柴油機(jī)泄漏自動(dòng)檢測(cè)控制技術(shù)

鹿新弟 劉宇 馬成忠 王克 崔陽(yáng)

一汽解放大連柴油機(jī)有限公司 遼寧大連 116000

柴油機(jī)由于生產(chǎn)制造和零部件質(zhì)量等原因，內(nèi)漏、外漏柴油是一種典型的故障模式，會(huì)造成柴油機(jī)啟動(dòng)困難、油底殼液位上漲、燃油消耗高等柴油機(jī)可靠性的故障，巨大的柴油機(jī)維修成本使公司盈利能力下降。目前針對(duì)柴油機(jī)內(nèi)漏、外漏柴油的檢測(cè)基本上還是沿用傳統(tǒng)的“眼看、耳聽(tīng)、鼻聞、嘴問(wèn)、手摸”以及“解體檢查法”。傳統(tǒng)方法不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，更是嚴(yán)重影響了柴油機(jī)維修的效率。一種簡(jiǎn)單、方便的柴油機(jī)泄漏自動(dòng)檢測(cè)控制裝置，對(duì)內(nèi)燃機(jī)行業(yè)節(jié)能減排意義重大。

1 柴油機(jī)單體泵漏油

單體泵是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的一種典型的噴油泵結(jié)構(gòu)，單體泵技術(shù)因可靠性好，泵端壓力高，經(jīng)濟(jì)性好，在柴油機(jī)行業(yè)使用較多。但單體泵自身柱塞偶件機(jī)構(gòu)和通過(guò)兩個(gè)橡膠密封圈的低壓油路密封結(jié)構(gòu)，使其存在兩個(gè)主要的滲漏風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

單體泵柱塞偶件為驅(qū)動(dòng)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(huì)導(dǎo)致燃油進(jìn)入機(jī)油腔，也稱(chēng)內(nèi)漏。機(jī)油稀釋后潤(rùn)滑性能下降，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)副快速磨損，特別是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)排放要求的不斷提高，單體泵泵油壓力不斷升高，對(duì)柱塞偶件的精度要求更高，加劇漏油風(fēng)險(xiǎn)。

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(zhì)不合格，或表面異常損傷將會(huì)將會(huì)導(dǎo)致燃油滲漏，上密封圈隔絕燃油和外界，影響表面三漏質(zhì)量，并會(huì)導(dǎo)致油路進(jìn)氣，影響發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)；下密封圈隔絕燃油和機(jī)油，如果滲漏也會(huì)導(dǎo)致內(nèi)漏，機(jī)油潤(rùn)滑性能下降。

2 單體泵柱塞偶件滲漏檢測(cè)技術(shù)

單體泵柱塞偶件滲漏主要故障模式有兩種：柴油機(jī)隔夜啟動(dòng)或柴油機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)時(shí)啟動(dòng)困難；柴油機(jī)油底殼機(jī)油液面上漲。如不及時(shí)解決，將會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)可靠性下降，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，使柴油機(jī)維修成本大大增加，給公司帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此研制了“柴油機(jī)單體泵內(nèi)漏檢測(cè)裝置”，可以縮短柴油機(jī)故障模式的診斷時(shí)間，柴油機(jī)維修效率提高200%；檢測(cè)過(guò)程模擬整車(chē)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)確率達(dá)到100%；還拓展應(yīng)用到缸體、缸蓋裂紋等冷卻液內(nèi)漏故障模式的查找。

工作原理見(jiàn)圖2所示?！安裼蜋C(jī)單體泵內(nèi)漏檢測(cè)裝置”的壓縮空氣罐101，通過(guò)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(shè)有第一球形閥102，用于控制壓縮空氣的開(kāi)關(guān)、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(cè)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(bǔ)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(shè)有第二球形閥105，用于控制壓力傳感器106的開(kāi)關(guān)，所述單體泵104與密閉油箱103通過(guò)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(cè)漏胎具109為一體的結(jié)構(gòu)，低壓油道貫穿單體泵測(cè)漏胎具109，在檢測(cè)單體泵104是否內(nèi)漏時(shí)，將單體泵放入到單體泵測(cè)漏胎具109內(nèi)，單體泵測(cè)漏胎具109是為了模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行而設(shè)計(jì)的，單體泵測(cè)漏胎具109的結(jié)構(gòu)與發(fā)動(dòng)機(jī)中除去單體泵以外的其它結(jié)構(gòu)相同，用于檢測(cè)單體泵的內(nèi)漏。壓力傳感器106，分別與單體泵104和萬(wàn)用表107相連接，用于監(jiān)測(cè)單體泵104內(nèi)的壓降信號(hào)發(fā)送至萬(wàn)用表107。萬(wàn)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(cè)出單體泵是否存在內(nèi)漏，是檢測(cè)的重要指標(biāo)。

圖2 單體泵內(nèi)漏檢測(cè)裝置

“柴油機(jī)單體泵內(nèi)漏檢測(cè)裝置”在檢測(cè)過(guò)程中采用“保壓測(cè)壓降法”對(duì)單體泵104進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)方法如下：

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

（2）將第一球形閥102打開(kāi)，2bar的壓縮空氣進(jìn)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(guān)閉，第二球形閥105打開(kāi)，此時(shí)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(hào)傳輸?shù)饺f(wàn)用表107，觀察每分鐘內(nèi)的壓降值。

3 柴油機(jī)單體泵安裝孔漏油柴油檢測(cè)技術(shù)

單體泵安裝在泵體上面安裝孔中，燃油道穿過(guò)單體泵進(jìn)回油孔，由上、下密封圈進(jìn)行密封，形成低壓油腔。如果單體泵安裝孔表面有蹦刀現(xiàn)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(shí)能造成柴油機(jī)內(nèi)漏柴油進(jìn)到油底殼里面，造成機(jī)油液面上漲、機(jī)油粘度降低，進(jìn)而造成柴油機(jī)潤(rùn)滑不良，柴油機(jī)運(yùn)動(dòng)件異常磨損，降低柴油機(jī)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(shí)能造成柴油機(jī)外漏柴油到柴油機(jī)表面，造成燃油消耗率高。

如果面對(duì)發(fā)現(xiàn)多批次加工好的缸體單體泵安裝孔表面出現(xiàn)蹦刀問(wèn)題，一般沒(méi)有檢測(cè)曲面粗糙度的設(shè)備，也沒(méi)有驗(yàn)證方法，須將缸體解體破壞才能進(jìn)行檢測(cè)，將會(huì)導(dǎo)致單體泵安裝孔表面出現(xiàn)蹦刀的缸體不敢裝車(chē)使用，造成生產(chǎn)停滯。

圖3 單體泵安裝孔表面質(zhì)量

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，我們研制了“柴油機(jī)單體泵安裝孔漏油檢測(cè)裝置”（圖4），與現(xiàn)有技術(shù)相比，這種漏油檢測(cè)裝置試驗(yàn)過(guò)程不消耗柴油，零排放；在線檢測(cè)，不需要柴油機(jī)解體，維修效率提高；檢測(cè)準(zhǔn)確率高。

圖4 柴油機(jī)單體泵安裝孔漏油檢測(cè)裝置

“柴油機(jī)單體泵安裝孔漏油檢測(cè)裝置”工作原理和結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖4所示。使用電動(dòng)輸油泵6、直流變壓器13、燃油容器8、進(jìn)回油管路、逆止閥9、單體泵3和有蹦刀現(xiàn)象的缸體等自制了“柴油機(jī)單體泵安裝孔漏油驗(yàn)證裝置”，模擬柴油機(jī)在試驗(yàn)臺(tái)架上的運(yùn)行狀態(tài)，驗(yàn)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(jìn)油孔和回油孔，燃油腔2與單體泵3之間設(shè)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(jī)進(jìn)油端4和柴油機(jī)出油端12，柴油機(jī)進(jìn)油端4通過(guò)電動(dòng)輸油泵出油管路5連接電動(dòng)輸油泵6，電動(dòng)輸油泵6連接直流變壓器13，電動(dòng)輸油泵6進(jìn)油管路7連接燃油容器8，柴油機(jī)出油端12通過(guò)出油管11連接燃油容器8，出油管11上設(shè)有逆止閥9。

將單體泵3安裝到位，單體泵3進(jìn)油管密封，防止柴油泄漏。電動(dòng)輸油泵進(jìn)油端通過(guò)進(jìn)油管路7連接燃油容器8，電動(dòng)輸油泵6出油端通過(guò)電動(dòng)輸油泵出油管路5連接到柴油機(jī)進(jìn)油端4，柴油機(jī)出油端12通過(guò)燃油管路連接到燃油容器8中，這樣柴油10從進(jìn)油到回油形成一個(gè)閉環(huán)。

驗(yàn)證裝置連接完成后，電動(dòng)輸油泵6通過(guò)直流變壓器13通電開(kāi)始工作，柴油快速流進(jìn)到燃油腔2里，充滿(mǎn)在電控單體泵上、下密封圈處。由于逆止閥9的開(kāi)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(guò)5bar，將通過(guò)逆止閥9泄壓。整個(gè)試驗(yàn)持續(xù)進(jìn)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(shù)要求，在60分鐘試驗(yàn)期內(nèi)，不允許柴油內(nèi)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(chǎn)使用，反之，可以正常生產(chǎn)使用。

4 技術(shù)成果

通過(guò)柴油機(jī)單體泵柱塞偶件和單體泵安裝孔漏油檢測(cè)裝置及技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)單體泵滲漏問(wèn)題快速簡(jiǎn)便、高效率、高準(zhǔn)確率的檢測(cè)，大幅提升生產(chǎn)效率，降低維修成本。存在以下特點(diǎn)：

（1）依據(jù)整車(chē)電路、油路控制原理，自主設(shè)計(jì)控制策略，替帶了傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法；

（2）模擬柴油機(jī)在整車(chē)上的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)用多項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)，自動(dòng)控制工作循環(huán)，不間斷的完成檢測(cè)工作；

（3）整個(gè)檢測(cè)過(guò)程不消耗柴油，零排放；

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

（5）試驗(yàn)場(chǎng)地不受地域使用條件限制，全天候試驗(yàn)。

（6）不占用試驗(yàn)臺(tái)架，提高臺(tái)架效率。

柴油機(jī)泄漏自動(dòng)檢測(cè)控制裝置及技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛，不僅成功應(yīng)用于本公司及一汽解放服務(wù)站，而且在國(guó)內(nèi)外多家柴油機(jī)企業(yè)的產(chǎn)品上也得到成功應(yīng)用。