柴油发电机燃油泵输油压力低的原因分析
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故障检修与技术维护 |
柴油发电机燃油泵输油压力低的原因分析 |
摘要：柴油发电机组的“燃油泵输油压力”通常指的是输油泵出口到高压油泵入口之间的燃油压力。因此，柴油发电机燃油泵输出压力低于正常值是一个常见但不容忽视的问题，这会导致发动机功率不足、启动困难、运行不稳甚至熄火。下面康明斯公司在本文中从故障原因和诊断流程两个方面进行详细分析。
一、主要原因分析
燃油泵通常安装在发动机后方，位于发动机进气侧。燃油循环回路依次是油箱→OEM燃油供应管→OEM 300μ滤清器→ECM冷却板→电动输油泵→燃油滤清器→齿轮泵→燃油泵执行器→高压燃油泵→燃油油轨（燃油压力卸荷阀和压力传感器）→高压燃油管→高压燃油管接头→喷油器→油箱回路。而导致燃油压力低的原因可以归结为油路问题、泵本身问题和外部因素三大类。
1、油路堵塞或泄漏
（1）燃油滤清器堵塞：粗滤器或精滤器堵塞是导致供油阻力增大、压力下降的最常见原因。滤芯长期未更换，被杂质、胶质或微生物（柴油中的“细菌”）堵塞，导致燃油流量和压力不足。
（2）油路进气（存在空气）：油管接头松动、密封垫老化、油管破裂等会导致空气进入燃油系统。空气是可压缩的，会占据燃油空间，导致燃油压力建立不起来，并且压力表显示不稳定。
（3）油路节流或堵塞：油箱内部的吸油管滤网堵塞、油管被压扁、阀门未完全打开等，都会造成供油不畅，压力降低。
（4）回油阀故障或回油路堵塞：部分系统设有回油阀，如果其调压弹簧失效或阀芯卡滞在开启位置，会导致过多的燃油流回油箱，从而无法在供油路中建立正常压力。
2、燃油泵本身问题
（1）输油泵内部磨损：输油泵的活塞、柱塞、阀门或膜片等关键部件磨损，会导致其内泄增加，泵油效率下降，无法产生足够的压力和流量。这是机械磨损的常见结果。
（2）输油泵驱动部件磨损：驱动输油泵的凸轮、顶杆或齿轮等部件磨损，会导致输油泵行程不足，泵油量减少，压力自然降低。
（3）调压阀（溢流阀）故障：如果燃油泵上集成了调压阀，该阀门的弹簧疲劳、断裂或阀芯卡滞在开启位置，会使燃油过早地泄压回流，导致系统压力无法升高。
3、燃油及相关部件问题
（1）燃油品质问题：使用了劣质柴油，粘度不达标（过低或过高），或者柴油中含水，都会影响输油泵的润滑和密封性能，加剧磨损并导致压力异常。
（2）油箱问题：油箱通气孔堵塞，会形成负压，相当于增加了输油泵的吸油阻力，导致供油不足和压力下降。
（3）压力传感器或仪表误差：虽然实际压力正常，但压力传感器故障或压力表不准，会给出错误的“低压”报警。这是一个需要优先排除的“假故障”。
二、检修注意事项
油轨燃油压力比指令的燃油压力低10MPa时，记录故障码2215，该故障码被检测时，将起作用，直到发动机被关闭或当油轨燃油压力与指令值相等为止。发动机在重负荷工作时，该故障码起作用；而轻负荷工作时不起作用。
1、故障码产生原因
当ECM指令燃油泵执行器开启时的指令值起过保持油轨压力的预期值时，设置故障码2292。一旦故障码2215出现，燃油系统就失去了维持油轨燃油压力的能力。产生该故障码2215的原因是：
（1）燃油进口阻力大。
（2）燃油滤清器阻塞。
（3）燃油中有空气。
（4）拖动期间的燃油加注损失。
（5）输油泵压力低。
（6）燃油控制执行器卡滞或阻塞。
（7）喷油器、高压泵或油轨减压阀回油过量。
（8）干扰。
如果回油管完全堵塞，则高压泵将失效，造成内部泄漏。将在泵失效、故障码指示回油管堵塞前发生故障码2216、2293或449，在故障产生后，这些故障码将变为非现行，而指示泄漏的故障码2215将变为现行。如果诊断故障码2215导致更换泵并且故障码2216,2293或449存在非现行计次，则必须检查并测量回油管阻力，防止高压泵再次失效。
非现行故障码2215的诊断及排除会非常困难。测试过程中，对于发动机运转的指定步骤，故障码必须为现行。对于非现行故障码2215高频计次的发动机，在底盘测功机上运转发动机或诊断路试以重现故障码。当发动机暖机，燃油热且间歇性供油管阻塞时，间歇性故障码2215的故障原因是接头泄漏造成的高压泄漏。
2、油轨压力低的检查
在拖动期间，如果发动机不起动且故障码2215变为现行，而没有出现转速传感器故障码，则使用INSITET服务软件监测油轨燃油压力。如果油轨压力低，则应检查下列项目。
（1）燃油系统加注确保已注满。
（2）输油泵压力确保符合规定。
（3）喷油器和减压阀泄漏情况。
（4）燃油泵放油测试。
测量电动输油泵电压时，应将输油泵连接到发动机线束上，并用数字式万用表。也可以用2针Deutsch抽头电缆（零件号3163531）进行连接。
某些24V发动机在输油泵电路中使用了附加部件，24V输油泵线束包括一个继电器和电压调节器。ECM提供的电源起动继电器，通过继电器将OEM提供的24V电源传送到电压调节器。电压调节器将电压从24V调至12V，然后将12V电压输送到输油泵。
为了使调节器将电压调到12V，心须连接好输油泵并在燃油为柴油的条件下运转，同时，必须将万用表连接到输油泵电源线和回路线，可以用抽头线束进行连接。如果输油泵断开时进行电压测量，则万用表会显示24V。输油泵在柴油下运转时，电压测量值不应超过14V，如果电压高于14V，则说明调节器已损坏。
三、诊断与维修步骤
柴油发电机燃油系统燃油压力循环，见图1。由电动输油泵和低压齿轮泵向高压燃油泵提供燃油压力，以使压力燃油进行循环。ECM监测油轨燃油压力和发动机工作状况，并改变流量指令以维持合适的油轨燃油压力。流量指令的改变导致燃油泵执行器开启或关闭，向高压泵提供更多或更少的燃油。维修应遵循从外到内、从简到繁的原则进行排查。
1、初步检查
（1）检查燃油油位和品质：确保油量充足，观察柴油是否清澈，有无杂质或水分。
（2）检查油箱通气孔：打开油箱盖，尝试再次启动，观察压力是否恢复正常。如果正常，说明通气孔堵塞。
（3）检查油路有无泄漏：仔细检查从油箱到输油泵，再到精滤器和高压油泵的所有管路、接头，看有无明显的渗漏油或进气痕迹。
2、检查系统电压
（1）闭合钥匙开关，使发动机运转。
（2）用服务软件和万用表进行监测和测量蓄电池电压，对12V系统，应为10～15V，对于24V系统，应为22～28V。
3、输油泵容量测试
（1）闭合钥匙开关，将零件号为3824842的维修工具（Compuchek®管接头）和零件号为3164621的维修工具（带回油软管的计量孔）连接到燃油滤清器出口测试口。
（2）将零件号为3824842和3164621的维修工具安装到燃油滤清器出口测试口，将燃油管放入一空桶中，闭合钥匙开关，使输油泵运转1min，测量燃油输油泵的流量，并检查燃油中有无空气。输油泵的流量（发动机未运行）规定为6s内大于600mL或用不到36s的时间注满一个12oz（1oz=28.3495g）的器皿，若燃油中有空气，则应确定空气源并进行维修。
3、检查燃油进油阻力
（1）闭合钥匙开关，将零件号为3824842的维修工具连接到燃油滤清器出口测试口，将一个压力表连接到输油泵的进口处。
（2）将一根M12×1/8in(1in=0.020.0254m）的NPT空心螺钉（零件号4918413）安装到输油泵进口处；将一个真空表安装到空心螺钉的背面（真空表量程至少为0～67.7kP或 0~20in-Hg)；将维修工具（零件号3824842和3164621）连接到滤清器壳体出口测试口；闭合钥匙开关，使输油泵运转。输油泵全流时，允许的燃油进口阻力；车用发动机最大值为20.3kP3kPa(6.0in-Hg)；船用发动机最大值为13.5kkPa(4.0in-Hg)。
4、检查输油泵电压
确定输油泵配置，有12V和24V。
（1）闭合钥匙开关，连接服务软件，启用输油泵超速测试。
（2）安装零件号为3162531的Deutsch2针抽头电缆，并用超速测试来测量输油泵电压。测试过程中，只有当输油泵接收到指令打开、输油泵被连接到线束时才会出现电压，使用服务软件输油泵超速测试，并在输油泵和发动机线束之间连接一条抽头电缆。对于24V发动机，最小为21V、最大为28V；对于12V发动机，最小为9V、最大为16V，若电压不在规定范围内，则应更换输油泵。
5、高压泵流量测试
（1）闭合钥匙开关，拖动发动机。
（2）断开高压泵与油轨之间的高压油管，将一个软管连接到高压泵的出口，使高压油管伸入到空桶中，转动发动机30s测量输油泵的流量，参考《ISBe、ISBe4、QSB4.B4.5、QSB5.9和QSB6.7（共轨燃油系统）系列发动机维修手册》。规定燃油泵流量，在125r/min下30s内燃油泵最小流量为75mL，在150r/min下30s最小流量为90mL。
6、检查回油管阻力是否过大
（1）闭合钥匙开关，安装测试管接头以测量回油管阻力，高怠速空载运转发动机。
（2）规定高怠速空载下最大回油管阻力为18.6kpa，维修造成高回油管阻力的根源或更换高压泵。
7、高压泵回油量
（1）闭合钥匙开关，安装零件号为3164618的测试管接头（带回油软管的管接头），发动机怠速运转，启动服务软件的燃油系统泄漏测试。
（2）回油管回油量标准：发动机转速为750r/min，25s内4缸和6缸发动机为400mL（最大）；发动机不起动，在1min内最大为140mL。
8、核实油轨压力传感器精度
（1）闭合钥匙开关，连接服务软件。
（2）发动机未运转，用服务软件测量油轨压力，规定油轨燃油压力应小于30×105Pa；若不小于30×105Pa(435psi)，则应更换油轨燃油压力传感器。
9、测量燃油油轨回油量
（1）闭合钥匙开关，将测试管接头（零件号为3164617）安装到油轨减压阀上，使发动机怠速运转，启动服务软件的燃油系统泄漏。
（2）油轨回油量规定，怠速时，无流量：在INSITETM 服务软件超速下 最大量为每秒1滴（每分钟16mL）；若不符合规定，则更换油轨燃油减压阀，并确定燃油油轨减压阀释放原因，不进行该操作会导致故障重现。
10、检查喷油器回油量
（1）闭合钥匙开关，安装测试管接头（带回油软管的管接头，其零件号为3164618）以测量喷油器和高压接头的回油量，发动机怠速运转，启动服务软件燃油系统泄漏测试。
（2）喷油器回油量技术规定为：4缸发动机，量大200mL/min；6缸发动机，最大300mL/min；标准怠速下，4缸发动机，最大120mL/min；6缸发动机，最大180mL/min；拖动发动机，4缸和6缸发动机，最大90mL/min。
11、检查个别泄漏的喷油器
（1）闭合钥匙开关，安装管接头以测量从喷油器和高压接头返回的燃油，发动机怠速运转，启动服务软件的燃油系统泄漏测试。
（2）用喷油器隔离工具（零件号为3164325）每次断开一个喷油器，回油量应在技术范围内。回油量技术规范为：标准怠速下，4缸发动机，最大120mL/min；6缸发动机，最大180mL/min。拖动发动机，4缸发动机和6缸发动机，最大90mL/min。若个别喷油器回油量不符合技术范围，则应确定高回油量的来源，更换高压接头和产生喷油器高回油量气缸的喷油器。
12、清除故障码
（1）连接所有部件，连接服务软件。
（2）起动发动机，怠速运转1min，核实故障码2215不起作用，再用服务软件清除非现行故障码。
图1 柴油机燃油系统油路循环流向示意图
总结：
当柴油发电机燃油泵压力低时，排查顺序建议为仪表/传感器确认→油箱通气和油品检查→燃油滤清器更换→油路排空→检查油路泄漏→测试输油泵性能→检查调压阀和驱动部件。如果以上步骤均无效，则基本可以判定为输油泵内部磨损或其驱动机构磨损。此时需要拆卸并检查输油泵，必要时进行更换。此外，始终保持使用清洁、高质量的柴油并定期保养更换滤清器，是预防此类问题的最有效方法。
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