葛春偉

（神華北電勝利能源有限公司，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000）

卡特彼勒發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)油底殼故障探討

葛春偉

（神華北電勝利能源有限公司，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000）

卡特彼勒14M型平地機(jī)在運行過程中油底殼機(jī)油增多，并且發(fā)動機(jī)伴有冒黑煙現(xiàn)象，經(jīng)過發(fā)動機(jī)油樣化驗結(jié)果表明油底殼進(jìn)入柴油。本文著重介紹C11發(fā)動機(jī)燃油系統(tǒng)工作原理，以及對油底殼進(jìn)入燃油故障的排查與分析。

電子單體噴喲器；發(fā)動機(jī)；油底殼；機(jī)油；燃油

1 電子單體噴油器（EUI）燃油系統(tǒng)工作原理

電子單體噴油器系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)組成。機(jī)械系統(tǒng)主要由燃油輸油泵和電子單體噴油器組成。電子系統(tǒng)由電控模塊ECM、傳感器和電磁閥等主要部件組成。

燃油輸油泵產(chǎn)生的系統(tǒng)燃油壓力在60～125 Psi之間，以向噴油器供油。電子單體噴油器產(chǎn)生的噴油壓力可達(dá) 207000 kPa(30000 psi)。電子單體噴油器在額定轉(zhuǎn)速下每秒還可以點火19 次。

電控模塊ECM是一臺控制發(fā)動機(jī)主要功能的強(qiáng)大電腦（圖1）。ECM會向發(fā)動機(jī)電氣設(shè)備提供電源并監(jiān)測發(fā)動機(jī)傳感器的輸入信號。傳感器是可以監(jiān)測發(fā)動機(jī)性能參數(shù)的電子設(shè)備，發(fā)動機(jī)性能參數(shù)可測量壓力、溫度和轉(zhuǎn)速。電磁閥是利用 ECM 送來的電流改變發(fā)動機(jī)性能的電子設(shè)備。

圖1 C11發(fā)動機(jī)燃油輸送系統(tǒng)圖

發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)時，燃油輸油泵從燃油箱吸油，將經(jīng)過燃油粗濾過濾的燃油打入燃油細(xì)濾，再由燃油細(xì)濾進(jìn)入發(fā)動機(jī)缸蓋燃油走廊，噴油器安裝在缸蓋噴油器孔中，燃油最終進(jìn)入各缸噴油器。

單體噴油器只有在單體噴油器電磁閥通電后才會噴油。電控模塊ECM會向該電磁閥傳送一個90V的信號以給電磁閥通電，ECM 通過控制這個90V信號的正時來控制噴油正時，ECM通過控制這個90V信號的持續(xù)時間來控制噴油量。

如圖2所示，噴油器部件包括電磁閥、挺桿、柱塞、活塞筒和噴嘴組件。噴嘴組件的零部件包括彈簧、噴嘴單向閥和噴嘴尖端?？ūP閥由電磁閥、電樞、提升閥和提升彈簧組成。單體噴油器由凸輪軸凸輪和搖臂操縱，單體噴油器利用一個柱塞和一個活塞筒向燃燒室中泵送高壓燃油，在精確的時刻把正確的燃油量噴入缸體中。電子控制單元(EUI)的工作包含四個階段，分別為噴油前、噴油、噴油結(jié)束和加注。

圖2 噴油器結(jié)構(gòu)圖

2 故障排查

一臺卡特彼勒14M型平地機(jī)在運行過程中發(fā)動機(jī)冒黑煙，維修人員去現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)油底殼機(jī)油增多，于是進(jìn)行故障的分析和排查。

（1）確定油底殼機(jī)油中進(jìn)入燃油后，首先考慮燃油進(jìn)入機(jī)油里的可能原因。結(jié)合故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，從簡單入手，對故障逐一進(jìn)行排查。

燃油輸油泵在發(fā)動機(jī)前端齒輪箱內(nèi)由齒輪驅(qū)動。如果油泵密封損壞，燃油會從泵內(nèi)進(jìn)入發(fā)動機(jī)齒輪室最終流入油底殼使油底殼機(jī)油增多。燃油輸油泵也是常出現(xiàn)故障的地方。首先對燃油輸油泵進(jìn)行拆卸檢查，拆下燃油輸油泵后未發(fā)現(xiàn)密封損壞，清洗后將其重新裝在發(fā)動機(jī)上。

用壓力表對燃油系統(tǒng)壓力進(jìn)行測試。燃油壓力測試結(jié)果應(yīng)為 690 kPa (100 psi) 到 724 kPa (105 psi)。燃油輸油泵供油量正常，排除燃油輸油泵故障。

（2）對發(fā)動機(jī)進(jìn)行斷缸測試。測試期間切斷單缸噴油器時，其余噴油器的 "Fuel Position（油量位置）"將顯示一致的變化。且發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化基本相同，排除噴油器單缸不工作可能。

（3）測試發(fā)動機(jī)各缸燃油壓力，對比后未發(fā)現(xiàn)異常壓力，各缸噴油壓力均正常，初步排除噴油器故障。

（4）對發(fā)動機(jī)各缸噴油器密封進(jìn)行更換。噴油器上有三道密封，第一道密封為密封氣缸氣體。第二道密封為燃油密封，若此密封損壞，燃油將流入氣缸，燃燒不徹底最終流入發(fā)動機(jī)油底殼。第三道密封把氣門室的機(jī)油與燃油隔開，避免機(jī)油與燃油混合。所以第一道和第二道密封損壞后，都有可能將燃油泄漏到油底殼。

對發(fā)動機(jī)各缸噴油器密封全部更換后，經(jīng)觀察運行，發(fā)動機(jī)油底殼機(jī)油增多，故障依然存在。

（5）將發(fā)動機(jī)排氣歧管拆掉，起動發(fā)動機(jī)通過觀察各缸排氣顏色或各缸是否有燃油排出，來判斷某缸出現(xiàn)問題。經(jīng)觀察，各缸未發(fā)現(xiàn)有異常排煙，也沒有多余的燃油排出。初步排除噴油器滴油現(xiàn)象。

（6）拆卸噴油器對噴油器進(jìn)一步測試，通過對噴油器打壓測試，確定噴油器霧化是否良好，是否存在滴油或霧化不良現(xiàn)象，進(jìn)一步斷定噴油器好壞。經(jīng)測試，噴油器工作良好，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

（7）燃油系統(tǒng)只有缸蓋未進(jìn)行檢查。于是將發(fā)動機(jī)缸蓋拆卸，對燃油通道進(jìn)行打壓測試，觀察燃油通道是否有裂紋使得燃油進(jìn)入油底殼。經(jīng)測試，對缸蓋進(jìn)行打壓，壓力保持良好且壓力未下降，未發(fā)現(xiàn)缸蓋有裂紋，缸蓋狀態(tài)完好，排除缸蓋損壞可能。

（8）整個燃油系統(tǒng)全面初步進(jìn)行檢查完畢。維修人員對燃油系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致分析，判斷噴油器機(jī)械磨損也會導(dǎo)致燃油泄漏到油底殼。由于噴油器內(nèi)部機(jī)械磨損，現(xiàn)有條件無法進(jìn)行判斷，于是逐缸將噴油器進(jìn)行更換，當(dāng)更換2#缸噴油器后故障消失。

3 故障原因分析

（1）輸油泵損壞。采用由正時齒輪箱齒輪驅(qū)動的燃油輸油泵，靠機(jī)油潤滑。當(dāng)油泵損壞后，燃油直接與機(jī)油混合。

（2）噴油器密封損壞，燃油流入機(jī)油中。

（3）噴油器機(jī)械磨損燃油泄漏到機(jī)油中。

（4）噴油器霧化不良，出現(xiàn)滴油現(xiàn)象。噴油器油嘴燒蝕，有大量積碳，造成噴油器針閥拉傷卡死，油針卡死后不能上下移動，實現(xiàn)不了建壓、噴油和停油的功能，燃油壓力低，導(dǎo)致燃油不能呈霧狀噴入燃燒室，不能得到充分的燃燒。噴油器滴油使剩余的燃油經(jīng)活塞環(huán)（缸壁）流入油底殼。

（5）發(fā)動機(jī)缸蓋內(nèi)燃油油廊有裂紋，燃油在進(jìn)入氣缸過程中泄漏到潤滑缸蓋的機(jī)油里。

（6）活塞環(huán)損壞、開口間隙過大、活塞環(huán)對口、活塞與缸壁間隙過大、氣門開閉時間不對等引起氣缸壓縮比過小，導(dǎo)致燃燒不充分，多余的柴油沿汽缸壁進(jìn)入油底殼。常表現(xiàn)出故障現(xiàn)象為油溫、水溫高，柴油機(jī)無力及曲軸箱下竄氣嚴(yán)重。

本次故障是由于發(fā)動機(jī)2#缸噴油器出現(xiàn)內(nèi)部機(jī)械磨損，燃油會逐漸泄漏到搖臂室，最終流入油底殼，使油底殼機(jī)油增多。將發(fā)動機(jī)2#缸噴油器更換后故障消失。更換機(jī)油后，機(jī)油未增多，一直保持在規(guī)定刻線內(nèi)，且發(fā)動機(jī)未出現(xiàn)冒黑煙現(xiàn)象，故障排查成功。

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