第七节 柴油机燃油供给系统
一、柴油机燃油供给系统的结构与检修
1.柴油机燃油供给系统的组成
柴油机燃油供给系统的组成如图2-87所示，主要由燃油供给装置、空气供给装置、混合气形成装置和废气排出装置四部分组成。
图2-87 柴油机燃油供给系统组成
1—回油管；2—柴油滤清器；3—喷油器；4—高压油管；5—喷油泵；6—溢油阀；7—喷油提前器；8—输油泵；9—柴油箱；10—调速器
①燃油供给装置。主要作用是完成燃料的储存、滤清和输送工作，并以一定压力和喷油质量定时、定量地将燃料喷入燃烧室；根据发动机工作时的燃油压力不同，燃油供给装置可分为高压油路和低压油路两部分，低压油路主要包括油箱、输油泵、柴油滤清器和低压油管等，高压油路主要包括喷油泵、喷油器和高压油管等。
②空气供给装置。主要作用是供给发动机清洁的空气，包括空气滤清器和进气管等，在有些柴油发动机上，还装有进气增压装置。
③混合气形成装置。主要作用是使燃油与空气混合形成混合气；由于柴油的蒸发性较差，柴油机在压缩上止点附近，燃油供给装置将柴油直接喷入燃烧室，在燃烧室内，柴油与空气边混合边燃烧，所以柴油机的混合气形成装置就是燃烧室。
④废气排出装置。主要作用是在做功后排出汽缸内的燃烧废气，包括排气管和排气消声器等。
柴油机的空气供给装置、废气排出装置与汽油机基本相同。
2.柴油机燃油供给系统的检修
①活塞式输油泵的检修。
a.检查输油泵各配合部位间隙。输油泵各配合部位间隙若超过允许极限，应更换磨损的零件。活塞式输油泵配合间隙如表2-3所示。
表2-3 活塞式输油泵配合间隙
b.检查进、出油阀。进、出油阀若密封不严，可将阀与阀座进行研磨；若有损坏，应更换新件；更换新阀时，也应进行研磨。
c.检查泵体。泵体有无裂纹和螺纹乱扣现象，根据损坏情况，应检修或更换泵体。
d.检查手泵活塞上的密封圈。若密封圈有损坏或磨损严重，应更换新件。
e.检查各弹簧。若弹簧有变形或折断，应更换新弹簧。
②活塞式输油泵密封性的检查。检查输油泵的密封性时，旋紧输油泵上手油泵的手柄，堵住出油口，将其浸入清洁的柴油中，如图2-88所示；从进油口通入150～200kPa的压缩空气，在泵体与推杆之间的缝隙处有微量空气以气泡形式漏出，且气泡直径很小，将气泡用量筒收集，1min不超过50mL，说明输油泵密封良好。若进出油管接头、泵体与推杆之间、手泵接口处漏气严重，应检修或更换输油泵。
图2-88 输油泵密封性的检查
1—输油泵；2—玻璃量杯；3—压缩空气软管；4—容器
输油泵也可在专用试验台上进行密封性检验，当供油压力为100kPa，工作转速为750r/min时，推杆与推杆套配合处在1min内不得有漏油现象。
③活塞式输油泵性能的检验。输油泵的性能一般在喷油泵试验台上进行，如图2-89所示。将输油泵安装到喷油泵上，在进油口和出油口上分别接一直径为8～10mm、长为2m的软管，进油口软管的另一端放入距输油泵1m以下装满柴油的油箱内，出油口软管的另一端插入一个比输油泵高1m的量筒内，进行以下检验。
图2-89 输油泵性能的检验
1—油箱；2—进油口软管；3—出油口软管；4—调压阀；5—压力表；6—回油管；7—塑料软管；8—量杯
a.吸油能力。驱动输油泵工作，转速为100r/min时，如果在40s以内能吸进并泵出油，说明输油泵工作正常；如果需要120s以上，才能吸进并泵出油，应检修输油泵。
b.手油泵性能。将手泵柄拧出，以60～100次/min的速度用手油泵泵油，观察是否能在25次前吸进并泵出油，如果在泵动60次以上仍不能泵出油，应检修手油泵。
c.供油压力。将压力表装在输油泵出口一侧，然后使输油泵以600r/min的速度运转，观察出油压力应为160kPa，如果出油压力低于120kPa，应检修输油泵。
d.供油量。让喷油泵以规定转速运转，并用调压阀将输油压力调到规定值，检验其输油量，若输油量不符合标准，应检修输油泵。如CA6110柴油机输油泵，转速为100r/min、输油压力为160kPa时，输油量应不低于0.12L/min。
④柱塞式喷油泵外部检查。用煤油或柴油认真清洗外部，并进行以下外部检查。
a.观察泵体有无裂纹或可能导致漏油的损伤。
b.检查出油阀压紧座处有无漏油痕迹。
c.检查凸轮轴转动是否灵活，若转动不灵，可能是轴承损坏或柱塞弹簧折断。
d.拆开检查窗盖，检查喷油泵内部是否积水。
e.检查泵体内机油是否被柴油严重污染或变质。
f.检查柱塞套筒周围及输油泵与泵壳间是否漏油。
⑤喷油泵零件检查。柱塞式喷油泵解体后，认真清洗各零件，并进行以下检查（以A型泵为例）。
a.检查喷油泵壳体有无损坏或裂纹。
b.检查凸轮轴键槽与半圆键的配合情况，若有松动，应更换键或凸轮轴。
c.检查凸轮轴端锥面和螺纹，若毛糙或损坏，应用油石修磨或更换凸轮轴。
d.检查凸轮轴上的凸轮，若有损伤、变形或严重磨损，应更换凸轮轴。凸轮磨损量一般应不超过0.5mm。
e.检查凸轮轴的径向跳动量，若超过0.5mm，应进行冷压校直。
f.检查凸轮轴轴向间隙，若超过0.15mm，应调整或更换凸轮轴。
g.检查滚轮体和滚轮，若磨损严重或损坏，应更换。检查滚轮与销的配合间隙，若超过0.2mm，应更换。
h.检查滚轮体与导孔的配合间隙，若超过0.2mm，应更换。
i.检查柱塞弹簧，若有变形或折断，应更换。
j.检查传动套筒有无裂纹，并检查柱塞凸块与传动套筒槽的配合间隙，若传动套筒有裂纹或与柱塞凸块配合间隙超过0.2mm，应更换。
k.检查油量调节齿条与齿圈的齿隙，若齿隙超过0.3mm，应更换。检查齿杆，若有弯曲变形，应更换。
⑥柱塞偶件的检查。喷油泵解体后，柱塞偶件应进行以下检查。
a.检查柱塞。如图2-90所示，若柱塞工作面和油孔等处有刻痕、腐蚀、磨损或柱塞弯曲、变形等现象，应予以更换。
图2-90 柱塞磨损的检查
1—相对进油孔处；2—相对回油孔处；3—小过梁处；4—进油孔；5—回油孔
b.柱塞的滑动性试验。如图2-91所示，将柱塞彻底清洗干净后，使其倒置并与水平面倾斜60°，轻轻抽出柱塞约1/3，然后松开，柱塞应能依靠自身重量沿套筒平稳下滑，落到套筒支承面上；如此将柱塞转动几个不同位置，反复试验几次，每次都能符合上述要求，说明柱塞偶件配合良好。
图2-91 柱塞的滑动性试验
c.密封性试验。用手指堵住套筒上端孔和侧面进油孔，另一手向外拉柱塞，应感觉有吸力；放松柱塞时，柱塞应能迅速回位。将柱塞转动几个不同位置，反复试验几次均应符合要求。
⑦出油阀偶件的检查。喷油泵解体后，如图2-92所示，对出油阀偶件应进行以下检查。
图2-92 出油阀偶件的检查
1，4—锥形密封面；2—减压环带；3—导向尾部；5—出油阀座内孔
a.目测检查出油阀偶件。工作面不应有刻痕及锈蚀，密封锥面应光泽明亮、完整连续，光亮带宽度应不超过0.5mm，出油阀垫片应完好无损，否则应予更换。
b.滑动试验。将出油阀偶件用柴油浸润后，垂直拿住阀座，将阀体从座孔中抽出其配合长度的1/3，松开后，阀体应能靠自身的重量均匀地落入阀座，无卡滞现象；将阀体转动几个位置试验，均应符合要求。
c.检查密封锥面密封性。用拇指和中指拿住出油阀座，食指按住出油阀，然后用嘴吸出油阀座下面的孔，若能吸住出油阀，说明密封良好。
d.检查减压环带密封性。用手指堵住出油阀座下面的孔，向上提起出油阀，在减压环带没有离开阀座时，应感到对手指有吸力；若将阀体放入阀座并压下阀体，当松开阀体时应能迅速弹起。
⑧喷油器的检修。燃油系统有故障时，应注意区分故障的部位是否在喷油器。柴油机工作良好时，喷油器应外观清洁，喷油嘴只附着薄而均匀、干燥的轻微炭末。若喷油器上有积炭并且分布面较大，则可能是由于气门密封性差、汽缸压缩压力过低、喷油时间过早；若喷油嘴上的积炭较多，且附着有湿润的柴油，说明气门关闭不严或喷油时间过迟等；喷油嘴积炭较多，且附着有带黏性的湿润机油，原因是活塞环、活塞、汽缸之间的配合间隙过大，有机油上窜燃烧室；针阀零件变蓝、变黑是温度过高所致，针阀零件变色说明其材料的硬度发生变化，甚至产生变形而卡死。喷油器常见故障的现象、原因及处理方法如表2-4所示。
表2-4 喷油器常见故障的现象、原因及处理方法
二、柴油机电控系统的结构与检修
1.柴油机电控系统的结构
柴油机电控系统的基本组成与其他电子控制系统一样，也是由传感器、ECU和执行元件三部分组成，如图2-93所示。
图2-93 柴油机电控系统的基本组成
①传感器。传感器（包括信号开关）用来检测柴油机与轿车的运行状态，并将检测结果转换成电信号输送给ECU。
a.加速踏板位置传感器。加速踏板位置传感器用来检测加速踏板所处位置，ECU根据此传感器信号间接判断柴油机的负荷，作为控制柴油机喷油量和喷油正时的主控制信号；常用的加速踏板位置传感器有电位计式和差动电感式。
b.反馈信号传感器。柴油机电控系统一般对供（喷）油量和供（喷）油正时采用闭环控制，反馈信号传感器就是指闭环控制系统中用来检测控制系统执行元件实际位置的传感器，主要包括负荷传感器（如供油齿条位置传感器、滑套位置传感器、喷油压力传感器等）和正时传感器（如分配泵正时活塞位置传感器、着火正时传感器等）两大类。
c.燃油温度传感器。柴油的温度直接影响其黏度，燃油温度传感器用来检测柴油的温度变化，ECU根据此传感器信号对喷油量进行修正；一般采用热敏电阻式，其结构原理与进气温度传感器基本相同。
d.其他传感器和信号开关。发动机转速传感器（或凸轮轴/曲轴位置传感器）、车速传感器、冷却液温度传感器、制动开关、空调开关、E/G开关（点火开关）等的作用、结构和工作原理与汽油机电控系统基本相同。
②柴油机控制ECU。柴油机控制ECU的作用和结构与汽油机电控系统基本相同，只是控制程序有较大差别。
③执行元件。执行元件主要是执行ECU的指令，调节柴油机的供（喷）油量和供（喷）油正时。不同柴油机电控系统的执行元件有很大差异，常用的执行元件有电子调速器和电磁阀。
2.柴油机电控系统的检修
①低压油路密封性和完整性的检查。低压油路是保证共轨喷射系统正常工作的基础之一，它的密封性和完整性将直接影响高压油路的工作。
低压油路的检查可用图2-94所示的压力表A、B、C检测，其中A、B三接头压力表可连接在燃油滤清器进出油接头A、B处，正常压力值为0.4～0.5MPa，若低于0.25MPa，则表明低压油路有泄漏，应逐段检查，排除故障。
图2-94 检查低压油路
单接头压力表C可接在多回油管接头盒C处，测量回油压力，正常值为0.2～0.25MPa。若压力值过低，应检查至电热启动器的油路。
②共轨燃油喷射系统故障代码的读取与清除。下面以BOSCH MS6.3共轨燃油喷射系统为例，介绍故障代码读取与清除的方法。
a.故障代码的读取。IVECO专用故障诊断仪IT2000-IWT如图2-95所示，通过该故障诊断仪与ECU诊断接口的连接并操作，可以读取ECU内存的故障信息，以便维修人员迅速排除故障。
由ECU故障数据库中，大约可以读取到60多种故障模式。每一种故障按时间区分，可分为“现存在”和“曾存在”两类；按故障类型区分，可分为“电源短路”“搭铁短路”“线路断路”“信号无效”“信号值过高”“信号值过低”“传感器输入电压过高”“传感器输入电压过低”八类。故障在ECU中，由计时器和计数器记录控制和显示，同时共轨燃油喷射系统指示灯以亮、灭配合显示。
图2-95 IVECO专用故障诊断仪
1—专用故障诊断仪（IT2000-IWT）；2—故障诊断仪插座（在发动机舱真空助力器左侧）
读取故障代码时，可按IT2000-IWT故障诊断仪使用说明书操作。
b.故障代码的清除。通过代码显示按钮删除故障记录的程序是，关闭点火开关；按下诊断仪上的故障代码显示按钮4～8s；接通点火开关，在后续的十几秒钟内不再操作点火开关。