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第二節 電子控制汽油機的燃油供給系統的診斷與維修

一、燃油箱的構造與維修

1.燃油箱的構造

燃油箱通常用經過特殊處理的耐腐蝕薄鋼板沖壓后焊接而成。燃油箱在比正常壓力高出一倍的壓力下也不準泄漏。燃油箱應設置開口和安全閥,以便在壓力過高時能夠泄壓,如圖2-1所示的注油管焊合件14和翻車閥18。但是燃油既不得從加油口也不得從壓力平衡裝置處逸出。在道路不平、車輛受到沖擊、彎道行駛以及汽車側傾時都要滿足這個要求。

燃油箱必須遠離發動機布置,以便即使在發生意外事故時也不會引起燃油起火爆炸。通常轎車發動機安置在前部,燃油箱則布置在后部,用鋼帶緊固。

燃油箱使用日久,污垢累積,影響燃油清潔度,必須對燃油箱進行清洗。清洗時要嚴格按照安全規范進行。

燃油箱內設有油位開關,用于指示燃油箱內的燃油量,當燃油量低于一定數值時報警。

2.燃油箱的維修

(1)燃油箱的拆卸

1)按燃油減壓程序給供油管路減壓。

2)拆下圖2-1所示的輸油軟管I與燃油濾清器總成的接頭,將拆開的軟管端對準一個事先準備好的盛油容器。

3)將點火開關打到“ON”(起動燃油泵總成),排出燃油箱焊合件內的剩余燃油,然后將它關閉。(若燃油泵總成損壞不能工作,則先從車內地板上的圓形孔處拆下燃油泵總成,用手動泵抽油)。

4)拆開燃油泵總成線路接頭。

5)從注油管焊合件上拆下注油膠管、通氣管。

6)用千斤頂頂住燃油箱焊合件后,擰下固定螺釘。

7)將燃油箱焊合件降低一點,從燃油箱焊合件上拆開圖2-1所示的輸油軟管Ⅰ、回油軟管Ⅰ以及透氣膠管Ⅰ。

8)放下燃油箱焊合件,從燃油箱焊合件上拆除注油膠管和通氣膠管。

9)拆除燃油分離器以及透氣膠管Ⅱ和Ⅲ。

10)拆除燃油泵總成,用手動泵抽出燃油箱焊合件內的剩余燃油。

11)拆除翻車閥。

(2)燃油箱的拆卸注意事項

1)維修與汽油有關的部件時,嚴禁火源或熱源。

2)切勿用敞開的容器盛汽油,否則易發生火災。

3)若不能立即清洗燃油箱焊合件,則先不拆燃油泵總成和翻車閥,且要封住各管路出口,因為此時燃油箱焊合件內仍有剩油和油氣,容易產生危險。

(3)燃油箱的清洗

1)清空燃油箱焊合件內的殘油。

2)用溫水或自來水反復清洗。

3)晾干。

(4)燃油箱清洗注意事項 燃油箱焊合件內不能留有水分,否則會產生銹蝕。若燃油箱焊合件內部生銹,則應更換。

(5)燃油箱安裝注意事項

1)先裝上燃油泵總成、翻車閥及燃油分離器。

2)接上注油膠管、通氣膠管、輸油軟管Ⅰ、回油軟管Ⅰ以及透氣膠管Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。

3)頂起燃油箱焊合件,裝好螺釘。

4)接好燃油泵總成線路接頭。

5)接好各管路的其他端。

6)加油。

7)執行燃油泄漏檢查程序,檢查管子是否連接牢固,是否有漏油現象。

二、燃油管的構造與維修

1.燃油管的構造

燃油管可用柔性的無縫金屬管或耐火、耐油的合成材料軟管制造。燃油管不允許有破損、泄漏或堵塞。安裝燃油管時必須防止機械損傷和熱烤的可能性。例如汽車運動時不能讓燃油管與其他金屬零部件摩擦而破損,也不能因為燃油管所連接的兩個零部件之間相互錯位、扭轉而使燃油管打結、彎折和壓扁。燃油管不能緊貼或靠近排氣歧管、排氣管、三元催化轉化器和點火線圈等高溫部位。非但如此,而且要杜絕燃油滴漏、燃油蒸氣泄漏導致燃油滴或燃油蒸氣累積在熱的零部件或電氣裝置上,從而有被點燃的可能性。

如果發現燃油管有異物堵塞,必須立即排除。破損、壓扁、彎折的燃油管必須立即更換,不可勉強維修使用。

2.燃油管的維修

燃油管和燃油系統零部件、燃油管和燃油管之間可用專門的快速接頭連接,既牢靠又方便。

(1)管路連接 燃油管路的連接方法因管而異,當重新連接時,應確保連接正確并確保夾緊每根軟管,如圖2-5所示。當與下例類型的硬管連接時,應將軟管插到凸起處,如圖2-5a所示;當與直管或彎管連接時,應將軟管插入深度為△2,如圖2-5b所示。其中△1距離軟管端部3~5mm處可靠夾緊;△2硬管與軟管的插入深度為20~30mm。

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圖2-5 燃油管路的連接方法

1—硬管 2—管夾 3—軟管

(2)燃油管的拆卸與安裝

1)燃油管拆卸注意事項。在擰松或拆卸燃油管路以前,必須經過燃油減壓程序,否則極易被管內的高壓燃油所傷。

2)燃油管的拆卸。

①按燃油減壓程序給供油管路減壓。

②用專用卡鉗夾住夾箍,拆開管接頭,如圖2-6所示。

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圖2-6 燃油管的拆卸

注意:在油管被拆開之后,可能會有少量燃油流出,為了避免拆卸時對人員造成傷害,應用布蓋住要拆卸的接頭,拆完后將布妥善處理,以免污染環境或引發火災。

③在燃油管上標出夾箍的位置,便于過后安裝。

④專用卡鉗的使用方法:拆卸時,將卡鉗口側置于夾箍耳部,將其完全切斷(注:此類夾箍是一次性的)。

3)燃油管的安裝

①將燃油軟管和硬管用夾箍連接起來。

②將夾箍裝在先前管上標示的位置。

③執行燃油泄漏檢查程序,檢查管子是否連接牢固,是否有漏油現象。

三、電動燃油泵的構造與維修

1.電動燃油泵的構造與工作原理

(1)電動燃油泵的總體構造 如前所述,電動燃油泵按照安裝位置的不同可分為在線泵和在箱泵。在箱泵因其性能優越而得到更為廣泛的應用。電動汽油泵總成,如圖2-7和圖2-8所示,由電動汽油泵泵芯及托架構成。

(2)電動燃油泵的控制電路 電動燃油泵由蓄電池通過燃油泵繼電器供電。燃油泵繼電器由ECU控制閉合或斷開。點火開關的鑰匙放在點火位置時,電動燃油泵不一定通電。鑰匙轉到起動位置時,ECU將燃油繼電器閉合,電動燃油泵立即運轉并連續供油。鑰匙從起動位置轉到點火位置時,電動燃油泵繼續運轉,這與起動前鑰匙處在點火位置時的情形不同。因為,ECU只有在發動機旋轉的條件下才會令燃油繼電器閉合。這樣,可以杜絕發動機停止工作時還繼續噴入燃油造成溢油的可能;在汽車發生事故、發動機熄火的情況下,可以防止燃油從可能已破損的燃油管流出。

(3)電動燃油泵的組成 電動燃油泵由泵、電動機及泵蓋三部分組成,如圖2-9所示。按所涉及的不同應用場合,應采用不同原理的泵,這將在后面詳細說明。

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圖2-7 電動汽油泵總成圖

1—橡膠圈 2—固定座 3—橡膠緩沖墊 4—電動汽油泵 5—濾網

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圖2-8 燃油泵總成(包含油位傳感器)

1—鐵支架組合件 2—線束接頭 3—泵芯 4—濾網合件 5—橡膠座 6—固定板 7—油位傳感器 8—膠管 9—夾箍 10—螺母 11—密封圈 12—連接套

電動機由一個永久磁鐵系統和一個電樞組成。其構造由特定的系統壓力決定。泵蓋上設有電接頭、出油管接頭和單向閥。單向閥用于在電動燃油泵停止運轉以后仍使發動機燃油系統保持在一個給定的壓力水平上。如果沒有這個單向閥,那么在燃油系統中,高于常壓的燃油將流回燃油泵和燃油箱而使系統泄壓,系統中的燃油則因高溫而汽化,生成蒸氣泡,造成氣阻,此乃燃油系統之大忌。泵蓋上還可設置抗無線電干擾的裝置。

各種電動燃油泵都有一個共同的特點,即泵和電動機處在同一個燃油泵殼體里面,而且始終被燃油所包圍。這就解決了潤滑和電動機散熱的問題,有利于提高電動機功率。此外,在泵和電動機之間也不需要復雜的密封裝置。

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圖2-9 電動燃油泵

1—泵 2—電動機 3—泵蓋

(4)泵的類型及工作原理 用于間接噴射的電動燃油泵可分為變容泵和流動泵兩類。每一類泵又可分成兩種。

1)變容泵。變容泵是根據變容原理工作的。多點噴射系統中多數采用變容泵。

①輥子泵(圖2-10a)。這是變容泵的一種,可產生高達650kPa的壓力。一個開槽的轉子偏心安裝在一個燃油腔內。每個槽內設有一個浮動的輥子。當轉子旋轉時,離心力在剛建立起來的燃油壓力幫助下迫使這些輥子朝外壓在燃油腔周邊的外輥子道上和轉子槽的后側面上。這樣,兩個相鄰的輥子和開槽的轉子及燃油腔的外輥子道之間構成了一個密封的空腔,而這兩個輥子恰好起到密封的作用。燃油從進口A進入腎形進油道。密封腔形成之初與腎形進油道連通。隨著轉子的旋轉,密封腔容積不斷擴大,從進油道吸入燃油。最后,腎形進油道與密封腔的通道將被切斷,密封腔的容積將不斷縮小,于是形成泵油作用,密封腔中的燃油通過腎形出油道經轉子上的小孔和出口B離開輥子泵,再經電動機由高壓側的泵蓋流出。

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圖2-10 燃油泵的類型

a)輥子泵 b)內齒輪泵

②內齒輪泵(圖2-10b)。這也是一種變容泵,可產生高達400kPa的壓力。它由一個外齒輪和一個內齒輪組成。電動機驅動外齒輪,內齒輪被外齒輪帶動而旋轉。因為內齒輪比外齒輪多一個齒,所以旋轉時兩個齒輪之間所夾的空腔容積是變化的。在空腔容積增加期間,空腔與腎形進油道連通。燃油被吸入。一旦轉子轉過最大容積點,空腔就切斷與腎形進油道的通道。接著,空腔容積逐步縮小,而且空腔與腎形出油道連通,燃油便通過電動機和燃油出口流出。

2)流動泵。流動泵是根據流體動力學原理工作的,特別適用于必須盡可能避免噪聲的場合。

①圓周泵(圖2-11a)。這是流動泵的一種。可產生高達300kPa的壓力。它有一個葉輪,圍繞著葉輪的圓周裝有許多葉片。泵的外殼被分成兩個部分,一條流道環繞著外殼整個圓周的葉片。旋轉著的葉輪環內的葉片將泵出的液體加速,往外甩入流道。在流道內,速度能轉變成壓力能,建立起幾乎穩定的壓力。這種液流實際上是沒有脈動的,因此它引起的振動與噪聲較低。

②側面流道泵(圖2-11b)。這也是一種流動泵,可產生100kPa以下的壓力。側面流道泵的工作原理類似于圓周泵,也是依靠離心力泵油的。兩者的主要差別在于葉輪的設計不同。側面流道泵的流道在葉輪的側面,由相鄰兩葉片圍成,而且葉片的數目較少。側面流道泵產生的壓力往往低于圓周泵,所以適合于用作前置泵,或稱增壓泵,用于在雙級泵中去除熱燃油中可能產生的燃油蒸氣泡,或者使得燃油蒸氣泡根本就不產生。在線泵因為無法像在箱泵那樣用旋流盆去除燃油蒸氣泡(圖2-2),所以必須用這種泵作增壓泵。

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圖2-11 燃油泵的類型

a)圓周泵 b)側面流道泵

(5)單級泵與雙級泵 早年的汽油噴射系統如博世公司的K-Jetronic,L-Jetronic和KE-Jetronic等都采用單級輥子泵,如圖2-12所示。后來為了去除燃油蒸氣泡,采用側面流道泵作為增壓泵,形成了雙級泵,用于Motronic和Mono-jetronic等系統。

1)單級泵。輥子泵中轉子9偏心地安裝在泵體7內,滾柱8裝在轉子的凹槽中。當轉子旋轉時,滾柱在離心力的作用下緊壓在泵體的內表面上。同時在慣性力的作用下,滾柱總是與轉子凹槽的一個側面貼緊,從而形成若干個工作腔。在汽油泵工作過程中,進油口1一側的工作腔容積增大,成為低壓吸油腔,汽油經進油口被吸入工作腔內。在出油口6一側的工作腔容積減小,成為高壓壓油腔,高壓汽油從壓油腔經出油口流出。

限壓閥2的作用是當油壓超過0.45MPa時開啟,使汽油回流到進油口,以防止油壓過高損壞汽油泵。在出油口處裝設單向止回閥5,當發動機停機時,單向閥關閉,防止管路中的汽油倒流回汽油泵,借以保持管路中有一定的油壓,目的是再起動發動機時比較容易。

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圖2-12 滾柱式電動汽油泵

1—進油口 2—限壓閥 3—輥子泵 4—電動機電樞 5—單向止回閥 6—出油口 7—泵體 8—滾柱 9—轉子

2)雙級泵。雙級泵有以下兩種:

①內齒輪泵組成的雙級電動燃油泵,這種泵的第一級為側面流道泵,主級為內齒輪泵,如圖2-13所示。

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圖2-13 內齒輪泵組成的雙級電動燃油泵

1—第一級(側面流道泵) 2—主級(內齒輪泵) 3—電動機電樞 4—整流器 5—止回閥 6—電接頭

②圓周泵組成的雙級電動燃油泵。這種泵的第一級也是側面流道泵,主級為圓周泵,如圖2-14所示。

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圖2-14 圓周泵組成的雙級電動燃油泵

1—帶進油管接頭的進油蓋 2—葉輪 3—第一級(側面流道泵) 4—主級(圓周泵) 5—泵外殼 6—電動機電樞 7—止回閥 8—帶出油管接頭的端蓋

2.電動燃油泵的維修與故障診斷

(1)電動燃油泵的拆卸 電動燃油泵的拆卸如圖2-8所示。

1)拆下鐵支架組合件下端的螺母,依次取下固定板、橡膠座、濾網合件。

2)用專用卡鉗拆除兩個夾箍。

3)斷開線束接頭。

4)向下取出泵芯、膠管。

5)拆下線束尾端的同定螺母,拆開油位傳感器。

(2)電動燃油泵拆卸注意事項

1)一般情況不要拆油位傳感器,若確有需要,請特別注意與其相連的導線。

2)拆油位傳感器時,不要接觸電阻板或損壞傳動臂,否則可能導致油位器失靈。

(3)電動燃油泵的安裝

1)先將油位傳感器裝在鐵支架上(注意導線是否接好)。

2)線束接頭插入泵芯插孔,同時套緊帶夾箍的膠管。

3)夾好夾箍。

4)依次將濾網、橡膠座、固定板裝好,接著上緊螺母。

5)執行燃油泄漏檢查程序,檢查管子是否連接牢固,燃油泵總成是否能正常工作。

(4)電動燃油泵的故障診斷

1)電動汽油泵的檢修。電動汽油泵最常見的故障是泵內閥泄漏和電動機故障,油泵磨損而使泵油壓力不足也偶有發生。

①就車油壓檢查法。用一跨接軟線分別連接蓄電池(+)和汽油泵繼電器“Fp”接柱,使汽油泵工作,測量輸油管路中的油壓。

a)如果油壓正常,說明汽油泵、油壓調節器均良好。

b)如果油壓偏高,則一般為油壓調節器不良。

c)如果油壓偏低,則將油壓調節器回油管拆下并將接口堵住,再使汽油泵工作,測量輸油管中的油壓。如果此時油壓能達到正常值,說明是油壓調節器不良,需更換油壓調節器;如果壓力仍然偏低,則為汽油泵安全閥或汽油泵本身不良。

d)如果測量出油口壓力為零,則為汽油泵電動機不工作或油路堵塞。

②測量電阻檢查法。用萬用表電阻擋測量汽油泵電動機電阻,一般為0.5~3Ω,如果電阻很大,則說明電動機內部接觸不良或有斷路。

2)汽油泵控制電路的常見故障及檢查。

①汽油泵不工作的原因。汽油泵不工作是造成發動機不能起動或起動后隨即熄火的常見故障原因之一。造成汽油泵不工作的原因有。

a)汽油泵電動機不能轉動。

b)EFI主繼電器故障。

c)汽油泵繼電器故障。

d)空氣流量傳感器汽油泵開關接觸不良。

e)ECU或轉速傳感器故障(空氣流量計不帶汽油泵開關或D型EFI系統)。

f)線路插接器松動、接觸不良、熔絲燒斷以及點火開關不良等。

②故障的診斷方法。電動汽油泵的控制參見電路圖,可用如下方法確定故障的具體部位。

a)用一導線將汽油泵檢查插頭跨接,接通點火開關,看汽油泵工作與否。

若汽油泵工作,可判定為空氣流量傳感器汽油泵開關或汽油泵繼電器至空氣流量計之間的線路不良,需檢查空氣流量傳感器汽油泵開關能否通路。如果能通路,則為有關線路問題,檢查線路和插接器;如果不能通路,則需更換空氣流量傳感器。

對于由ECU控制汽油泵的EFI系統,則先檢查轉速與曲軸轉角信號是否正常,如果信號不正常,需更換轉速信號傳感器;如果信號正常,線路連接也無問題,則說明故障在ECU。

若將汽油泵檢查插接器跨接后汽油泵仍不工作,則需作下一步檢查。

b)用萬用表的電壓擋測量檢查插孔+B對地電壓,正常電壓應為蓄電池電壓。

若指示電壓低或無電壓指示,則為汽油泵繼電器前的電源電路有故障,需檢查有關的保險器、線路插接器以及點火開關等。

若電壓正常,則作下一步檢查。

c)用萬用表電壓擋測量檢查插孔對地電壓,正常值也應為蓄電池電壓。

若電壓正常,可判定為汽油泵及有關電路有故障。檢查有關的線路,如果無問題,則說明故障在汽油泵。若電壓不正常,則需檢查或更換汽油泵繼電器。

四、燃油濾清器的構造與維修

1.燃油濾清器的構造與作用

汽油噴射與化油器對燃油供給系統的要求有很大的差別。因為噴油器是一個高度精密的部件,容不得燃油中的一點點雜質。燃油中的固體微粒會引起磨損,水分會導致銹蝕和鼓脹,因此必須用專門的濾清器去除之。

濾清器通過一系列效應去除固體微粒,諸如過濾、擴壓、撞擊和阻塞。這些單獨作用的過程的過濾或阻留效率與微粒尺寸和通流速度有關。濾清器的厚度(取決于微粒在濾清器材料中逗留的時間)是與這些因素相關的。

當受污染的液體流過濾清器時,雜質微粒沉積在濾清器表面,累積起來形成一層結構極細的“濾泥”,且隨著時間的推移而增厚。這層濾泥具有阻留特性,如同實際的過濾材料一樣。所以,只有在形成濾泥之后才能達到最大過濾效率。

與毛氈濾清器和流線式(又稱盤式)濾清器相比,紙是濾清器的最佳材料。從紙纖維中加工出紙纖毛,并且浸透樹脂類物質。紙纖毛以一種特別的方式與燃油通路融合成一體,使得燃油盡可能以相同的速度流過濾清器的每一個表面。定期更換燃油濾清器可確保汽油噴射系統有效地防止燃油污染和磨損。

圖2-15所示為一種燃油濾清器的構造。燃油濾清器的壽命通常在汽車行駛30000~80000km,視燃油污染程度和濾清器容積而定。

2.燃油濾清器的維修

(1)燃油濾清器總成拆卸

1)按燃油減壓程序給供油管路減壓。

2)在燃油濾清器總成的正下方放一個接油的容器。

3)用專用卡鉗拆下燃油濾清器總成兩端的一次性夾箍,拔出軟管,如圖2-16所示。

4)松開支架上的螺栓,取下燃油濾清器總成。

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圖2-15 燃油濾清器

1—濾清器蓋 2—密封圈 3—濾清器外殼 4—塞頭 5—支承肋板 6—紙質濾芯 7—紙管

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圖2-16 燃油濾清器拆裝示意圖

(2)燃油濾清器總成安裝

1)將新的燃油濾清器總成卡進支架圈內。

2)將套有新夾箍的軟管接上燃油濾清器總成兩端,用專用卡鉗上緊夾箍。

3)上緊支架上的螺栓。

4)執行燃油泄漏檢查程序,檢查管子是否連接牢固,是否有漏油現象。

五、燃油分配管(油軌)的構造與維修

燃油分配管功用是將汽油均勻、等壓地輸送給各缸噴油器。由于它的容積較大,故有儲油蓄壓、減緩油壓脈動的作用。在多點噴射的場合,所有的噴油器都直接與燃油分配管相連接,并從那里得到燃油供應,油軌總成如圖2-17所示。除了噴油器以外,通常燃油分配管上還裝有燃油壓力調節器,有的還裝有燃油壓力阻尼器。

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圖2-17 油軌總成

1—進油管 2—燃油分配管 3—油壓調節器 4—汽油濾清器 5—噴油器

燃油分配管的尺寸要經過仔細的考慮,以防止局部的燃油壓力波動,否則會由于噴油器開啟與關閉時產生的擾動引起共振而觸發這種壓力波動。這樣,才能防止噴油量因壓力波動而受影響,引起發動機負荷和轉速的改變。根據特定的車型及其特殊要求,燃油分配管可用鋼、鋁合金或塑料制成。

燃油分配管也可以包含一個與它做成一體的檢測閥,用于維修時泄放壓力以及檢測。

多點噴射的噴油器按燃油進入部位的不同而分成頂注式和底注式,如圖2-18和圖2-19所示。頂注式噴油器從頂部進油,只有頂部插入燃油分配管,噴油器其余部分突出在燃油分配管外面,如圖2-18所示。噴油器底部安裝在進氣歧管上,燃油分配管并不直接與進氣歧管連接。底注式噴油器從側面進油,整個噴油器插入燃油分配管,浸沒在流動的燃油中,如圖2-20所示。燃油分配管本身直接安裝在進氣歧管上。噴油器或者用鎖夾,或者用燃油分配管上罩住電接頭的蓋罩固定在燃油分配管上。這種結構使噴油器冷卻得較好,且安裝高度較低。

六、燃油壓力調節器構造與維修

1.多點噴射燃油壓力調節器構造與工作原理

多點噴射燃油壓力調節器裝在燃油分配管的末端,如圖2-18和圖2-19所示。燃油壓力調節器的功能不是使燃油分配管和噴油器內的燃油壓力(兩者相等)保持恒定不變,而是使燃油供給系統的壓力與進氣歧管壓力之差值保持恒定不變。

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圖2-18 安裝頂注式噴油器的燃油分配管

1—燃油分配管(油軌) 2—頂注式噴油器 3—燃油壓力調節器

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圖2-19 安裝底注式噴油器的燃油分配管

1—進油口 2—底注式噴油器 3—電接頭 4—供電接觸軌 5—燃油壓力調節器 6—回油口

多點噴射燃油壓力調節器的構造如圖2-20所示,薄膜4將燃油壓力調節器分隔成上、下兩個腔。上腔內有彈簧2,并用軟管與進氣歧管相連接。下腔內充滿從燃油分配管經過進油口6流入的燃油。柔性的薄膜由橡膠—纖維制成,它可變形而帶動閥座3,使閥5開啟或關閉,但因其變形量很小,彈簧2的作用力可認為保持恒定,所以閥5的啟閉主要由下腔的燃油壓力與上腔的進氣歧管壓力之差決定。假定起初閥5關閉,后來發動機負荷減小,進氣歧管壓力減小,上述的壓力差增大,直到薄膜被燃油壓力頂起,閥5開啟,燃油通過回油口7泄流,燃油壓力下降,直到閥5關閉。如此,使得燃油壓力與進氣歧管壓力之差在任何負荷下都保持恒定不變,如圖2-21所示。

燃油供給系統的壓力與進氣管壓力之差由油壓調節器中的彈簧2的彈力限定,調節彈簧預緊力即可改變兩者的壓力差,也就是改變噴油壓力。

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圖2-20 多點噴射燃油壓力調節器

1—進氣歧管接頭 2—彈簧 3—閥座 4—薄膜 5—閥 6—進油口 7—回油口

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圖2-21 油壓調節器調節工作示意圖

2.多點噴射燃油壓力調節器的維修

檢測發動機運轉時汽油管路內的油壓,可以判斷電動汽油泵或油壓調節器有無故障,汽油濾清器是否堵塞等。檢測汽油壓力時,應準備一個量程為1MPa左右的油壓表及專用的油管接頭,按下列步驟檢測汽油壓力。

(1)油壓表的安裝

1)將汽油系統卸壓。起動發動機,在發動機運轉時拔下電動汽油泵繼電器(或拔下電動汽油泵電源插頭),待發動機自行熄滅后,再轉動起動開關,起動發動機2~3次,汽油壓力即可完全釋放,然后關閉點火開關,裝上電動汽油泵繼電器(或插上電動汽油泵電源接線)。

2)拆下蓄電池負極搭鐵線。

3)拆除冷起動噴油器油管接頭螺栓(拆開螺栓時,要用一塊棉布包住油管接頭,以防汽油噴濺),將油壓表和油管一起安裝在冷起動噴油器油管接頭上,如圖2-22a所示。

油壓表也可以安裝在汽油濾清器油管接頭、汽油總管接頭或用三通接頭接在汽油管道上便于安裝和觀察的任何部位,如圖2-22b所示。

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圖2-22 油壓表的安裝

a)油壓表裝在噴油器接頭上 b)油壓表裝在濾清器油管接頭上

4)擦干濺出的汽油。

5)重新裝上蓄電池負極搭鐵線。

(2)汽油系統靜態油壓的測量

1)用一根短導線將電動汽油泵的兩個檢測插孔跨接。

2)打開點火開關(但不要起動發動機),讓電動汽油泵運轉。

3)測量汽油壓力。其正常油壓應為300kPa左右。若油壓過高,應檢查油壓調節器;若油壓過低,應檢查電動汽油泵、汽油濾清器和油壓調節器。

4)拔掉電動汽油泵檢測插孔的跨接線,關閉點火開關(OFF)。

(3)汽油系統保持壓力的測量 靜態油壓結束5min后,再觀察油壓表指示的油壓。此時的壓力稱為汽油系統保持壓力,其值應≥147kPa。若油壓過低,應進一步檢查電動汽油泵、油壓調節器及噴油器有無故障。

(4)發動機運轉時汽油壓力的測量

1)起動發動機。

2)讓發動機怠速運轉,測量此時的汽油壓力,如圖2-23a所示。

3)緩慢開大節氣門(踩下加速踏板),測量在節氣門接近全開時的汽油壓力。

4)拔下油壓調節器上的真空軟管,并用手堵住,如圖2-23b所示。讓發動機怠速運轉,測量此時的汽油壓力。該壓力應和節氣門全開時的汽油壓力基本相等。

不同車型汽油系統的汽油壓力各不相同。測得油壓過高,應檢查油壓調節器及其真空軟管;若測得的油壓過低,則應檢查電動汽油泵、汽油濾清器及油壓調節器。

(5)電動汽油泵最大壓力和保持壓力的測量

1)將汽油系統卸壓。

2)拆下蓄電池負極搭鐵線。

3)將油壓表接在汽油管路上,并將出油口塞住,如圖2-24所示。

4)接上蓄電池負極搭鐵線。

5)使用一根導線將電動汽油泵的兩個檢測插孔跨接。

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圖2-23 汽油壓力的測量

a)測量怠速及節氣門全開時的燃油壓力 b)測量拔下油壓調節器真空軟管后的燃油壓力

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圖2-24 電動汽油泵最大壓力和保持壓力的測量

6)打開點火開關,持續10s左右(不要起動發動機),使電動汽油泵工作,同時讀出油壓表的壓力,該壓力稱為汽油泵的最大壓力。它應當比發動機運轉時的汽油壓力高200~300kPa,通常可達490~640kPa。如不符合標準值,應更換電動汽油泵。

7)關閉點火開關,5min后再觀察油壓表的壓力,此時圖2-24所示的電動汽油泵最大壓力稱為汽油泵的保持壓力。其值應>340kPa。如不符合標準壓力的測量值,應更換電動汽油泵。

8)拆下油壓表。

(6)油壓調節器保持壓力的測量 當汽油系統保持壓力不符合標準值(<147kPa)時,應作此項檢查,以便找出故障原因。其檢查方法是:

1)將油壓表接入汽油管路上。

2)用一根短導線將電動汽油泵的兩個檢測插孔跨接。

3)打開點火開關(ON),并保持10s,讓電動汽油泵運轉。

4)關閉點火開關(OFF),拔去電動汽油泵檢測插孔上的跨接導線。

5)用包上軟布的鉗子將油壓調節器的回油管夾緊。

6)5min后觀察汽油壓力,該壓力稱為油壓調節器保持壓力。如果壓力仍然低于汽油系統保持壓力的標準(147kPa),則說明汽油系統保持壓力過低的故障不在油壓調節器;相反,若此時壓力>147kPa,則說明油壓調節器有泄漏,應更換。

7)拆下油壓表。

(7)拆卸油壓表 油壓表的拆卸應該在測量完汽油壓力后,按下列拆卸油壓表拆卸油壓表。

1)釋放汽油系統的油壓。

2)拆下蓄電池負極搭鐵線。

3)拆下油壓表。

4)重新裝好油管接頭。

5)接好蓄電池負極搭鐵線。

6)預置汽油系統的油壓。

7)檢查油管各處有無漏油。

檢修前注意事項:松開連接部位前,要清洗該部位及周圍;拆下的零件要放到干凈的地方,并仔細蓋好;嚴禁使用掉纖維的抹布,嚴禁煙火;松開連接部位時,為避免汽油噴濺,要在各連接部位周圍放上抹布;蓄電池電壓及油泵工作正常。

七、燃油壓力阻尼器

燃油系統的壓力可能由于以下兩個原因而波動:噴油器的開啟與關閉是周期性的;用作電動燃油泵的變容泵是周期性出油的。

燃油系統的壓力波動帶來振動和噪聲。在情況不好時,電動燃油泵支架、燃油管和燃油分配管能把這種振動傳遞給汽車車身和發動機,引起噪聲。燃油壓力阻尼器正是為了防止這種振動和噪聲而設置的。

燃油壓力阻尼器的作用就是減小燃油管路中油壓的脈動和脈動噪聲,并能在發動機停機后保持油路中有一定的壓力,以利于發動機重新起動。

燃油壓力阻尼器的結構如圖2-25所示,膜片3將緩沖器分成空氣室6和燃油室7兩部分。當發動機工作時,燃油從進油口1流進燃油室,由出油口8流出。壓力脈動的燃油使膜片彈簧4或張或弛,燃油室的容積則或增或減,從而消減了油壓的脈動。發動機停機后,膜片彈簧推動膜片向上,將燃油擠出燃油室,以保持管路中有一定的油壓。

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圖2-25 燃油壓力阻尼器

1—進油口 2—膜片座 3—膜片 4—膜片彈簧 5—調節螺釘 6—空氣室 7—燃油室 8—出油口

燃油壓力阻尼器可裝在燃油分配管上,也可裝在回油管上。

八、噴油器的構造與維修

1.噴油器的分類

(1)按噴油器控制方式分 按噴油器控制方式的不同可分為壓力控制型噴油器和電磁控制型噴油器兩種。

壓力控制型噴油器與柴油機噴油器相仿,依靠燃油壓力開啟。當壓力低于某一水平時,噴油器關閉。但是這一壓力比柴油機噴油壓力低幾十到幾百倍,這種噴油器已被淘汰。一個典型的實例是博世公司的電子控制的機械—液力連續噴射系統KE-Jetronic中采用的噴油器。

除了KE-Jetronic以外,其他電子控制汽油噴射系統幾乎無一例外地采用了電磁控制型噴油器。其特點是依靠電磁線圈通電后吸動針閥開啟噴油器,故又稱電磁噴油器。其針閥只有升起與落下兩個狀態,針閥升程不可調節,ECU通過調節提供給電磁線圈的電脈沖的寬度即噴油器開啟的時間來控制燃油定量。這一特點決定了電磁控制型噴油器只能用于間歇噴射。這種噴油器的具體構造如圖2-26所示。

(2)按噴油地點分 按噴油地點可分為直接噴射和間接噴射兩種。

1)直接噴射,這種噴油器直接將燃油噴入氣缸,燃油壓力高達5.0MPa左右,甚至達到12MPa,耐熱要求較高。

2)間接噴射,燃油噴在進氣門前(多點噴射)或節氣門前(單點噴射)。

(3)按噴油器數量分 按噴油器數量可分為多點噴射和單點噴射兩種。

1)多點噴射,一個噴油器只為一個缸工作,每個工作循環只噴一次或兩次。

2)單點噴射,一個噴油器為三個或四個缸工作,每個工作循環的噴油次數與缸數相同,而且噴油器與燃油壓力調節器裝在一起。這是一種電磁噴油器。

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圖2-26 電磁控制型噴油器構造

a)頂注式噴油器 b)底注式噴油器

1—濾網 2—電接頭 3—電磁線圈 4—復位彈簧 5—銜鐵 6—針閥

(4)按燃油進入的部位分 按燃油進入的部位可分為頂注式噴油器和底注式噴油器兩種。

頂注式噴油器,顧名思義,頂注式噴油器中燃油從噴油器頂部進入,從底部噴出,沒有多余的燃油從噴油器返回燃油分配管,如圖2-26a所示。其頂部借助于O形圈的密封作用插入燃油分配管,用于多點間接噴射。

底注式噴油器,名不副實,因為燃油其實并不是從底部進入,而是從一側進入噴油器,從底部噴出,多余的燃油從另一側離開,如圖2-26b所示。該噴油器用于多點間接噴射。底注式噴油器幾乎完全埋入燃油分配管。噴油器或者用鎖夾,或者用供電接觸軌的蓋罩固定在油軌上。兩個O形密封圈阻止了燃油泄漏。這種組合式設計的優點是,由于有多余的燃油從噴油器內部流過,且噴油器浸沒在燃油分配管中,噴油器冷卻得比較好,所以熱起動性能好,對熱發動機的驅動響應性好。

2.電磁噴油器工作原理

噴油器的功用是按照電控單元的指令將一定數量的汽油適時地噴入進氣道或進氣管內,并與其中的空氣混合形成可燃混合氣。

電控噴油器結構是一個電磁開關的球閥裝置。線圈引出兩極經過發動機線束與ECU和電源相連;線圈受ECU控制對系統搭鐵導通后,產生磁力克服彈簧力、燃油的壓力和歧管的真空吸力,吸起閥芯,燃油就穿過閥座孔,從導向孔噴出,霧狀地噴到進氣門處;斷電后,磁力消失,在彈簧力及燃油壓力的作用下,噴油器關閉。噴油器的頂部采用橡膠密封圈與燃油導軌接口形成可靠壓力燃油密封;下部亦采用橡膠密封圈與發動機進氣歧管對空氣密封。

噴油器的構造如圖2-26所示。不論是頂注式還是底注式,噴油器都是由電磁線圈、銜鐵、針閥、復位彈簧及噴油器體等主要零件構成。底注式噴油器多用于節氣門體汽油噴射系統。噴油器相當于電磁閥,通電時電磁線圈3產生電磁力,將銜鐵5及針閥6吸起,噴油器開啟,汽油經噴孔噴入進氣道或進氣管。斷電時電磁力消失,銜鐵及針閥在復位彈簧4的作用下將噴孔關閉,噴油器停止噴油。噴油器可以有1、2或3個噴孔,分別用于雙氣門、四氣門和五氣門發動機。

噴油器的通電、斷電由電控單元(圖2-27a)控制。電控單元以電脈沖的形式向噴油器輸出控制電流。當電脈沖從零升起時,噴油器因通電而開啟;電脈沖回落到零時,噴油器又因斷電而關閉。電脈沖從升起到回落所持續的時間稱為脈沖寬度。若電控單元輸出的脈沖寬度窄,則噴油持續時間短,噴油量少(圖2-27b);若電控單元輸出的脈沖寬度長,則噴油持續時間長,噴油量多(圖2-27c)。一般噴油器針閥升程約為0.1mm,而噴油持續時間在2~10ms范圍內。

3.噴油器的驅動方式

噴油器按其電磁線圈的驅動方式不同分為電壓驅動式和電流驅動式兩種。電壓驅動式噴油器是指電控單元驅動噴油器噴油的電脈沖的電壓是恒定的。這種噴油器有低電阻型和高電阻型之分。低電阻型電壓驅動式噴油器用5~6V電壓驅動,其電磁線圈的電阻約3~4Ω,不能與12V電源直接連接,否則會燒壞電磁線圈。高電阻型電壓驅動式噴油器用12V電壓驅動,其電磁線圈的電阻約為12~16Ω,檢修時可直接與12V電源連接。電流驅動式噴油器的驅動電脈沖開始時用較大的電流,使電磁線圈產生較大的電磁力,以便將針閥迅速吸起,隨后再用較小的電流保持針閥的開啟狀態。這種噴油器為低電阻型,其電磁線圈的電阻一般為2~3Ω。

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圖2-27 噴油器工作原理示意圖

a)發動機停機時無電脈沖輸出 b)短脈沖寬度 c)長脈沖寬度 1—電控單元 2—噴油器體 3—電磁線圈 4—復位彈簧 5—銜鐵 6—針閥

4.電磁噴油器油量控制及性能特點

(1)電磁噴油器油量控制 電磁噴油器的構造,以多點噴射的噴油器為例,如圖2-26a所示。顯然,該圖所示為頂注式噴油器。燃油經濾網過濾后進入過濾器。由于回位彈簧4的壓力,不通電時針閥6緊壓在閥座上,燃油不能噴出。一旦ECU通過電接頭將電脈沖送到電磁線圈3,銜鐵5就被吸動,帶著針閥升起0.06~0.1mm。燃油便從針閥和閥座之間的空隙流出。

電磁噴油器油量為:

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式中,m·f為燃油質量流量;Sm為的空隙截面積;αm為燃油流過該空隙時的流量系數;ρf為燃油密度;ΔPm為空隙兩端的壓力差,即燃油壓力與進氣歧管的壓力差,由燃油壓力調節器保持恒定。

當電磁線圈將針閥吸起時,針閥最終被銜鐵擋住而到達極限位置。針閥不會在中間的某一位置停住。所以式(2-1)中的Smαm都是常數。ΔPm由燃油壓力調節器保持恒定。結果,m·f是一個常數,每次供油量為:

mf=Tm·f (2-2)

ECU只要控制電脈沖的寬度Ti便能控制燃油定量,而這是計算機很容易實現的。反過來,如果ΔΡm不保持恒定,mf便不是常數,ECU就難以控制燃油定量了。

但是電磁線圈剛開始通電時,Smαm都不是常數,mf也不是常數,且剛通電時針閥不會立即響應,這是一個過渡過程。電磁線圈通電前,針閥在重力、回位彈簧作用力及燃油壓力作用下,壓緊在閥座上。根據楞次定律,通電后電磁線圈3的磁場是逐步建立的,它對銜鐵的吸引力是逐步增大的。當吸引力超過銜鐵與針閥6的重力、回復位彈簧4的作用力、燃油壓力以及摩擦力的合力時,針閥才開始升起并加速,所以噴油器的開啟滯后于電脈沖的發送。斷電后磁場逐步減弱,吸引力逐步減小,最后當重力、彈簧力和燃油壓力的合力超過電磁線圈四對銜鐵的吸引力和摩擦力的合力時,針閥才開始復位并加速,所以噴油器的關閉同樣滯后于電脈沖的切斷。為了縮短過渡過程,提高燃油定量的精度,噴油器針閥質量越小越好。

(2)電磁噴油器性能特點 圖2-28所示為電磁噴油器噴油量與電脈沖寬度之間的關系。理想流量特性曲線的斜率反映了噴油器流量m·f的大小。噴油器是間歇噴油的,每次啟閉都存在一個過渡過程。

由圖2-28可以看出,實際的噴油起點比理想的噴油起點(即電脈沖起點)滯后,噴油器開啟過程持續1.5~1.8ms,使實際噴油量低于理想噴油量。實際的噴油終點也比理想的噴油終點(即電脈沖終點)滯后,這段時間內ECU已指令停止噴油,但實際上還在噴油。兩者相抵的結果,尚需延長噴油電脈沖以補償差額。由于升高蓄電池電壓能較多地縮短噴油器開啟的過渡過程,但對關閉過渡過程的影響較小,所以蓄電池電壓較高時噴油電脈沖需要的延長量較小。由圖2-28還可看出,隨著針閥質量的減小,過渡過程越來越縮短。

噴油器流量m·f應既能滿足怠速時最小值的要求,又能滿足全負荷時最大值的要求,而且其工作點應落在圖2-28的線性范圍內。

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圖2-28 電磁噴油器噴油量與電脈沖寬度之間的關系

由于噴油器流量特性曲線在噴油器開啟和關閉階段為非線性,并且在非線性區域的流量特性很不一致,所以噴油時間不能任意地小,否則在同樣的軟件控制下,不同噴油器提供的燃油量會有很大差別。另一方面,噴油時間又不能太長,因為它受到發動機轉速的限制。但是通常要求在同樣的發動機轉速下最大和最小許用噴油量之比應為10∶1左右。

5.噴油器定量孔和油束的類型

噴油器定量孔有四種類型,相應地有四種油束,如圖2-29所示。

(1)軸針式噴油器 這種噴油器針閥的端部有一個細小的軸針。軸針從閥體端部的小孔伸出,與閥體形成一個環形孔隙,故又稱環隙式噴油器。環形孔隙構成了經過校準的噴油器出油孔。軸孔下端加工成脫流緣,使得燃油在此處得到良好的霧化,并且以錐形油束噴出,錐角為10°~30°。

(2)單孔式噴油器 單孔式噴油器沒有軸針,代之以一塊很薄的噴孔板,板上開有一個經過校準的小孔。噴出的油束成線狀,非常細小,但是霧化是四種類型中最差的。

(3)多孔式噴油器 多孔式噴油器也有一塊很薄的噴孔板。與單孔式不同的是,這塊噴孔板上有多個(例如4個)經過校準的小孔。噴出的油束組合成一個錐形,與軸針式噴油器差不多,但霧化質量中等。

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圖2-29 噴油器定量孔和油束的類型

1—軸針式(環隙式,錐形油束) 2—單孔式(線狀油束) 3—多孔式(單錐油束) 4—雙孔式(雙錐油束)

(4)雙孔式噴油器 雙孔式噴油器其實是在單孔式噴油器的前面裝一個分流元件,形成雙錐油束。在多氣門發動機里可利用這種噴油器將燃油同時噴到同一氣缸的兩個進氣門前面,同時控制進入兩個相應進氣道的空氣量,使兩個進氣道中生成的混合氣具有不同的濃度,借此實現分層進氣和稀薄燃燒。

四種類型定量孔和油束的比較如下:

1)從減少進氣系統油膜凝結的角度出發,單孔式噴油器噴出的線狀油束最為有利。

2)從提高霧化質量的角度來看,軸針式噴油器最好,多孔式次之,單孔式最差。

3)為了滿足多氣門發動機同時往兩個進氣門噴油的要求,雙孔式噴油器最合適。

6.冷起動噴油器

冷起動噴油器發動機冷起動時氣缸壁溫度很低,混合氣中的一部分燃油會凝結在缸壁上,所以要額外地多噴燃油以使發動機容易起動。在電子控制的連續噴射系統中,冷起動時額外地多噴的燃油只能由專門的冷起動噴油器提供,其構造如圖2-30所示。

冷起動噴油器是一種電磁閥。不通電時回位彈簧將閥3壓靠在閥座6上使噴油器關閉。閥3其實是一個電磁銜鐵,通電時電磁線圈4吸引閥3,克服彈簧力將它升起,燃油通過開啟的閥座6流入渦流噴嘴5。渦流噴嘴使燃油旋轉,燃油得到極好的霧化。

7.噴油器的維修

(1)噴油器常見故障及影響 噴油器是汽油噴射系統中故障較多的部件之一,噴油器常見的故障及影響見表2-1。

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圖2-30 開啟狀態的冷起動噴油器

1—電接頭 2—帶濾網的進油口 3—閥(電磁銜鐵) 4—電磁線圈 5—渦流噴嘴 6—閥座

表2-1 噴油器常見故障及影響

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(2)檢查方法

1)就車檢查法。在發動機運轉或起動發動機時,聽診各缸噴油器有無工作時的咔嗒聲響。若某缸噴油器無咔嗒聲或聲音較其他缸沉悶,則說明該噴油器有問題,需拆下維修或更換。

如果是發動機運轉不平穩,還可以用逐缸斷油法來判斷各缸噴油器工作良好與否。將某噴油器上的插接器拔出,使之斷電而斷油。如果發動機轉速明顯下降,說明該缸噴油器工作良好;如果發動機轉速不變或減速小于其他缸,則拆下該缸噴油器作進一步的檢查。

2)檢測噴油器電阻值。如果懷疑某缸噴油器不工作,可用萬用表檢測該噴油器電磁線圈電阻,看是否正常。電流驅動型噴油器電磁線圈電阻約在1.5~3.2Ω;電壓驅動型(高電阻型)電阻值一般在12~15Ω。如果測得電阻過小或過大都需要更換該噴油器。

3)噴油器噴油量和密封性的檢查。

①噴油器噴油量的檢查。將已從發動機上拆下的噴油器用軟油管與發動機輸油管路相接,再用專用接線器將噴油器接線端子接上蓄電池電壓,然后將汽油泵檢查插接器跨接,并接通點火開關,使汽油泵工作(發動機不工作),看噴油器噴油是否正常。噴油量應在40~50mL/15s范圍內(不同的發動機標準不同),各噴油器噴油量之間差值應少于5mL。

噴油器接蓄電池需用專用接線器,因為對于電流驅動型噴油器或一些低電阻的電壓型噴油器來說,由于噴油器的電磁線圈電阻較小,直接接蓄電池12V的電壓,會因電流過大而燒壞。

②噴油器密封性的檢查。噴油器閥密封性的檢查,只需在上述條件下拆下專用接線器,使噴油器停止噴油,看噴油器漏油否。每分鐘滴油應少于一滴,否則需更換噴油器。

(3)噴油器驅動電路的故障檢查

1)噴油器不工作的原因。噴油器不工作是造成發動機不能起動或運轉不平穩的常見故障原因之一。噴油器不工作的可能原因有:

①噴油器電磁線圈不良或內部接線斷脫。

②噴油器外串聯電阻斷路或漏電(低電阻電壓型)。

③線路斷脫或插接器有接觸不良之處。

④線路保險器燒斷。

⑤電子控制器故障。

2)診斷方法。以圖2-31所示電路為例,可用如下方法來確定故障的具體部位。

①拔下噴油器上線路插接器,接上一個高阻抗的試燈,轉動發動機曲軸,看試燈閃亮否。

若試燈閃亮,則檢查噴油器電阻,若電阻過大或不通,則需更換噴油器。

若試燈不亮,則作下一步檢查。

②用試燈接端子+B與搭鐵之間,檢查+B點通電否。

若試燈不亮,說明+B點未通電,需檢查點火開關及有關的線路。

若試燈亮,則說明+B通電,需作下一步檢查。

③用萬用表電阻擋檢查串聯電阻是否正常(無串聯電阻的則無需此步診斷)。若電阻不正常或不通,則更換串聯電阻。

(4)安裝注意事項

1)針對一定的噴油器必須使用一定的插頭,不得混用。

2)為了便于安裝,推薦在與燃油分配管相連接的上部,O形圈的表面涂上無硅的潔凈機油。注意不要讓機油污染噴油器內部及噴孔。

3)將噴油器以垂直于噴油器座的方向裝入噴油器座,然后用卡夾將噴油器固定在噴油器座上。

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圖2-31 噴油器驅動電路檢查

1—熔斷器 2—點火開關 3—電阻器 4—噴油器 5—蓄電池

4)噴油器的安裝用手進行,禁止用錘子等工具敲擊噴油器。

5)拆卸和重新安裝噴油器時必須更換O形圈。此時不得損傷噴油器的密封面。

6)O形圈的支承墊圈不得從噴油器中拔出,安裝時應避免損壞噴油器的進油端、O形圈、支撐環、噴孔板及插接器頭。如果有損壞,應禁止使用。

7)安裝完噴油器后進行燃油分配管總成密封性檢測,無泄漏者方為合格。

8)失效件要用手工拆卸。先拆下噴油器的卡夾,然后從噴油器座上拔出噴油器。拆卸后應保證噴油器座的清潔,避免污染。

(5)故障現象及判斷方法

1)故障現象:怠速不良、加速不良、不能起動(起動困難)等。

2)一般故障原因:由于缺少保養,導致噴油器內部出現膠質堆積而失效。

3)維修注意事項:(參見安裝注意事項)。

4)簡易測量方法:(卸下接頭)把數字萬用表打到歐姆擋,兩表筆分別接噴油器兩針腳,20℃時額定電阻應符合技術要求。

建議:使用噴油器專用清洗分析儀器對噴油器進行定期清洗分析。

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