這臺(tái)康明斯柴油機(jī)渦輪增壓器溫度為什么異常升高？

【匠客工程機(jī)械】工程機(jī)械廣泛應(yīng)用康明斯系列柴油機(jī)，該系列柴油機(jī)采用渦輪增壓器對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行增壓，使燃油利用率和功率得到很大提高。本文講述康明斯QSX15 型柴油機(jī)渦輪增壓器溫度異常升高故障排查方法，并舉出案例進(jìn)行排查。

1. 故障現(xiàn)象

某工程機(jī)械配置康明斯QSX15 型柴油機(jī)，其在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)渦輪增壓器溫度異常升高故障。渦輪增壓器溫度升高后，可以看到其表面發(fā)紅，說(shuō)明其溫度異常升高，且伴隨該柴油機(jī)功率下降。

2. 原因分析

分析認(rèn)為，造成該柴油機(jī)渦輪增壓器溫度異常升高的主要原因有以下5 個(gè)方面：一是電器系統(tǒng)故障，二是進(jìn)氣系統(tǒng)發(fā)生泄漏，三是渦輪增壓器本身故障，四是執(zhí)行器故障，五是噴油器故障。下面從檢測(cè)、診斷和維修方面進(jìn)行分析說(shuō)明。

3. 故障排查方法

（1）排查電器系統(tǒng)

該柴油機(jī)進(jìn)氣壓力傳感器和溫度傳感器安裝在進(jìn)氣歧管內(nèi)，分別用于監(jiān)測(cè)進(jìn)氣壓力和溫度，并將監(jiān)測(cè)信息傳送至ECM（電子控制模塊）。ECM 依據(jù)進(jìn)氣壓力和溫度輸出電控信號(hào)，以此控制燃油供應(yīng)量。若電控信號(hào)在感應(yīng)、傳送及輸出的環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，勢(shì)必造成柴油機(jī)燃油量發(fā)生變化，導(dǎo)致柴油機(jī)汽缸內(nèi)燃料燃燒異常，甚至出現(xiàn)增壓器溫度異常升高故障。

電器系統(tǒng)故障排查方法如下：檢查電氣系統(tǒng)線(xiàn)束是否破損，插頭、針腳是否松動(dòng)或腐蝕，以確認(rèn)信號(hào)傳輸線(xiàn)路是否完好；測(cè)量柴油機(jī)配置的傳感器直流電源電壓，其標(biāo)準(zhǔn)值范圍應(yīng)為4.75 ～ 5.25V，電信號(hào)電壓范圍應(yīng)為0.42 ～ 0.58V，測(cè)量針腳之間電阻應(yīng)大于100kΩ。

（2）排查進(jìn)氣系統(tǒng)

渦輪增壓器利用柴油機(jī)排出廢氣的慣性沖擊力推動(dòng)其渦輪室內(nèi)的渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由渦輪帶動(dòng)同軸上的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)。葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，壓送空氣濾清器管道輸送過(guò)來(lái)的空氣，通過(guò)中冷器冷卻后進(jìn)入汽缸。

若進(jìn)氣管路出現(xiàn)泄漏、中冷器出現(xiàn)故障，能順利排出渦輪增壓器出氣口，導(dǎo)致渦輪增壓器溫度異常升高。柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)如圖1 所示。

進(jìn)氣系統(tǒng)故障排查方法如下：檢查進(jìn)氣管路是否損壞、抱箍是否松動(dòng)泄漏；檢查中冷器是否損壞泄漏；檢查進(jìn)氣阻力，正常情況下進(jìn)氣阻力應(yīng)小于6.35kPa。

（3）排查渦輪增壓器

渦輪增壓器安裝于該柴油機(jī)右側(cè)，其故障大都發(fā)生在后期使用過(guò)程中，廢氣旁通執(zhí)行器膜片損壞或卡滯故障較為常見(jiàn)，因其自身質(zhì)量存在問(wèn)題的情況較少。

渦輪增壓器故障排查方法如下：檢查并確認(rèn)是否使用匹配且合格的增壓器；檢查渦輪增壓器殼體是否有裂紋，渦輪葉片是否損壞，軸的間隙是否過(guò)大，渦輪密封是否完好；檢查廢氣旁通執(zhí)行器是否正常，正常情況執(zhí)行器膜片移動(dòng)（打開(kāi)）1.02mm，常溫下電阻值為7 ～ 8Ω；檢查進(jìn)氣壓力，進(jìn)氣壓力在柴油機(jī)2200r/min 時(shí)，應(yīng)為45 ～ 55kPa。

（4）排查執(zhí)行器

該柴油機(jī)左側(cè)安裝了4 個(gè)執(zhí)行器，其中前執(zhí)行器控制Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ缸，后執(zhí)行器控制Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ缸。每個(gè)執(zhí)行器開(kāi)啟時(shí)，給相關(guān)噴油器發(fā)出脈沖壓力油。柴油機(jī)在2100r/min 時(shí)，燃油輸送壓力應(yīng)為1689 ～ 2220kPa。

排查執(zhí)行器故障主要是檢查其電路損壞情況，具體方法如下：檢查電路系統(tǒng)，在常溫時(shí)檢測(cè)執(zhí)行器電阻值應(yīng)在0.5 ～ 1.5Ω 范圍內(nèi)；達(dá)到93℃時(shí)應(yīng)為1.97Ω。測(cè)量插頭線(xiàn)與線(xiàn)之間的電阻值，正常值應(yīng)小于10Ω。檢查執(zhí)行器電磁閥針腳與執(zhí)行器殼體之間電阻值應(yīng)大于100kΩ。啟動(dòng)柴油機(jī)，采用切斷法依次斷開(kāi)執(zhí)行器插頭，檢查執(zhí)行器線(xiàn)束、插頭、針腳，觀(guān)察柴油機(jī)是否有變化，若有變化說(shuō)明執(zhí)行器電路、機(jī)械均正常，若無(wú)變化則檢查執(zhí)行器閥芯是否發(fā)生卡滯。若經(jīng)以上檢查未能找出故障部位，則應(yīng)檢查與執(zhí)行器相關(guān)的零部件是否損壞。

（5）排查噴油器

排查噴油器故障的方法如下：將柴油機(jī)怠速設(shè)置為800r/min，待冷卻液溫度達(dá)到71℃以上時(shí)，斷開(kāi)前執(zhí)行器或后執(zhí)行器，檢測(cè)噴油器回油量應(yīng)小于260mL/10s。在其他部件均正常的情況下，還可使用測(cè)溫儀測(cè)量各汽缸排氣歧管的溫差，以此查找存在故障的噴油器。

4. 故障排查案例

（1）故障現(xiàn)象

1 臺(tái)配置康明斯QSX15 型柴油機(jī)的挖掘機(jī)，在夜晚作業(yè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其消聲器冒出大量火星，消聲器因溫度異常升高而發(fā)紅。

（2）故障排查

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)該挖掘機(jī)柴油機(jī)工作20min 后，其消聲器就變色發(fā)紅，但是在低怠速時(shí)故障現(xiàn)象很快消失，由此可知該柴油機(jī)存在燃燒滯后故障。檢查消聲器，已燒蝕漏氣。

由柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可知，該型柴油機(jī)燃燒做功產(chǎn)生的高溫、高壓尾氣經(jīng)排氣管進(jìn)入渦輪增壓器，在渦輪增壓器內(nèi)再次做功后才通過(guò)排氣管和消聲器排到大氣中。如果燃油在燃燒室內(nèi)沒(méi)有充分燃燒，必然造成殘余燃油在渦輪增壓器、排氣管和消聲器中繼續(xù)燃燒，引起這些零部件溫度異常升高。

我們將安裝有insite 檢測(cè)軟件的電腦連接在該柴油機(jī)上，發(fā)現(xiàn)該機(jī)進(jìn)氣壓力過(guò)低。檢查發(fā)現(xiàn)其中冷器靠近增壓器渦輪側(cè)產(chǎn)生裂紋漏氣，如圖2 所示。現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)中冷器后試機(jī)，故障現(xiàn)象消失。

診斷渦輪增壓器溫度異常升高故障時(shí)，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)維修人員直接更換渦輪增壓器，這種做法是不妥的。應(yīng)當(dāng)按照上述方法排查原因，確認(rèn)渦輪增壓器及相關(guān)零部件是否損壞，若損壞再進(jìn)行更換。

（作者地址：云南省文山州馬關(guān)縣都龍鎮(zhèn) 云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司采礦車(chē)間 663701）