汽油机燃油供给系统故障检测与维修技巧

项目概述

此项目的任务是熟练拆装和检修汽油机燃油供给系统各零部件，重点掌握燃油压力测量方法和要求，以及各零部件检修的方法和要求。

一、情境描述

一辆北京现代悦动轿车，行驶里程为80000km，当关闭发动机约30min后，需要多次起动，发动机才能运转，并且排气管发出“突突”的声音。经初步检查，冷却液、进气温度等均在正常范围内。初步判断故障出现在燃油系统的可能性较大，需进一步检查确认。

二、相关知识

汽油机燃油供给系统包括汽油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、油压调节器、喷油器以及输油管路等，用以完成汽油的储存、过滤、输送和喷射任务。发动机工作时，电动汽油泵源源不断地将汽油从汽油箱泵出，经汽油滤清器滤去水分和杂质，经压力调节器调压、稳压后，以一定压力将汽油送至喷油器，由ECU根据发动机负荷工况按某特定方式，将汽油喷入进气管或气缸内，与空气混合成特定浓度的混合气，如图4.1所示。

图4.1　汽油机燃油供给系统

汽油机燃油供给系统介绍

1．汽油箱

汽油箱的作用是储存汽油。汽油箱的数目及容量随车型而定，普通汽车只有一个汽油箱，越野汽车及长途运输汽车则常有两个汽油箱，分为主、副汽油箱，以适应使用要求。

现代汽车上的汽油箱壳体采用高密度聚乙烯吹塑而成，其特点是抗冲击、防腐蚀、紧密性好、易成型，并且结构紧凑、重量轻、成本低，提高了汽车行驶的安全性，增加了装油量，使汽车的储备里程加大。油箱上部设有加油管，管内带有可拉出的延伸管，延伸管内部有滤网，加油管由油箱盖盖住。油箱上表面装有油面指示表的油量传感器。油箱底部有放油螺塞，用以排除箱内的积水和污物。箱内装有隔板，可以减轻汽车行驶时发生的燃油振荡。汽油箱结构如图4.2所示。

图4.2　汽油箱结构

1—油箱盖；2—加油管；3—燃油管；4—输油管；5—油量传感器；6—油箱体；7—浮子；8—回油管

汽油箱

2．电动汽油泵

电动汽油泵的作用是将汽油增压，并源源不断地泵入供油管道，供给各喷油器所需要的燃油。汽油喷射式发动机用的电动汽油泵的主要安装形式有装在供油管路中（外置式）或汽油箱中（内置式）两种。前者布置范围较大，不需要专门设计汽油箱，安装和拆卸方便。但油泵吸油段长，易产生气阻，工作噪声也较大，此外要求油泵绝对不能泄漏，目前的新型车辆上已较少使用这种形式。后者燃油管路简单，噪声低，对燃油泄漏要求不高，是当前的主要趋势。在电控汽油喷射系统中应用的电动汽油泵通常有两种类型，即滚柱式电动汽油泵和叶片式电动汽油泵。

1）滚柱式电动汽油泵

图4.3所示为滚柱式汽油泵的结构示意图，其由油泵电动机、滚柱泵、单向阀、限压阀、外壳、泵盖及滤网等组成。五个滚柱在转子的槽内可径向滑动，转子与壳体存在一定的偏心。转子在直流电动机的驱动下旋转，在离心力的作用下滚柱紧压在泵体的内圆表面上，形成五个相对独立的密封腔。旋转时，每个密封腔的容积不断发生变化，在进油口处，容积增大，形成一定的真空，将经过过滤的汽油吸入泵内；在出油口处，容积变小，压力升高，汽油穿过直流电动机推开单向阀输出。当输油管路发生堵塞或汽油滤清器堵塞时，汽油压力超过规定值，限压阀打开，汽油流回进油侧。滚柱式电动燃油泵运转时噪声大，油压脉动也大，而且泵体内表面与转子容易磨损，使用寿命短。目前，更多的电喷发动机采用的是叶片式电动汽油泵。

图4.3　滚柱式电动汽油泵

1—进油口；2—限压阀；3—滚柱泵；4—电动机；5—单向止回阀；6—出油口；7—泵体；8—滚柱；9—转子

2）叶片式电动汽油泵

这种油泵的构造和滚柱式电动汽油泵相似，但它的转子是一块圆形平板，平板圆周上开有小槽，形成泵油叶轮，如图4.4所示。油泵在运转时，转子周围小槽内的燃油跟随转子一同高速旋转。由于离心力的作用，使燃油出口处油压增高，同时在进口处产生一定的真空，从而使燃油从进口被吸入并被泵向出口。这种电动汽油泵的优点是最大泵油压力较高（可达600kPa以上），运转噪声小，出油压力脉动小，转子无磨损，使用寿命长。因它装在油箱内，噪声小，且采用涡轮泵，故油路内油压波动小。如图4.4所示，它主要由油泵电动机、涡轮泵、单向阀、限压阀及滤网等组成。

图4.4　叶片式电动燃油泵

1—出油口；2—单向出油阀；3—限压阀；4—电动机转子；5—电动机定子；6—轴承；7，9—叶轮；8—滤清器；10—泵壳体；11—出油口；12—进油口；13—叶片

（1）涡轮泵由一个或两个叶轮、外壳和泵盖组成。当电动机转动时，带动叶轮与它一起旋转，叶轮边缘上的叶板把汽油从入口压向出口。

（2）当油泵出口压力达到0.35～0.50MPa时，限压阀打开，泄出的汽油返回油箱，以防止油路堵塞导致油路油压过高。

（3）单向阀油泵停转，单向阀关闭，油路变成一个封闭体系，在油压调节器内压力弹簧的作用下使油路保持一定的残留压力，避免高温时产生气阻且便于再次起动。

电动燃油泵

3．燃油滤清器

燃油滤清器的作用就是清除汽油中的杂质，防止燃油系统堵塞，减少机件的磨损，确保发动机稳定工作，提高可靠性。

燃油滤清器的结构如图4.5所示，发动机工作时，燃油在汽油泵的作用下，经过进油管进入滤清器的沉淀杯中。由于此时容积变大、流速变小，比油重的水及杂质颗粒便沉淀于杯的底部，轻的杂质随燃油流向滤芯，而清洁的燃油从滤芯的微孔渗入滤芯的内部，然后经油管流出。滤芯有多孔陶瓷和纸质两种。纸质滤芯由经树脂处理过的微孔滤纸制成，滤清效率高，成本低廉，更换方便，因此得到广泛应用。燃油滤清器的滤芯应根据车辆行驶里程、使用燃油质量情况及时更换，确保发动机稳定行驶，提高可靠性。

图4.5　燃油滤清器

1—清油出口；2—滤清器盖；3—双层咬口；4—支撑弹簧；5—支撑管；6—滤纸；7—镀钢外壳；8—螺纹接口；9—污油进口

4．燃油分配管

燃油分配器又称为燃油导轨或者油轨，它是一种机械装置，安装在进气歧管上位于喷油器处，它的主要功能是保证提供足够的燃油流量并均匀地分配给各缸的喷油器，同时实现各喷油器的安装和连接。另外，它还可能会对燃油压力脉动、燃油高温汽化等产生影响。

燃油滤清器

5．喷油器

喷油器是电磁式的，它的功用是按照电控单元的指令将一定数量的汽油适时地喷入进气道或进气管内，并与其中的空气混合形成可燃混合气。喷油器按用途分为单点喷射用和多点喷射用；按电磁线圈电阻大小分为低阻式（2～5Ω）和高阻式（12～17Ω）；按驱动方式分为电流驱动式和电压驱动式；按喷口形式分为轴针式和孔式。

轴针式喷油器主要由针阀、回位弹簧、滤网、电磁线圈及壳体组成，如图4.6所示，平时针阀在回位弹簧的作用下将喷油孔封住，当ECU的喷油控制信号将喷油器和电源回路接通，电流流过电磁线圈时，针阀才在电磁力的吸引作用下克服弹簧压力、摩擦力和自身重力，从静止往上升起，汽油从喷嘴喷出。

图4.6　轴针式喷油器结构

1，7—O形密封圈；2—线束插座；3—回位弹簧；4—针阀阀体；5—针阀阀座；6—轴针；8—电磁线圈；9—燃油滤网；10—进油口

喷油器

喷油器的通电、断电由电控单元控制。电控单元以电脉冲的形式向喷油器输出控制电流。当电脉冲从零升起时，喷油器因通电而开启；电脉冲回落到零时，喷油器又因断电而关闭。电脉冲从升起到回落所持续的时间称为脉冲宽度。若电控单元输出的脉冲宽度短，则喷油持续时间短，喷油量少；若电控单元输出的脉冲宽度长，则喷油持续时间长，喷油量多。一般喷油器针阀升程约为0.1mm，而喷油持续时间为2～10ms。

6．燃油压力调节器

油压调节器的功用是调节喷油器的燃油压力，使燃油供给系统的压力与进气管压力之差，即喷油压力保持恒定，其结构如图4.7所示。油压大小由弹簧和气室真空度二者协调，当油压高过标准值时，高压燃油会顶动膜片上移，球阀打开，多余的燃油会经回油管反流回油箱；当压力低过标准值时，弹簧会下压膜片将球阀关闭，停止回油。压力调节器内部有一个膜片，起到控制压力阀打开和关闭的作用。当油压低于一定值时，压力阀关闭，由油泵加压使油路内压力增加；当增加到超过规定压力后，膜片打开，过压的燃油通过回油管路流回油箱，起到减压的作用。

图4.7　燃油压力调节器结构

1—小弹簧；2—钢球；3—O形密封圈；4—壳体；5—下盖；6—回油管嘴；7—膜片；8—阀座；9—大弹簧；10—上盖

燃油压力调节器

因为喷油器的喷油量除取决于喷油持续时间外，还与喷油压力有关。在相同的喷油持续时间内，喷油压力越大，喷油量越多，反之亦然。所以只有保持喷油压力恒定不变，才能使喷油量在各种负荷下都只唯一地取决于喷油持续时间或电脉冲宽度，以实现电控单元对喷油量的精确控制。

三、项目实施

（一）项目实施环境

1.现场设备、工量具等准备（见表4.1）

表4.1　现场设备、工量具等准备

2.注意事项

（1）蓄电池拆装。拆卸时先拆负极，后拆正极；装时先接正极，后接负极。

（2）燃油管路的拆装。拆卸燃油管时要将棉丝或油盆放置在油管接头下方，或用吸油布包住油管连接螺栓，然后慢慢拧松螺栓让燃油从油管内漏出，泄放燃油压力，之后将泄出的燃油用布擦干净。装好的燃油管路应确保无漏油现象。

（3）拆下的燃油泵不能干试，因为燃油泵内存有燃油，通电后电刷与换向器可能会产生电火花，引起燃油泵爆炸，非常危险，要引起高度重视；新燃油泵也不能长时间干试，否则，试验时燃油泵内产生的大量热量散发不出去，会烧坏电动机。因此，必须将燃油泵浸泡在燃油或专用检测液里试验，并注意接牢电线插头。

（4）拆装任何电器元件插头时，必须先关闭点火开关或拆下蓄电池负极。

（二）项目实施步骤

1.燃油压力的检测

1）油压表的安装

（1）释放燃油系统中的油压。

其方法是：运转发动机，将电动汽油泵的继电器拔下（或拔下电动汽油泵的电源插头），使油泵停止转动。继续运转发动机，直至熄火。再次起动发动机，直至无法起动为止。

（2）拆下蓄电池负极电缆。

（3）在进油管路上选择一个可以连接油压表的油管接头，拆除该油管接头螺栓（拆开螺栓时，要用一块棉布包住油管接头，以防汽油喷溅），将油压表和油管一起安装在油管接头上，如图4.8（a）所示。

油压表可以安装在汽油滤清器油管接头、分配油管进油接头上，或用三通接头接在进油管路上任何便于安装和观察的部位，如图4.8（b）所示。

图4.8　油压表的安装

（4）擦干溅出的汽油。

（5）重新装上蓄电池负极电缆。

2）发动机运转时燃油压力的测量

（1）起动发动机。(www.xing528.com)

（2）让发动机怠速运转，测量此时的燃油压力。不同车型发动机在怠速时的燃油压力各不相同，有回油管的燃油系统，其怠速燃油压力一般为0.20～0.25MPa；无回油管的燃油系统，其燃油压力一般为0.30～0.35MPa。

（3）改变节气门开度，观察节气门开度变化时燃油压力的变化情况。有回油管的燃油系统在节气门开大时，其怠速燃油压力应随之下降，否则说明油压调节器工作失常；无回油管的燃油系统，其燃油压力与节气门开度无关，在节气门开大时，燃油压力应保持不变。

（4）拔下油压调节器上的真空软管（有回油管的燃油系统），并用手堵住，让发动机怠速运转，测量此时的燃油压力。此时燃油压力应达到最大值，一般为0.30MPa。

若测得的油压过高，则为油压调节器工作不正常，应检查油压调节器有无回油，及其真空软管有无堵塞或漏气；若测得的油压过低，则可能是电动汽油泵故障、燃油滤清器堵塞或油压调节器漏油。

3）电动汽油泵最大泵油压力的测量

保持发动机运转，用鲤鱼钳包上软布夹紧回油管，堵住回油，测量此时的燃油压力。该压力称为油泵的最大泵油压力，其值应当比发动机运转时的燃油压力高200～300kPa，通常可达490～640kPa。

如果油压低于标准值，说明电动汽油泵性能不良，有可能导致电喷发动机动力不足等故障，应更换电动汽油泵。

4）燃油系统保持压力的测量

测量发动机运转时的燃油压力后，将发动机熄火，5min后再观察油压表指示的油压。此时的压力称为燃油系统保持压力，其值应不低于147kPa。若油压过低，说明油路中有泄漏，应进一步检查。

5）油压表的拆卸

测量好燃油压力后，按下列步骤拆卸油压表。

（1）释放燃油系统的油压。

（2）拆下蓄电池负极电缆。

（3）拆下油压表。

（4）重新装好油管接头。

（5）接好蓄电池负极电缆。

（6）让发动机起动后熄火，检查油管各处有无漏油。

2.汽油泵的检修

1）汽油泵的就车检查

（1）用专用导线将诊断座上的汽油泵测试端子跨接到12V电源上，如：现代车系诊断座上有电源端子“+B”，将其与汽油泵测试端子“FP”跨接即可。也可以拆开电动汽油泵的线束连接器，直接用蓄电池给汽油泵通电。

（2）将点火开关转至“ON”位置，但不要起动发动机。

（3）旋开油箱盖应能听到汽油泵工作的声音，或用手捏进油软管应感觉有压力。

（4）若听不到汽油泵工作声音或进油管无压力，应检修或更换汽油泵。

2）汽油泵的拆装与检测

拆装汽油泵时注意：应释放燃油系统压力，并关闭用电设备。拆下燃油泵后，用万用表欧姆挡测量电动汽油泵上两个接线端子间的电阻，即为电动燃油泵直流电动机线圈的电阻，其阻值应为2～3Ω（20℃时）。如电阻值不符，则需更换电动汽油泵。如图4.9所示。

图4.9　汽油泵电阻测量

3）汽油泵工作状态的检查

将电动汽油泵与蓄电池相接（正负极不能接错），并使电动汽油泵尽量远离蓄电池，每次接通不超过10s（时间过长会烧坏电动汽油泵电动机的线圈）。如电动汽油泵不转动，则应更换电动汽油泵。如图4.10所示。

图4.10　汽油泵工作状态检查

3.喷油器的检修

1）喷油器的就车检查

（1）简单检查方法：在发动机工作时，用手触试或用听诊器检查喷油器针阀开闭时的振动声响，如果感觉无振动或听不到声响，说明喷油器或其电路有故障。

（2）喷油器电阻检查：拆开喷油器线束连接器，用万用表测量喷油器两端子之间的电阻，低阻值喷油器应为2～3Ω，高阻值喷油器应为13～16Ω，否则应更换喷油器，如图4.11所示。

图4.11　喷油器电磁线圈电阻的测量

（3）断缸检查。

①发动机热车后使其怠速运转。

②依次拔下各缸喷油器的线束插头，使喷油器停止喷油，进行断缸检查。若拔下某缸喷油器线束插头后发动机转速有明显下降，则说明该喷油器工作正常；相反，若拔下某缸喷油器线束插头后发动机转速无明显下降，则说明该缸不工作或工作不良，可能是喷油器不工作，应做进一步检查。

2）喷油器的拆卸

在拆卸喷油器之前，应先释放燃油系统的油压；有些车型在拆卸喷油器时，还应先拆除发动机上方影响喷油器拆卸的有关零部件，如进气管、节气门体等，然后按图4.12所示顺序拆卸喷油器。

图4.12　喷油器的拆卸

1—蓄电池负极电缆；2—喷油器线束插头；3—油压调节器；4—进油管和回油管；5—分配油管；6—喷油器；7—橡胶垫圈

3）喷油器的安装

更换喷油器或清洗喷油器后，应按下述步骤进行安装。

（1）将喷油器装在分配油管上。安装时应更换所有O形密封圈，并在O形密封圈上涂少量干净的汽油或机油，如图4.13（a）所示。在将喷油器压入分配油管时应不断转动喷油器，以免损坏O形密封圈，如图4.13（b）所示。

图4.13　将喷油器装入分配油管

（2）在进气歧管的喷油器孔上安放好O形密封圈（见图4.14（a）），将喷油器和分配油管一同装在发动机上，拧紧分配油管固定螺栓。

图4.14　喷油器O形密封圈的安装与检查

1—O形密封圈；2—隔套

（3）用手转动喷油器，检查是否能平顺地转动。如果喷油器不能用手转动，说明O形密封圈安装不当，应拆下喷油器重新安装，如图4.14（b）所示。

（4）安装进油管和回油管，插上油压调节器真空软管，插好各喷油器线束插头。

（5）按拆卸时相反的顺序安装进气管等其他零件。

（6）起动发动机后立即熄火，检查喷油器及油管接头有无漏油。

清洗喷油器

4.燃油压力调节器的检测

（1）工作情况的检查：用油压表测量发动机怠速运转时的燃油压力，然后拆下压力调节器上的真空软管。这时燃油压力应升高50kPa，否则应予以更换。

（2）保持压力的检查：打开点火开关，让电动燃油泵运转10s，然后关闭点火开关并取下导线；再将压力调节器的回油管夹紧，5min后观察油压（保持压力）。如果该油压与不夹紧回油管时的油压相比有所上升，表明调节器有泄漏，应更换。

（3）拆卸检查：拆下压力调节器的进油管和真空软管，这时两者之间应不通；否则表明有泄漏，应予以更换。

5.燃油滤清器的检修

（1）拆下燃油滤清器，试用嘴吹一下靠油箱侧的进气管口，确认是否通气。

（2）燃油滤清器的阻塞分为两种：一是彻底堵塞不通气；二是用力吹才通气。在汽车上装设的滤清器大多数是不可分解的，一旦堵塞应进行整体更换。

（3）通常燃油滤清器的更换周期为一年半或4万km。

（4）燃油滤清器常出现松动和四周渗漏现象，所以驾驶员应经常紧固检查，以免对汽车行驶造成不便。

（5）更换燃油滤清器时，应首先释放燃油系统压力，并注意燃油滤清器壳体上的箭头标记为燃油流动方向，不能装反。

6.汽油箱的检修

（1）受力小或者裂纹较小处，可以用锡焊或黏结剂堵塞，一般要采用电气修补。

（2）在修补汽油箱之前一定要先将油箱中残留的混合气体和油液放完，然后往汽油箱内加注大半箱水，使胶质和脏物浮于水面并被冲走，然后再用热水清洗汽油箱。

（3）用压缩空气吹干，以清除其内部的汽油蒸气，以免残留混合气体引起爆炸。如汽油箱不能修补应及时更换，以免在车辆行驶中造成不便。

7．油管的检修

油管是燃油供给的运输渠道，其主要检查油管是否有裂纹、管路是否有漏气和硬化等现象，如有此类现象应及时更换油管，以免引起行驶不便。

四、拓展知识

汽油

（1）汽油由原油分馏及重质馏分裂化制得。汽油重要的特性为蒸发性、抗爆性、安定性、安全性和腐蚀性。

蒸发性指汽油在汽化器中蒸发的难易程度。

抗爆性指汽油在各种使用条件下抗爆震燃烧的能力。车用汽油的抗爆性用辛烷值表示，辛烷值越高，抗爆性越好。汽油抗爆能力的大小与化学组成有关。规定异辛烷的辛烷值为100，抗爆性好；正庚烷的辛烷值为0，抗爆性差。汽油的牌号是按辛烷值划分的。例如，97号汽油指与含97%的异辛烷、3%的正庚烷抗爆性能相当的汽油燃料。标号越大，抗爆性能越好。应根据发动机压缩比的不同来选择不同牌号的汽油，这在每辆车的使用手册上都会标明。压缩比为8.5～9.5的中档轿车一般应使用92号（国V）汽油，压缩比大于9.5的轿车应使用95号（国V）汽油。

安定性指汽油在自然条件下，长时间放置的稳定性，用胶质和诱导期及碘价表征。胶质越低越好，诱导期越长越好，国家标准规定，每100mL汽油实际胶质不得大于5mg。碘价表示烯烃的含量。

腐蚀性是指汽油在存储、运输、使用过程中对储罐、管线、阀门、汽化器和气缸等设备产生腐蚀的特性。

安全性是指汽油安全性能的指标，主要是指闪点，国家标准严格规定的闪点值为≥55℃。闪点过低，说明汽油中混有轻组分，会给汽油储存、运输、使用带来安全隐患，还会导致汽车发动机无法正常工作。

（2）可燃混合气体浓度：可燃混合气中空气与燃油的比例称为可燃混合气体成分或可燃混合气体浓度，通常用过量空气系数和空燃比表示。

过量空气系数：燃料燃烧时实际供给的空气量与理论空气量之比。比值等于1是理想混合气，比值小于1为浓混合气，比值大于1为稀混合气。

空燃比，是混合气中空气与燃料之间质量的比例，一般用每克燃料燃烧时所消耗的空气的克数来表示。标准值为14.7，比值等于14.7称为理想混合气，比值小于14.7称为浓混合气，比值大于14.7称为稀混合气。