柴油机燃料供给系故障教学系统的研制*

刘敬忠

浙江同济科技职业学院 浙江杭州 311231

柴油机燃料供给系故障教学系统的研制*

刘敬忠

浙江同济科技职业学院 浙江杭州 311231

通过对柴油机燃料供给系故障分析，设计了燃料供给系最常见故障的实训模拟方案，研制成功柴油机燃料供给系故障诊断与排除实训教学系统，改变了传统的因故障设置困难而仅从理论上进行分析与推理的实训教学现状。

柴油机；故障；实训；教学系统

汽车发动机故障诊断与排除实训是汽车制造、汽车检测与汽车维修类专业的一门重要课程。目前，汽油机故障诊断与排除实训教学系统型号较多，而柴油机故障诊断与排除实训教学系统极少，针对柴油机中故障发生率较高的燃料供给系的实训教学系统更是空白，无法开展柴油机燃料供给系故障诊断与排除实训教学，研制柴油机燃料供给系故障诊断与排除实训教学系统显得极其重要。

国内现阶段生产、销售和使用的柴油机绝大部分为传统的PLN（泵—管—嘴）型柴油机，所以柴油机燃料供给系故障诊断实训教学系统基于PLN型柴油机进行开发，重点研究常见故障的实训模拟方法和系统总体方案设计，并在此基础上制造出实物样机。

一、系统功能拟订

实训教学系统基于玉柴YC4108型柴油机进行开发，对系统的基本要求是能够模拟燃料供给系常见的主要故障，故障产生的原因和故障表象与真实情况相同，以逼真再现柴油机燃料供给系出现故障时的实际情况。另外，故障设置简单、快速，以适应教学的需要，且设置故障后不会对柴油机构成损害。

综合考虑上述因素，确定系统的基本功能为模拟下列常见故障：输油泵进油道进空气、燃油滤清器堵塞、喷油泵回油阀失效、喷油器不喷油、喷油器雾化不良、空气滤清器堵塞。

除了能够模拟上述6种常见故障之外，系统还应具有较好的可扩展性。

二、故障模拟方案

可以采用3种方案模拟故障，一是在准备设置故障的部位直接设置，如需在某油管接头处设置阻塞故障，可直接在接头处放置一堵塞物即可实现；二是在易出现故障的部位装设一个手动故障模拟阀，当模拟阀位于不同的工位时即可使系统工作于正常状态和故障状态；三是采用电磁阀，通过电控系统或计算机控制系统实现故障模拟。

在上述3种故障模拟方案中，第一种方案可以真实地再现故障，学生进行故障诊断和排除故障时的环境与真实环境完全相同，实训效果最好，但存在设置与排除时间较长的问题，且设置和排除故障时会有燃油外漏，在造成燃油损失的同时也污染了教学环境。第三种方案故障设置与排除时间短，但故障再现真实性差，学生在电控系统或计算机控制系统平台上能很快地诊断并排除虚拟故障，而在机器出现真实故障时他们不一定能快速诊断出故障部位。第二种方案将故障模拟阀装设于真实故障发生部位,且采用手动控制,虽然设置的故障是虚拟故障,但学生在诊断与排除时,必须找到真实故障发生部位并通过手动排除，与真实环境接近，实训效果比第一种方案稍逊色但优于第三种方案，并且在故障设置与排除时不会出现燃油外漏现象，是一种最理想的方案，最终选定该方案。

1.输油泵进油道进空气

通过输油泵进油道进空气模拟器引入少量空气进入输油泵前端的进油管内模拟进油道进空气故障，如图1。输油泵进油道进空气模拟器安装于燃油箱与输油泵之间，它有两个工作位置—正常工作位和故障工作位。当模拟器位于正常工作位时，进油道内无空气进入，发动机正常运转；当模拟器位于故障工作位时，少量空气将进入进油道内导致故障。

图1 输油泵进油道进空气模拟器原理图

2.燃油滤清器堵塞

燃油滤清器堵塞故障通过燃油滤清器堵塞模拟器进行模拟，燃油滤清器堵塞模拟器安装于喷油泵和燃油滤清器之间，如图2。模拟器内有两条并联通道—堵塞通道和非堵塞通道，相应地模拟器亦有两个工作位置—正常工作位和故障工作位。当模拟器位于正常工作位时，自燃油细滤器来的燃油经非堵塞通道流向喷油泵；当模拟器位于故障工作位时，燃油经堵塞通道流向喷油泵，模拟燃油滤清器堵塞故障。

图2 燃油滤清器堵塞模拟器原理图

在实际的燃油滤清器堵塞故障排除过程中，一般是旋松燃油滤清器出油口油管螺栓观察燃油流量，为此在燃油滤清器堵塞模拟器后端设计一条透明旁通油路，油路上装设流量观察开关，打开流量观察开关即可从透明油管中观察到燃油流量情况。

3.喷油泵回油阀失效

利用喷油泵回油阀失效模拟器模拟喷油泵回油阀失效故障，喷油泵回油阀失效模拟器与喷油泵回油阀并联，如图3。当喷油泵回油阀失效模拟器位于正常工作位时，喷油泵储油腔内的燃油经喷油泵回油阀流回燃油箱，使储油腔内的燃油保持正常工作压力；当回油阀失效模拟器位于故障工作位时，储油腔内的燃油直接流回燃油箱，储油腔内油压低于正常工作压力，柴油机难以起动。

图3 喷油泵回油阀失效模拟器原理图

4.喷油器不喷油或雾化不良

换装一个针阀偶件喷孔完全堵塞的喷油器可以模拟喷油器不喷油故障，换装一个雾化不良的喷油器即可模拟喷油器雾化不良故障，这两类故障设置时间稍长。通过设计快速联结机构可以提高换装效率。

设置喷油器雾化不良故障时，不宜采用雾化状态特别差或者根本不雾化的喷油器进行模拟，因为没有雾化的柴油进入气缸后很难着火燃烧，没有燃烧的柴油大部分会随排出的气体排出机外，但仍会有少量柴油流入油底壳，降低润滑油的品质。

5.空气滤清器堵塞

在空气滤清器后方与进气歧管之间装置空气滤清器堵塞模拟器可模拟空气滤清器堵塞故障，模拟器设计成旋转式或快速装拆式节流阀。为适应模拟器快速拆装的需要，空气滤清器总成与进气歧管之间的联接也应设计成快速拆装式。模拟器处于正常工作位时，进气管道通畅，发动机正常工作；模拟器处于故障工作位时，由于节流阀的节流作用，进入气缸的空气流量大大减少，实现空气滤清器堵塞故障模拟。

6.系统整体方案

对前述各故障模拟方案进行整合，按照柴油机燃料供给系的结构组成，将故障模拟系统分为燃料供给装置和空气供给装置两部分，两装置的原理分别如图4、图5所示。

图4 燃油供给装置原理图

图5 空气供给装置示意图

三、结束语

在柴油机故障诊断与排除实训教学工作中，燃料供给系的故障设置困难，一般仅从理论上进行分析与推理，学生无法获得感性认识。

柴油机燃料供给系故障诊断与排除实训教学系统的研制成功，填补了该项实训内容的空白，为培养学生对柴油机燃料供给系的故障诊断与排除能力提供了设备保障，对提高学生的感性认识具有积极的促进作用。

[1]玉柴机器股份有限公司.YC4D（YC4108）系列柴油机使用维护说明书[M].广西：玉柴机器股份有限公司，2005

[2]J.F.Dagel, R.N.Brady.司利增译.柴油机燃油系统结构及维修[M].北京:电子工业出版社,2004

The development of teaching system for the fault of diesel fuel supply system

Liu Jingzhong
Zhejiang tongji vocational college of science and technology, Hangzhou, 311231, China

Based on analysis for the fault of diesel fuel supply system, this study has designed a training simulation program of the most common failure for fuel supply system, then successfully developed a troubleshooting training teaching system for diesel fuel supply system, thus the traditional training teaching situation, which analysis only from the theoretical due to the difficulty of set failure, has improved.

diesel engine; fault; training; teaching system

book=41,ebook=384

2010-01-29

刘敬忠，高级工程师，汽车实训基地主任。

*本文系浙江同济科技职业学院2007年科研项目“柴油机故障诊断实训教学系统的研究开发”（TRC0712）成果。