重康动力（深圳）有限公司

摘要：柴油机燃油供给系统的核心功用是根据柴油机工作循环的要求，定时、定量地将雾化质量良好的柴油以特定的喷油规律喷入燃烧室，与压缩空气充分混合，为燃烧过程提供良好条件。燃油供给系统的主要部件包括喷油泵、喷油器和调速器，而辅助装置则主要包括柴油滤清器、油水分离器、输油泵和燃油箱等，它们共同确保燃油系统能连续、可靠地向发动机供给清洁燃油。柴油发电机组应使用清洁的0号柴油。本文系统阐述了柴油滤清器的种类、材质、结构及工作原理，详细介绍了纸质滤芯的滤清优势及拆卸清洗方法；深入解析了油水分离器的过滤、分离、保存、沉淀和排放五步工作过程及其在手压膜片泵配合下的排水操作；详细说明了活塞式输油泵在偏心轮驱动下的压油与进油工作循环及其输油量自动调节机理；最后介绍了机底油箱与日用油箱的容量配置、防火要求及油管选型规范。本文可为柴油发电机燃油系统辅助装置的日常维护和故障排查提供实用指导。

 

一、柴油滤清器

 

各种柴油本身含有一定量的杂质，如灰分、残炭和胶质等。重柴油较轻柴油含杂质更多。柴油在运输和储存过程中，还可能混入更多的尘土和水分，储存时间越长，因氧化而生成的胶质也越多。每吨柴油的机械杂质含量可能多达100～250 g，粒度为5～50 μm。平均粒度为12 μm的硬质粒子对柴油机供油系统精密偶件（柱塞偶件、出油阀偶件、喷油嘴偶件）的危害最大，可能引起运动阻滞和各缸供油不均匀，并加速精密偶件的磨损，最终导致柴油机功率下降、燃油消耗率增加。柴油中的水分还可能引起零件锈蚀，胶质有可能使精密偶件卡死。因此，柴油在使用前必须经过严格的过滤和沉淀处理。除了在柴油注入油箱前必须经过3～7天的沉淀处理外，在柴油供给系统中还应设置燃油滤清器。小型单缸柴油机一般为一级滤清，大中型柴油机多设有粗、细两级滤清器，有的在油箱出口还设置沉淀杯，以实现多级过滤，确保柴油机使用的燃油清洁。

1. 滤清器的种类

柴油滤清器按过滤精度分为粗滤器和细滤器两类。粗滤器用于滤除颗粒较大的杂质（通常大于50 μm），其作用是减少细滤器的过滤负担，避免细滤器被迅速堵塞而缩短使用寿命。细滤器则用于滤除对供油系统有危害的最小粒子（数微米级别，通常为5～10 μm），是保护精密偶件的最后一道防线。大中型柴油机的两级滤清系统中，粗滤器通常安装在输油泵之前，细滤器安装在输油泵与喷油泵之间。

2. 滤芯材质

柴油滤清器的滤芯材料主要有金属滤网、毛毡、棉纱和纸质滤芯等。目前，国内外柴油机滤清器广泛采用纸质滤芯。纸质滤芯由经过酚醛树脂处理的微孔滤纸制成，与传统的毛毡及棉纱滤芯相比，纸质滤芯具有性能稳定、过滤精度高、重量轻、体积小、成本低的显著优势。纸质滤芯为一次性使用件，不可清洗重复使用（与之相比，金属滤网可清洗回用）。

3. 滤清器的结构

燃油滤清器主要由滤芯、外壳及滤清器座三部分组成（如图1所示）。各机型结构通用，不同之处主要在于溢流阀有两种结构形式，可根据不同机型选用。滤芯底部的密封垫圈装在弹簧座内，弹簧将密封垫圈紧贴在螺母底面起密封作用。滤清器座和外壳之间通过拉杆连接，并由橡胶密封圈密封。滤清器座上端设有放气螺塞，使用中可以松开该螺塞排除滤清器内的空气。

4. 工作原理

燃油由输油泵送入燃油滤清器，通过纸质滤芯清除燃油中的杂质后进入滤油筒内腔，再通过滤清器座上的集油腔通向喷油泵。滤清器座上设有回油接头，内部安装溢流阀——当燃油滤清器内燃油压力超过78 kPa（0.8 kgf/cm²）时，多余的燃油经回油接头返回燃油箱。连接低压燃油管路时应按滤清器座上箭头所指方向连接，不可接反。

5. 拆卸与清洗方法

燃油滤清器通过两个M8-6H螺钉固定在机体或支架上。使用中若发现供油不通畅，则可能为滤芯堵塞所致。此时应停机放掉燃油，直接在柴油机上松开拉杆螺母、卸下外壳、取出滤芯（如图2所示），将滤芯浸入汽油或柴油中用毛刷轻轻洗掉污物。若滤芯破裂或难以清洗干净，则必须更换新滤芯，并按图1装配好后注入清洁燃油。

 

图1  柴油机燃油滤清器装配剖面图 1，5-垫圈；2-滤清器座；3-拉杆；4-放气螺塞；6-拉杆螺母；7-卡簧；8-溢流阀；9-油管接头；10，13，17-密封圈；11-密封垫圈；12-滤芯；14-托盘；15-弹簧座；16-壳体；18-弹簧

图2  柴油机燃油滤清器拆除

 

二、油水分离器

 

为除去柴油中的水分，部分柴油机（如康明斯C系列）在燃油箱与输油泵之间装有专门的油水分离器。其结构如图3所示，主要由分离器壳体、液面传感器、浮子和手压膜片泵等组成。

1. 工作过程

来自燃油箱的燃油经进油口进入油水分离器，从出油口流出至输油泵。燃油中的冷凝水在油水分离器内分离并沉淀在壳体下部。装在壳体下部的浮子随着积水的增多而逐渐上升。当浮子达到规定的放水水位时，液面传感器接通电路，仪表盘上的放水警告灯点亮，提示操作人员及时松开油水分离器上的放水塞进行排水。手压膜片泵供排水和排气时使用。

2. 油水分离器的五步工作过程

（1）过滤：燃油进入过滤分离器后，固体杂质被过滤层拦截。

（2）分离：在破乳层中，乳化状态的油和水被分离。

（3）保存（凝结）：在油水分离器中，小水滴凝结成大水滴，储存在集水腔中。

（4）沉淀：通过分离滤芯的拒水作用，将未来得及凝结的小水滴收集到沉淀池中，然后从排水阀排出。

（5）排放：经分离水分后的洁净燃油从过滤分离器排出，进入输油泵。

 

图3  柴油机油水分离器结构图

图4  柴油机油水分离器位置图

 

三、输油泵

 

输油泵的功能是保证低压油路中柴油的正常流动，克服柴油滤清器和管道中的阻力，以一定的压力向喷油泵输送足够的柴油。

柴油机采用的输油泵有活塞式、内外转子式、滑片式和膜片式等多种。中小功率柴油机中常用活塞式输油泵（亦称柱塞式输油泵），其构造及工作原理如图4所示。活塞式输油泵主要由活塞、推杆、出油阀和手油泵等组成。用于推动活塞运动的偏心轮通常安装在喷油泵的凸轮轴上，因此输油泵常与喷油泵组装在一起，结构紧凑。

1. 压油行程

柴油机工作时，喷油泵凸轮轴由曲轴驱动旋转，偏心轮随之转动。当偏心轮凸起部分最高点向推杆位置转动时[如图4（a）所示]，推杆被推动并使活塞移动压油，同时压缩活塞弹簧。由于活塞前端油腔中的柴油压力升高，进油阀在压力作用下关闭，出油阀被推开，前端油腔中的柴油经出油阀和上出油道流入活塞靠推杆一端的后腔。

2. 进油行程

当偏心轮继续转动，凸起部分最高点逐渐远离推杆时[如图4（b）所示]，柱塞弹簧推动活塞和推杆回行，此时活塞后端油腔的油压升高而前端油压下降，出油阀关闭，活塞后端油腔中的柴油经上出油道流向喷油泵。进油阀被推开，来自柴油箱或柴油滤清器的柴油经进油道流入活塞前端油腔，使油腔充满柴油。至此，输油泵完成了一次压油与进油的完整循环。

3. 输油量的自动调节

柴油由输油泵流向喷油泵依靠弹簧推动活塞压出，输油压力由弹簧弹力决定并保持在一定的范围内。当喷油泵需要的柴油量大时（如全负荷工况），柴油从输油泵后端油腔中流出较快，活塞冲程较长，输油量自动增加。当柴油机负荷减小、需要的油量减少时，活塞后端油腔中柴油流出较慢，油压相对升高[如图4（c）所示]，活塞后退的冲程缩短。因此，这种输油泵可保持输油压力相对恒定，而输油量则根据柴油机需要自动调节。

4. 手油泵的使用

输油泵上装有手油泵，其作用是在柴油机尚未工作时，通过人工手动向供油系统内泵油，以排除油道中的空气。使用时，先提起手油泵活塞，进油阀开启，柴油流入泵内；然后将活塞压下，使进油阀关闭而出油阀开启，柴油经出油阀流向喷油泵和各油道。使用完毕后，必须将手柄上的螺塞旋紧，防止柴油机工作时空气进入供油系统。

 

图4 柴油机活塞式输油泵结构图

1-下出油道；2-出油阀；3-出油阀弹簧；4-出油接头；5-手油泵；6-进油阀；7-进油阀弹簧；8-进油道；9-进油接头；10-活塞；11-上出油道；12-泄油道；13-推杆；14-活塞弹簧；15-偏心轮；16-后腔；17-前腔

 

四、燃油箱

 

燃油箱的功能是储存柴油机工作时所需的柴油。其容量一般可供柴油机连续运转8～10小时。燃油箱通常由薄钢板冲压后焊接而成，内表面镀锌或锡以防腐蚀生锈。

1. 机底油箱

康明斯机组在400 kW以下（含400 kW）可选配机底油箱。机底油箱的容量可保证机组满负荷运行6～8小时，适用于移动式或空间受限的安装场景。

2. 日用油箱

日用油箱的容量一般不超过1 m³（依据《民用建筑防火规范》），并必须采取防火措施。油箱应用砖墙与机房隔开，并采用甲级防火门，门开启方向为油箱间向外（便于紧急疏散）。由于回油温度较高，易使油箱间温度升高而引发消防报警（同时也是消防隐患），因此油箱间应加装机械通风装置。

油箱内部通常用隔板分隔成数格，以防止设备运行时振动引起燃油剧烈晃动而产生泡沫，影响正常供油。油箱上部设有加油口和油箱盖，加油口内装有铜丝网以防止大颗粒杂质进入油箱；油箱盖上有通气孔，保持油箱内部与大气相通，防止工作过程中油面下降产生真空而影响供油。

3. 油管尺寸与选型规范

油箱下部设有出油管和放油开关。出油管口应高出油箱底平面适当高度，防止箱底沉积的杂质被吸入供油系统。油箱底部最低处应设置放油螺塞，以便清洗时清除沉积物和水分。油箱上还应设置油尺或油面指示装置，便于工作人员随时观察存油量。

发电机组的进、回油管管径不应小于机组进、回油管接口管径。油管路应采用黑铁管或无缝钢管，严禁使用镀锌管或含锌合金管（锌与柴油中的酸性物质可能发生化学反应，产生杂质）。进、回油管与机组之间应采用柔性连接（金属软管），所有油管路及油箱均需作接地处理，以防止静电积聚引发火灾。

 

 

总结

柴油机燃油供给系统的辅助装置——柴油滤清器、油水分离器、输油泵和燃油箱——是保障燃油系统长期可靠运行的重要组成部分。柴油滤清器通过粗滤和细滤两级过滤（纸质滤芯为主流），有效去除柴油中的机械杂质和胶质，保护喷油泵和喷油器精密偶件免受磨损；油水分离器通过过滤、分离、凝结、沉淀、排放五步过程去除燃油中的水分，防止锈蚀和偶件卡滞；活塞式输油泵利用偏心轮驱动，自动根据柴油机负荷调节供油量，并配有手油泵用于排气；燃油箱的容量设计需满足8～10小时连续运行要求，日用油箱须符合防火规范（容量≤1 m³），油管须选用黑铁管或无缝钢管并可靠接地。了解上述辅助装置的结构原理和正确维护方法，是保障柴油发电机燃油系统清洁、供油连续和运行稳定的基础。对于电控共轨机型，还需进一步理解共轨系统的特点、作用与类型，从而最终掌握柴油机各种故障症状的诊断、测量与维修方法。

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