柴油机喷油器喷雾特性测试与分析

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Test and analysis on Diesel injector spray pattern characteristic

Abstract: Injector, one precision component on Diesel, often fails with the following case:cone surface wore between needle and seat,guide surface wore between needle and needle hole,nozzle extension, needle lock, nozzle clog,injection pressure too high/low, etc. This article analysed these possible cause in detail, and supplied the methods for troubleshooting them.
Key words: Diesel; Injector; fault

农机具使用与维护是农业生产过程中必不可少的重要环节之一,规范标准的农机具使用保养维护能够起到事半功倍的作用,本文以柴油机喷油器维护为例。说明延长机具使用寿命,提高机具使用效率是提高农产品性价比重要途径之一。

柴油机喷油器常见故障及排除方法摘要：喷油器是柴油机的精密件之一，它易产生的故障有：针阀锥面与针阀体锥面磨损、针阀与针阀孔导向面磨损、喷孔扩大、针阀卡住、喷孔阻塞、喷油压力过高或过低等。本文详细分析了这些故障产生的原因，并提出了排除故障的方法。 　　关键词：柴油机；喷油器；故障　　喷油器是柴油机精密件之一，针阀与针阀体之间的配合间隙只有0.002～0.003 mm。喷油嘴的形状是燃油系统中一个非常重要的参数，它对喷雾质量、喷注形态、燃油与空气混合状态有很大的影响，这些因素直接影响柴油机的排放指标。近年来，为满足日益严格的柴油机排放要求，获得较好的经济性能和排放性能，喷油器出现了如下发展趋势：　　（1）提高喷射压力，特别是在低速工况；　　（2）增加喷油嘴的喷孔数，减小喷孔直径；　　（3）可变的燃油喷射率，如预喷射等。　　喷油器的作用是将一定压力的柴油雾化成细小均匀的油粒，使柴油在燃烧室内与空气很好地混合。喷油嘴结构参数有喷嘴的孔数、孔径、锥角等，它位于燃烧室顶部，直接暴露在高温高压可燃混合气体中，工作温度高，工作条件差。热负荷和机械负荷常常会引起针阀偶件密封不良、燃气回窜，甚至停止工作，此外，喷油器工作状况的好坏，直接影响柴油机的经济性、动力性、排放、可靠性等。因此，对喷油器常见故障进行分析及排除是十分必要的。　　1、喷油器磨损　　喷油器(轴针式) 经常发生磨损的部位有密封锥面、喷孔、针阀与针阀孔导向面。　　密封锥面(针阀锥面与针阀体锥面) 的磨损是由于喷油器弹簧的冲击与柴油中杂质的作用所致。密封锥面磨损后会使锥面密封环带接触面加宽、锥面变形，光洁度降低。其结果造成喷油嘴滴油，喷孔附近形成积炭，甚至堵塞喷孔。滴油严重的喷油嘴，在工作中还会出现断续的敲击声，导致柴油机工作不均匀，排气冒黑烟等。排除的方法为：拆开喷油器，在针阀头部沾少许氧化铬细研磨膏对锥面进行研磨，然后用柴油洗净，最后装入喷油器进行性能检测。若性能检测不合格，则需更换针阀偶件。实际维修过程中，特别要注意不要将研磨膏粘到针阀孔内，维修中如没有研磨膏也可用牙膏或机油替代。　　喷孔扩大是由喷油器工作时高压油流不断喷射冲刷喷孔导致。喷孔扩大导致喷油压力下降，喷射距离缩短，柴油雾化不良，缸内积碳增多。对于多孔直喷式喷油器，由于孔数多、孔径小，喷孔扩大的维修难度较大。一般情况下采取更换针阀偶件的办法来修复喷油器。如暂时没有针阀偶件可供更换，则用高速钢磨制的冲样在各孔端轻轻敲击，使喷孔塑形变小，若经调试仍不合格，则应更换针阀偶件。　　针阀与针阀孔导向面磨损是由于柴油中含有杂质所致。磨损后使导向部分磨成锥形(下端磨损大)。其结果使喷油嘴的回油量增多，供油量减少，喷油压力降低，喷油时间延迟。这种状态下，柴油机既不能全负荷工作，也会造成起动困难。为防止针阀及针阀孔导向面磨损，应按时保养柴油滤清器，经常排放滤清器和油箱内的沉淀油，以防灰砂杂质的侵入而加速针阀偶件的磨损。对于磨损严重的针阀，应及时更换新的针阀偶件。　　2、针阀卡住　　针阀卡住的主要原因有:　　（1） 喷油器安装不当，导致喷油嘴局部温度过高而烧坏；　　（2） 喷油器没有定期保养和调整喷油压力；　　（3） 柴油中含有杂质或过多的水分；　　（4） 喷油嘴针阀锥面密封不严，渗漏到喷油嘴端面的柴油燃烧时导致喷油嘴烧坏；　　（5） 柴油机的工作温度过高。　　针阀如果在开启状态时卡住，则喷油嘴喷出的柴油不能雾化，造成不完全燃烧，同时还会有冒大量黑烟现象发生。此外，未燃烧的柴油还会冲刷到气缸壁上稀释机油，加速活塞环及气缸套的磨损。如果针阀在关闭状态时卡住，不管喷油泵的供油压力多大，都不能使针阀打开，并且还会在燃烧系统中产生高压敲击声，甚至损坏喷油泵柱塞。　　喷油器卡住后不一定全部报废。有时用较软的物体(如棒等) 除去针阀上的积炭，并用机油进行适当的研磨后，仍可继续使用。若喷油器卡住后针阀拔不出来，可将喷油器放入盛有柴油的容器中，然后将喷油器加热至柴油沸腾并开始冒烟为止。此时，将喷油器取出并夹在虎钳上，然后用一把鲤鱼钳（钳口应包着铜皮等软物）夹住针阀用力往外拔，一面拔，一面旋转，反复多次即可将喷油器针阀拔出。　　如果针阀无法用上述方法拔出或拨出过程中损坏，则必须更换新的喷油嘴偶件。为溶解新的喷油嘴偶件上的防锈油，此时应把新的喷油嘴偶件放在70～80℃的柴油里煮10min，然后在干净柴油中将针阀在阀体内来回抽动，以便将防锈油彻底清洗干净。如果只清洗而不煮，就不能完全洗净喷油器偶件内的防锈油，工作时容易使针阀积炭、胶结甚至卡住。另外，清洗针阀偶件时，不得与其他硬物相碰，防止刮伤针阀导向面。　　3、喷孔阻塞　　喷孔阻塞的主要原因：　　（1）柴油机长期放置，喷嘴锈蚀，导致喷孔半阻塞或完全阻塞；　　（2）燃油中混进了固体杂质微粒，或因燃烧不良产生积碳，工作时间稍长就会积结在喷油器的喷孔周围，使喷孔成为半阻塞状态。　　喷孔一旦被阻塞，喷油泵的供油压力就会上升并伴有敲击的声音发出。防止喷油孔阻塞的方法，一方面是对于进入喷油器的燃油要经过严格的多道过滤，目前，大多数喷油器在其内部增加了油滤偶件；另一方面通过改进燃烧的办法，防止因积碳过多而阻塞喷孔。　　喷孔阻塞的排除方法：先将喷油器拆下来，用机械或弱腐蚀的方法清除掉喷嘴上的积碳或铁锈。在保护好密封座面不受损伤的情况下，用钢丝或喷孔加工时使用的钻头清理喷孔内的积炭或铁锈。使用钢丝清除喷孔内的积炭或铁锈时，必须将钢丝装在夹头中进行，并且钢丝露出喷孔的长度不应超过2mm，以便得到较大的弯曲强度，防止钢丝折断在孔中。　　4、喷油压力过高或过低　　喷油压力过高的原因是:　　（1）针阀粘住或卡死在针阀体内；　　（2）调压弹簧压力过大；　　（3）喷孔堵塞。　　喷油压力过低的原因是:　　（1）针阀导向部分与针阀体间隙过大或针阀锥面密封　　不严；　　（2）喷油嘴与喷油器体接触面密封不严；　　（3）调压螺钉松动；　　（4）调压弹簧压力太小或折断。　　出现喷油压力过高或过低现象时，应将喷油器拆开清洗，并进行相应的调试和修理。喷油压力调整得过高或过低，都会导致柴油机工作不稳定和功率不足，甚至导致燃烧室及活塞等零件的早期磨损。一般来说，喷油压力如果调整过低将使得喷油的雾化质量大大降低，柴油消耗量增加，且不易起动柴油机。即使能起动，因柴油机燃烧不完全，排气管会一直冒黑烟，喷油嘴针阀也容易积碳。如果喷油压力调整过高，则易引起柴油机在工作时产生敲击声，并使功率下降，同时也容易使喷油泵柱塞偶件及喷油器早期磨损，有时还会把高压管胀裂。　　通过加强柴油机喷油器的故障分析及排除工作，能有效降低柴油机的故障率。喷油器的故障会直接导致柴油机工作不正常，但柴油机的故障并非都由喷油器引起。因此，对喷油器故障的判断应仔细，不可贸然对喷油器进行拆检，从而破坏其加工与装配精度，造成不必要的损失。此外，为减少喷油器故障，延长喷油器的使用寿命，平时应做好对喷油器的维修、保养工作。

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