VOLVO L220E装载机燃油系统故障分析

摘要：我公司有8台VOLVO L220E装载机，主要用于港口煤炭作业，最早的2台装载机于2003年开始使用，使用至今已有17年之久，在运行过程中多次出现熄火或启动困难等现象，现对故障原因和判断方法进行分析。

关键词：燃油;阀门;系统;故障;单元喷射器

中图分类号：T262.1                                  文獻标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）09-0164-02

0  引言

燃油供油系统，示意图如图1所示。

燃油系统原理介绍：燃油由燃油供油泵（1）抽上来，通过主过滤器（6）、冷却旋管（5），一直抽到溢流阀（减压阀）（7），在此与燃油回油一起通过溢流阀，进入到燃油泵的吸入侧。泵迫使燃油前往过滤器壳体，经过手油泵（2）的两个单向阀（9），通过过滤器（3）到达气缸盖内的纵向管道。每个喷油器单元（8）周围有一个环形的槽。溢流阀（7）使馈送给喷油器的燃油保持一个不变的压力。燃油供油泵包括三个阀门。一个是压力限制阀（10），在压力过高时，允许燃油回流到该泵的吸油侧。止回阀（12）在使用手油泵（2）时会打开。本系统是通过一个阀门（11）自动排气到燃油箱。有三个排气孔螺丝：位于辅助过滤器（14）、辅助过滤器（15）以及主过滤器（17）上。第四个螺丝（16）用来排放燃油系统。

因为本系统采用的是从燃油箱抽取燃油的方式，在进行故障判断前首先要保证燃油的油位高于吸油管的最低位置，如果燃油量不够，则吸油管将进入空气，在有空气情况下无法打开单元喷射器（8），使燃油无法喷射到气缸中。

1  系统中有外泄

一般情况下，系统中有外泄时，都会伴随燃油泄漏，如螺丝松动、密封圈失效、油管破裂等，在泄漏处会有明显的油迹，用观察法可以直观的找出泄漏点，但当燃油泵和燃油箱这段吸入侧有微小泄漏时，如铜垫变形，这时由于吸入侧的压力较低，并不会在泄漏位置有明显的油迹，而燃油系统只是从外部吸入空气。这时排查较为困难，简单的方法是找个油桶盛满燃油进行外接：将吸油侧的油管分段浸泡到燃油中，逐段进行排除，直到找到故障点为止。避免燃油外泄的措施是定期对燃油系统进行检查，发现硬化、破损的橡胶制品立即进行更换，除此之外，还要按照操作保养手册定期对铜垫进行更换。

2  燃油泵供油压力不足

在燃油系统中，燃油泵的主要作用是提供给单元喷射器一个适当的压力和流量，其作用相当于一个低压油泵，作为一个齿轮泵，常见的故障有泵漏油、泵体过热、内部异响等，这些故障都可以直观的进行判断，但当齿轮和泵内部磨损严重的情况下，并没有明显的故障现象，这时就需要启动车辆，检测燃油泵的压力值，如果发动机转速在1000rpm以上时，压力低于350kPa，则可以判定为燃油泵内部磨损导致的压力不足。延长燃油泵寿命的方法是定期更换燃油主过滤器和辅助过滤器，保持燃油清洁度，还需要机手日常按照要求进行设备点检，发现燃油泵异常时立刻进行维修，避免由于长时间异响、高温等故障加快燃油泵内部的磨损。

3  主过滤器手泵处的钢球卡滞或钢球弹簧失效

3.1 钢球卡滞  钢球卡滞会导致燃油无法进入到主过滤器中，这时将主过滤器的滤芯拆除，会发现滤芯中没有燃油，通过按压主过滤器的手泵，通往主过滤器的管路依然没有燃油，这时找个油桶盛满燃油进行外接，将主过滤器的进油管浸泡到燃油中，排除燃油系统的空气，继续按压主过滤器的手泵，如果通往主过滤器的管路仍然没有燃油，则判定为主过滤器手泵处的钢球卡滞。

3.2 钢球弹簧失效  钢球弹簧失效会导致在手泵中无法建立起背压，进而致使系统的低压油路压力较低，无法给单元喷射器一个适当的压力，参照钢球卡滞的判断方法即可，需要注意的，当钢球弹簧失效时，在按压主过滤器的手泵时，会发现手泵不论怎样按压都没有压力。

4  副水箱中有燃油

通过对燃油油路分析，燃油喷射器下面的铜套外层和冷却液接触，内层和燃油接触，当铜套或铜套密封圈破损时，燃油就会进入到冷却液中。这种情况需要拆卸6个铜套和铜套密封圈进行检查，找到破损的铜套或铜套密封圈。延长铜套或铜套密封圈寿命的方法是添加厂家指定的冷却液，严禁加入矿物水。

5  凸轮轴位置传感器故障

凸轮轴位置传感器的作用是采集配气凸轮轴的位置信号，并输入控制组件（E-ECU），以便控制组件（E-ECU）识别气缸一压缩上止点，从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆燃控制。如果凸轮轴位置传感器损坏，则发动机启动及加速困难。判断方法是用万用表对凸轮轴位置传感器进行测量，检测是否有信号电压输出且电压应小于供电电压。

6  单元喷射器故障

6.1 单元喷射器说明  发动机有6个单元喷射器，每个气缸1个。单元喷射器是喷射泵与一个喷射器的组成，比普通喷射器有明显高得多的压力。单元喷射器是垂直安装在四个阀门之间的中心。在单元喷射器内形成压力所要求的力量通过一个摇杆从顶置凸轮轴上的一个凸轮传输。

喷射器单元由三个主要部分组成：油泵部分，包含油缸和活塞，相应于一个喷油泵中的泵芯;喷油器部分，带喷嘴套管、喷嘴针和弹簧;阀门壳体，带一个电磁控制的燃油阀。

喷油器单元的下部放置在一个铜套管里，贴着气缸盖的底部，和普通的喷油器一样。单元喷射器的中介部分，位于气缸盖燃油导管内，其中有燃油的进油孔与出油孔。单元喷射器直接从燃油导管内纳入燃油。单元喷射器最上面的部分有压缩弹簧与阀门壳体，其位置在气缸盖之上。喷射正时及燃油喷射量是由控制組件（E-ECU）决定。该控制组件（E-ECU）把信号发送给单元喷射器上阀门壳体内电磁控制的燃油阀。喷射持续时间决定喷入气缸的燃油量。

6.2 单元喷射器工作阶段  ①充油阶段：当泵活塞在摇臂的作用下向上运动，开始进行充油，这时电磁阀不通电，处于打开位置。因此，燃油从入口管道吸入，通过打开的阀门进行泵缸。②溢流阶段：泵活塞在摇臂的作用下向下移动，电磁阀未通电，保持打开状态，燃油溢流回入口管道。③注射阶段：泵活塞在摇臂的作用下依然向下移动。控制单元（E-ECU）给电磁阀通电。燃油阀阀芯在电磁的作用下向上运动关闭阀门。由于燃油不能通过阀门，压力迅速建立，并且提升喷嘴针喷射燃油。当泵活塞持续向下运动时，只要阀门保持关闭，注射过程就会持续。喷油时间和喷油量由电流脉冲持续时间决定，控制单元（E-ECU）根据从控制系统接收的反馈信号来确定电流脉冲持续时间。④减压阶段：泵活塞在摇臂的作用下仍然向下移动。当发动机接收到此时所需的燃油量满足需求时，控制单元（E-ECU）中断电流脉冲。燃油阀阀门打开并再次允许燃油通过入口管道回流。压力迅速下降并且喷嘴针关闭。

6.3 发动机缺缸  发动机缺缸，即发动机一个或一个以上的气缸不工作，故障现象是发动机抖动并且发动机内部有无规则的响声。

①油泵或喷油器失效。因燃油清洁度不够，使油泵或喷油器中进入颗粒、杂质、水等，会导致喷嘴针堵塞或者柱塞穴蚀断裂。如果喷嘴针堵塞，高压油则无法喷射到气缸中，导致气缸中没有燃油而无法进行工作;如果柱塞断裂则无法产生高压油将喷嘴针打开，同样会导致燃油无法喷射到气缸中。判断油泵或喷油器失效的方法是从发动机上将其拆除，上试验台进行喷油压力检测，是否能达到其工作压力150MPa。预防油泵或喷油器失效的措施是定期更换燃油主过滤器和辅助过滤器，保持燃油清洁度。

②电磁阀失效。通过上述单元喷射器工作阶段的介绍，燃油阀阀门在充油阶段、注射阶段及减压阶段时都处于开启状态，只有在注射阶段通过控制单元（E-ECU）给电磁阀通电，燃油阀阀门关闭，使压力迅速建立。如果电磁阀失效，阀门将无法关闭，进而无法建立压力打开喷嘴针，高压油则无法喷射到气缸中。检测方法是给电磁阀加一个合适的电压，检测燃油阀阀门是否能够正常关闭。预防电磁阀失效的措施是定期检查控制单元（E-ECU）供电线路，避免线路中有过流的现象发生。

6.4 发动机动力不足  发动机动力不足故障现象是空载时发动机转速无法达到最高转速或负载时发动机没劲。

①油泵故障。油泵在长期运行过程中由于泵内进入杂质，导致泵内柱塞磨损，相应性能下降，喷油压力降低，在气缸内燃油燃烧不完全，导致发动机动力不足。延长泵内柱塞使用寿命的措施是定期更换燃油主过滤器和辅助过滤器，保持燃油清洁度。

②电磁阀故障。在单元喷射器注射阶段时，电磁阀在长期运行中存在老化现象，电磁阀的吸力不足，燃油阀阀门无法完全闭合，达不到最大供油量，导致单元喷射器供油不足，致使发动机动力不足。

③喷油器雾化不良。喷油器雾化不良会导致燃油在气缸内不能充分燃烧，进而使发动机动力不足，造成喷油器雾化不良的原因主要有以下几点：1）喷油器偶件长期在高温、高压下工作，磨损严重，致使针阀偶件的配合间隙增大。2）喷油器调压弹簧在使用中产生永久变形，弹力减弱或者弹簧断裂，造成喷油压力降低。3）由于高温燃气的烧蚀，造成针阀喷孔的变形。4）喷油器偶件内积碳过多，针阀与阀座有发卡现象。

7  结语

VOLVO L220E装载机在我公司运行了这么多年，燃油系统多次发生故障，要想减少燃油系统故障率，就要平时加强设备的维护保养，如定期给主过滤器放水、按照技术手册要求定期更换密封件和按时给车辆保养等。

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作者简介：胡旭（1984-），男，河北秦皇岛人，中级工程师，硕士研究生，主要研究方向为工程机械维修。