杜學芳，張 帥

（河南機電高等?？茖W校 機電工程系，河南 新鄉(xiāng) 453000）

0 引言

柴油機是否能可靠而耐久地工作，在很大程度上取決于能否有效地保護摩擦副，防止磨料微粒（主要是機械雜質）通過各種途徑進入柴油機，這種保護靠采用有效的空氣濾清器、燃油濾清器和機油濾清器來達到，以及對塵土可能滲入柴油機的一切地方進行仔細密封［1］。濾清系統(tǒng)是柴油機能否可以正常工作的一個很關鍵但也很容易被忽略的環(huán)節(jié)，下面這個案例就與燃油濾清系統(tǒng)有關。

燃油濾清器位于發(fā)動機燃油系統(tǒng)中，其主要作用就是濾除燃油系統(tǒng)中的水和氧化鐵、粉塵等固體雜質，向燃油系統(tǒng)提供清潔的燃油，保護噴嘴、柱塞等精密偶件減少磨損，避免堵塞［2］，減少機械磨損，確保發(fā)動機穩(wěn)定運行，提高可靠性。隨著排放標準的提高，對燃油濾清器的水分離性能和過濾精度都提出了更高的要求。

1 故障現(xiàn)象

據(jù)客戶反映和進行實地考察，挖掘機在使用過程中會出現(xiàn)與燃油系統(tǒng)有關的下列工作故障，具體表現(xiàn)出如下幾個方面：

故障1：柴油機間隙性熄火；

故障2：柴油機輸油泵卡死、漏油；

故障3：柴油機噴油器堵塞、冒黑煙；

故障4：柴油機噴油泵磨損、冒黑煙、動力不足。

2 故障分析

出現(xiàn)上述故障的挖掘機采用的是三菱4M50型柴油機，該柴油機屬于電噴式，噴射壓力較高，并且對燃油濾清系統(tǒng)的要求也較高。其濾清系統(tǒng)由三級組成：油水分離器＋燃油粗濾器（帶手油泵）＋燃油精濾器，如圖1所示。

圖1 柴油機濾清系統(tǒng)示意圖

根據(jù)故障1現(xiàn)象判斷，引起故障1可能的原因有兩個：燃油濾清系統(tǒng)吸油管路段漏氣，導致柴油機供油系統(tǒng)中存在空氣段，引起柴油機熄火；燃油濾清系統(tǒng)吸油管路段負壓過大，導致柴油機供油不暢而引起間隙性吸空，引起柴油機熄火。

根據(jù)故障2、故障3 和故障4 現(xiàn)象判斷，引起的原因主要與燃油濾清系統(tǒng)的過濾效率有關。針對以上原因分析，我們做了如下幾個試驗：

（1）氣密性試驗

試驗連接如圖2所示。

圖2 氣密性試驗連接圖

對燃油吸油管路進行氣密性試驗，通入0.1 MPa干凈空氣，在出入口處各安裝兩個壓力表，通過兩壓力表讀數(shù)，來判斷吸油管路是否漏氣。試驗結果表明，P1－P2＝0，燃油吸油管路并未存在漏氣現(xiàn)象，因此將燃油濾清系統(tǒng)吸油管路段漏氣引起柴油機熄火的可能排除。

（2）拆解分析實驗

對燃油管路全部進行拆解，并逐一對各部件進行仔細的檢查，發(fā)現(xiàn)燃油粗濾器上手油泵的單向閥處臟堵物較多，燃油管路其余零部件未見臟堵，單向閥的結構示意圖如圖3所示。

燃油粗濾器上單向閥的臟堵原因分析如下：由于國內柴油品質較差，而挖掘機的柴油品質則更差，油水分離器的過濾精度只有300μm，濾層為不銹鋼絲網織成，屬于表層過濾［3］，過濾效果很差。由于手油泵單向閥安裝在燃油粗濾器的入口處，燃油必須先經過單向閥才能流入燃油粗濾器，而單向閥入口處尺寸較小，直徑只有7mm，導致膠質化合物、大顆粒固體顆粒雜質等將單向閥堵塞，因此故障1的原因判斷為燃油粗濾器上單向閥處臟堵導致燃油管路負壓較高，引起柴油機燃油泵吸空而導致柴油機熄火。

圖3 單向閥結構示意圖

（3）過濾效率試驗

多通路試驗連接如圖4所示。

圖4 多通路試驗示意圖

通過多通路試驗來計算燃油濾清系統(tǒng)的過濾效率，該試驗是將污染油通過試驗系統(tǒng)，通過演算器計算燃油濾清系統(tǒng)入口和出口處的粉塵粒徑和數(shù)量，得出燃油濾清系統(tǒng)的過濾效率。試驗液采用JIS 2號輕油，試驗流量為6L／min，試驗時間1h，按JIS D 1623標準進行，試驗數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 燃油濾清系統(tǒng)的試驗數(shù)據(jù)

由表1 可以看出，該濾清系統(tǒng)的過濾效率偏低，為94.5%（5μm 以上顆粒物），而該柴油機對濾清系統(tǒng)的要求是大于等于98%（5μm 以上顆粒物），燃油中的微小雜質會造成柱塞偶件、出油閥偶件、針閥偶件等產生擦傷、拉傷等磨粒磨損［4］，引起輸油泵卡死、漏油，噴油泵磨損，噴油器堵塞，從而使柴油機出現(xiàn)動力不足、冒黑煙等現(xiàn)象，因此故障2、故障3、故障4判斷為主要是由燃油濾清系統(tǒng)的過濾效率偏低所造成的。

3 改進方案

為消除柴油機的以上故障，對燃油過濾系統(tǒng)進行了改進，如圖5所示。

圖5 改進后的燃油濾清系統(tǒng)示意圖

改進后的燃油濾清系統(tǒng)采取如下措施：

（1）去除油水分離器，將燃油粗濾器更換為不帶手油泵的粗濾器（帶油水分離功能），并在燃油粗濾與發(fā)動機輸油泵之間加裝獨立手油泵，這樣可以避免手油泵單向閥的堵塞。

（2）為提高燃油精濾器的過濾精度而不降低流量，采用兩個2μm 的精濾器并聯(lián)。

4 結語

試驗表明，改進后濾清系統(tǒng)過濾效率可達99.6%（5μm 以上顆粒物），水分離效率大于等于95%，輸送泵入口處的初始吸油阻力不大于－17 KPa，保證燃油的供應和清潔程度要求，達到了4M30型柴油機的要求。據(jù)客戶反應，改進后的濾清系統(tǒng)運用在柴油機，上述故障全部消除，過濾效率顯著提高。

［1］何有祿.改進型空氣濾清系統(tǒng)和燃油濾清系統(tǒng)對發(fā)動機零件磨損的影響［J］.國外汽車，1975（3）：27－29.

［2］宋培清.淺議“三濾”基本知識與保養(yǎng)誤區(qū)［J］.科技論壇，2010（3）：69－70.

［3］.戴天翼.過濾器—設計、制造和使用［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2009.

［4］.馬志華，楊慶蓉.提高燃油濾清器過濾精度，減少柱塞偶件的磨損［J］.拖拉機，1988（1）：55－59.