第五节 喷油提前角不当导致柴油机动力不足故障诊断与排除
一、喷油提前角对柴油机动力的不良影响及诊断
高压油泵喷油提前角对于柴油机的工作非常重要。喷油过迟或过早均会导致柴油机产生起动困难、过热、异常和烟色不良。对于这些故障，只要仔细分析，找出原因就能及时排除，从而使柴油机的工作恢复正常。
1.喷油提前角失常的特征
（1）喷油提前角过大的特征。柴油机工作粗暴、缸内发出类似活塞销“哐哐”的敲缸声音、起动困难、功率不足、怠速时易熄火、熄火时有反转现象、起动时排气管冒白烟、起动后渐为黑烟、黑烟越浓喷油提前角越大、柴油机易过热、易出现冷却液温度过高等。
（2）喷油提前角过小的特征。起动困难、起动时排气冒白烟、起动后冒白烟、高速时仍冒白烟、急加速时加速缓慢无力、运转无刚性、柴油机易过热、功率不足、油耗较大等。
2.喷油提前角失常的诊断
（1）如果柴油机排气冒白烟（排气口没有水珠，烟有辣味）、起动困难、运转无力、加速缓慢或柴油机过热等，则可判断为喷油提前角过小。
（2）如果柴油机起动困难、起动时有爆燃现象、停下时曲轴有反转现象或急加速时有敲缸声等现象，则可判断为喷油提前角过大。
二、柴油机喷油提前角的检查与调整
1.喷油提前角的检查
拆下第1缸（多缸机）高压油管，油门放在最大位置，拧松放气螺钉排除油泵中的空气，摇转曲轴，当第1缸有油喷出后，将油面吹去少许，继续转动曲轴。当接近第1缸喷油位置时，放慢转动速度，当出油阀紧座出口油面刚波动时，立即停止曲轴转动，看上止点记号与刻线盘上的角度值，如喷油刻线还未到上止点记号，证明喷油提前角过大；如超过了上止点记号，证明喷油提前角小。
2.喷油提前角的调整
喷油提前角的调整有以下几种方法：
（1）就机调整喷油提前角的一般方法。喷油泵固定在柴油机上，可能因为各种情况造成喷油正时不准，这时就需要就车检查喷油正时，基本步骤如下：
①首先确认第1缸上止点。
②在确认上止点后，如果曲轴减振器或带轮上没有喷油提前角FB标记时，则先要将喷油角度单位（α——曲轴转角）换算成长度单位（L：mm），从上止点开始，按曲轴旋转方向标出与喷油角度相应的长度单位的标记（图2-39）或使用磁力刻度盘标出喷油开始的标记来。
图2-39 带轮上止点标记（OT：上止点，FB：喷油提前角）
A—对正标记 5—喷油泵 35—定时自动调节器
③反向旋转曲轴至大约在该缸上止点前90°处。
④拆下喷油泵上的第1缸高压油管，装上一特制毛细玻璃管，如图2-40所示。
⑤将油门拉杆放置在最大油门位置。
⑥用手油泵泵油，使喷油泵油腔内充满柴油。
⑦顺时针缓慢旋转曲轴并注意观察毛细玻璃管内液面的变化（如果没有毛细玻璃管，则直接观察该缸出油口）。当毛细玻璃管内的液面5（出油口液面）瞬间上升时，即表示喷油开始。此时观察带轮或减振器上的指针位置，如果不是希望的角度（或尺寸），则需要进行调整。
⑧松开喷油泵联轴器紧固螺栓，顺时针转动曲轴至标准的喷油角度位置。
⑨顺时针转动喷油泵联轴器至毛细玻璃管内液面开始瞬间上升，紧固喷油泵联轴器。
⑩然后按③～⑦复查一下喷油提前角度是否在标准范围内。如果合适，调整结束，反之则重新调整。
注意：如果柴油机飞轮或带轮上没有现成的上止点和喷油提前角标记，则可以按图2-41所示自行标注标记。
图2-40 喷油提前角观察装置图
1—毛细玻璃管 2—接头 3—锁紧螺母 4—出油阀座 5—燃油油面
图2-41 在带轮或其他圆盘上做标记
α—喷油提前角（°） OT—压缩上止点 FB—喷油开始角度（°）
（2）弧长L的计算方法。在很多情况下，某些柴油机的减振器、带轮或飞轮上没有刻度，需要将喷油提前角转换为长度单位（弧长）L，并在带轮或减振器上做出相应的标记，如图2-41所示之OT和FB。具体计算方法如下：
式中D——带轮或减振器直径，单位为mm；
α——喷油提前角（或曲轴转角），单位为（°）；
L——喷油提前角弧长，单位为mm（L=OT～FB弧长）。
（3）喷油提前角的其他调整方法。在检查喷油正时时，如果发现喷油提前角过小或过大，就要进行调整，相对简单的调整方法有：
1）转动泵体调整。如果检查所得的喷油提前角与标准喷油提前角相差较小时，可以用转动泵体的方法微调喷油提前角，方法如下：
①松开全部高压油管。
②适当松开喷油泵的紧固螺栓。
③根据需要将喷油泵体顺时针或逆时针（上或下）转动一个角度。如将泵体逆着驱动轮的旋向转动一个角度，就可使供油提前角增大；如将泵体顺着驱动轮旋向转动则可使喷油提前角减小，如图2-42所示。反之，则加大。注意，这仅仅是微调，当喷油提前角相差太大时，不能使用此简易方法调整喷油提前角。
图2-42 转动泵体调整喷油提前角
1—喷油泵体 2—弧形槽 3—三角形凸缘盘 4—连接螺钉
2）转动喷油泵轴调整法。某些用联轴器驱动的喷油泵，在与喷油泵驱动轴连接的连接盘上有一个开槽（图2-43），用一个螺栓将其与喷油泵凸轮轴紧固在一起。
调整喷油提前角时，可松开连接盘上的紧固螺栓（图2-44件7），用梅花扳手或其他工具将喷油泵凸轮轴顺旋向转动一个角度，便可增大喷油提前角；逆旋向转动一个角度，则可减小喷油提前角。调整完后，拧紧连接盘上的固定螺栓7即可。
图2-43 喷油泵弹性联轴器示意图（1）
2、4—弹性钢片 7—泵轴紧固螺栓
用以上方法调整喷油提前角后，都需要进行仔细的复查。准确无误后，重新紧固一遍所有松动过的紧固螺栓（或螺母）。注意，这一点很重要。
3）压缩空气调整法。在条件具备时，也可以使用压缩空气来检查并调整喷油提前角（图2-45），具体方法如下：
①拆除喷油泵第1缸出油阀压紧套，取出出油阀及弹簧。
②在喷油泵进油口出接上空气进气管。
③将油门拉杆放置在运行位置。
④打开空气源，适当调整空气压力，直到在玻璃瓶中可以看到均匀未定的小气泡为止。
图2-44 喷油泵弹性联轴器示意图（2）
1—驱动装置 2、4—弹性钢片 3—连接叉 5—喷油泵凸轮轴 6—紧固螺栓 7—泵轴固定螺栓
⑤沿柴油机旋转方向旋转柴油机曲轴，并注意观察玻璃瓶中气泡的变化，当气泡停止产生时，立即停止转动。此时检查曲轴飞轮或带轮上的指示标记位置，是否在规定的范围内。如果喷油正时正确，指示标记位置与上止点间的距离（或角度）应该就是喷油提前角的标准度数。
图2-45 喷油提前角的压缩空气检查法
⑥如果结果正确，重复检查一次，结果仍然正确，则说明该机喷油提前角没有问题。
⑦如果检测结果不满足要求，则需要进行相应的调整：
按柴油机旋转方向转动柴油机曲轴至第1缸压缩行程上止点前的某个角度（该柴油机的标准喷油提前角度——事先做好的标记），拧松喷油泵紧固螺栓或齿轮固定螺栓，用手顺时针或逆时针转动喷油泵体，直到从标准试验喷油器的溢流管内流出的燃油从稳定流束变为每分1～2滴为止，然后拧紧固定相关螺母或螺栓。
⑧至少重复一次上述步骤两次以上，以确定喷油提前角的完全正确；
⑨从喷油泵上拆下相关测试装置，装回出油阀及其他零部件，按要求的力矩紧固出油阀压紧座及相关螺母。
4）调整垫片法（适用于单体泵柴油机）。如喷油泵滚轮体部件的工作高度尺寸因调整垫片磨损而变小，使得喷油提前角发生变化，可将调整垫片翻个面再用，若调整垫片磨损严重，可更换垫片，但须保证滚轮体部件的工作尺寸不变。
对单缸柴油机或单体泵（如道依茨BFM1013系列柴油机）而言，喷油提前角的调整就是增减油泵座与齿轮箱体结合面处的垫片，加垫片后角度增大，反之减少，垫片每增减0.1mm，喷油提前角变化1.7°。
5）更换偶件法。如高压油泵使用时间较长，柱塞和出油阀偶件磨损较严重，应及时更换两对偶件，并重新检查调整喷油提前角。
三、喷油提前角不正确导致柴油机动力不足故障
（1）故障现象。一台工程机械用道依茨BFM1013柴油机，因出现拉缸故障而大修。大修后柴油机试机时，即出现了动力不足现象，无论怠速、中速还是大负荷运行，柴油机总是冒白烟很严重并动力不足，且怠速时还会出现一股一股的冲白烟现象。
（2）故障诊断。该柴油机大修时，仅更换了一个活塞、6个缸套、6组活塞环、全部轴瓦、进排气门及6个喷油器。由于柴油机铭牌丢失，没有测量工具和Ep数值，仅对单体泵（包括调整垫片、滚轮挺住等）进行了编号，并原位安装。修复后试机时发现该机起动相对困难（如果起动加浓电磁阀不通电则不能起动）和上述故障现象。为查找故障的真正原因，随即对该柴油机进行了下列检查：
①采用单缸断油法试机，排气冒白烟现象没有改善。
②检查气门间隙，发现偏小（要求：进气门为0.3mm；排气门为0.5mm。实际：排气门为0.3mm；进气门为0.2mm。系维修人员数据错误所致），重新调整。
③拆下喷油器调试喷油压力，喷油压力及雾化状况均正常；但发现有一个喷油器上多垫了一个纯铜垫，这应该是怠速时一股一股冲白烟的原因。
经过上述检查调整后，该机排气冒白烟现象没有根本好转，只是怠速时一股一股冲白烟现象消失，高速和大负荷冒白烟现象没有好转，柴油机动力不足的故障现象仍然存在。由此不得不另行寻找该机故障的真正原因。
（3）故障排除。根据上述检查及故障现象，经过认真分析后认为，该机应该是喷油正时不正确所致，主要原因应该是喷油提前时间过大，为此决定更换全部单体泵的调整垫片。根据该柴油机调整喷油正时的技术要求，该机调整喷油正时的方法是改变单体泵与滚轮挺柱之间的垫片（图2-46中的Z或Ts）厚度，以此改变喷油开始时刻。
图2-46 调整垫片厚度Ts的位置
加大该垫片的厚度，可以使喷油开始时刻提前；减小该垫片厚度，则使喷油开始时刻推迟。该垫片的厚度等级差为0.1mm。根据该机故障现象，确认为调整垫片过厚所致。
因此，决定将该机所有调整垫片减小一个等级，即原来垫片厚度为2.4mm的缸改为2.3mm，以此类推。按照此要求重新安装单体泵后，起动柴油机试验，排气不再冒白烟，经现场带负荷运行试验，柴油机动力良好，运行正常。所有故障现象全部消失。
（4）故障分析。出现上述故障的原因应该是：该机上一次的维修过程中，维修人员在计算单体泵调整垫片厚度时出现了数据或计算方法的错误，导致所有垫片的厚度都厚了0.1mm，致使该机的喷油开始时刻过大（喷油提前角过大），导致柴油机排气冒白烟故障且动力不足。
由此可见，在维修BFM1013柴油机单体泵时，一定要注意相关数据并计算正确。否则可能造成很大的麻烦。