柴油機泄漏自動檢測控制技術

鹿新弟 劉宇 馬成忠 王克 崔陽

一汽解放大連柴油機有限公司 遼寧大連 116000

柴油機由于生產制造和零部件質量等原因，內漏、外漏柴油是一種典型的故障模式，會造成柴油機啟動困難、油底殼液位上漲、燃油消耗高等柴油機可靠性的故障，巨大的柴油機維修成本使公司盈利能力下降。目前針對柴油機內漏、外漏柴油的檢測基本上還是沿用傳統的“眼看、耳聽、鼻聞、嘴問、手摸”以及“解體檢查法”。傳統方法不僅費時、費力，更是嚴重影響了柴油機維修的效率。一種簡單、方便的柴油機泄漏自動檢測控制裝置，對內燃機行業節能減排意義重大。

1 柴油機單體泵漏油

單體泵是柴油發動機的一種典型的噴油泵結構，單體泵技術因可靠性好，泵端壓力高，經濟性好，在柴油機行業使用較多。但單體泵自身柱塞偶件機構和通過兩個橡膠密封圈的低壓油路密封結構，使其存在兩個主要的滲漏風險點。

單體泵柱塞偶件為驅動燃油建立高油壓的精密零件，如果偶件尺寸超差或異常磨損，就會導致燃油進入機油腔，也稱內漏。機油稀釋后潤滑性能下降，導致運動副快速磨損，特別是隨著發動機排放要求的不斷提高，單體泵泵油壓力不斷升高，對柱塞偶件的精度要求更高，加劇漏油風險。

圖1 單體泵密封

單體泵一般采用雙膠圈低壓油路密封方案，零部件尺寸、材質不合格，或表面異常損傷將會將會導致燃油滲漏，上密封圈隔絕燃油和外界，影響表面三漏質量，并會導致油路進氣，影響發動機啟動；下密封圈隔絕燃油和機油，如果滲漏也會導致內漏，機油潤滑性能下降。

2 單體泵柱塞偶件滲漏檢測技術

單體泵柱塞偶件滲漏主要故障模式有兩種：柴油機隔夜啟動或柴油機停止運轉時間長時啟動困難；柴油機油底殼機油液面上漲。如不及時解決，將會導致柴油機可靠性下降，直接影響產品質量，使柴油機維修成本大大增加，給公司帶來巨大的經濟損失。因此研制了“柴油機單體泵內漏檢測裝置”，可以縮短柴油機故障模式的診斷時間，柴油機維修效率提高200%；檢測過程模擬整車實際運行狀態，準確率達到100%；還拓展應用到缸體、缸蓋裂紋等冷卻液內漏故障模式的查找。

工作原理見圖2所示。“柴油機單體泵內漏檢測裝置”的壓縮空氣罐101，通過壓縮空氣管道與密閉油箱103相連接，在壓縮空氣罐101與密閉油箱103之間設有第一球形閥102，用于控制壓縮空氣的開關、壓力和流量。在第一球形閥102與密閉油箱103之間安裝有壓力表110，測定壓縮空氣的壓力和流量。密閉油箱103，分別與所縮空氣罐101和單體泵104相連接，用于向單體泵補充柴油。單體泵104，分別與密閉油箱103和壓力傳感器106相連接，在單體泵104與壓力傳感器106之間設有第二球形閥105，用于控制壓力傳感器106的開關，所述單體泵104與密閉油箱103通過低壓油道108相連接。從圖3中可以看出，低壓油道108和單體泵測漏胎具109為一體的結構，低壓油道貫穿單體泵測漏胎具109，在檢測單體泵104是否內漏時，將單體泵放入到單體泵測漏胎具109內，單體泵測漏胎具109是為了模擬發動機的運行而設計的，單體泵測漏胎具109的結構與發動機中除去單體泵以外的其它結構相同，用于檢測單體泵的內漏。壓力傳感器106，分別與單體泵104和萬用表107相連接，用于監測單體泵104內的壓降信號發送至萬用表107。萬用表107，與壓力傳感器106相連接，用于顯示單體泵104的壓降值，壓降值大小直接可以檢測出單體泵是否存在內漏，是檢測的重要指標。

圖2 單體泵內漏檢測裝置

“柴油機單體泵內漏檢測裝置”在檢測過程中采用“保壓測壓降法”對單體泵104進行檢測，檢測方法如下：

（1）先將第一球形閥102、第二球形閥105關閉。將柴油倒入密閉油箱103中，柴油保持在高位，柴油注滿低壓油道與單體泵104中，此時低壓油道與單體泵104處于密閉狀態。

（2）將第一球形閥102打開，2bar的壓縮空氣進入到密閉油箱103中，在壓縮空氣的作用下，柴油充入到低壓油道與單體泵104的任何地方，停頓60min后，觀察單體泵104處是否有柴油漏出。

（3）60min后將第一球形閥102關閉，第二球形閥105打開，此時低壓油道、單體泵104、壓力傳感器106（保壓傳感器）連通，將壓力傳感器106信號傳輸到萬用表107，觀察每分鐘內的壓降值。

3 柴油機單體泵安裝孔漏油柴油檢測技術

單體泵安裝在泵體上面安裝孔中，燃油道穿過單體泵進回油孔，由上、下密封圈進行密封，形成低壓油腔。如果單體泵安裝孔表面有蹦刀現象，表面如鋸齒狀凸凹不平（圖3），單體泵安裝孔蹦刀表面與單體泵下密封圈貼合不實能造成柴油機內漏柴油進到油底殼里面，造成機油液面上漲、機油粘度降低，進而造成柴油機潤滑不良，柴油機運動件異常磨損，降低柴油機的可靠性；單體泵安裝孔蹦刀表面與單體泵上密封圈貼合不實能造成柴油機外漏柴油到柴油機表面，造成燃油消耗率高。

如果面對發現多批次加工好的缸體單體泵安裝孔表面出現蹦刀問題，一般沒有檢測曲面粗糙度的設備，也沒有驗證方法，須將缸體解體破壞才能進行檢測，將會導致單體泵安裝孔表面出現蹦刀的缸體不敢裝車使用，造成生產停滯。

圖3 單體泵安裝孔表面質量

為解決上述技術問題，我們研制了“柴油機單體泵安裝孔漏油檢測裝置”（圖4），與現有技術相比，這種漏油檢測裝置試驗過程不消耗柴油，零排放；在線檢測，不需要柴油機解體，維修效率提高；檢測準確率高。

圖4 柴油機單體泵安裝孔漏油檢測裝置

“柴油機單體泵安裝孔漏油檢測裝置”工作原理和結構圖見圖4所示。使用電動輸油泵6、直流變壓器13、燃油容器8、進回油管路、逆止閥9、單體泵3和有蹦刀現象的缸體等自制了“柴油機單體泵安裝孔漏油驗證裝置”，模擬柴油機在試驗臺架上的運行狀態，驗證缸體上的單體泵安裝孔與單體泵上、下密封圈貼合面的密封情況。

單體泵3安裝于缸體1上，燃油腔2貫穿單體泵3的進油孔和回油孔，燃油腔2與單體泵3之間設有上密封圈14和下密封圈15，如圖10所示。燃油腔2兩端為柴油機進油端4和柴油機出油端12，柴油機進油端4通過電動輸油泵出油管路5連接電動輸油泵6，電動輸油泵6連接直流變壓器13，電動輸油泵6進油管路7連接燃油容器8，柴油機出油端12通過出油管11連接燃油容器8，出油管11上設有逆止閥9。

將單體泵3安裝到位，單體泵3進油管密封，防止柴油泄漏。電動輸油泵進油端通過進油管路7連接燃油容器8，電動輸油泵6出油端通過電動輸油泵出油管路5連接到柴油機進油端4，柴油機出油端12通過燃油管路連接到燃油容器8中，這樣柴油10從進油到回油形成一個閉環。

驗證裝置連接完成后，電動輸油泵6通過直流變壓器13通電開始工作，柴油快速流進到燃油腔2里，充滿在電控單體泵上、下密封圈處。由于逆止閥9的開啟壓力為5bar，因此低壓油道中的壓力也維持在5bar，燃油道壓力超過5bar，將通過逆止閥9泄壓。整個試驗持續進行60分鐘，查看單體泵上密封圈14、下密封圈15處是否泄漏柴油。按照技術要求，在60分鐘試驗期內，不允許柴油內漏、外漏1滴柴油。因此，單體泵上、下密封圈處有柴油泄漏則蹦刀缸體不可以生產使用，反之，可以正常生產使用。

4 技術成果

通過柴油機單體泵柱塞偶件和單體泵安裝孔漏油檢測裝置及技術，可以實現單體泵滲漏問題快速簡便、高效率、高準確率的檢測，大幅提升生產效率，降低維修成本。存在以下特點：

（1）依據整車電路、油路控制原理，自主設計控制策略，替帶了傳統的試驗方法；

（2）模擬柴油機在整車上的實際運行狀態，運用多項專利技術，自動控制工作循環，不間斷的完成檢測工作；

（3）整個檢測過程不消耗柴油，零排放；

（4）柴油機不用解體便可進行維修，柴油機維修效率提高100-200%，故障判斷準確率提高到100%；

（5）試驗場地不受地域使用條件限制，全天候試驗。

（6）不占用試驗臺架，提高臺架效率。

柴油機泄漏自動檢測控制裝置及技術應用范圍廣泛，不僅成功應用于本公司及一汽解放服務站，而且在國內外多家柴油機企業的產品上也得到成功應用。