葛春伟

（神华北电胜利能源有限公司，内蒙古 锡林浩特 026000）

卡特彼勒发动机燃油系统油底壳故障探讨

葛春伟

（神华北电胜利能源有限公司，内蒙古 锡林浩特 026000）

卡特彼勒14M型平地机在运行过程中油底壳机油增多，并且发动机伴有冒黑烟现象，经过发动机油样化验结果表明油底壳进入柴油。本文着重介绍C11发动机燃油系统工作原理，以及对油底壳进入燃油故障的排查与分析。

电子单体喷哟器；发动机；油底壳；机油；燃油

1 电子单体喷油器（EUI）燃油系统工作原理

电子单体喷油器系统由机械系统和电子系统组成。机械系统主要由燃油输油泵和电子单体喷油器组成。电子系统由电控模块ECM、传感器和电磁阀等主要部件组成。

燃油输油泵产生的系统燃油压力在60～125 Psi之间，以向喷油器供油。电子单体喷油器产生的喷油压力可达 207000 kPa(30000 psi)。电子单体喷油器在额定转速下每秒还可以点火19 次。

电控模块ECM是一台控制发动机主要功能的强大电脑（图1）。ECM会向发动机电气设备提供电源并监测发动机传感器的输入信号。传感器是可以监测发动机性能参数的电子设备，发动机性能参数可测量压力、温度和转速。电磁阀是利用 ECM 送来的电流改变发动机性能的电子设备。

图1 C11发动机燃油输送系统图

发动机运转时，燃油输油泵从燃油箱吸油，将经过燃油粗滤过滤的燃油打入燃油细滤，再由燃油细滤进入发动机缸盖燃油走廊，喷油器安装在缸盖喷油器孔中，燃油最终进入各缸喷油器。

单体喷油器只有在单体喷油器电磁阀通电后才会喷油。电控模块ECM会向该电磁阀传送一个90V的信号以给电磁阀通电，ECM 通过控制这个90V信号的正时来控制喷油正时，ECM通过控制这个90V信号的持续时间来控制喷油量。

如图2所示，喷油器部件包括电磁阀、挺杆、柱塞、活塞筒和喷嘴组件。喷嘴组件的零部件包括弹簧、喷嘴单向阀和喷嘴尖端。卡盘阀由电磁阀、电枢、提升阀和提升弹簧组成。单体喷油器由凸轮轴凸轮和摇臂操纵，单体喷油器利用一个柱塞和一个活塞筒向燃烧室中泵送高压燃油，在精确的时刻把正确的燃油量喷入缸体中。电子控制单元(EUI)的工作包含四个阶段，分别为喷油前、喷油、喷油结束和加注。

图2 喷油器结构图

2 故障排查

一台卡特彼勒14M型平地机在运行过程中发动机冒黑烟，维修人员去现场后发现油底壳机油增多，于是进行故障的分析和排查。

（1）确定油底壳机油中进入燃油后，首先考虑燃油进入机油里的可能原因。结合故障现象进行分析，从简单入手，对故障逐一进行排查。

燃油输油泵在发动机前端齿轮箱内由齿轮驱动。如果油泵密封损坏，燃油会从泵内进入发动机齿轮室最终流入油底壳使油底壳机油增多。燃油输油泵也是常出现故障的地方。首先对燃油输油泵进行拆卸检查，拆下燃油输油泵后未发现密封损坏，清洗后将其重新装在发动机上。

用压力表对燃油系统压力进行测试。燃油压力测试结果应为 690 kPa (100 psi) 到 724 kPa (105 psi)。燃油输油泵供油量正常，排除燃油输油泵故障。

（2）对发动机进行断缸测试。测试期间切断单缸喷油器时，其余喷油器的 "Fuel Position（油量位置）"将显示一致的变化。且发动机转速变化基本相同，排除喷油器单缸不工作可能。

（3）测试发动机各缸燃油压力，对比后未发现异常压力，各缸喷油压力均正常，初步排除喷油器故障。

（4）对发动机各缸喷油器密封进行更换。喷油器上有三道密封，第一道密封为密封气缸气体。第二道密封为燃油密封，若此密封损坏，燃油将流入气缸，燃烧不彻底最终流入发动机油底壳。第三道密封把气门室的机油与燃油隔开，避免机油与燃油混合。所以第一道和第二道密封损坏后，都有可能将燃油泄漏到油底壳。

对发动机各缸喷油器密封全部更换后，经观察运行，发动机油底壳机油增多，故障依然存在。

（5）将发动机排气歧管拆掉，起动发动机通过观察各缸排气颜色或各缸是否有燃油排出，来判断某缸出现问题。经观察，各缸未发现有异常排烟，也没有多余的燃油排出。初步排除喷油器滴油现象。

（6）拆卸喷油器对喷油器进一步测试，通过对喷油器打压测试，确定喷油器雾化是否良好，是否存在滴油或雾化不良现象，进一步断定喷油器好坏。经测试，喷油器工作良好，未发现异常现象。

（7）燃油系统只有缸盖未进行检查。于是将发动机缸盖拆卸，对燃油通道进行打压测试，观察燃油通道是否有裂纹使得燃油进入油底壳。经测试，对缸盖进行打压，压力保持良好且压力未下降，未发现缸盖有裂纹，缸盖状态完好，排除缸盖损坏可能。

（8）整个燃油系统全面初步进行检查完毕。维修人员对燃油系统进行细致分析，判断喷油器机械磨损也会导致燃油泄漏到油底壳。由于喷油器内部机械磨损，现有条件无法进行判断，于是逐缸将喷油器进行更换，当更换2#缸喷油器后故障消失。

3 故障原因分析

（1）输油泵损坏。采用由正时齿轮箱齿轮驱动的燃油输油泵，靠机油润滑。当油泵损坏后，燃油直接与机油混合。

（2）喷油器密封损坏，燃油流入机油中。

（3）喷油器机械磨损燃油泄漏到机油中。

（4）喷油器雾化不良，出现滴油现象。喷油器油嘴烧蚀，有大量积碳，造成喷油器针阀拉伤卡死，油针卡死后不能上下移动，实现不了建压、喷油和停油的功能，燃油压力低，导致燃油不能呈雾状喷入燃烧室，不能得到充分的燃烧。喷油器滴油使剩余的燃油经活塞环（缸壁）流入油底壳。

（5）发动机缸盖内燃油油廊有裂纹，燃油在进入气缸过程中泄漏到润滑缸盖的机油里。

（6）活塞环损坏、开口间隙过大、活塞环对口、活塞与缸壁间隙过大、气门开闭时间不对等引起气缸压缩比过小，导致燃烧不充分，多余的柴油沿汽缸壁进入油底壳。常表现出故障现象为油温、水温高，柴油机无力及曲轴箱下窜气严重。

本次故障是由于发动机2#缸喷油器出现内部机械磨损，燃油会逐渐泄漏到摇臂室，最终流入油底壳，使油底壳机油增多。将发动机2#缸喷油器更换后故障消失。更换机油后，机油未增多，一直保持在规定刻线内，且发动机未出现冒黑烟现象，故障排查成功。

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1671-0711（2017）09（上）-0066-02