柴油機(jī)冒黑煙故障診斷策略

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摘要：QSK60型柴油機(jī)以其性能優(yōu)越、高可靠性廣泛應(yīng)用于大型礦山機(jī)械設(shè)備中。針對(duì)常見的QSK60型柴油機(jī)冒黑煙故障，從電子控制模塊損壞、回油管受阻、燃油泵故障、大氣壓力傳感器損壞、噴油器故障等幾方面，對(duì)故障分析機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析和深入研究，并提出新的解決思路，可為類似故障提供參考。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；QSK60型；故障

大型機(jī)械設(shè)備通常在露天礦山、建筑工地等大型工作環(huán)境進(jìn)行作業(yè)，這類大型機(jī)械設(shè)備多數(shù)配裝柴油機(jī)。大型機(jī)械設(shè)備在作業(yè)時(shí)難免會(huì)出現(xiàn)各種故障，為了保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，必須及時(shí)對(duì)故障的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和維修。QSK60柴油機(jī)作為礦用卡車的核心部件，以高生產(chǎn)效率、高可靠性著稱。QSK60柴油機(jī)等一旦出現(xiàn)比較復(fù)雜的故障問題，便會(huì)直接影響設(shè)備的正常運(yùn)行，加劇機(jī)件磨損，導(dǎo)致設(shè)備維修成本變高，從而影響礦山企業(yè)的效益[1]。本文針對(duì)常見的QSK60型柴油機(jī)冒黑煙故障，從電子控制模塊故障、回油管受阻、燃油泵故障、進(jìn)氣歧管壓力傳感器故障、噴油器故障等幾方面，對(duì)故障分析機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)分析和深入研究，并提出新的解決思路，

1電子控制模塊標(biāo)定故障

在連接柴油機(jī)電子控制模塊ECM之后，要先核實(shí)ECM標(biāo)定是否正確。確定核實(shí)標(biāo)定修訂歷史，以正確修復(fù)儲(chǔ)存在ECM中的標(biāo)定，如小松的930E的標(biāo)定為D60299，而湘機(jī)SF33900則為D60300。可以依據(jù)之前的ECM映像，確定對(duì)應(yīng)機(jī)型的標(biāo)定代碼，或在快速服務(wù)網(wǎng)上以柴油機(jī)號(hào)為基礎(chǔ)，查找其對(duì)應(yīng)的控制零件號(hào)（CPL-code）中的數(shù)值相比較。在維修中，可能會(huì)遇到將非適用的模塊應(yīng)用到柴油機(jī)上的情況，因此在確認(rèn)ECM無通訊故障前提下，要確保其標(biāo)定代碼是正確的。如果確有問題，需要重新標(biāo)定ECM，或者更換代碼正確的模塊。

2進(jìn)氣歧管壓力傳感器參數(shù)值不正確

在確定柴油機(jī)電腦模塊沒有問題之后，需要想檢查進(jìn)氣歧管壓力傳感器參數(shù)值是否正確[2]。導(dǎo)致進(jìn)氣歧管壓力傳感器參數(shù)值不正確，有兩種原因：一是使用的壓力傳感器錯(cuò)誤。壓力傳感器的種類較多，不同機(jī)型的柴油機(jī)應(yīng)用不盡相同，因此要檢查增壓傳感器的零件號(hào)，將它與控制零件目錄（CPL）中的零件號(hào)進(jìn)行比較，如有必要，需更換增壓傳感器。二是傳感器本身的故障導(dǎo)致參數(shù)錯(cuò)誤。對(duì)此要檢查其內(nèi)阻，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)確定其好壞。如果傳感器確認(rèn)無誤，也工作正常，那就要查看進(jìn)氣管路和中冷器。中冷器堵塞或者中冷芯變形，都會(huì)造成進(jìn)氣歧管處壓力低于正常值。保證充足的空氣供給是解決柴油機(jī)冒黑煙的一個(gè)重要手段。檢查進(jìn)氣壓力壓力傳感器及進(jìn)氣系統(tǒng)并修復(fù)，才可以繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的檢修工作。

3回油管受阻故障

柴油機(jī)燃油系統(tǒng)回油管路受阻也是比較常見的故障點(diǎn)，尤其是在柴油機(jī)保養(yǎng)之后故障更易發(fā)生。在更換燃油濾清器時(shí)，整個(gè)燃油系統(tǒng)是對(duì)外界開放的，外界污染物很容易進(jìn)入燃油系統(tǒng)。在保養(yǎng)柴油機(jī)時(shí)需要注意，燃油濾清器在不同的機(jī)型和設(shè)備上的要求是不一樣的，并非所有的都要預(yù)加注。即使需要預(yù)加注也要注意方法，一般要加注在濾芯四周。在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，燃油是經(jīng)過過濾才進(jìn)入燃油泵的，可以用檢測(cè)油路壓力判斷回油管是否堵塞。若回路壓力高于正常值，噴油器供油壓力大，單位時(shí)間噴油量加大，導(dǎo)致燃燒不完全產(chǎn)生黑煙。檢查發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)后，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行清潔，或更換燃油管、單向閥、油箱通風(fēng)管等部件。

4進(jìn)氣系統(tǒng)阻力超出技術(shù)規(guī)范

進(jìn)排氣系統(tǒng)的阻力也是影響柴油機(jī)排煙狀況一個(gè)直接因素，其與進(jìn)氣歧管檢查進(jìn)氣系統(tǒng)阻力的區(qū)別，是進(jìn)氣系統(tǒng)指的是中冷器之前、渦輪增壓器前后這段空氣系統(tǒng)。進(jìn)氣壓力偏低一般都是由于空氣濾芯堵塞造成的。若檢查空氣濾清器壓力指示器顯示紅色，則代表空氣濾清器需要更換。相對(duì)來說，排氣側(cè)堵塞的情況較少，但是也遇到過維修后將清潔用的布料落在排煙管里的情況。對(duì)此類故障，需要我們根據(jù)檢查發(fā)現(xiàn)的情況進(jìn)行清潔，或更換空氣濾清器和進(jìn)、排氣管[3]。

5燃油泵系統(tǒng)故障

柴油機(jī)冒黑煙的根本原因是燃油未燃燒充分，而燃油不能充分燃燒的原因就是燃油與空氣的比例不正確。燃油泵起到了建立供油壓力和控制供油壓力的作用，所以確保它的工作情況正常，是檢查燃油系統(tǒng)的第一步。在連接電腦之后，使用Insite服務(wù)軟件檢查燃油泵輸出壓力是否在正常數(shù)值范圍內(nèi)。如果高于正常值，一般為燃油泵故障導(dǎo)致。對(duì)此首先要分析之后的兩點(diǎn)，即燃油泵壓力傳感器和執(zhí)行器是否正常。如最后確認(rèn)是燃油泵內(nèi)部故障，則需要更換燃油泵[4]。燃油泵壓力傳感器用來檢測(cè)燃油泵出口壓力。檢查燃油泵壓力傳感器是否正常，如果有新的傳感器，可以使用替代法確認(rèn)其工作狀況。否則需要檢測(cè)其內(nèi)阻，線路通斷，對(duì)照傳感器壓力與電壓，確定它的狀態(tài)。若燃油泵壓力傳感器確實(shí)損壞，需更換。燃油泵執(zhí)行器作用是在ECM控制下調(diào)節(jié)燃油泵出口壓力。執(zhí)行器常見的故障是執(zhí)行器卡死，在電腦里也可以看到其故障代碼，按照要求的故障樹按部就班檢查即可。也可以通過電腦數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，觀察燃油泵出口壓力的變化。如果氣壓值高于正常值，可以考慮更換燃油泵執(zhí)行器。

6渦輪增壓器故障

如上述部件都檢查且沒有問題，接下來就應(yīng)該把注意力放到渦輪增壓器上來。使用的增壓器型號(hào)不對(duì)，其便不能提供正常的壓力。首先檢查渦輪增壓器零件號(hào)，并將它與控制零件目錄(CPL)進(jìn)行比較。如確實(shí)錯(cuò)誤，需要更換渦輪增壓器，否則就要查看渦輪增壓器的油封是否有泄漏。在渦輪增壓器中段兩側(cè)各有一個(gè)密封圈，用于將潤滑腔與進(jìn)氣側(cè)和排氣側(cè)隔開。當(dāng)油封損壞或進(jìn)氣側(cè)有障礙，導(dǎo)致進(jìn)氣側(cè)壓力低時(shí)，機(jī)油便會(huì)在排氣側(cè)壓力下被吹到進(jìn)氣葉輪一端，導(dǎo)致機(jī)油進(jìn)入汽缸，同時(shí)進(jìn)氣量下降，排煙變黑。在檢查時(shí)，一般只需要查看增壓器進(jìn)氣連接處是否有油跡。如果檢查發(fā)現(xiàn)增壓器有問題，就要更換。更換后觀察其運(yùn)行狀況，如不再出現(xiàn)故障現(xiàn)象即可。

7正時(shí)壓力傳感器與正時(shí)執(zhí)行器故障

如果上述檢修未解決問題，就要檢查正時(shí)壓力傳感器和執(zhí)行器是否存在故障。在現(xiàn)場(chǎng)維修過程中，遇到的較多的是執(zhí)行器卡死故障。若由于油質(zhì)等一些原因造成執(zhí)行器卡死，會(huì)導(dǎo)致供油壓力不受ECM控制，引起供油過多、柴油機(jī)冒黑煙。檢查正時(shí)壓力傳感器、執(zhí)行器的最簡單方法是替換實(shí)驗(yàn)法。如現(xiàn)場(chǎng)沒有新的或者確認(rèn)好的執(zhí)行器和傳感器，則需要查看執(zhí)行器的動(dòng)作、電腦里的傳感器壓力數(shù)據(jù)，以此來分析查找故障。對(duì)于正時(shí)壓力傳感器，可通過檢測(cè)其內(nèi)阻和對(duì)應(yīng)壓力是否與標(biāo)準(zhǔn)相符合，來判斷其是否有故障。如正式壓力傳感器、正時(shí)執(zhí)行器損壞，需要及時(shí)更換。

8大氣壓力傳感器發(fā)生故障

大氣壓力傳感器故障是在寒冷工況環(huán)境中較為常見的故障。錯(cuò)誤的大氣壓力數(shù)值會(huì)讓ECM作出錯(cuò)誤的噴油量指令，而過多的噴射油量也是導(dǎo)致柴油機(jī)冒黑煙的原因[5]。當(dāng)發(fā)現(xiàn)這個(gè)故障時(shí)，不要立即更換傳感器。燃燒廢氣中含有水分，在天氣寒冷時(shí)常會(huì)發(fā)生大氣壓力傳感器內(nèi)部結(jié)冰現(xiàn)象，對(duì)此可將其替換下來，待其干燥后可以繼續(xù)使用。如果檢查發(fā)現(xiàn)大氣壓力傳感器內(nèi)部損壞，則需要更換新件。

9柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)生故障

轉(zhuǎn)速傳感器損壞同樣會(huì)影響柴油機(jī)對(duì)噴油量的控制。確保柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器正常和安裝到位，是解決這個(gè)問題的關(guān)鍵。首先是要保證傳感器正常，外觀完好，傳感器頭部沒有缺口或者污損[6]。再測(cè)量轉(zhuǎn)速傳感器的內(nèi)阻，如果無窮大則說明內(nèi)部短路，需要更換。安裝時(shí)需要嚴(yán)格按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，即將其旋入到接觸飛輪齒時(shí)再反向旋轉(zhuǎn)3/4圈，如果傳感器與飛輪間隙過大，則有可能感應(yīng)不到信號(hào)變化，太近有可能損壞傳感器。

10噴油器故障

如果以上都沒有問題，就需要檢查噴油器是否有故障。若噴油器損壞，燃油會(huì)以油滴狀態(tài)直接進(jìn)入燃燒室，造成柴油不能夠完全燃燒，導(dǎo)致柴油機(jī)冒黑煙[7]。檢查噴油器故障要點(diǎn)如下：首先，根據(jù)是一側(cè)冒黑煙還是雙側(cè)都冒黑煙，確定是哪一側(cè)噴油器有故障，還是兩側(cè)都有故障。其次，可以利用柴油機(jī)上的CENSE檢測(cè)各個(gè)缸的排氣溫度。在QSK60的柴油機(jī)上這個(gè)功能是非常實(shí)用的，當(dāng)某個(gè)缸燃燒不好時(shí)，其排氣溫度必然會(huì)低于正常溫度。如果故障時(shí)間較長，噴油器長時(shí)間霧化不好，會(huì)造成對(duì)應(yīng)缸排氣管與缸蓋接觸位置出現(xiàn)油跡。這也是一個(gè)很好判斷噴油器故障的辦法。如果發(fā)現(xiàn)噴油器有故障，更換對(duì)應(yīng)噴油器即可。

11頂置機(jī)構(gòu)故障

若上述故障點(diǎn)都已檢查且并無故障，則需考慮是否為頂置機(jī)構(gòu)調(diào)整問題。一般在大修柴油機(jī)或有拆下頂置機(jī)構(gòu)的維修之后，需要對(duì)此重點(diǎn)考慮。如此柴油機(jī)已正常使用一段時(shí)間，則此類故障可能性較小。如果檢查是頂置機(jī)構(gòu)故障，重新調(diào)整頂置機(jī)構(gòu)設(shè)置。除以上基本可以覆蓋現(xiàn)場(chǎng)故障類型的原因外，還需要考慮一些少見但是比較嚴(yán)重的故障類型。比如柴油機(jī)曲軸箱壓力是否過高，缸內(nèi)壓縮壓力是否過低，靜態(tài)噴油正時(shí)是否正確，活塞、凸輪軸和其他零件是否損壞等。

12結(jié)語

本文主要以QSK60型柴油機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)柴油機(jī)的故障診斷進(jìn)行了較為詳細(xì)的綜述，對(duì)柴油機(jī)的維修和保養(yǎng)有著重要的意義。柴油機(jī)故障類型復(fù)雜，牽扯的原因很多，進(jìn)行實(shí)際故障排查時(shí)，還必須結(jié)合實(shí)際情況，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)故障信息的搜集，與駕駛員及時(shí)的溝通。為保證礦產(chǎn)機(jī)制高效率運(yùn)行，可將智能檢測(cè)技術(shù)作為檢測(cè)手段應(yīng)用到礦山機(jī)械設(shè)備的故障排查中，從而使故障檢測(cè)逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，達(dá)到快速判斷故障、處理故障的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]張偉旗.大型礦山電動(dòng)輪柴油機(jī)異常排煙機(jī)制及故障控制研究[J].汽車零部件,2015(12):77-80.

[2]王磊,沈麒.通過進(jìn)氣歧管壓力判斷柴油機(jī)故障[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2021(18):156-157.

[3]郭海軍.淺析QSK60柴油機(jī)功率不足成因[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2017(18):73-74.

[4]林恩景.柴油機(jī)冒黑煙故障分析與處理[J].重型汽車,2020(5):46-47.

[5]阿布來提·阿不力肯.汽車電控柴油機(jī)進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器故障診斷與檢修[J].中國市場(chǎng),2016(28):71-72.

[6]韋浩生,吳宇,石小梅.柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器故障維修探討[J].時(shí)代汽車,2020(06):106-107.

[7]鄭利鋒,苑明海.基于柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的液壓可變氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究[J].機(jī)床與液壓,2020,48(17):176-180.

作者：李若飛 單位：國家能源集團(tuán)準(zhǔn)能設(shè)備維修中心柴油機(jī)車間