康明斯K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器頂桿斷裂故障分析

胡 烽

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦， 江西德興市 334224）

康明斯K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器頂桿斷裂故障分析

胡 烽

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦， 江西德興市 334224）

介紹了康明斯K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)，分析了導(dǎo)致K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器頂桿斷裂的幾個(gè)原因。針對(duì)導(dǎo)致噴油器頂桿斷裂的原因，采取了相應(yīng)的措施，明顯減少了K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器頂桿斷裂的故障。

K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)；噴油器頂桿；斷裂故障；措施

0 前 言

德興銅礦2005年從美國康明斯公司引進(jìn)的大型高速柴油機(jī)K2000E，并改裝到630E電動(dòng)輪卡車上，該發(fā)動(dòng)機(jī)功率2000匹馬力。2007年開始引進(jìn)的小松730E電動(dòng)輪卡車上也采用了K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)，我礦現(xiàn)有K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)27臺(tái)。康明斯K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)噴油器頂桿斷裂的故障，造成相應(yīng)噴油器不能正常工作，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降，影響電動(dòng)輪卡車的正常運(yùn)行，該故障困擾了負(fù)責(zé)維修發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)人員、修理人員以及康明斯武漢分公司現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)人員很長(zhǎng)一段時(shí)間。

K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)為電控發(fā)動(dòng)機(jī)，采用CENTRYTM電控系統(tǒng)。CENTRYTM系統(tǒng)是一個(gè)智能電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)優(yōu)化了對(duì)于采礦、建筑、農(nóng)業(yè)及其它非公路設(shè)備上的發(fā)動(dòng)機(jī)控制。根據(jù)來自電子油門和各種傳感器的信號(hào)，CENTRYTM系統(tǒng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和燃油壓力。CENTRYTM系統(tǒng)包括液壓機(jī)械式和電氣子系統(tǒng)。電氣子系統(tǒng)使用ECM和電子燃油控制閥管理燃油輸送，同時(shí)液壓機(jī)械式子系統(tǒng)提供最大備用扭矩和轉(zhuǎn)速控制。

1 K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器頂桿和燃油系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 噴油器頂桿

噴油器頂桿為細(xì)長(zhǎng)桿件（見圖1），一頭為球頭，頂在隨動(dòng)件的球窩內(nèi)；另一頭為球窩，噴油器搖臂調(diào)整螺釘?shù)那蝾^壓在球窩內(nèi)；噴油器頂桿中段比兩端略細(xì)。噴油器頂桿的作用是在隨動(dòng)件被凸輪頂起時(shí)，將運(yùn)動(dòng)傳遞給噴油器搖臂，頂起噴油器搖臂調(diào)整螺釘端，讓搖臂另一端壓下，使噴油器噴油。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，噴油器頂桿及相關(guān)零件加速度越大，噴油器頂桿受力越大［1］；同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)速度越高，柱塞下壓速度越快，噴油時(shí)間越短，噴油器的噴射壓力越高，造成噴油器反作用于搖臂的力越大，從而使噴油器頂桿的受力越大。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)高速重載情況下，噴油器頂桿的受力是最大的。

圖1 噴油器頂桿安裝位置

1.2 燃油系統(tǒng)

（1）PT泵：從油箱吸油，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不同輸出不同壓力的燃油，見圖2。

（2）EFC閥：根據(jù)ECM的信號(hào)控制，調(diào)節(jié)燃油壓力，控制噴油器的噴油量，見圖2。

（3）燃油切斷閥：受ECM控制，用于切斷噴油器的供油使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，也可以手動(dòng)控制切斷噴油器的供油，見圖2。

（4）噴油器：K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)共有16個(gè)噴油器，定時(shí)將一定量的燃油噴入汽缸（見圖3）。

1.3 K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器噴油過程

當(dāng)凸輪處于內(nèi)基圓位置，噴油器柱塞處于提起狀態(tài)，燃油通過計(jì)量孔進(jìn)入噴油器油杯中，隨著凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪將隨動(dòng)件頂起，通過噴油器頂桿傳動(dòng)使搖臂擺動(dòng)下壓噴油器，噴油器柱塞擠壓油杯中燃油，將燃油噴入汽缸內(nèi)，完成噴油過程。

圖2 燃油系統(tǒng)流程

圖3 噴油器

K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)采用分級(jí)正時(shí)控制，在輕載荷時(shí)，ECM給出信號(hào)開啟STC閥，機(jī)油經(jīng)過STC閥進(jìn)入噴油器STC挺桿中，當(dāng)搖臂下壓時(shí)，STC挺桿提前將噴油器柱塞壓下，燃油提前噴入汽缸，噴油完成后，STC挺桿中的機(jī)油排出；當(dāng)載荷大于260HP時(shí)，ECM給出信號(hào)關(guān)閉STC閥，機(jī)油不能經(jīng)過STC閥進(jìn)入噴油器STC挺桿中，噴油器正常噴油。

1.4 K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器調(diào)整

K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)用扭矩法進(jìn)行噴油器調(diào)整，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序，按照發(fā)動(dòng)機(jī)前端指針和減震器上的記號(hào)，利用K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)氣門和噴油器調(diào)整表對(duì)相應(yīng)缸的噴油器進(jìn)行調(diào)整。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺釘，并用扭矩扳手?jǐn)Q緊調(diào)整螺釘至11N·m；然后逆時(shí)針?biāo)砷_調(diào)整螺釘，至少松開1圈以上，然后再次順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺釘，并用扭矩扳手?jǐn)Q緊至10 N·m，然后定住調(diào)整螺釘，擰緊調(diào)整螺母至60 N·m。通過2次擰緊調(diào)整螺釘，可利用柱塞將噴油器中燃油擠干凈，保證噴油器調(diào)整正確。然后依次調(diào)整其它缸的噴油器，直到完成所有噴油器的調(diào)整［2］。

2 噴油器頂桿斷裂故障的原因

（1）噴油器調(diào)整不當(dāng)。如果在噴油器調(diào)整時(shí)，擰緊調(diào)整螺釘?shù)呐ぞ剡^大，導(dǎo)致在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中頂桿承受過大壓力，從而頂桿因受力過大而斷裂。另外在擰緊調(diào)整螺母時(shí)，必須保證調(diào)整螺釘不動(dòng)，否則也會(huì)加大頂桿受力，從而導(dǎo)致頂桿斷裂。

（2）STC閥內(nèi)部泄漏。K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)采用分級(jí)正時(shí)控制，在發(fā)動(dòng)機(jī)重負(fù)載情況下，STC閥應(yīng)關(guān)閉，機(jī)油不能進(jìn)入噴油器STC挺桿中，噴油器正常噴油。如果STC閥出現(xiàn)內(nèi)部泄漏，在ECM控制關(guān)閉STC閥時(shí)，STC閥不能完全關(guān)閉，仍然有機(jī)油進(jìn)入噴油器STC挺桿中，噴油器始終處于提前噴油狀態(tài)。在發(fā)動(dòng)機(jī)重負(fù)載情況下，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，且噴油器噴油量大，頂桿的受力大，加上STC閥內(nèi)部泄漏，噴油器始終處于提前噴油狀態(tài)，這就加大了頂桿的受力，從而導(dǎo)致頂桿斷裂。

（3）噴油器故障。噴油器出現(xiàn)故障，也會(huì)導(dǎo)致頂桿斷裂。如：有異物進(jìn)入噴油器，導(dǎo)致噴油器柱塞卡死，導(dǎo)致頂桿受力過大，從而頂桿斷裂。

（4）頂桿缺陷。頂桿本身存在缺陷，如有裂紋等缺陷，容易造成頂桿在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中斷裂。

3 相應(yīng)的解決措施

（1）規(guī)范K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器調(diào)整工藝，要求所有修理人員掌握噴油器調(diào)整工藝，并嚴(yán)格按照工藝進(jìn)行噴油器調(diào)整。同時(shí)要求進(jìn)行噴油器調(diào)整前，對(duì)專用扭矩扳手進(jìn)行校對(duì)，保證所緊扭矩準(zhǔn)確，防止調(diào)整螺釘超扭矩情況的發(fā)生，避免因超扭矩導(dǎo)致的噴油器頂桿斷裂。此外，在擰緊調(diào)整螺母時(shí)必須定住調(diào)整螺釘，防止調(diào)整螺釘隨調(diào)整螺母一起轉(zhuǎn)動(dòng)，一旦發(fā)生調(diào)整螺釘轉(zhuǎn)動(dòng)，必須重新調(diào)整，確保噴油器調(diào)整的準(zhǔn)確。

（2）對(duì)于STC閥出現(xiàn)內(nèi)部泄漏的問題，因?yàn)闆]有很好的方法進(jìn)行檢測(cè)，在每次大修發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)更換新STC閥總成，減少因STC閥內(nèi)部泄漏導(dǎo)致噴油器頂桿斷裂的情況。

（3）對(duì)于噴油器故障導(dǎo)致的噴油器頂桿斷裂，抓好修理過程控制，零部件在組裝前必須清洗干凈，避免異物進(jìn)入噴油器，減少噴油器柱塞卡死的情況發(fā)生。

（4）在發(fā)動(dòng)機(jī)大修時(shí)，仔細(xì)檢查噴油器頂桿的外觀，并且對(duì)頂桿進(jìn)行磁粉探傷，發(fā)現(xiàn)有裂紋或其它缺陷的頂桿及時(shí)更換，避免將有缺陷的頂桿裝到發(fā)動(dòng)機(jī)上。

通過采取了以上幾點(diǎn)措施，德興銅礦K2000E發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生噴油器頂桿斷裂的故障明顯減少，保證了電動(dòng)輪卡車的正常運(yùn)行。

［1］付光琦.高速柴油機(jī)頂置式配氣凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算［J］.內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，2000（2）：3－6.

［2］王?；?康明斯PT噴油器的技術(shù)安裝與調(diào)整［J］.煤礦機(jī)械，2008（11）：164－166.

2011－12－25）

胡 烽（1974－），男，江西萍鄉(xiāng)人，工程師，工程碩士，主要從事礦山設(shè)備大型高速柴油機(jī)維修。