柴油机燃油系统的结构特点与维护保养

2022-11-16廖青玲

农机使用与维修 2022年1期

廖青玲

(甘肃省会宁县农机服务中心，甘肃会宁 730799)

0 引言

柴油机燃油系统的功用是根据柴油机的工作需要，将清洁的适量柴油、定时以一定压力、喷入汽缸与空气相混合，形成可燃混合气。柴油机燃油供给系统是柴油机重要组成部分之一。它由油箱、粗滤器、输油泵、细滤器、喷油泵、喷油器和油管组成[1]。

目前，拖拉机上用的柴油机，其燃油系统主要有柱塞式喷油泵供油系统和PT供油系统。柱塞式喷油泵供油系统在一些中小型拖拉机上常见，由低压供油系统和高压供油系统两部分组成。PT供油系统在一些大马力拖拉机、推土机等工程机械上常见。P代表燃油的压力，T代表喷油器内量油口开启时间。PT供油系统是利用压力、时间来调节循环喷油量的供油装置[2]。康明斯NT、KT、NH等系列柴油机上应用了PT供油系统。

1 柴油机燃油系统结构特点

1.1 柱塞式喷油泵供油系统的结构特点

柱塞式喷油泵供油系统由低压供油系统和高压供油系统组成。低压供油系统由油箱、柴油滤清器、输油泵和低压油管组成，主要功用是储存、滤清和向高压供油系统输送足够量的柴油。高压供油系统由喷油泵、喷油器和高压油管组成，主要功用是按着柴油机的工作循环和工作顺序，定时、定量以一定的喷射压力将雾化良好的柴油喷入燃烧室。

1)柴油箱。柴油箱的主要功用是贮存燃油，同时对燃油具有沉淀净化的作用。油箱盖上设有通气孔，以保持油箱内部与大气相通，使燃油蒸气与空气能自由进出，防止工作中由于油面下降使油箱内出现真空，影响连续供油。油箱底部安装油箱开关。多缸柴油机的油箱底部装有输油和放油开关。

2)柴油滤清器。柴油的清洁度在很大程度上决定了喷油泵和喷油器的使用寿命。柴油滤清器的功用是滤除柴油中的机械杂质和水分，保证进入喷油泵柴油的清洁度。柴油机的燃油系统通常在低压油路中使用粗细两级过滤器，柴油滤清器普遍采用纸质滤芯，单缸柴油机则仅有细滤器。

3)输油泵。输油泵的功用是将柴油从燃油箱中吸出，并使柴油具有一定的压力，以克服滤清器等的阻力，保证连续不断地向喷油泵供油。输油泵的类型较多，有活塞式、膜片式和滑片式等。输油泵的输油压力主要取决于活塞弹簧的弹力。输油泵进油管螺钉里装有滤网，如果滤网破损要更换。滤网堵塞、活塞间隙过大、弹簧弹力下降等都会使输油泵供油不足，严重时会断油，一般输油压力为147～245 kPa。

4)喷油泵。喷油泵是柴油机燃油供给系统中最重要的组成部分。它的工作性能直接影响发动机的动力性和经济性。所以常称它为柴油机的“心脏”。柱塞式喷油泵供油系统配用的喷油泵有一缸一塞的多柱塞泵、一塞多缸单柱塞泵和分配式油泵等。喷油泵的功用是按照柴油发动机的工作顺序，根据柴油发动机负荷大小，通过调速器的作用，在规定的时刻和时间间隔内，将一定量的高压柴油经喷油嘴喷入各燃烧室。喷油泵的柱塞在凸轮的推动力和柱塞弹簧的张力交替作用下，在柱塞套内作直线往复运动，完成供油过程；供油量大小的调节，则是通过拨动柱塞调节臂，使柱塞在柱塞套内作旋转运动来完成。喷油泵凸轮每旋转一圈，它就完成一个进油、压油、回油的工作过程。

5)喷油器。喷油器的功用是将喷油泵送来的高压柴油均一、细微、均匀地喷入汽缸，使其与缸内压缩空气均匀混合，形成良好可燃混合气的装置。480型及S195型柴油机均采用轴针式喷油器。喷油器主要由喷油器体、调整螺钉、调压弹簧、顶杆、针阀偶件及罩帽等组成。

6)调速器。调速器的功用是适应负荷变化，自动地调节供油量的装置。调速器按其调速范围不同分单程式、双程式和全程式。在最高和最低之间的任一转速下，都起调速作用的为全程式调速器，该种调速器应用广泛。

1.2 PT供油系统的结构特点

PT供油系统主要由油箱、柴油滤清器、输油泵、喷油器以及喷油器驱动机构所组成。增压柴油机的PT供油装置中还装有排气烟度限制器。

1)浮子油箱。由于总体布置上的需要，大马力拖拉机采用高置式主油箱，即主油箱的位置高于喷油器。为了防止柴油机停车时柴油经回油管、喷油器反向流入汽缸和曲轴箱而稀释机油，在比喷油器位置低的地方设置一容量较小(只有8 L)平衡式浮子油箱，其基本结构、工作原理与化油器上的浮子室相同。浮子油箱的第二个作用是，由于它能保持恒定的油面高度，使进入输油泵的进油压力保持一定，有利于输油泵的出油压力、出油量的调节。

2)柴油滤清器。采用纸质滤芯的一级滤清器，承担柴油的初次滤清。

3)输油泵。这是一个低压(1.2 N·mm-2)齿轮泵，其作用是向喷油器输送柴油；在柴油机的转速、负荷变化时改变出油压力，进而使喷油器的循环喷油量随之变化。与输油泵组装在一起的还有膜片式稳压器、滤网总成、PTG双速式调速器、MVS全速式调速器(根据需要选装)、断油阀(柴油机停转用)、节流阀(控制柴油流量)。

4)喷油器。建立柴油的高压，并将柴油喷入燃烧室。根据柴油机转速、负荷的需要，通过进油时间的改变，对循环喷油量进行调节。

5)回油管。将多余柴油引回浮子油箱。

6)排气烟度限制器。增压柴油机负荷急剧变化(如突然加速)时，由于增压器涡轮的惯性，其转速升高要滞后一定时间，瞬时喷油量增多而空气充气量不变，造成燃烧不完全，柴油机排气冒烟。增压柴油机稳定运转时，柴油压力将止回阀推开，使柴油流向控制阀。控制阀通常处于关闭状态。此时柴油不能经过旁通油路返回输油泵。

1.3 PT供油系统与柱塞式喷油泵供油系统的区别

PT供油系统在结构和工作原理上，与柱塞式喷油泵供油系统差别很大，具有以下特点。

1)柱塞式喷油泵供油装置中，柴油高压的建立、定时供给与油量调节等都在喷油泵中进行，喷油器控制油压的高低。而PT供油装置柴油的高压建立、定时喷射是在喷油器中进行，油量调节是在输油泵中进行。

2)PT供油装置中的喷油泵是一个低压输油泵，取消了高压油管，避免了油压脉冲现象对喷油特性的影响使各缸喷油量均匀稳定。

3)喷油压力可高达9.8 MPa，喷孔直径很小(0.18 mm)，有利于柴油雾化，着火落后期短，柴油机工作柔和，燃烧比较完全，排气烟色好，使柴油机具有良好的动力性和燃料使用经济性。

4)进入喷油器的柴油只有20%喷入燃烧室，余下的柴油对喷油器进行冷却后流回油箱，这有利于提高喷油器的工作可靠性及使用寿命。

5)利用断油阀关闭油路，切断柴油的流动，使柴油机停止运转。

6)喷油正时由喷油器凸轮控制柱塞的下行时间而定。

7)零件数目少，结构紧凑，维修、调整简单。

2 维护保养

柴油机燃油系统有很多精密部件，如柱塞式喷油泵供油系统的三大精密偶件，即柱塞偶件、出油阀偶件、喷油器偶件；PT供油系统的燃油泵和PT喷油器等部件，对水、空气和杂质的进入，有着特殊的敏感性，所以在使用中柴油发动机经常因此而出现故障。此时，不仅使发动机工作异常和性能下降，而且易造成有关零件的损坏。因此，在使用中必须严防水、空气和杂质进入燃油系统。

2.1 避免水进入燃油系

燃油中的水可能由加注的燃油带入(油中含有水)，或在拖拉机每班工作之后未及时加满燃油而引起的，在燃油箱未充满燃油的情况下，由于夜间温度下降，空气中的蒸气使油在油箱内壁上冷凝，从而使冷凝水进入燃油中。因此，要求拖拉机在每班作业后必须将油箱加满燃油，不要养成班前加油的习惯。另外，为了排除已进入油中的水，每班作业前应打开油箱下面的排泄开关进行放水作业。打开燃油滤清器下面的排污塞也能放水、并观察油中进水的情况。需要特别注意的是喷油泵长期停用时(如拖拉机冬季停歇)，在泵内很容易因水蒸气的凝结而生锈。如果没有采取必要的措施就启动发动机，则喷油泵中的有关零件就会因锈死而损坏。因此，在喷油泵尤其是PT泵较长时期停用时，应使之定期转动，并保持其中有足够的存油，要求在启动前对喷油泵进行仔细的检查，在确信无锈死和零件转动灵活的情况下再启动柴油发动机。

2.2 避免空气进入燃油系

空气进入燃油系统将使柴油发动机出现异常现象，诸如功率下降、启动困难、转速不稳定(喘气)、甚至突然熄火等。这是因为混入油中的空气会使各缸的喷油不均匀度大大增加，而且将减少喷油量或完全停止喷油。

燃油系进气往往是由于进油管路漏气或油泵相关密封部位密封失效所引起。燃油系统的管路中可能产生漏气的部位是浮子油箱、燃油滤清器、油泵。如果在浮子油箱与燃油滤清器之间漏气，则在滤清器上部就会出现空腔，这是因为混有空气的燃油是从滤清器上部流入的，所以空气进入后便集聚并停滞在滤清器上部。此时必然会造成发动机启动困难，甚至根本不能启动。遇到这种情况必须打开滤清器的顶盖使之加满燃油，然后再启动。应该注意，在保养时从滤清器排放塞放出水、污垢和较多燃油后，也应打开滤清器盖向滤清器中补充燃油，否则也会造成启动困难。

查找油泵的漏气部位可在发动机处于怠速运转情况下进行，检查时应依次分别在可能漏气的部位滴加润滑油或用手指堵住有关孔口。然后注意观察，若滴加的润滑油被吸入泵体或堵住孔口后发动机喘气现象可以消除或有所减轻，则说明被检查的相应部位有漏气现象。诊断出油泵漏气部位之后，应根据不同情况采取相应措施。对各垫片和接头处只需更换垫片(如已损坏)或将有关螺钉拧紧。对于有橡胶密封件的部位，一般须更换密封油封或O形圈，但当与之相配合的轴(如计时器轴)已磨出沟槽时，也应进行修理或更换。

在滤清器和PT喷油泵之间漏气是不易检查的，一般只能从外表观察油管是否损坏、管路接头有无松脱等。另外，如果有漏气的情况，在发动机停止后会看到有燃油从漏气处泄出，由此也可判断漏气部位。一般来说，上述的漏气部位还是较容易查找的，较为困难的是PT泵的密封失效，空气吸入泵体并进入燃油系统供至喷油器。此时，发动机就会明显地产生转速忽高忽低的“喘气”现象。在漏气轻微时，这种现象出现在怠速或低速的情况下，漏气严重时，发动机在中速甚至高速也会有这种现象。

PT喷油泵密封失效的故障一般是在其工作较长时期以后发生。因为此时各密封部位的密封件(橡胶油封和O形密封圈)或与之相互配合的零件(轴)产生磨损所致。由于所有的PT泵在使用中迟早都会出现这个问题，所以对PT泵必须进行定期检查或者在刚刚出现这种故障之后就立即采取相应措施。

2.3 避免机械杂质进入燃油系

机械杂质进入燃油中，不仅会加剧精密偶件的磨损，缩短使用期限，而且还会影响油泵工作性能的发挥。为防止杂质进入燃油，在燃油加注时应该特别注意下述问题：燃油应经过较长时间的沉淀、用专用的十分干净的油桶，通过滤网注入油箱。另外，应要求拖拉机在每天作业后即加满燃油，这不仅可防止冷凝水的产生，而且能使油中的杂质充分沉淀，以便在班前放水时可随之排掉。

防止杂质进入还要对燃油滤清器及时进行检查和保养。对于滤清器芯子的污染情况可在车上对滤清器的阻力进行检查，在标定转速下利用安装在滤清器与油泵之间的真空表进行检测。按规定滤芯每工作500 h就应进行更换。PT泵上的滤清器也是滤清灰尘或杂质的。下滤网上的磁铁是专用来清除运动零件(如齿轮泵)所磨掉的金属屑或铁锈。按规定工作500 h应使用汽油彻底拆检清洗下滤网。在重新安装该滤清器时应注意：更换O形橡胶圈，勿压坏滤网；将细滤网(一端有孔)装在上边，使有孔端朝下(否则油路不通)；粗滤网(两端有孔)装在下边，使带磁铁的一端朝上；上面起压紧作用的锥形弹簧应使其小端朝下。