（4）.
[2] 党永明.矿用汽车发动机几种烧瓦故障原因分析及预防措施[J].商品与质量·学术观察，2011（8）
作者简介
苏羽（1984年-），本科，助理工程师，吉林省通化市人，2007年毕业于东北电力大学，现供职于神东煤炭集团车辆管理中心，主要从事地面生产用车的技术管理工作。