小松HM400-2鉸卡發動機燃油過濾的改造

朱志興

（江西銅業集團公司 城門山銅礦，江西 九江 332100）

小松HM400-2鉸卡發動機燃油過濾的改造

朱志興

（江西銅業集團公司 城門山銅礦，江西 九江 332100）

小松HM400-2鉸接式卡車發動機燃油系統采用的是高壓共軌技術，但因燃油適應能力差，導致高壓共軌油槽故障頻發。此故障成為制約該設備利用率關鍵因素之一。通過對高壓共軌技術介紹，結合該鉸接式卡車發動機燃油系統結構特點進行了分析，對共軌油槽故障現象進行了描述和分析。借鑒同型號發動機燃油過濾結構成功經驗基礎上，提出了燃油系統中過濾器的改造方案，并組織實施，取得了良好效果。

發動機；燃油系統;過濾器；高壓共軌；改造

1 引言

城門山銅礦采礦場目前有10臺小松鉸接式卡車（以下簡稱鉸卡），型號為HM400-2。10臺小松鉸卡車是目前采礦場主力運輸設備之一。該鉸卡發動機型號為SAA6D140E-5，排量為15.24L，功率338kW。該發動機燃油系統采用的是高壓共軌噴射技術，對燃油中含水分和雜質要求極高。由于該型號發動機燃油系統中過濾器精度達不到技術要求，導致發動機高壓共軌油槽故障頻發。發動機使用不久后頻繁出現動力不足、燃油系統報警現象,嚴重影響了鉸卡可開動率。通過對燃油系統燃油過濾改造，使燃油品質得到進一步提高，消除了高壓共軌油槽故障。

2 高壓共軌噴射燃燒基本原理

小松SAA6D140E-5發動機高壓共軌噴射燃油系統是由雙柱塞高壓燃油泵、共軌油槽、壓力傳感器和ECU（發動機控制單元）組成的閉環系統。該系統把噴射壓力的產生與噴射過程分開（如圖1），燃油泵將燃油壓至1200~1400kg/cm2，并將高壓燃油儲存在一條高壓共軌油槽中。各缸的噴油器同時與此燃油高壓油槽相連，燃油壓力完全共享。燃油的噴射取決于燃油系統通過各傳感器檢測出的發動機的狀況分析，并計算出合適的噴油提前角與噴射量控制。檢測信號有曲軸轉速和角度、油門大小、燃油壓力、冷卻液溫度等數據, 由控制器來決定燃油的噴射量、 噴射時間、噴射壓力,使發動機運行最佳［1］。

高壓共軌噴射技術其特點是經過計算機分析，控制噴油器上的電磁閥動作，在最優化的噴射時間向汽缸內噴射出更精確燃油劑量。其上千公斤的噴射壓力確保了燃油的霧化顆粒更小、與空氣充分混合，實現更完全的燃燒，更高的燃燒效率，更大的輸出功率和更少的排放殘余物，這些是傳統燃油系統所無法做到的。因此整個高壓共軌系統在設計方面對燃油的品質（含水和雜質）要求較高［2］。

圖1 高壓共軌噴射燃油系統示意框圖

3 原燃油系統存在的問題

3.1 原燃油系統組成

改造前發動機燃油系統（見圖2）。燃油從燃油箱到燃油預濾器（過濾精度10μm），經過給油泵到燃油主過濾器（過濾精度2μm），流出主過濾器后由高壓油泵輸送到共軌油槽，最終到噴油器噴射燃燒。在燃油系統中燃油只經過一道精濾過濾，過濾結構相對簡單［3］。

圖2 原燃油系統的組成示意圖

3.2 原燃油系統出現問題

由于高壓共軌噴射系統燃油噴射壓力高達1200kg/cm2、多次噴射和系統較精密等特點,如果進入共軌油槽的燃油所含雜質、水分超標，就會加劇腐蝕油槽中流量阻尼器、壓力限制閥、壓力傳感器（見圖3）。而這些零部件都為精密配合，一旦出現腐蝕，噴射壓力就達不到要求。

原燃油系統進入高壓共軌油槽的燃油只經過一道2μm精濾過濾，燃油品質難以滿足高壓共軌噴射的技術要求。發動機運行5000h后就陸續出現高壓共軌油槽故障，故障表現就是鉸卡動力不足、供油壓力低（CA559代碼）報警等現象，造成維修量大和維修成本較高。主要故障如下：

（1）共軌油槽壓力傳感器頻繁被腐蝕報警；

（2）共軌油槽流量阻尼器內部鋼球腐蝕磨損；

（3）共軌油槽壓力限制閥彈簧和鋼球頻繁被腐蝕。

圖3 共軌構造圖

4 燃油系統改造

4.1 改造方案的設想

基于以上分析，小松鉸卡HM400發動機原燃油系統過濾難以滿足高壓共軌油槽燃燒技術要求。如何提高燃油品質降低高壓油槽頻繁故障，降低維修成本，我們參考和查閱了同型號小松推土機D275A發動機燃油系統結構（見圖4）。小松HM400鉸卡發動機（見圖5）在燃油系統中少了一道燃油精濾（過濾精度2μm），其它結構都是一樣。小松推土機D275A發動機燃油系統自從使用以來從未出現類似故障，運行性能比較穩定［5］。

圖4 D275A推土機燃油過濾器圖

圖5 HM400-2卡車燃油過濾器圖

4.2 改造方案

通過與小松推土機D275A燃油系統結構對比，結合小松鉸卡HM400發動機過濾系統及外部空間，改造方案進行了一下設計［6］。

（1）原燃油系統中燃油預濾不變，拆除燃油精濾。

（2）選擇增加一道精過濾器，也為2 μm精度過濾器。讓燃油在系統中經過兩次過濾，進一步提高了燃油純度。

（3）改變原過濾器支座。由于空間狹小，拆除原單孔過濾器支座，新增雙孔支座。將兩道精濾器固定在同一個支座上（圖6）。在原底座處橫向固定安裝，方便安裝也充分利用了空間。

圖6 HM400-2鉸卡增加過濾器圖

4.3 改造后效果

改造后燃油壓力能達到要求，保證了使用技術要求。增加了一道精過濾器有效的提升了燃油過濾能力，使燃油品質更好，更好地保護了高壓油槽使用精度。通過近一年使用效果來看，發動機燃油系統此類故障已消除，而且使用效果良好，達到了改造目的。

5 結束語

小松鉸卡HM400-2發動機燃油過濾器改造以來效果較好，消除了故障。降低了維修成本和維修量，也提高了設備的利用率，達到了改造預期目標，為我們今后攻關進口設備技術難題打下了堅實的基礎。設備管理人員不應停留在現有設備的應用上，而且更應當深入了解設備結構、原理，不斷技術創新，隨時吸收國內外先進技術，進一步改善并提高現有設備的技術水平。

［1］小松140E-5發動機裝修手冊[Z]. komatsu 2007.

［2］張煜盛， 徐建新, 等. 共軌燃油系統高壓油泵設計研究[J]. 內燃機工程, 2005, 26(1):75-76.

［3］黨亞麗, 姚懷新. 燃油系過濾器精度的合理選擇[J]. 建設機械技術與管理, 2005, 18(6):56-58.

［4］周文華. 高壓共軌電控噴油系統控制算法研究[J]. 內燃機工程, 2002, 23(4):48-49.

［5］周德權, 劉章平. KJ-180VX柴油發電機燃油過濾系統的改造[J]. 物探裝備, 2008, 18(6):29-31.

［6］靳春士, 李宏. 電控高壓共軌發動機故障的診斷方法[J]. 汽車運用, 2010(5):35-36.

Reform of Komatsu HM400-2 Articulated Dump Truck Engine Fuel Filter

ZHU Zhi-xing
（Chengmenshan Copper Mine, Jiangxi Copper Corporation, Jiujiang 332100, Jiangxi, China）

Engine fuel system of articulated truck of Komatsu HM400-2 model is using the high pressure common rail technology. Its adaptability to poor quality fuel causes frequent faults to high pressure common rail tank. This kind of fault restricts the equipment utilization rate becomes one of the key factors to decrease the equipment failure rate. In this article, the high pressure common rail technology is introduced, the common rail tank failure phenomena is described and analyzed, combining the characteristics of the articulated truck engine fuel system structure. Based on the same model engine fuel filter structure of successful experience, the retrofit scheme of fuel oil filter system is put forward, and implemented, which has obtained the good effect.

engine; fuel system；filter；high pressure common rail；innovation.

U464

B

1009-3842（2015）05-0090-03

2015-01-29

朱志興（1982-），男，湖北武穴人，主要從事采礦設備維修管理工作。E-mail:zhuzx8210@163.com