柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與維護(hù)保養(yǎng)

廖青玲

(甘肅省會(huì)寧縣農(nóng)機(jī)服務(wù)中心，甘肅 會(huì)寧 730799)

0 引言

柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的功用是根據(jù)柴油機(jī)的工作需要，將清潔的適量柴油、定時(shí)以一定壓力、噴入汽缸與空氣相混合，形成可燃混合氣。柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)是柴油機(jī)重要組成部分之一。它由油箱、粗濾器、輸油泵、細(xì)濾器、噴油泵、噴油器和油管組成[1]。

目前，拖拉機(jī)上用的柴油機(jī)，其燃油系統(tǒng)主要有柱塞式噴油泵供油系統(tǒng)和PT供油系統(tǒng)。柱塞式噴油泵供油系統(tǒng)在一些中小型拖拉機(jī)上常見(jiàn)，由低壓供油系統(tǒng)和高壓供油系統(tǒng)兩部分組成。PT供油系統(tǒng)在一些大馬力拖拉機(jī)、推土機(jī)等工程機(jī)械上常見(jiàn)。P代表燃油的壓力，T代表噴油器內(nèi)量油口開啟時(shí)間。PT供油系統(tǒng)是利用壓力、時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)循環(huán)噴油量的供油裝置[2]。康明斯NT、KT、NH等系列柴油機(jī)上應(yīng)用了PT供油系統(tǒng)。

1 柴油機(jī)燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 柱塞式噴油泵供油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

柱塞式噴油泵供油系統(tǒng)由低壓供油系統(tǒng)和高壓供油系統(tǒng)組成。低壓供油系統(tǒng)由油箱、柴油濾清器、輸油泵和低壓油管組成，主要功用是儲(chǔ)存、濾清和向高壓供油系統(tǒng)輸送足夠量的柴油。高壓供油系統(tǒng)由噴油泵、噴油器和高壓油管組成，主要功用是按著柴油機(jī)的工作循環(huán)和工作順序，定時(shí)、定量以一定的噴射壓力將霧化良好的柴油噴入燃燒室。

1)柴油箱。柴油箱的主要功用是貯存燃油，同時(shí)對(duì)燃油具有沉淀凈化的作用。油箱蓋上設(shè)有通氣孔，以保持油箱內(nèi)部與大氣相通，使燃油蒸氣與空氣能自由進(jìn)出，防止工作中由于油面下降使油箱內(nèi)出現(xiàn)真空，影響連續(xù)供油。油箱底部安裝油箱開關(guān)。多缸柴油機(jī)的油箱底部裝有輸油和放油開關(guān)。

2)柴油濾清器。柴油的清潔度在很大程度上決定了噴油泵和噴油器的使用壽命。柴油濾清器的功用是濾除柴油中的機(jī)械雜質(zhì)和水分，保證進(jìn)入噴油泵柴油的清潔度。柴油機(jī)的燃油系統(tǒng)通常在低壓油路中使用粗細(xì)兩級(jí)過(guò)濾器，柴油濾清器普遍采用紙質(zhì)濾芯，單缸柴油機(jī)則僅有細(xì)濾器。

3)輸油泵。輸油泵的功用是將柴油從燃油箱中吸出，并使柴油具有一定的壓力，以克服濾清器等的阻力，保證連續(xù)不斷地向噴油泵供油。輸油泵的類型較多，有活塞式、膜片式和滑片式等。輸油泵的輸油壓力主要取決于活塞彈簧的彈力。輸油泵進(jìn)油管螺釘里裝有濾網(wǎng)，如果濾網(wǎng)破損要更換。濾網(wǎng)堵塞、活塞間隙過(guò)大、彈簧彈力下降等都會(huì)使輸油泵供油不足，嚴(yán)重時(shí)會(huì)斷油，一般輸油壓力為147～245 kPa。

4)噴油泵。噴油泵是柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)中最重要的組成部分。它的工作性能直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。所以常稱它為柴油機(jī)的“心臟”。柱塞式噴油泵供油系統(tǒng)配用的噴油泵有一缸一塞的多柱塞泵、一塞多缸單柱塞泵和分配式油泵等。噴油泵的功用是按照柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序，根據(jù)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大小，通過(guò)調(diào)速器的作用，在規(guī)定的時(shí)刻和時(shí)間間隔內(nèi)，將一定量的高壓柴油經(jīng)噴油嘴噴入各燃燒室。噴油泵的柱塞在凸輪的推動(dòng)力和柱塞彈簧的張力交替作用下，在柱塞套內(nèi)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成供油過(guò)程；供油量大小的調(diào)節(jié)，則是通過(guò)撥動(dòng)柱塞調(diào)節(jié)臂，使柱塞在柱塞套內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)完成。噴油泵凸輪每旋轉(zhuǎn)一圈，它就完成一個(gè)進(jìn)油、壓油、回油的工作過(guò)程。

5)噴油器。噴油器的功用是將噴油泵送來(lái)的高壓柴油均一、細(xì)微、均勻地噴入汽缸，使其與缸內(nèi)壓縮空氣均勻混合，形成良好可燃混合氣的裝置。480型及S195型柴油機(jī)均采用軸針式噴油器。噴油器主要由噴油器體、調(diào)整螺釘、調(diào)壓彈簧、頂桿、針閥偶件及罩帽等組成。

6)調(diào)速器。調(diào)速器的功用是適應(yīng)負(fù)荷變化，自動(dòng)地調(diào)節(jié)供油量的裝置。調(diào)速器按其調(diào)速范圍不同分單程式、雙程式和全程式。在最高和最低之間的任一轉(zhuǎn)速下，都起調(diào)速作用的為全程式調(diào)速器，該種調(diào)速器應(yīng)用廣泛。

1.2 PT供油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

PT供油系統(tǒng)主要由油箱、柴油濾清器、輸油泵、噴油器以及噴油器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)所組成。增壓柴油機(jī)的PT供油裝置中還裝有排氣煙度限制器。

1)浮子油箱。由于總體布置上的需要，大馬力拖拉機(jī)采用高置式主油箱，即主油箱的位置高于噴油器。為了防止柴油機(jī)停車時(shí)柴油經(jīng)回油管、噴油器反向流入汽缸和曲軸箱而稀釋機(jī)油，在比噴油器位置低的地方設(shè)置一容量較小(只有8 L)平衡式浮子油箱，其基本結(jié)構(gòu)、工作原理與化油器上的浮子室相同。浮子油箱的第二個(gè)作用是，由于它能保持恒定的油面高度，使進(jìn)入輸油泵的進(jìn)油壓力保持一定，有利于輸油泵的出油壓力、出油量的調(diào)節(jié)。

2)柴油濾清器。采用紙質(zhì)濾芯的一級(jí)濾清器，承擔(dān)柴油的初次濾清。

3)輸油泵。這是一個(gè)低壓(1.2 N·mm-2)齒輪泵，其作用是向噴油器輸送柴油；在柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷變化時(shí)改變出油壓力，進(jìn)而使噴油器的循環(huán)噴油量隨之變化。與輸油泵組裝在一起的還有膜片式穩(wěn)壓器、濾網(wǎng)總成、PTG雙速式調(diào)速器、MVS全速式調(diào)速器(根據(jù)需要選裝)、斷油閥(柴油機(jī)停轉(zhuǎn)用)、節(jié)流閥(控制柴油流量)。

4)噴油器。建立柴油的高壓，并將柴油噴入燃燒室。根據(jù)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷的需要，通過(guò)進(jìn)油時(shí)間的改變，對(duì)循環(huán)噴油量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

5)回油管。將多余柴油引回浮子油箱。

6)排氣煙度限制器。增壓柴油機(jī)負(fù)荷急劇變化(如突然加速)時(shí)，由于增壓器渦輪的慣性，其轉(zhuǎn)速升高要滯后一定時(shí)間，瞬時(shí)噴油量增多而空氣充氣量不變，造成燃燒不完全，柴油機(jī)排氣冒煙。增壓柴油機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，柴油壓力將止回閥推開，使柴油流向控制閥。控制閥通常處于關(guān)閉狀態(tài)。此時(shí)柴油不能經(jīng)過(guò)旁通油路返回輸油泵。

1.3 PT供油系統(tǒng)與柱塞式噴油泵供油系統(tǒng)的區(qū)別

PT供油系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和工作原理上，與柱塞式噴油泵供油系統(tǒng)差別很大，具有以下特點(diǎn)。

1)柱塞式噴油泵供油裝置中，柴油高壓的建立、定時(shí)供給與油量調(diào)節(jié)等都在噴油泵中進(jìn)行，噴油器控制油壓的高低。而PT供油裝置柴油的高壓建立、定時(shí)噴射是在噴油器中進(jìn)行，油量調(diào)節(jié)是在輸油泵中進(jìn)行。

2)PT供油裝置中的噴油泵是一個(gè)低壓輸油泵，取消了高壓油管，避免了油壓脈沖現(xiàn)象對(duì)噴油特性的影響使各缸噴油量均勻穩(wěn)定。

3)噴油壓力可高達(dá)9.8 MPa，噴孔直徑很小(0.18 mm)，有利于柴油霧化，著火落后期短，柴油機(jī)工作柔和，燃燒比較完全，排氣煙色好，使柴油機(jī)具有良好的動(dòng)力性和燃料使用經(jīng)濟(jì)性。

4)進(jìn)入噴油器的柴油只有20%噴入燃燒室，余下的柴油對(duì)噴油器進(jìn)行冷卻后流回油箱，這有利于提高噴油器的工作可靠性及使用壽命。

5)利用斷油閥關(guān)閉油路，切斷柴油的流動(dòng)，使柴油機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

6)噴油正時(shí)由噴油器凸輪控制柱塞的下行時(shí)間而定。

7)零件數(shù)目少，結(jié)構(gòu)緊湊，維修、調(diào)整簡(jiǎn)單。

2 維護(hù)保養(yǎng)

柴油機(jī)燃油系統(tǒng)有很多精密部件，如柱塞式噴油泵供油系統(tǒng)的三大精密偶件，即柱塞偶件、出油閥偶件、噴油器偶件；PT供油系統(tǒng)的燃油泵和PT噴油器等部件，對(duì)水、空氣和雜質(zhì)的進(jìn)入，有著特殊的敏感性，所以在使用中柴油發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常因此而出現(xiàn)故障。此時(shí)，不僅使發(fā)動(dòng)機(jī)工作異常和性能下降，而且易造成有關(guān)零件的損壞。因此，在使用中必須嚴(yán)防水、空氣和雜質(zhì)進(jìn)入燃油系統(tǒng)。

2.1 避免水進(jìn)入燃油系

燃油中的水可能由加注的燃油帶入(油中含有水)，或在拖拉機(jī)每班工作之后未及時(shí)加滿燃油而引起的，在燃油箱未充滿燃油的情況下，由于夜間溫度下降，空氣中的蒸氣使油在油箱內(nèi)壁上冷凝，從而使冷凝水進(jìn)入燃油中。因此，要求拖拉機(jī)在每班作業(yè)后必須將油箱加滿燃油，不要養(yǎng)成班前加油的習(xí)慣。另外，為了排除已進(jìn)入油中的水，每班作業(yè)前應(yīng)打開油箱下面的排泄開關(guān)進(jìn)行放水作業(yè)。打開燃油濾清器下面的排污塞也能放水、并觀察油中進(jìn)水的情況。需要特別注意的是噴油泵長(zhǎng)期停用時(shí)(如拖拉機(jī)冬季停歇)，在泵內(nèi)很容易因水蒸氣的凝結(jié)而生銹。如果沒(méi)有采取必要的措施就啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，則噴油泵中的有關(guān)零件就會(huì)因銹死而損壞。因此，在噴油泵尤其是PT泵較長(zhǎng)時(shí)期停用時(shí)，應(yīng)使之定期轉(zhuǎn)動(dòng)，并保持其中有足夠的存油，要求在啟動(dòng)前對(duì)噴油泵進(jìn)行仔細(xì)的檢查，在確信無(wú)銹死和零件轉(zhuǎn)動(dòng)靈活的情況下再啟動(dòng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。

2.2 避免空氣進(jìn)入燃油系

空氣進(jìn)入燃油系統(tǒng)將使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)異常現(xiàn)象，諸如功率下降、啟動(dòng)困難、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定(喘氣)、甚至突然熄火等。這是因?yàn)榛烊胗椭械目諝鈺?huì)使各缸的噴油不均勻度大大增加，而且將減少噴油量或完全停止噴油。

燃油系進(jìn)氣往往是由于進(jìn)油管路漏氣或油泵相關(guān)密封部位密封失效所引起。燃油系統(tǒng)的管路中可能產(chǎn)生漏氣的部位是浮子油箱、燃油濾清器、油泵。如果在浮子油箱與燃油濾清器之間漏氣，則在濾清器上部就會(huì)出現(xiàn)空腔，這是因?yàn)榛煊锌諝獾娜加褪菑臑V清器上部流入的，所以空氣進(jìn)入后便集聚并停滯在濾清器上部。此時(shí)必然會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難，甚至根本不能啟動(dòng)。遇到這種情況必須打開濾清器的頂蓋使之加滿燃油，然后再啟動(dòng)。應(yīng)該注意，在保養(yǎng)時(shí)從濾清器排放塞放出水、污垢和較多燃油后，也應(yīng)打開濾清器蓋向?yàn)V清器中補(bǔ)充燃油，否則也會(huì)造成啟動(dòng)困難。

查找油泵的漏氣部位可在發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下進(jìn)行，檢查時(shí)應(yīng)依次分別在可能漏氣的部位滴加潤(rùn)滑油或用手指堵住有關(guān)孔口。然后注意觀察，若滴加的潤(rùn)滑油被吸入泵體或堵住孔口后發(fā)動(dòng)機(jī)喘氣現(xiàn)象可以消除或有所減輕，則說(shuō)明被檢查的相應(yīng)部位有漏氣現(xiàn)象。診斷出油泵漏氣部位之后，應(yīng)根據(jù)不同情況采取相應(yīng)措施。對(duì)各墊片和接頭處只需更換墊片(如已損壞)或?qū)⒂嘘P(guān)螺釘擰緊。對(duì)于有橡膠密封件的部位，一般須更換密封油封或O形圈，但當(dāng)與之相配合的軸(如計(jì)時(shí)器軸)已磨出溝槽時(shí)，也應(yīng)進(jìn)行修理或更換。

在濾清器和PT噴油泵之間漏氣是不易檢查的，一般只能從外表觀察油管是否損壞、管路接頭有無(wú)松脫等。另外，如果有漏氣的情況，在發(fā)動(dòng)機(jī)停止后會(huì)看到有燃油從漏氣處泄出，由此也可判斷漏氣部位。一般來(lái)說(shuō)，上述的漏氣部位還是較容易查找的，較為困難的是PT泵的密封失效，空氣吸入泵體并進(jìn)入燃油系統(tǒng)供至噴油器。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)明顯地產(chǎn)生轉(zhuǎn)速忽高忽低的“喘氣”現(xiàn)象。在漏氣輕微時(shí)，這種現(xiàn)象出現(xiàn)在怠速或低速的情況下，漏氣嚴(yán)重時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)在中速甚至高速也會(huì)有這種現(xiàn)象。

PT噴油泵密封失效的故障一般是在其工作較長(zhǎng)時(shí)期以后發(fā)生。因?yàn)榇藭r(shí)各密封部位的密封件(橡膠油封和O形密封圈)或與之相互配合的零件(軸)產(chǎn)生磨損所致。由于所有的PT泵在使用中遲早都會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題，所以對(duì)PT泵必須進(jìn)行定期檢查或者在剛剛出現(xiàn)這種故障之后就立即采取相應(yīng)措施。

2.3 避免機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入燃油系

機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入燃油中，不僅會(huì)加劇精密偶件的磨損，縮短使用期限，而且還會(huì)影響油泵工作性能的發(fā)揮。為防止雜質(zhì)進(jìn)入燃油，在燃油加注時(shí)應(yīng)該特別注意下述問(wèn)題：燃油應(yīng)經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的沉淀、用專用的十分干凈的油桶，通過(guò)濾網(wǎng)注入油箱。另外，應(yīng)要求拖拉機(jī)在每天作業(yè)后即加滿燃油，這不僅可防止冷凝水的產(chǎn)生，而且能使油中的雜質(zhì)充分沉淀，以便在班前放水時(shí)可隨之排掉。

防止雜質(zhì)進(jìn)入還要對(duì)燃油濾清器及時(shí)進(jìn)行檢查和保養(yǎng)。對(duì)于濾清器芯子的污染情況可在車上對(duì)濾清器的阻力進(jìn)行檢查，在標(biāo)定轉(zhuǎn)速下利用安裝在濾清器與油泵之間的真空表進(jìn)行檢測(cè)。按規(guī)定濾芯每工作500 h就應(yīng)進(jìn)行更換。PT泵上的濾清器也是濾清灰塵或雜質(zhì)的。下濾網(wǎng)上的磁鐵是專用來(lái)清除運(yùn)動(dòng)零件(如齒輪泵)所磨掉的金屬屑或鐵銹。按規(guī)定工作500 h應(yīng)使用汽油徹底拆檢清洗下濾網(wǎng)。在重新安裝該濾清器時(shí)應(yīng)注意：更換O形橡膠圈，勿壓壞濾網(wǎng)；將細(xì)濾網(wǎng)(一端有孔)裝在上邊，使有孔端朝下(否則油路不通)；粗濾網(wǎng)(兩端有孔)裝在下邊，使帶磁鐵的一端朝上；上面起壓緊作用的錐形彈簧應(yīng)使其小端朝下。

2.4 避免噴油器針閥偶件卡死

當(dāng)噴油器針閥偶件卡死在關(guān)閉位置時(shí)，噴油器不能噴油，柴油機(jī)不能啟動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)中的柴油機(jī)突然冒黑煙后自動(dòng)停車。當(dāng)偶件卡死在開放位置時(shí)，大量的燃油噴入缸內(nèi)，排氣管冒白煙并有“啪啪”的響聲。

針?lè)ヅ技ㄋ赖闹饕蚴遣裼筒磺鍧崳邏河凸懿磺鍧崱Ｔ诓僮髦校?fù)荷突然增加太多，油門突然加大，轉(zhuǎn)速突然升高也會(huì)造成偶件卡死。如果汽缸蓋的冷卻水道水垢太多影響散熱，會(huì)使噴油器冷卻不良，偶件卡死。當(dāng)清除泥沙使水道暢通后，故障即可排除。

噴油器針閥偶件的配合精度極高，并且噴孔孔徑很小，為了預(yù)防偶件卡死，應(yīng)清洗燃油系統(tǒng)各零件，使用清潔柴油，并保持噴油器有良好的冷卻條件；嚴(yán)格按照季節(jié)變化選用規(guī)定牌號(hào)的清潔柴油；新更換的針閥偶件要清除防銹油，以防工作時(shí)針閥積碳、膠結(jié)甚至卡住。

3 結(jié)語(yǔ)

柴油機(jī)燃油系統(tǒng)屬于高精密系統(tǒng)，使用中常會(huì)因?yàn)樗⒖諝夂碗s質(zhì)的進(jìn)入而產(chǎn)生故障，使發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常工作。所以要了解燃油供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，做好維護(hù)保養(yǎng)工作，以延長(zhǎng)柴油機(jī)的使用壽命。

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