小松HM400-2铰卡发动机燃油过滤的改造

朱志兴

（江西铜业集团公司 城门山铜矿，江西 九江 332100）

小松HM400-2铰卡发动机燃油过滤的改造

朱志兴

（江西铜业集团公司 城门山铜矿，江西 九江 332100）

小松HM400-2铰接式卡车发动机燃油系统采用的是高压共轨技术，但因燃油适应能力差，导致高压共轨油槽故障频发。此故障成为制约该设备利用率关键因素之一。通过对高压共轨技术介绍，结合该铰接式卡车发动机燃油系统结构特点进行了分析，对共轨油槽故障现象进行了描述和分析。借鉴同型号发动机燃油过滤结构成功经验基础上，提出了燃油系统中过滤器的改造方案，并组织实施，取得了良好效果。

发动机；燃油系统;过滤器；高压共轨；改造

1 引言

城门山铜矿采矿场目前有10台小松铰接式卡车（以下简称铰卡），型号为HM400-2。10台小松铰卡车是目前采矿场主力运输设备之一。该铰卡发动机型号为SAA6D140E-5，排量为15.24L，功率338kW。该发动机燃油系统采用的是高压共轨喷射技术，对燃油中含水分和杂质要求极高。由于该型号发动机燃油系统中过滤器精度达不到技术要求，导致发动机高压共轨油槽故障频发。发动机使用不久后频繁出现动力不足、燃油系统报警现象,严重影响了铰卡可开动率。通过对燃油系统燃油过滤改造，使燃油品质得到进一步提高，消除了高压共轨油槽故障。

2 高压共轨喷射燃烧基本原理

小松SAA6D140E-5发动机高压共轨喷射燃油系统是由双柱塞高压燃油泵、共轨油槽、压力传感器和ECU（发动机控制单元）组成的闭环系统。该系统把喷射压力的产生与喷射过程分开（如图1），燃油泵将燃油压至1200~1400kg/cm2，并将高压燃油储存在一条高压共轨油槽中。各缸的喷油器同时与此燃油高压油槽相连，燃油压力完全共享。燃油的喷射取决于燃油系统通过各传感器检测出的发动机的状况分析，并计算出合适的喷油提前角与喷射量控制。检测信号有曲轴转速和角度、油门大小、燃油压力、冷却液温度等数据, 由控制器来决定燃油的喷射量、 喷射时间、喷射压力,使发动机运行最佳［1］。

高压共轨喷射技术其特点是经过计算机分析，控制喷油器上的电磁阀动作，在最优化的喷射时间向汽缸内喷射出更精确燃油剂量。其上千公斤的喷射压力确保了燃油的雾化颗粒更小、与空气充分混合，实现更完全的燃烧，更高的燃烧效率，更大的输出功率和更少的排放残余物，这些是传统燃油系统所无法做到的。因此整个高压共轨系统在设计方面对燃油的品质（含水和杂质）要求较高［2］。

图1 高压共轨喷射燃油系统示意框图

3 原燃油系统存在的问题

3.1 原燃油系统组成

改造前发动机燃油系统（见图2）。燃油从燃油箱到燃油预滤器（过滤精度10μm），经过给油泵到燃油主过滤器（过滤精度2μm），流出主过滤器后由高压油泵输送到共轨油槽，最终到喷油器喷射燃烧。在燃油系统中燃油只经过一道精滤过滤，过滤结构相对简单［3］。

图2 原燃油系统的组成示意图

3.2 原燃油系统出现问题

由于高压共轨喷射系统燃油喷射压力高达1200kg/cm2、多次喷射和系统较精密等特点,如果进入共轨油槽的燃油所含杂质、水分超标，就会加剧腐蚀油槽中流量阻尼器、压力限制阀、压力传感器（见图3）。而这些零部件都为精密配合，一旦出现腐蚀，喷射压力就达不到要求。

原燃油系统进入高压共轨油槽的燃油只经过一道2μm精滤过滤，燃油品质难以满足高压共轨喷射的技术要求。发动机运行5000h后就陆续出现高压共轨油槽故障，故障表现就是铰卡动力不足、供油压力低（CA559代码）报警等现象，造成维修量大和维修成本较高。主要故障如下：

（1）共轨油槽压力传感器频繁被腐蚀报警；

（2）共轨油槽流量阻尼器内部钢球腐蚀磨损；

（3）共轨油槽压力限制阀弹簧和钢球频繁被腐蚀。

图3 共轨构造图

4 燃油系统改造

4.1 改造方案的设想

基于以上分析，小松铰卡HM400发动机原燃油系统过滤难以满足高压共轨油槽燃烧技术要求。如何提高燃油品质降低高压油槽频繁故障，降低维修成本，我们参考和查阅了同型号小松推土机D275A发动机燃油系统结构（见图4）。小松HM400铰卡发动机（见图5）在燃油系统中少了一道燃油精滤（过滤精度2μm），其它结构都是一样。小松推土机D275A发动机燃油系统自从使用以来从未出现类似故障，运行性能比较稳定［5］。

图4 D275A推土机燃油过滤器图

图5 HM400-2卡车燃油过滤器图

4.2 改造方案

通过与小松推土机D275A燃油系统结构对比，结合小松铰卡HM400发动机过滤系统及外部空间，改造方案进行了一下设计［6］。

（1）原燃油系统中燃油预滤不变，拆除燃油精滤。

（2）选择增加一道精过滤器，也为2 μm精度过滤器。让燃油在系统中经过两次过滤，进一步提高了燃油纯度。

（3）改变原过滤器支座。由于空间狭小，拆除原单孔过滤器支座，新增双孔支座。将两道精滤器固定在同一个支座上（图6）。在原底座处横向固定安装，方便安装也充分利用了空间。

图6 HM400-2铰卡增加过滤器图

4.3 改造后效果

改造后燃油压力能达到要求，保证了使用技术要求。增加了一道精过滤器有效的提升了燃油过滤能力，使燃油品质更好，更好地保护了高压油槽使用精度。通过近一年使用效果来看，发动机燃油系统此类故障已消除，而且使用效果良好，达到了改造目的。

5 结束语

小松铰卡HM400-2发动机燃油过滤器改造以来效果较好，消除了故障。降低了维修成本和维修量，也提高了设备的利用率，达到了改造预期目标，为我们今后攻关进口设备技术难题打下了坚实的基础。设备管理人员不应停留在现有设备的应用上，而且更应当深入了解设备结构、原理，不断技术创新，随时吸收国内外先进技术，进一步改善并提高现有设备的技术水平。

［1］小松140E-5发动机装修手册[Z]. komatsu 2007.

［2］张煜盛， 徐建新, 等. 共轨燃油系统高压油泵设计研究[J]. 内燃机工程, 2005, 26(1):75-76.

［3］党亚丽, 姚怀新. 燃油系过滤器精度的合理选择[J]. 建设机械技术与管理, 2005, 18(6):56-58.

［4］周文华. 高压共轨电控喷油系统控制算法研究[J]. 内燃机工程, 2002, 23(4):48-49.

［5］周德权, 刘章平. KJ-180VX柴油发电机燃油过滤系统的改造[J]. 物探装备, 2008, 18(6):29-31.

［6］靳春士, 李宏. 电控高压共轨发动机故障的诊断方法[J]. 汽车运用, 2010(5):35-36.

Reform of Komatsu HM400-2 Articulated Dump Truck Engine Fuel Filter

ZHU Zhi-xing
（Chengmenshan Copper Mine, Jiangxi Copper Corporation, Jiujiang 332100, Jiangxi, China）

Engine fuel system of articulated truck of Komatsu HM400-2 model is using the high pressure common rail technology. Its adaptability to poor quality fuel causes frequent faults to high pressure common rail tank. This kind of fault restricts the equipment utilization rate becomes one of the key factors to decrease the equipment failure rate. In this article, the high pressure common rail technology is introduced, the common rail tank failure phenomena is described and analyzed, combining the characteristics of the articulated truck engine fuel system structure. Based on the same model engine fuel filter structure of successful experience, the retrofit scheme of fuel oil filter system is put forward, and implemented, which has obtained the good effect.

engine; fuel system；filter；high pressure common rail；innovation.

U464

B

1009-3842（2015）05-0090-03

2015-01-29

朱志兴（1982-），男，湖北武穴人，主要从事采矿设备维修管理工作。E-mail:zhuzx8210@163.com