电控柴油机垫片厚度对供油时间的影响

0 引言

随着时代发展，南京港（集团）有限公司（以下简称“南京港二公司”）的机械设备也不断更新换代，从原来的化油器型汽油机采用a 型、b 型泵的柴油机等，到现在的电控柴油机，机械设备一直向高科技发展，越来越先进。南京港二公司现有4 台哈工吊采用沃尔沃720VE 柴油电控发动机，3 台正面吊分别采用沃尔沃1031VE 发动机、1240VE 发动机、1340VE 电控柴油机，1台空叉采用沃尔沃750VE 电控柴油机（高压共轨）。沃尔沃系列电控柴油机维修水平直接影响着南京港二公司的生产经营以及维修成本，所以下面整理了一些相关的注意事项。

1 电控柴油机燃油系统的组成

1.1 系统组成

无论采用何种方案，柴油机燃油系统电子控制的电控部分均由传感器、ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）与执行器三部分组成。

（1）传感器部分主要包括传感器和开关，其功能是检测发动机及车辆运行时的各种工况信息作为发动机转速与负荷的目标设定值输入到电控单元。

（2）电控单元式发动机电控系统的核心部分。其硬件部分包括微处理器和中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、各种存储器、输入输出接口以及上述各部分之间传递信息的数据总线，地址总线和控制总线以及产生时间节拍脉冲的计时器等。ECU 软件的核心内容是发动机的各种性能调节曲线图表和控制算法，作用是接受和处理传感器的所有信息按软件程序进行运算，然后发出各种控制脉冲指令给执行器或直接显示控制参数，其中喷油正时脉冲是ECU 发出的最重要的控制指令。

（3）执行器部分其功用为接受ECU 的各种控制指令，并完成所需调控的各项任务，执行器的种类很多，并因控制与调节方式不同而异，如：在位置控制式中，有使喷油泵尺杆达到油量控制目标位置的电磁铁，使喷油泵达到预定供油提前角的控制阀；在时间控制方式中，有控制喷油针阀开闭的电磁阀等。

1.2 传感器与执行器

传感器的功用是将发动机运行工况与环境的多种信号及时并尽可能真实地传递至电控单元，这些信号又可分为数字信号、模拟信号和开关信号。

执行器的功能是ECU 输出的电信号转换为各种控制机构的机械运动，以完成各项预定的操作。执行器的种类很多，按其工作原理可分为电磁式、电液式和电压式等。

1.3 电控单元

ECU 又称电子控制器，是柴油机电控系统的核心部件，它实际上是一个微型计算机管理中心，即以信号采集作为输入、经过计算机处理、分析判断、决定对策，然后输出控制指令驱动执行器动作，同时它还要为有源传感器提供稳压电源或参考电压，其功能是通过各种硬件和软件的组合来完成的。

1.4 沃尔沃系列电控柴油机组成

沃尔沃系列电控柴油机主要有两大部分组成，即电子控制系统和燃油供给系统。

（1）电子控制系统，可以分为传感器，电子控制单元和执行器三大部分。

（2）燃料供给系统可分为低压系统和高压系统两大部分。其中，低压系统的主要作用是向高压泵输送足够的清洁燃油，由油箱、粗滤器，输油泵、精滤器（含油水分离器）及低压管路等组成；高压系统除了使燃油产生高压外，还对燃油进行检测、控制和分配，其中最重要的部件是高压泵、高压共轨（包括压力传感器、压力控制阀、流量限制阀）和喷油器等。

1.5 点火正时直接影响发动机的工况

电控柴油机就是为了更精确的点火正时，把许多的附件做到极其精确，保障点火正时的准确性。

1.6 电控柴油喷射系统的优点

电控柴油喷射（包括高压共轨）系统的优点有7 个：①燃油经济性好，降低了噪声，提高了尾气排放标准；②电控柴油机运转平稳；③电控柴油机工作可靠；④具有故障诊断功能，减少维修工作量；⑤对柴油机的调速可精确控制；⑥响应速度快，控制更为精确；⑦电控柴油机应用广泛。

2 沃尔沃720VE 系列电控柴油机垫片厚度对供油时间的影响

2.1 案例分析

南京港二公司4 台哈工吊均采用沃尔沃720VE 发动机，使用几年后1 台哈工吊发动机出现烧机油现象。更换涡轮增压器后不久，机油出现发白、增多现象，动力严重不足，检查后发现缸套上出现砂眼，必须对发动机进行大修。在按要求选用正确的汽缸垫之后，发现发动机启动困难、排烟不正常，不能正常工作。

最初感觉点火正时不对，于是朝着点火正时这个方向考虑，喷油器是否在最佳时间喷油将直接影响发动机工作的好坏。逐缸断油测试发现，2#缸、4#缸、5#缸工作不好，燃烧不在最佳时期，而且排烟测试最为明显，故障点越来越近。将喷油泵（单体泵）2#、4#、5#三个缸的泵拆除下来后发现，每个单体泵下部座孔内有一个垫片，这个垫片材料好、硬度高，而且结合面表面光滑，但厚度不一样，误差在1～3 mm。单体泵直接由凸轮轴驱动，每个单体泵每一次工作都是该缸凸轮轴处于顶部位置时，燃油高压已经形成，喷油器在ECU 根据凸轮轴传感器，曲轴传感器，进气压力传感器等相关数据汇合后给出电信号使喷油器电磁阀工作，向缸内喷油，驱动发动机工作。

经过试验，准确的垫片厚度在0.10 mm 就可以改变1°点火提前角。如果厚度超过1 mm，点火正时肯定会发生变化，因此垫片厚度直接影响点火提前角。下面为一个算垫片厚度的实例：如果原有的喷油泵已经损坏，其原有的A 标数据为64 得到的数据为0.64 mm，（6 缸的喷油泵）根据上面的EP 代码358 得到数据145.925 mm，代入Ts=Ek-（143+0.64）=145.925-143.64=2.285 mm，查垫片厚度照表，得出原有的垫片厚度为2.3 mm。而由于配件不一定是数据为64，买来的配件A 为97，得出的数据为0.97 mm，因此代入公式Ts=Ek-（143+0.97）=145.925-143.97=1.955 mm，垫片厚度应为2 mm、比原有少0.3 mm。因此，必须更换原有的垫片、使用新垫片，否则发动机的喷油正时不对，必然影响发动机的工作。

2.2 更换喷油泵的注意事项

（1）在更换喷油泵前，要确认导致发动机性能改变的原因是喷油泵、而不是高压油管的损坏（如由于螺帽的拧紧力矩太大而使管子的内径缩小等）。

（2）检查管子的内径。520/720 发动机组管子，内径应为1.8 mm。

2.3 安装新喷油泵的程序

安装一个新喷油泵时，必须计算泵底下的垫片厚度，以得到正确的喷油正时。安装这一环节很关键，应遵循以下的程序：

（1）进气支管与摇臂罩之间通常会积有不少污垢，在拆下摇臂罩和喷油泵之前应彻底清洁发动机。

（2）当拆下喷油泵时，要注意泵的滚轮必须在凸轮轴的基圆位置。拧松固定泵的螺栓（约两三圈）并轻敲泵看其能否突然跳出。由于泵是弹簧加载的，如果挺柱不在基圆上，当拆卸泵的固定螺栓时弹簧反作用力能够损坏螺纹。拆下垫片、将孔盖好，以免污物进入发动机。

（3）读出发动机铭牌上相关气缸的“EP-代码”。

（4）在EP-code 表中读出相应的柱塞偶件经校正的尺寸（Ek）。

（5）读出在喷油泵体上的以1/100 mm 计的“A-尺寸”（图1）。

图1 喷油泵

（6）用上述的尺寸代入下列公式，求出垫片厚度Ts.

（7）Ts=E-（143+A/100）

（8）查垫片厚度对照表，以得到正确的标准垫片厚度。

（9）将垫片（用螺丝刀）滑入其正确位置。注意，只允许使用一个垫片。

（10）安装新喷油泵之前，拆下停车电磁阀并安装上专用工具9998682 以使油量调节齿杆保持在停车位置上。

（11）确认相关泵的滚轮挺柱处于凸轮轴的基圆上。

（12）将泵的油量拨杆转到中间位置（图2），润滑泵上的O形圈并将泵插入安装孔。

图2 喷油泵的油量拨杆

注意，在将泵向下推之前，应确认泵的油量拨杆已恰当地导入油量调节齿杆缺口中。

（13）装上泵法兰，并使倒角对着泵，预载法兰螺栓到5 N·m，然后拧松螺栓60°。

（14）用专用齿型套筒轻缓地逆时针方向转动喷油泵直到有阻力停止为止（力矩为3.5+1 N·m）

（15）分步骤地拧紧法兰螺栓，每一步都先从远离飞轮的螺栓开始。拧紧：60°-7 N·m-10 N·m-30 N·m。注意，在泵安装后，拆下专用工具并在安装停车电磁阀以前检查油量调节赤杆活动是否灵活。

（16）缓慢地拧紧高压油管的螺帽，避免管子变形。