卡特C9发动机的使用及故障分析

李晓全（大庆油田井下作业分公司，黑龙江 大庆 163318）



卡特C9发动机的使用及故障分析

李晓全
（大庆油田井下作业分公司，黑龙江 大庆 163318）

摘 要：随着油田勘探开发的不断深入，外围油田开发力度和作业半径不断加大，要求修井机速度快，性能稳定。因卡特C9柴油发达机的动力强劲、节能、低污染，越来越多油田作业开始采用此种发动机。经过探索，浅析卡特C9发动机的使用和故障处理。

关键词：卡特 C9发动机；使用；故障分析

油田外围油田开发动用力度和难度不断加大，在压裂作业时要求配套设备修井机速度和性能极高。卡特C9柴油发达机因其动力强劲、节能、低污染被广泛采用。操作人员在使用过程中容易出现故障和事故，为了尽量避免，现就卡特C9发动机的使用和故障处理浅析经验。

卡特C9发动机是六缸立式强制水冷增压式电喷发动机，因此在使用方面，对润滑系统，燃油系统、进排气系统和电气系统都比常规柴油发动机需要更高的要求。

一、润滑系统的维护及常见故障

卡特C9发动机每次加注CH-4以上机油28L，换油周期为300h，更换润滑油要在无尘环境下进行。如果不具备无尘环境或在户外更换机油时，要严禁杜绝在大风天气下更换机油。大风携带的沙尘会进入润滑系统，加剧对活塞和机油泵的磨损，尤其是机油泵。因为卡特C9发动机需要在机油压力100kPa以上才能工作，因机油泵泵油齿轮间隙的增大，将导致机油泵泄压而压力过低，发动机无法正常工作或无法启动。

二、燃油系统

燃油系统由燃油滤清器、油水分离器、输油泵、触动泵和喷油器组成，常见故障有燃油滤清器结蜡、输油泵间隙增大、喷油器故障等。

1.燃油管路和燃油滤清器结蜡

大庆冬季气温普遍较低，经常出现柴油结蜡现象。当发动机出现自动熄火的故障时，检查电控单元ECM，显示输有压力低或轨道无压力等，从手油泵泵出的柴油是否呈现粥状，若果燃油呈现粥状，应立即更换符合冬季使用标准的燃油。每年进入10月，通常订做发动机和柴油油箱保温被，尽量减少热量散失；如果出现柴油结蜡现象，视现场结蜡情况，可更换燃油滤清器或用气泵排出燃油管线中的结蜡柴油等方法解决。

如果燃油正常应检查燃油油箱剩余燃油情况、油箱通气孔、油路中是否存在空气等，如果存在空气应进行分段检查，一般情况主要是油路管线破裂和接头松动。

2.输油泵故障

因添加柴油时，未及时拧紧油箱盖或使用不清洁的管线从油箱抽油，导致泥沙等微小颗粒进入燃油系统，造成输油泵齿轮间隙增大而不能憋压，会出现发动机加油无力的现象。

一旦出现这种现象，只能通过更换输油泵来解决。

3.触动泵故障

高压泵内部有柴油和机油通道，因机油压力较高，可能会导致触动泵上密封圈刺漏，造成机油喷出发动机，出现因机油不足致使机油压力低于100kPa，喷油器不能打开而导致发动机熄火，甚至无法启动。发生这种情况可以通过更换密封圈解决。如果更换密封圈仍出现密封圈刺漏导致机油喷出，这就要考虑触动泵安装平面变形，需要更换新的触动泵。

4.喷油器故障

卡特C9发动机采用的是单体液压喷油泵，只有当系统提供的机油压力超过100kPa以上，喷油器才能正常工作，当发动机出现抖动、动力不足、排黑烟等情况，可能是喷油器阀件磨损，目前卡特C9发动机的喷油器维修费用较高，主要购买新的喷油器进行更换。

三、进排气系统

进排气系统由空气滤芯、气门顶杆、涡轮增压器等组成。空气滤芯要每100h进行检查和清洁，每1000h更换，进排气系统会出现气门顶杆脱落。气门间隙应每5000h进行调整，当气门间隙大于规定值时，因沙尘或其他颗粒物质落入气门室，气门顶杆下方的随动柱会发生卡滞或断裂脱落，造成气门不能工作。如果不能及时发现，因随动柱脱落会导致凸轮轴磨损，造成严重后果。如果发生排气管排出较浓的白烟，并且伴有未燃烧的柴油排出，可能使某一缸的气门顶杆发生故障。一旦发生这种情况，发动机应立即熄火，请专业人员对进排气系统进行检查，对损坏或磨损严重的零部件及时更换，配气机构如图1所示。

图1　配气机构示意图

四、涡轮增压器常见故障

涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。因涡轮增压器在高速旋转的同时，还要承受较大的轴向压力，当涡轮增压器一旦发生漏油现象，发动机功率会有明显的下降，需要更换油封或涡轮增压器总成来解决。

1.发动机长时间怠速导致涡轮增压器漏油

发动机长时间怠速，涡轮和叶轮会产生一定的负压力，如果时间过长，会导致一定量的机油往外泄漏，因此尽量不要长时间怠速运转，延长涡轮增压器的寿命。

2.空气滤清器长时间不更换，导致涡轮增压器漏油

发动机长期使用后，空气滤子因沾满各种灰尘颗粒，从而造成进气系统的堵塞，涡轮增压器会产生一定的负压力，叶轮的轮背会因为负压力，导致密封环漏油，因此使用卡特发动机，一定要定期更换空气滤芯。

3.长期不更换机油，导致密封环磨损

卡特C9发动机每次换油周期为300h，长期不更换机油或者不更换增压机油，会导致机油中大于0.02mm的金属颗粒或铁屑等物质，随着机油流入轴承与轴的密封环处，起到研磨料的作用，加速密封环的磨损，使密封环不断变薄，最后失去封气、封油的效果。因此，为了延长涡轮增压器，乃至发动机的寿命，必须定期更换机油。

4.因机油不足，导致涡轮增压干磨

正常情况下，卡特C9发动机的机油压力应大于200kPa，才能保证正常润滑。涡轮增压器（图2）的润滑依靠发动机的机油泵来供油，如果机油泵供油不足或压力过低，会使涡轮增压器的轴承和轴的磨损加剧而损坏。在检查涡轮增压器转子时，如果径向间隙过大，说明浮动轴承磨损严重；如果轴向间隙大，说明止推轴承磨损严重。因此在平时的检查中，应多注意机油尺和机油压力。

图2　增压器结构示意图

五、电气系统

电控系统的主要部件即电控单元ECM实际上就是一个微型计算机，ECM读出由传感器传来的信号，并与其存储器中的相应的信息进行比较，最终计算出与当前状态适合的最佳喷油量和喷油时刻。而电子技师（ET）是用于监测发动机各种运行参数的人机对话软件系统。

1.通过监测参数，判定故障

通过电子技师（ET）查看发动机的各项参数，如燃油压力低于400kPa，可能出现发动机无法启动、运转不平稳、怠速无规律等现象。

2.开通或关闭某些组件断定故障

通过电子技师（ET）关闭某一缸的喷油器，也就是常说的断缸，判定发动机各缸的工作状态，进一步确定哪些喷油器需要清洗或更换。

参考文献：

［1］郑毅.如何调整卡特C9发动机的气门间隙［J］.机械工程师（电子版），2013（06）.

［2］常胜.卡特彼勒C-9发动机不能启动的原因分析与故障排除［J］.国防交通工程与技术（电子版），2011（05）.

·节能与环保·

中图分类号：TP306

文献标识码：B

文章编号：1671-0711（2016）03-0074-02

收稿日期：（2016-01-06）