VOLVO L220E裝載機燃油系統故障分析

摘要：我公司有8臺VOLVO L220E裝載機，主要用于港口煤炭作業，最早的2臺裝載機于2003年開始使用，使用至今已有17年之久，在運行過程中多次出現熄火或啟動困難等現象，現對故障原因和判斷方法進行分析。

關鍵詞：燃油;閥門;系統;故障;單元噴射器

中圖分類號：T262.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）09-0164-02

0 ?引言

燃油供油系統，示意圖如圖1所示。

燃油系統原理介紹：燃油由燃油供油泵（1）抽上來，通過主過濾器（6）、冷卻旋管（5），一直抽到溢流閥（減壓閥）（7），在此與燃油回油一起通過溢流閥，進入到燃油泵的吸入側。泵迫使燃油前往過濾器殼體，經過手油泵（2）的兩個單向閥（9），通過過濾器（3）到達氣缸蓋內的縱向管道。每個噴油器單元（8）周圍有一個環形的槽。溢流閥（7）使饋送給噴油器的燃油保持一個不變的壓力。燃油供油泵包括三個閥門。一個是壓力限制閥（10），在壓力過高時，允許燃油回流到該泵的吸油側。止回閥（12）在使用手油泵（2）時會打開。本系統是通過一個閥門（11）自動排氣到燃油箱。有三個排氣孔螺絲：位于輔助過濾器（14）、輔助過濾器（15）以及主過濾器（17）上。第四個螺絲（16）用來排放燃油系統。

因為本系統采用的是從燃油箱抽取燃油的方式，在進行故障判斷前首先要保證燃油的油位高于吸油管的最低位置，如果燃油量不夠，則吸油管將進入空氣，在有空氣情況下無法打開單元噴射器（8），使燃油無法噴射到氣缸中。

1 ?系統中有外泄

一般情況下，系統中有外泄時，都會伴隨燃油泄漏，如螺絲松動、密封圈失效、油管破裂等，在泄漏處會有明顯的油跡，用觀察法可以直觀的找出泄漏點，但當燃油泵和燃油箱這段吸入側有微小泄漏時，如銅墊變形，這時由于吸入側的壓力較低，并不會在泄漏位置有明顯的油跡，而燃油系統只是從外部吸入空氣。這時排查較為困難，簡單的方法是找個油桶盛滿燃油進行外接：將吸油側的油管分段浸泡到燃油中，逐段進行排除，直到找到故障點為止。避免燃油外泄的措施是定期對燃油系統進行檢查，發現硬化、破損的橡膠制品立即進行更換，除此之外，還要按照操作保養手冊定期對銅墊進行更換。

2 ?燃油泵供油壓力不足

在燃油系統中，燃油泵的主要作用是提供給單元噴射器一個適當的壓力和流量，其作用相當于一個低壓油泵，作為一個齒輪泵，常見的故障有泵漏油、泵體過熱、內部異響等，這些故障都可以直觀的進行判斷，但當齒輪和泵內部磨損嚴重的情況下，并沒有明顯的故障現象，這時就需要啟動車輛，檢測燃油泵的壓力值，如果發動機轉速在1000rpm以上時，壓力低于350kPa，則可以判定為燃油泵內部磨損導致的壓力不足。延長燃油泵壽命的方法是定期更換燃油主過濾器和輔助過濾器，保持燃油清潔度，還需要機手日常按照要求進行設備點檢，發現燃油泵異常時立刻進行維修，避免由于長時間異響、高溫等故障加快燃油泵內部的磨損。

3 ?主過濾器手泵處的鋼球卡滯或鋼球彈簧失效

3.1 鋼球卡滯 ?鋼球卡滯會導致燃油無法進入到主過濾器中，這時將主過濾器的濾芯拆除，會發現濾芯中沒有燃油，通過按壓主過濾器的手泵，通往主過濾器的管路依然沒有燃油，這時找個油桶盛滿燃油進行外接，將主過濾器的進油管浸泡到燃油中，排除燃油系統的空氣，繼續按壓主過濾器的手泵，如果通往主過濾器的管路仍然沒有燃油，則判定為主過濾器手泵處的鋼球卡滯。

3.2 鋼球彈簧失效 ?鋼球彈簧失效會導致在手泵中無法建立起背壓，進而致使系統的低壓油路壓力較低，無法給單元噴射器一個適當的壓力，參照鋼球卡滯的判斷方法即可，需要注意的，當鋼球彈簧失效時，在按壓主過濾器的手泵時，會發現手泵不論怎樣按壓都沒有壓力。

4 ?副水箱中有燃油

通過對燃油油路分析，燃油噴射器下面的銅套外層和冷卻液接觸，內層和燃油接觸，當銅套或銅套密封圈破損時，燃油就會進入到冷卻液中。這種情況需要拆卸6個銅套和銅套密封圈進行檢查，找到破損的銅套或銅套密封圈。延長銅套或銅套密封圈壽命的方法是添加廠家指定的冷卻液，嚴禁加入礦物水。

5 ?凸輪軸位置傳感器故障

凸輪軸位置傳感器的作用是采集配氣凸輪軸的位置信號，并輸入控制組件（E-ECU），以便控制組件（E-ECU）識別氣缸一壓縮上止點，從而進行順序噴油控制、點火時刻控制和爆燃控制。如果凸輪軸位置傳感器損壞，則發動機啟動及加速困難。判斷方法是用萬用表對凸輪軸位置傳感器進行測量，檢測是否有信號電壓輸出且電壓應小于供電電壓。

6 ?單元噴射器故障

6.1 單元噴射器說明 ?發動機有6個單元噴射器，每個氣缸1個。單元噴射器是噴射泵與一個噴射器的組成，比普通噴射器有明顯高得多的壓力。單元噴射器是垂直安裝在四個閥門之間的中心。在單元噴射器內形成壓力所要求的力量通過一個搖桿從頂置凸輪軸上的一個凸輪傳輸。

噴射器單元由三個主要部分組成：油泵部分，包含油缸和活塞，相應于一個噴油泵中的泵芯;噴油器部分，帶噴嘴套管、噴嘴針和彈簧;閥門殼體，帶一個電磁控制的燃油閥。

噴油器單元的下部放置在一個銅套管里，貼著氣缸蓋的底部，和普通的噴油器一樣。單元噴射器的中介部分，位于氣缸蓋燃油導管內，其中有燃油的進油孔與出油孔。單元噴射器直接從燃油導管內納入燃油。單元噴射器最上面的部分有壓縮彈簧與閥門殼體，其位置在氣缸蓋之上。噴射正時及燃油噴射量是由控制組件（E-ECU）決定。該控制組件（E-ECU）把信號發送給單元噴射器上閥門殼體內電磁控制的燃油閥。噴射持續時間決定噴入氣缸的燃油量。

6.2 單元噴射器工作階段 ?①充油階段：當泵活塞在搖臂的作用下向上運動，開始進行充油，這時電磁閥不通電，處于打開位置。因此，燃油從入口管道吸入，通過打開的閥門進行泵缸。②溢流階段：泵活塞在搖臂的作用下向下移動，電磁閥未通電，保持打開狀態，燃油溢流回入口管道。③注射階段：泵活塞在搖臂的作用下依然向下移動。控制單元（E-ECU）給電磁閥通電。燃油閥閥芯在電磁的作用下向上運動關閉閥門。由于燃油不能通過閥門，壓力迅速建立，并且提升噴嘴針噴射燃油。當泵活塞持續向下運動時，只要閥門保持關閉，注射過程就會持續。噴油時間和噴油量由電流脈沖持續時間決定，控制單元（E-ECU）根據從控制系統接收的反饋信號來確定電流脈沖持續時間。④減壓階段：泵活塞在搖臂的作用下仍然向下移動。當發動機接收到此時所需的燃油量滿足需求時，控制單元（E-ECU）中斷電流脈沖。燃油閥閥門打開并再次允許燃油通過入口管道回流。壓力迅速下降并且噴嘴針關閉。

6.3 發動機缺缸 ?發動機缺缸，即發動機一個或一個以上的氣缸不工作，故障現象是發動機抖動并且發動機內部有無規則的響聲。

①油泵或噴油器失效。因燃油清潔度不夠，使油泵或噴油器中進入顆粒、雜質、水等，會導致噴嘴針堵塞或者柱塞穴蝕斷裂。如果噴嘴針堵塞，高壓油則無法噴射到氣缸中，導致氣缸中沒有燃油而無法進行工作;如果柱塞斷裂則無法產生高壓油將噴嘴針打開，同樣會導致燃油無法噴射到氣缸中。判斷油泵或噴油器失效的方法是從發動機上將其拆除，上試驗臺進行噴油壓力檢測，是否能達到其工作壓力150MPa。預防油泵或噴油器失效的措施是定期更換燃油主過濾器和輔助過濾器，保持燃油清潔度。

②電磁閥失效。通過上述單元噴射器工作階段的介紹，燃油閥閥門在充油階段、注射階段及減壓階段時都處于開啟狀態，只有在注射階段通過控制單元（E-ECU）給電磁閥通電，燃油閥閥門關閉，使壓力迅速建立。如果電磁閥失效，閥門將無法關閉，進而無法建立壓力打開噴嘴針，高壓油則無法噴射到氣缸中。檢測方法是給電磁閥加一個合適的電壓，檢測燃油閥閥門是否能夠正常關閉。預防電磁閥失效的措施是定期檢查控制單元（E-ECU）供電線路，避免線路中有過流的現象發生。

6.4 發動機動力不足 ?發動機動力不足故障現象是空載時發動機轉速無法達到最高轉速或負載時發動機沒勁。

①油泵故障。油泵在長期運行過程中由于泵內進入雜質，導致泵內柱塞磨損，相應性能下降，噴油壓力降低，在氣缸內燃油燃燒不完全，導致發動機動力不足。延長泵內柱塞使用壽命的措施是定期更換燃油主過濾器和輔助過濾器，保持燃油清潔度。

②電磁閥故障。在單元噴射器注射階段時，電磁閥在長期運行中存在老化現象，電磁閥的吸力不足，燃油閥閥門無法完全閉合，達不到最大供油量，導致單元噴射器供油不足，致使發動機動力不足。

③噴油器霧化不良。噴油器霧化不良會導致燃油在氣缸內不能充分燃燒，進而使發動機動力不足，造成噴油器霧化不良的原因主要有以下幾點：1）噴油器偶件長期在高溫、高壓下工作，磨損嚴重，致使針閥偶件的配合間隙增大。2）噴油器調壓彈簧在使用中產生永久變形，彈力減弱或者彈簧斷裂，造成噴油壓力降低。3）由于高溫燃氣的燒蝕，造成針閥噴孔的變形。4）噴油器偶件內積碳過多，針閥與閥座有發卡現象。

7 ?結語

VOLVO L220E裝載機在我公司運行了這么多年，燃油系統多次發生故障，要想減少燃油系統故障率，就要平時加強設備的維護保養，如定期給主過濾器放水、按照技術手冊要求定期更換密封件和按時給車輛保養等。

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作者簡介：胡旭（1984-），男，河北秦皇島人，中級工程師，碩士研究生，主要研究方向為工程機械維修。