电喷柴油发电机组发动机自动熄火故障维修

付送军

（中铁七局集团海外公司，河南郑州 450016）

0 引言

在一些地处偏远没有电力供应的项目工地，柴油发电机组在营地供电、碎石机生产、沥青拌合站生产等施工生产中扮演重要角色。发电机组作为输出电压和恒定频率的电源，需要配备电控发动机实现对转速的精确调整，以适应负载的不断变化，同时也能够满足高效、清洁、环保的要求。其中，双阀电控单体泵喷油器在喷射控制、喷射压力、燃烧效率等方面表现优异，得到广泛使用。由于其技术比较先进，也给维修带来一定难度。

1 案例

案例1：某发动机型号为TAD1343GE，功率为300 kW 的发电机组，发动机启动后空载运转约2 min 自动熄火停机，机组控制器开始报警。

正常情况下，该发动机启动后，首先怠速（800 r/min）运转1 min，发动机预热、自检，无问题后机组自动控制发动机将转速提高到1500 r/min，此时机组正常运转，达到合闸接通负载的条件。仔细观察发现，故障熄火的时间点正是在机组怠速运转完毕，自动将发动机转速提高到1500 r/min 后的第5 s。同时，控制器（型号DSE7320）显示屏公共报警灯亮起。通过屏幕按键找出故障代码，显示“ECU DTCS Injector 3 low 653，5，5”，根据此故障代码，查询手册得知3 号喷油器故障。

该发动机配置的Delphi E3 双阀电控单体泵喷油器在结构设计上有2 个特点（图1）：①负责产生高压喷射燃油的单体泵和喷油器集成一体，安装在缸盖中，结构紧凑，既提高了可靠性，也将燃油喷射压力提升高达200 MPa；②喷油器内有2个电磁线圈，对应2 个控制阀，溢流阀（spill control valve）与针阀控制阀（needle control valve），溢流阀负责建立喷射燃油压力，针阀控制阀负责控制燃油喷射的启闭，通过控制2 个阀开启和关闭时间的先后和长短，可实现对燃油喷射压力和时间的精确控制。

图1 双阀电控单体泵喷油器

控制器故障代码显示故障在3 号喷油器。发动机控制器的程序设计为，当其检测到喷油器故障时，会控制发动机熄火，起到保护作用。为初步判定故障位置，首先拆下发动机控制单元连接器A（图2），该连接器线束连接至各喷油器，依据图纸上标记的针脚编号及喷油器线圈电阻标称值（表1），用万用表测量28-62 号和32-59 号之间阻值。测量结果：28-62 号阻值1.7 Ω，在标称值1.4～3 Ω 范围内，属于正常；32-59 号阻值为无穷大，在标称值范围外，说明两针脚之间电路（包括线束、插头、喷油器线圈）已经断路。

随后进一步确认断路点，打开发动机气缸盖（图3），拔下3 号喷油器插头，测量插头内2 组针脚阻值。测量结果与此前一致，说明喷油器内其中一组线圈断路。最后按照维修程序拆下凸轮轴，更换该喷油器，重新装配所有部件并试机，故障排除。

案例2：某发动机型号为TWD1643GE，功率为500 kW 的发电机组，在发动机启动正常运转后，为机组连接负载，大约运转10 min，发动机开始出现转速不稳、冒黑烟、无力，继而熄火的故障。若再次重新启动接载，故障现象重复发生，若不接负载，则没有故障现象。该发动机的燃油系统配置与案例1 中的发动机配置形式基本一致。

图2 电连接器A

表1 喷油器线圈标称值对照表

图3 单体泵喷油器的安装位置

根据经验初步判断，导致该故障的原因可能为电路。整体来看，该发电机组有2 个控制器：①发动机控制器ECU，ECU 通过各传感器接收转速、压力、温度、位置等信号，然后输出信号来控制各单体泵喷油器，使燃油以合理的喷油角及压力喷射到各汽缸中；②控制单元CIU，CIU 通过CAN 链路与ECU 之间通讯，负责控制发动机的启停及转速，并将发动机的转速、压力、温度、故障等信号转换传递至控制面板。对相应控制器及通信线束进行排查，未发现问题。采用正常配件替换相应部件未能排除该故障现象，继续检查其余电路线束及传感器，依然未发现问题，因此排除电路故障。

对燃油系统进行检查（图4），主要怀疑管路进入空气。在发动机出现故障熄火停机后，将燃油细滤上的进油管接头空心螺栓拧松，发现此处有大量气泡冒出。由于该发电机组在空载情况下可正常工作，无任何故障现象，不能确定具体漏气点，因此对整个燃油系统进行盘查。遵循由简至难的顺序，从外部燃油管路开始检查。

该系统燃油流向顺序为：油箱、燃油粗滤器、发动机ECU 散热管、手油泵、油水分离器、燃油低压供油泵、燃油细滤、止回阀、发动机缸盖及喷油器、回油管及溢流阀、油水分离器壳体、燃油低压油泵，然后重复循环。其中，少部分燃油经过燃油细滤芯壳体上的溢流阀流回油箱。

图4 TWD1643GE 燃油系统

该燃油系统结构设计特点：①进油管路上有1 个止回阀，该阀保证发动机关闭时燃油不会回流；②回油管路上的溢流阀开启压力为0.45 MPa，用来控制回油压力，保证单体泵的供油压力，确保单体泵被加满燃油；③缸盖内有铸造加工的燃油通道，为每个单体泵供油；④供油泵上有2 个压力阀，安全阀能够让燃油在压力过高时回流至吸入侧，止回阀在使用手油泵时打开使燃油通过供油泵。

检查每个燃油管路、接头、密封垫片，是否有管路裂纹、接头松动、垫片不平等原因造成密封不严，引起漏油漏气的情况。经检查未发现此类问题，因此排除低压燃油路（包括油泵，滤芯组、各接头、管路）问题。随后将空气来源锁定在缸盖内及喷油器部分，为方便观察回油情况，结合对燃油回路的分析，将回油溢流阀后的油管拆下，并外接1 根透明的塑料管将其通往油箱（原装管路均为不透明的黑色耐压橡胶管，无法观察），同时将油管与滤芯底座连接的接头处用堵头封闭严密。重新启动发动机并观察该透明回油管：在怠速情况下，可见燃油内夹杂少量气泡，燃油基本可充满整个油管；高速空载情况下，气泡量明显增加，多数为细小的气泡；连接负载后，气泡量猛增，几乎占据整个油管，泡沫状柴油使油管呈白色。依据此现象，可以确定燃油管路内的空气确实从发动机缸盖内进入。分析可能的漏气原因有喷油器前端与缸盖体之间的铜垫片密封不严，燃烧室内的高压燃气从密封垫处进入燃油通道；针阀前端的锥面磨损，高压燃气从油嘴喷射孔反流进入喷油器内，而后进入燃油通道。打开发动机气门室盖，拆下各喷油器，检查各喷油器喷嘴外观，发现2 缸和5 缸喷油器喷嘴前端积碳较其他喷油器严重，说明这2 个喷油器内部发生磨损，密封性降低，导致气缸内的气体进入燃油回路。更换这2 个喷油器后，故障排除。

总结该故障现象：发动机在空载时燃油喷射量少，发动机燃烧室内燃气压力低，进入燃油系统的气体量也相对少，含有一定量气体的燃油依然能够满足供应，此时发动机运转正常；而连接负载之后，发动机负荷加大，控制器控制喷油量增加，燃烧室内压力温度急剧升高，窜入燃油系统的气体量增多，同时由于发动机所需的燃油量增大，燃油供应不能满足需求，发动机出现降速，冒黑烟，直至熄火的现象。

针对该故障产生的机理，分析认为该燃油路设计存在一定缺陷。一般情况下，燃油回油管直接导入油箱，返回油箱的燃油可以带走系统内热量和混入的气体，不但能降低燃油系统的温度，还能排除系统内混入的空气。而该系统的设计，从缸盖内返回的燃油重新被导入燃油管路继续供给到缸盖内部，只有很少量的燃油从溢流阀回油箱，这会导致燃油系统高温。经过测量，系统内燃油温度达80 ℃以上。此外一旦有气体进入燃油系统，很难被排出，气体在系统内不断循环积累，使燃油供应量减少，导致发动机故障。

2 结语

高档发电机组集合了机、电、液等专业的先进技术，给设备管理维修人员带来了挑战。维修人员要精通掌握该设备的关键技术、维修要点，通过合理分析判断，才能快速排除故障。