卡特彼勒發動機燃油系統油底殼故障探討

葛春偉

（神華北電勝利能源有限公司，內蒙古 錫林浩特 026000）

卡特彼勒發動機燃油系統油底殼故障探討

葛春偉

（神華北電勝利能源有限公司，內蒙古 錫林浩特 026000）

卡特彼勒14M型平地機在運行過程中油底殼機油增多，并且發動機伴有冒黑煙現象，經過發動機油樣化驗結果表明油底殼進入柴油。本文著重介紹C11發動機燃油系統工作原理，以及對油底殼進入燃油故障的排查與分析。

電子單體噴喲器；發動機；油底殼；機油；燃油

1 電子單體噴油器（EUI）燃油系統工作原理

電子單體噴油器系統由機械系統和電子系統組成。機械系統主要由燃油輸油泵和電子單體噴油器組成。電子系統由電控模塊ECM、傳感器和電磁閥等主要部件組成。

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

電控模塊ECM是一臺控制發動機主要功能的強大電腦（圖1）。ECM會向發動機電氣設備提供電源并監測發動機傳感器的輸入信號。傳感器是可以監測發動機性能參數的電子設備，發動機性能參數可測量壓力、溫度和轉速。電磁閥是利用 ECM 送來的電流改變發動機性能的電子設備。

圖1 C11發動機燃油輸送系統圖

發動機運轉時，燃油輸油泵從燃油箱吸油，將經過燃油粗濾過濾的燃油打入燃油細濾，再由燃油細濾進入發動機缸蓋燃油走廊，噴油器安裝在缸蓋噴油器孔中，燃油最終進入各缸噴油器。

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。卡盤閥由電磁閥、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、噴油結束和加注。

圖2 噴油器結構圖

2 故障排查

一臺卡特彼勒14M型平地機在運行過程中發動機冒黑煙，維修人員去現場后發現油底殼機油增多，于是進行故障的分析和排查。

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

燃油輸油泵在發動機前端齒輪箱內由齒輪驅動。如果油泵密封損壞，燃油會從泵內進入發動機齒輪室最終流入油底殼使油底殼機油增多。燃油輸油泵也是常出現故障的地方。首先對燃油輸油泵進行拆卸檢查，拆下燃油輸油泵后未發現密封損壞，清洗后將其重新裝在發動機上。

用壓力表對燃油系統壓力進行測試。燃油壓力測試結果應為 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）對發動機進行斷缸測試。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。且發動機轉速變化基本相同，排除噴油器單缸不工作可能。

（3）測試發動機各缸燃油壓力，對比后未發現異常壓力，各缸噴油壓力均正常，初步排除噴油器故障。

（4）對發動機各缸噴油器密封進行更換。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動機油底殼。第三道密封把氣門室的機油與燃油隔開，避免機油與燃油混合。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。

對發動機各缸噴油器密封全部更換后，經觀察運行，發動機油底殼機油增多，故障依然存在。

（5）將發動機排氣歧管拆掉，起動發動機通過觀察各缸排氣顏色或各缸是否有燃油排出，來判斷某缸出現問題。經觀察，各缸未發現有異常排煙，也沒有多余的燃油排出。初步排除噴油器滴油現象。

（6）拆卸噴油器對噴油器進一步測試，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象，進一步斷定噴油器好壞。經測試，噴油器工作良好，未發現異常現象。

（7）燃油系統只有缸蓋未進行檢查。于是將發動機缸蓋拆卸，對燃油通道進行打壓測試，觀察燃油通道是否有裂紋使得燃油進入油底殼。經測試，對缸蓋進行打壓，壓力保持良好且壓力未下降，未發現缸蓋有裂紋，缸蓋狀態完好，排除缸蓋損壞可能。

（8）整個燃油系統全面初步進行檢查完畢。維修人員對燃油系統進行細致分析，判斷噴油器機械磨損也會導致燃油泄漏到油底殼。由于噴油器內部機械磨損，現有條件無法進行判斷，于是逐缸將噴油器進行更換，當更換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動的燃油輸油泵，靠機油潤滑。當油泵損壞后，燃油直接與機油混合。

（2）噴油器密封損壞，燃油流入機油中。

（3）噴油器機械磨損燃油泄漏到機油中。

（4）噴油器霧化不良，出現滴油現象。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，實現不了建壓、噴油和停油的功能，燃油壓力低，導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活塞環（缸壁）流入油底殼。

（5）發動機缸蓋內燃油油廊有裂紋，燃油在進入氣缸過程中泄漏到潤滑缸蓋的機油里。

（6）活塞環損壞、開口間隙過大、活塞環對口、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，導致燃燒不充分，多余的柴油沿汽缸壁進入油底殼。常表現出故障現象為油溫、水溫高，柴油機無力及曲軸箱下竄氣嚴重。

本次故障是由于發動機2#缸噴油器出現內部機械磨損，燃油會逐漸泄漏到搖臂室，最終流入油底殼，使油底殼機油增多。將發動機2#缸噴油器更換后故障消失。更換機油后，機油未增多，一直保持在規定刻線內，且發動機未出現冒黑煙現象，故障排查成功。

TK428

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1671-0711（2017）09（上）-0066-02