柴油机燃料供给系的检测与诊断.docx

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柴油机燃料供给系的检测与诊断

柴油机燃料供给系的检测与诊断

一、柴油机的供油压力及波形分析

柴油机燃料供给系工作性能的好坏，在很大程度上取决于喷油泵及喷油器的工作质量。

喷油泵和喷油器的工作质量，可通过高压油管中的压力变化情况及针阀升程情况反映出来。

因此，用示波器观测高压油管中的压力波形与喷油泵凸轮轴转角的对应关系，观测喷油器针阀升程与凸轮轴转角及高压油管中压力的对应关系，就可以判断柴油机供给系的工作是否良好。

图2-69是在柴油机有负荷情况下实测的某缸高压油管内压力p和针阀升程S随凸轮轴转角θ的变化曲线，图中可以看出针阀升程S与压力p的对应关系。

其中：

pr为残余压力，po为针阀开启压力，pb为针阀关闭压力，pmax为最大压力。

在横坐标方向上，整个曲线可划分为三个阶段，其中：

I为喷油延迟阶段，若调高针阀开启压力po，高压油管渗漏，出油阀偶件或喷油器针阀偶件不密封，随意增加高压油管的长度或增加高压油系统的总容积（如漏装减容体）等，都会使这个阶段延长。

Ⅱ为主喷油阶段，该阶段的长短主要与柴油机负荷有关，对于柱塞式喷油泵来说，即与柱塞的供油有效行程长短有关，供油有效行程越长，该阶段越长。

III为自由膨胀阶段，若高压油管内最大压力pmax不足，可使该阶段缩短，反之使该阶段延长。

图2-69高压油管内压力曲线和喷油器针阀升程曲线

a）喷油泵端压力曲线；b）喷油器端压力曲线；c）针阀升程曲线

从图中可以看出，第I、Ⅱ阶段为喷油泵的实际供油阶段，第Ⅱ、III阶段为喷油器的实际喷油阶段。

在循环供油量一定的情况下，若I阶段延长和Ⅲ阶段缩短，则喷油器针阀升程所占凸轮轴转角减小，使喷油量减少。

反之，若I阶段缩短和III阶段延长，则使喷油量增大。

因此，曲线上三个阶段的长短，对该缸工作的好坏是有影响的。

多缸发动机各缸对应的I、Ⅱ、III阶段如果不一致，则对发动机工作性能的影响更大。

所以，必须将各缸的压力波同时取出，以多种形式进行对比观测。

1．波形分析

高压油管内的压力波形，可用全周期单缸波、多缸平列波、多缸并列波和多缸重叠波四种形式进行观测，以下以CFC-l型柴油发动机测试仪所测波形为例介绍。

（1）全周期单缸波将某一缸高压油管中的压力随喷油泵凸轮轴转过360°时的变化情况显示出来的波形，如图2-70所示。

波形上有一个人工移动的亮点，指针式表头可以指示出亮点所在位置的瞬态压力。

因此，移动亮点可测出某缸高压油管中的残余压力pr、针阀开启压力po、针阀关闭压力pb和最大压力pmax等。

图2-70全周期单缸波

（2）多缸平列被以各缸高压油管内的残余压力pr为基线，将各缸波形按着火次序从左向右首尾相连的一种排列形式，如图2-71所示。

利用该波形可观测到各缸p0、pb和pmax点在高度上是否一致，因而可用于比较各缸p0、pb和pmax值的大小。

图2-71多缸平列波

（3）多缸并列波将各缸波形按着火次序自下而上单独放置并将其首部对齐的一种排列形式，如图2-72所示。

通过观测各缸波形三阶段面积的大小，即可用于比较各缸供油量、喷油量的一致性。

必要时可将某缸波形单独选出观测。

图2-72多缸并列波

（4）多缸重叠波将各缸波形之首对齐并重叠在一起的一种排列形式，如图2-73所示。

利用该波形可观测到各缸波形在高度、长度和面积上的一致程度，可用于比较各缸po、pb、pmax、pr和供油量、喷油量的一致性。

除了压力波形的观测外，还可进行针阀升程波形的观测。

针阀升程是判断实际喷油情况的重要参数。

通过对针阀升程波形的观测，可发现喷油器有无二次喷射、间断喷射和停喷等故障。

针阀升程与凸轮轴转角及高压油管中压力的对应关系可参见图2-69。

图2-73多缸重叠波

2．波形检测的方法

以CFC-1型柴油发动机测试仪为例，介绍波形观测方法，被测柴油机为6缸发动机，着火次序为1-5-3-6-2-4。

按仪器使用说明书要求，将示波器预热、自校、调试后，将串接式油压传感器按要求安装在高压油管与喷油器之间，或将外卡式油压传感器按要求卡在高压油管上。

经过预热的柴油机处于工作状态，然后通过按键选择，即可在屏幕上出现被测的多缸平列波、多缸并列波、多缸重叠波或全周期单缸波，并可进行以下检测：

（1）高压油管内瞬态压力的检测柴油机在800～1000r／min下稳定运转，通过按键选择，使屏幕上出现稳定的多缸平列波；再通过选缸键，从多缸平列波上选出被测缸的全周期单缸波。

此时，屏幕上仅存被测缸的全周期单缸波，即可进行该缸高压油管内瞬态压力测量。

调正时灯上的电位器，有一亮点沿全周期单缸波形移动（图2-70），亮点所在位置的瞬态压力由表头指示。

由此可分别测出喷油器针阀开启压力po、关阀压力pb、油管最大压力pmax和油管残余压力pr。

当发动机空转且循环供油量很小时，有时po＝pmax，即针阀开启压力等于油管内最大压力。

同一台发动机各缸的po、pb、pmax和pr应该相等，并应符合原厂要求。

当喷油压力不符合要求时，应拆下喷油器，在专用喷油器试验器上进行调试。

（2）各缸供油量一致性的检测经过上一项检测，在各缸po、pb、pmax和pr一致的情况下，可进一步比较各缸供油量的一致性。

先将发动机调到需要的转速，一般是中速或中高速。

然后通过按键选择调出该机多缸重叠波，观测波形I、Ⅱ、III阶段的重叠情况。

若波形三阶段重叠较好，说明各缸供油量比较一致；若波形三阶段重叠不好，说明各缸供油量不一致。

其中，波形三阶段窄的缸供油量小，波形三阶段宽的缸供油量大。

通过选缸键，可以找出是哪一缸的供油量不正常；也可以调出多缸并列波进行比较，但波形幅度要适当调小些。

应当指出，当各缸供油间隔不一致时，应先按下述（4）检测并调整好供油间隔后，再进行各缸供油量一致性的检测。

（3）针阀升程的检测将被测缸喷油器顶部的回油管拆下，把针阀传感器旋在喷油器上，当传感器上触杆被顶起时（从方孔中观看），将传感器锁紧。

置发动机在中速下运转，通过按键使屏幕上出现6条并列线，被测缸的针阀升程波形出现在对应的并列线上，如图2-74所示。

通过针阀升程波形，可检测喷油器针阀的开启、关闭、跳动和喷油器异常喷射等。

异常喷射是指喷油器间隔喷射、二次喷射、停喷和针阀抖动等不正常喷射现象。

间隔喷射和停喷等现象常在喷油量很小的怠速或低速情况下出现，此时的针阀升程波形变得时有时无或升程时大时小。

图2-74针阀传感器接在第3缸时的针阀升程波形

（4）各缸供油间隔的检测第1缸供油提前角检测（在后面“供油正时的检测”中介绍）出来后，按工作顺序各缸供油间隔应相等，即各缸的供油提前角均等于第1缸供油提前角。

利用CFC-1型柴油发动机综合测试仪检测各缸供油间隔时，应在检测针阀升程波形之后接着进行，仍保持原来的操作键位。

检测时，通过操作有关旋钮使屏幕上的并列线首端与屏幕左边的横标尺零线对齐，而尾端处于屏幕右边横标尺的60°（喷油泵凸轮轴转角）左右。

读取各线所占屏幕横标尺度数，即为各缸实际供油间隔。

各并列线的长度可能是不相等的，其中最短并列线与最长并列线之间的重叠区所占凸轮轴转角，称为喷油泵重叠角，如图2-74所示。

重叠角以接近零为好，亦即各缸供油间隔的误差越小越好。

柴油机按工作顺序的各缸供油间隔用下式计算：

可以看出，6缸柴油机的各缸供油间隔为60°凸轮轴转角，而4缸、8缸柴油机的各缸供油间隔分别为90°和45°凸轮轴转角，因此读数时要注意选择横标尺。

各缸供油间隔也可以用曲轴转角表示。

根据规定，实际供油间隔与标准供油间隔相比，其误差应在±0.5曲轴转角范围内。

如果各缸供油间隔不符合要求，可通过调整喷油泵柱塞与滚轮体之间的调整螺钉高度或更换不同厚度的调整垫块解决。

（5）压力波形的检测检测压力波形可判断柴油机燃料系的技术状况。

当使用WFJ-1型微电脑发动机检测仪，将油压传感器串接在被测缸的高压油管与喷油器之间并按下规定的操作码时，所测单缸典型供油压力波如图2-75所示。

图2-75实测的典型供油压力波形

常见的几种故障波形如下，供实测时参考。

①喷油泵不供油或喷油器针阀在开启位置“咬死”的故障波形如图2-76所示。

②喷油器针阀在关闭位置不能开启的故障波形如图2-77所示。

③喷油器喷前滴漏的故障波形如图2-78所示。

④高压油路密封不严时的故障波形如图2-79所示。

⑤残余压力上下抖动的故障波形如图2-80所示。

残余压力上下抖动，说明喷油器有隔次喷射现象，这是因为当喷油器不能喷油时残余压力升高，而在喷油时降低的缘故。

用WFJ-l型微电脑发动机检测仪检测柴油机燃料系的参数和波形，除示波器显示外，尚能打印。

图2-76喷油泵不供油或喷油器在开启位置“咬死”的故障波形

图2-77喷油器在关闭位置不能开启的故障波形

图2-78喷油器喷前滴漏的故障波形

图2-79高压油路密封不严时的故障波形

图2-80残余压力上下抖动的故障波形

二、柴油机供油正时的检测

供油正时，是指喷油泵正确的供油时间，一般用供油提前角表示。

供油提前角，是指喷油泵第1缸柱塞开始供油时，该缸活塞距压缩终了上止点的曲轴或凸轮轴转角。

柴油在气缸中燃烧存在着着火落后期，要想使活塞在压缩终了上止点附近获得最大爆发压力，喷油器必须在该上止点前开始喷油。

喷油泵向喷油器供油时，由于高压油管的弹性变形和压力的升高及传递都需要一定时间，因而开始供油时间比开始喷油时间还要提前。

供油提前角的大小，对柴油机的工作过程影响很大。

当供油提前角过大时，气缸内的速燃期在压缩终了上止点以前发生，亦即气缸内爆发压力的峰值在活塞到达上止点以前出现，这将造成功率下降、工作粗暴、油耗增加、着火敲击声严重、怠速不良、加速无力及起动困难等现象。

当供油提前角过小时，气缸内的速燃期在压缩终了上止点以后较远处发生，使爆发压力的峰值降低，同样造成功率下降、油耗增加、加速无力等现象，且会引起发动机过热。

因此，柴油发动机具有一个最佳供油提前角是非常重要的。

所谓最佳供油提前角，是指在转速和供油量一定的情况下，能获得最大功率、最小耗油率和最佳排气净化的供油提前角。

运行中的柴油车，其发动机的最佳供油提前角应随转速和供油量的变化而变化。

当转速越高、供油量越大时，最佳供油提前角也应越大。

为此，有些柴油机的喷油泵上装有供油提前角自动调节器，能在初始供油提前角的基础上，随转速的变化自动调节；也有些柴油机仅能根据常用工况（转速和供油量）确定一个固定的最佳供油提前角，使用中不再发生变化。

在柴油机使用过程中，如发觉供油正时有问题或喷油泵拆下检修重新装回发动机时，均需检查并校正供油正时，其方法如下：

1．用经验法检查并校正供油正时

（1）用手摇把摇转柴油机曲轴，使第1缸活塞处于压缩行程中。

当固定标记对准飞轮或曲轴传动带轮上的供油提前角记号或规定角度时，停止摇转。

（2）检查喷油泵联轴器从动盘上刻线记号是否与泵壳前端面上的刻线记号对正，如图2-81所示。

若两刻线记号正好对正，说明喷油泵第1缸柱塞开始供油时间是准确的；若联轴器从动盘刻线记号还未到达泵壳前端面上的刻线记号，说明第1缸柱塞开始供油时间晚；反之，若联轴器从动盘上的刻线记号已越过泵壳前端面上的刻线记号，说明第1缸柱塞开始供油时间早。

若喷油泵第1缸柱塞开始供油时间过早或过晚，应松开联轴器固定螺钉，在上述一对刻线记号对正的情况下紧固。

（3）进行路试。

选择平坦、坚硬的直线道路或专用跑道，汽车走热后以最高档、最低稳定车速行驶，然后将加速踏板猛踩到底，使汽车急加速运行。

此时，若能听到柴油机有轻微的敲击声，且随着车速提高逐渐消失，则为供油正时正确；如果听到的敲击声强烈，且车速提高后长时间不消失，则为供油时间过早；如果听不到着火敲击声，且加速无力，动力不足，则为供油时间过晚。

当供油时间过早或过晚时，只要停车松开喷油泵联轴器，使喷油泵凸轮轴逆转动方向或顺转动方向转动少许，反复调试几次就可使供油正时变得准确。

图2-81喷油泵第1缸开始供油记号

1-驱动轴；2-联轴器主动盘；3-第1缸开始供油记号；4-泵壳前端面；5-联轴器从动盘

检查喷油泵第1缸柱塞开始供油时间，也可以采用下述方法：

摇转曲轴使联轴器从动盘上的刻线记号与泵壳前端面的刻线记号对正（此时1缸柱塞开始供油），然后观察飞轮或曲轴传动带轮上的供油提前角记号或规定角度与固定标记的相对位置。

若供油提前角记号或规定角度正好与固定标记对正，说明第1缸柱塞开始供油的提前角是正确的；若供油提前角记号或规定角度还未转到固定标记，说明第1缸柱塞开始供油的提前角太大，造成供油太早；反之，若供油提前角记号或规定角度已转过固定标记，说明第1缸柱塞开始供油的提前角太小，造成供油太迟。

当把喷油泵从车上拆下并经检修、调试后重新装回时，只要摇转曲轴使供油提前角记号或规定角度与固定标记对正，再使联轴器从动盘与泵壳前端面的两刻线记号对正，在此情况下把联轴器装复并旋紧固定螺钉，就能保证第1缸供油正时。

如果还有差异，可在路试中调试。

以上是喷油泵第1缸柱塞供油提前角的检查和校正，其它各缸的供油正时是否正确，则决定于各缸间供油间隔是否正确。

2．用闪光法检测供油正时

用闪光法制成的供油正时仪，其组成、结构、工作原理和使用方法与点火正时仪基本相同。

常见的柴油机供油正时仪，其油压传感器串接在第1缸高压油管与喷油器之间或外卡在高压油管上，可使油压变为电信号，并触发频率闪光灯（正时灯）。

正时灯每闪光1次表示第1缸供油1次，因此闪光与第1缸供油同步。

当用正时灯对准柴油机第1缸压缩终了上止点标记，并按实际供油时间闪光时，可以看到运转中的柴油机在闪光的照耀下，其转动部分（飞轮或曲轴传动带轮）上的供油提前角记号或规定角度还未到达固定标记，即第l缸活塞还未到达上止点。

此时，若调整正时灯上的电位器，使闪光逐渐延迟至转动部分上的供油提前角标记或规定角度正好对准固定标记时，那么延迟闪光的时间就是供油提前的时间，经过变换将其显示到指示装置上，便可读出要测的供油提前角。

柴油机的供油提前角应符合原厂规定。

常见车型喷油泵的供油提前角如表2-11所示。

3．用缸压法检测供油正时

用缸压法检测柴油机供油正时时，须拆下被测缸的喷油器，在其孔内安上缸压传感器。

拆下的喷油器仍应连接在原来的高压油管上，并在两者之间串接上油压传感器。

对于有些型号的柴油机，缸压传感器也可以装在预热塞孔或空气起动活门处。

检测中，缸压传感器可采集到被测缸的压缩压力信号，其最大压力点就是活塞压缩终了上止点；油压传感器还可采集到供油开始信号，两者之间的曲轴转角即为供油提前角。

表2-11常见车型的供油顺序和供油提前角

车型

供油顺序

供油提前角

黄河JN1150/100

1-5-3-6-2-4

28°～30°

黄河JN1150/106

1-5-3-6-2-4

24°±1°

五十铃TD50A-D

1-4-2-6-3-5

17°

日野KL系列

1-4-2-6-3-5

18°

菲亚特682N3

1-5-3-6-2-4

24°

三菱扶桑T653BL

1-5-3-6-2-4

带送油阀15°；无送油阀17°

太脱拉138A

1-6-3-5-4-7-2-8

26°～28°

沃尔沃GB-88

1-5-3-6-2-4

23°～24°