梁成奇

（1. 內(nèi)燃機(jī)可靠性國家重點試驗室，山東 濰坊 261205；2. 濰柴動力股份有限公司，山東 濰坊 261205）

某工程機(jī)械企業(yè)的16m越野剪叉式高空作業(yè)平臺在非道路三階段選用電控高壓共軌柴油機(jī)，生產(chǎn)線小批量裝機(jī)時反饋啟動時間長，需多次啟動才能起車，影響產(chǎn)品下線。根據(jù)故障現(xiàn)象描述應(yīng)為燃油管路有氣未排出造成的難啟動問題。本文重點對燃油系統(tǒng)設(shè)計及故障排查過程做一分析介紹。

1 低壓油路的組成及作用

此剪叉式高空作業(yè)平臺采用自然吸氣式四缸BOSCH高壓共軌柴油機(jī)，其燃油供給系統(tǒng)設(shè)計較簡單。高壓油泵為BOSCH CB08泵，其燃油系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

圖1 BOSCH CB08燃油系統(tǒng)原理圖

低壓油路主要由燃油箱、帶除水泵油功能的燃油粗濾器、燃油精濾器、及進(jìn)回油管和各部件之間的燃油管組成。其主要作用是泵油、排氣、除水和雜質(zhì)等，為柴油機(jī)提供清潔燃油。

2 原因分析

經(jīng)現(xiàn)場落實，該16m越野剪叉式高空作業(yè)平臺的燃油箱到柴油機(jī)的燃油管有4.5m長，見圖2，整車底盤上發(fā)動機(jī)倉為可移動的，從燃油箱到燃油粗濾器的油管由可伸縮的履帶固定。該企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)時，考慮進(jìn)油管路長、阻力大才要求增加帶泵油功能的燃油粗濾器。

根據(jù)整車結(jié)構(gòu)和故障現(xiàn)象初步判定，低壓油路存氣影響軌壓建立，造成難啟動，低壓油路越長，存氣越多，進(jìn)油阻力越大，軌壓建立時間越長。下面從此角度選用1臺新下線的新車現(xiàn)場試驗驗證。由于燃油粗濾上的電動泵1次供電泵油3min，粗濾底部有透明水杯，可清晰看到柴油是否進(jìn)入。排查驗證過程如下：

（1）新車不拆卸任何油管，電動泵上電泵油2次，沒有燃油進(jìn)入燃油粗濾器。隨后啟動1次，點火啟動15s后熄火，軌壓快速降低。整個過程采集的轉(zhuǎn)速和軌壓的路譜如圖3所示。

圖2 高空作業(yè)平臺燃油管布置

圖3 第1次啟動路譜

此次啟動過程點火燃燒的為發(fā)動機(jī)出廠時高壓油泵和共軌管內(nèi)殘存的柴油，消耗完畢后熄火。

（2）電動泵再次上電泵油，由于啟動一次，從透明水杯可見部分燃油泵入粗濾器。連續(xù)泵油兩次，拆開燃油粗濾出油螺釘，沒有燃油出來。隨后啟動，軌壓沒有建立，不能啟動。啟動過程路譜見圖4。

此次啟動過程，發(fā)動機(jī)僅被起動機(jī)拖動至點火轉(zhuǎn)速，但由于沒有燃油，軌壓建立不起來，不能啟動。

（3）電動泵再次上電泵油，由于啟動兩次，泵油1次后燃油粗濾出油螺釘處有少量燃油流出。然后啟動成功。啟動過程路譜見圖5。

經(jīng)過2次啟動，原低壓油路中空氣基本排除干凈，經(jīng)再次泵油和起動機(jī)拖動可以快速建立軌壓，正常啟動。

圖4 第2次啟動路譜

圖5 第3次啟動路譜

綜上，可以確定沒有排氣僅靠電動泵并不能將低壓油路中空氣經(jīng)燃油系統(tǒng)排除干凈，油泵阻力大，燃油無法進(jìn)入油泵。以上說明，高壓油泵前不排氣單靠電動泵無法實現(xiàn)泵油，造成啟動困難。只有通過兩次啟動高壓油泵轉(zhuǎn)動將氣排出，隨后才能泵上油來。

經(jīng)落實四缸機(jī)所用的BOSCH CB08泵內(nèi)部低壓油路部分有零油量孔回到進(jìn)油，而六缸機(jī)常用的CPN2.2泵的零油量孔通往回油管。詳見圖6。這就說明CPN2.2泵可用電動泵油輔助排氣，從而避免人工排氣費時費力；而CB08泵不能使用電動泵輔助排氣。這是造成新車下線難啟動故障的主要 原因。

圖6 CB08泵、CPN2.2泵油路布局圖

3 解決方案

根據(jù)上述原因分析，要解決此故障，需要排凈低壓油路空氣。臨時措施只能是多次拖動或者松拆燃油精濾前的燃油管，在電動泵泵油時排氣。但是不方便，也不現(xiàn)實，沒有解決實際問題。

最佳更改方案只能是更改油泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將低壓油路的零油量孔回到回油管。但此措施更改涉及BOSCH油泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)比較困難。

因此，更改方案只有在進(jìn)入油泵前將空氣放掉，最優(yōu)解決方案是在燃油精濾器上增加放氣螺釘。如圖7所示。

4 結(jié)束語

根據(jù)解決方案，更換改進(jìn)后帶排氣功能的燃油精濾器進(jìn)行新車下線驗證，并采集啟動過程路譜。啟動前進(jìn)行電動泵油，松開放氣螺釘進(jìn)行排氣，直到有少許燃油漏出再將放氣螺釘緊固。啟動過程路譜見圖8。

圖7 帶放氣螺釘?shù)娜加途珵V器

圖8 改進(jìn)后的啟動路譜

經(jīng)過泵油排氣，可以1次性啟動成功，時間約3s，軌壓可以快速建立。靜置一段時間，啟動時間在1.5s，啟動正常。

實踐證明，改進(jìn)方案可以有效解決新車下線難啟動故障，解決了客戶抱怨，提高了生產(chǎn)效率。本文通過對整機(jī)結(jié)構(gòu)確認(rèn)及燃油系統(tǒng)低壓油路結(jié)構(gòu)原理分析，確認(rèn)問題原因，并對解決方案進(jìn)行驗證后證明可有效解決新車下線的難啟動問題。解決了客戶抱怨，提高了整機(jī)產(chǎn)品出廠調(diào)試效率。