故障檢修與技術(shù)維護

電控噴油器常見(jiàn)故障現象、原因分析及檢修方法

 

摘要：所謂柴油機的故障是指柴油發(fā)電機各部分的技術(shù)狀態(tài)，在工作一定時(shí)間后超出了允許的技術(shù)范圍。其中，噴油器是柴油機的主要部件，它的工作狀態(tài)直接影響到柴油機的工作性能。因此，了解和掌握噴油器工作原理、結構、以及故障產(chǎn)生的原因、特征及排除方法是很重要，詳細內容請閱讀康明斯公司在本文中主要講述噴油器常見(jiàn)故障現象、原因分析和檢修方法。 

 

一、電控噴油器結構組成

 

     噴油器作用是燃油從高壓接頭經(jīng)進(jìn)油通道送往噴油器，并經(jīng)過(guò)進(jìn)油節流孔進(jìn)入閥控制室，而閥控制室經(jīng)由電磁閥控制的回油節流孔與回油孔相通，原理如圖1所示。噴油器由孔式噴油嘴、液壓伺服系統、電磁閥等組件構成，如圖2所示。

1、噴油器外殼

      外殼位置如圖2所示，主要包括進(jìn)油孔和回油孔。

2、噴嘴

      噴嘴部分如圖2所示，包括針閥和噴油孔。

 

圖1  柴油機噴油器工作原理圖

圖2  電控噴油器結構示意圖

 

3、電控系統

      噴油器內部裝有整套的線(xiàn)圈組件。

（1）控制閥組件

      為實(shí)現最小的反應時(shí)間和最小的能量消耗，其要求如下：

① 控制閥要盡量輕；

② 控制閥的行程要盡量短；

③ 控制閥排量的影響達到最小。

      這意味著(zhù)控制閥在關(guān)閉狀態(tài)下要達到液壓平衡。只用一支預緊力很小的彈簧保證控制閥與其底座的連接。抬升閥體只需要克服彈簧的阻力。

（2）過(guò)渡板

      控制室內有控制針閥的小孔，包括控制室和三個(gè)噴射控制量孔以及針閥上面的復位彈簧。

NPO：針閥通道量孔，位置如圖3所示；

INO：進(jìn)油量孔，位置如圖3所示；

SPO：溢油量孔，位置如圖4所示。

 

圖3  柴油機噴油器進(jìn)油孔示意圖

圖4  柴油機噴油器溢油孔示意圖

 

二、噴油器常見(jiàn)故障原因

 

1、噴油器的磨損

      噴油器（以軸針式為例）經(jīng)常發(fā)生磨損的部位是：密封錐面、軸針、導向部分及起霧化作用的錐體（倒錐體）等。

（1）密封錐面的磨損

      針閥錐面與針閥體錐面的磨損是由于噴油器彈簧的沖擊與柴油中雜質(zhì)的作用所致，密封接觸面位置如圖5所示。磨損后使錐面密封環(huán)帶接觸面加寬、錐面變形、光潔度降低，其結果造成噴油嘴滴油，噴孔附近形成積炭，甚至堵塞噴孔。滴油嚴重的噴油嘴，在工作中還會(huì )出現發(fā)出斷續的敲擊聲，柴油發(fā)電機工作不均勻，排氣冒黑煙等現象。

（2）軸針與噴孔配合部分的磨損

      軸針與噴孔配合部分的磨損是由于高壓柴油夾帶的雜質(zhì)沖刷所致。磨損后使軸針磨成錐形（靠近噴孔頭部磨損大些），噴孔擴大，噴油聲音變啞。其結果造成噴霧質(zhì)量不好，噴油角度改變，使柴油燃燒不完全，柴油發(fā)電機排氣冒黑煙，并在噴孔附近、活塞及燃燒室內形成大量的積炭，同時(shí)柴油發(fā)電機功率下降。

（3）導向部分的磨損

      導向部分的磨損是由于柴油帶入雜質(zhì)的作用所致。磨損后使導向部分磨成錐形（下端磨損大）。其結果使噴油器的回油量增多，供油量減少，噴油壓力降低，噴油時(shí)間延遲（噴油特性曲線(xiàn)如圖6所示）。最終導致柴油發(fā)電機啟動(dòng)困難（因為啟動(dòng)時(shí)轉速低，柱塞供油時(shí)間增長(cháng)，而大大地增加了回油），不能全負荷工作（因為它得不到全負荷的油量）。由于回油，造成噴油壓力降低使噴油霧化不良，滴油和導致積炭，進(jìn)而造成密封錐面密封不良等后果。起霧化作用的錐體的磨損一般較慢，它的磨損是由于柴油（夾帶雜質(zhì)）的射流沖擊所致。因為射流的沖擊打在錐體的中部，所以錐體的中部磨損較大，這樣便使噴霧錐角增大，柴油射程縮短，而被噴到燃燒室壁上，形成油膜，不能及時(shí)完全地燃燒，造成與滴油情況相似的不良后果。

      如密封錐面和針閥導向部分用眼睛能察覺(jué)出傷痕，說(shuō)明零件表面已有磨損。針閥導向部分如有暗黃色的傷痕時(shí)，表明針閥過(guò)熱變形而拉毛。當密封錐面僅有輕微磨損時(shí)，可研磨修復。當噴孔邊緣破碎時(shí)，就必須更換。

 

圖5  噴油器控制閥組件密封結構示意圖

圖6  柴油機噴油器噴油特性曲線(xiàn)圖

 

2、噴油嘴卡住

（1）噴油嘴卡住的主要原因

① 噴油器與氣缸蓋上的噴油器安裝孔間的銅墊不平，密封不嚴；噴油器安裝歪斜，在工作中漏氣，使噴油嘴局部溫度過(guò)高而燒壞。為此，噴油器安裝到氣缸蓋上去時(shí)，要注意將固定噴油器的兩個(gè)螺母分兩到三次對稱(chēng)均勻地擰緊，并擰到規定力矩，不要用力過(guò)小或過(guò)大。不使噴油器歪斜，紫銅墊圈要平整、完好，更不要漏裝以防漏氣。但這個(gè)密封紫銅墊圈只能安裝一個(gè)，多裝了就改變了噴油嘴裝入的深度，使噴射的柴油與空氣混合不良，冒黑煙。

② 噴油器沒(méi)有定期保養和調整噴油壓力。

③ 噴油嘴內由于柴油帶進(jìn)來(lái)的雜質(zhì)或積炭而使針閥卡住。

④ 噴油嘴針閥錐面密封不嚴，滲漏柴油。當其端面因滲漏柴油而潮濕時(shí)，就可能引起表面燃燒。燃燒的熱量直接影響噴油嘴，從而使噴油嘴燒壞。

⑤ 柴油發(fā)電機的工作溫度過(guò)高，也能使針閥卡住。

（2）分析與處理措施

① 針閥如果在開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)卡住，則噴油嘴噴出的柴油就不能霧化，也不能完全燃燒。此時(shí)就會(huì )有大量冒黑煙現象發(fā)生。未燃燒的柴油還會(huì )沖到氣缸壁上稀釋機油，加速其他機件的磨損。如果針閥在關(guān)閉狀態(tài)卡住，噴油泵的供油壓力再大，也不能使針閥打開(kāi)，那么這個(gè)氣缸就不能工作?？傊?，不管針閥是在開(kāi)啟狀態(tài)卡住，還是在關(guān)閉狀態(tài)卡住，都會(huì )使柴油發(fā)電機工作不均勻，并使功率顯著(zhù)下降。

② 針閥在關(guān)閉狀態(tài)卡住時(shí)，還會(huì )在燃燒系統中產(chǎn)生高壓敲擊聲。這時(shí)可根據噴油泵發(fā)響的位置，利用停止供油的方法檢查，或立即停止運轉檢查，以免頂壞噴油泵的機件。

③ 噴油嘴卡住后不一定全部報廢。有時(shí)用較軟的物體（如木棒等）除去針閥上的積炭，并用機油進(jìn)行適當的研磨后，仍可繼續使用。若噴油嘴卡住后拔不出來(lái)，可將噴油嘴放入盛有柴油的容器內，并將其加熱至柴油沸騰開(kāi)始冒煙時(shí)為止。然后將噴油嘴取出，夾在臺虎鉗上用一把鯉魚(yú)鉗（鉗口應包塊銅皮等軟物）夾住針閥用力拔，一面拔，一面旋轉，反復多次即可將噴油嘴針閥拔出。

      如果需更換新的噴油嘴時(shí)，應把新的噴油嘴放在80℃的柴油里煮幾十分鐘，等噴油嘴偶件內的防銹油溶解后，再用清潔柴油清洗。如果只清洗而不煮，就不能完全洗凈噴油嘴偶件內的防銹油，工作時(shí)容易使針閥積炭、膠結甚至卡住。

3、噴油很少或噴不出油

（1）主要原因

① 由于柴油不清潔或積炭，噴油嘴堵塞，而不能?chē)娪?。這時(shí)應用粗細合適的銅絲疏通噴孔和油道，并用壓縮空氣吹凈。

② 油路中有空氣、燃油系統漏油嚴重、噴油泵工作不正常等都會(huì )引起不噴油或噴油很少。

③ 噴油壓力調得過(guò)大、針閥與針閥體配合太松、針閥卡住等都會(huì )使噴油嘴不噴油。

（2）分析與檢查

      噴油很少或不噴油對柴油發(fā)電機的影響與前述供油過(guò)少或不供油相同。

      檢查的方法是用啟動(dòng)機啟動(dòng)一下柴油發(fā)電機（對可用手搖啟動(dòng)的柴油發(fā)電機而言，用搖手柄轉動(dòng)曲軸即可），將油門(mén)放在供油位置，將手放在高壓油管上面或仔細傾聽(tīng)，如高壓油管中有脈動(dòng)或噴油嘴和高壓油管內發(fā)出“咣、咣”的聲音，表示噴油嘴有油噴出；如無(wú)脈動(dòng)或響聲，則證明噴油器有故障。

4、噴油質(zhì)量不好

      噴油質(zhì)量不好包括：噴油嘴霧化不良，噴霧形狀不對，不能迅速停止噴油（停止后仍有滴油現象）等等。

（1）霧化不良的原因：

① 調整噴油壓力的彈簧彈力減弱或折斷，使噴油壓力過(guò)低。

② 噴孔磨損、積炭堵塞或燒壞。

③ 針閥與針閥體密封不嚴。

④ 有積炭將針閥卡住，或由于過(guò)熱使針閥咬在打開(kāi)的位置上而霧化不良。

（2）噴霧形狀不對的原因：

① 噴油嘴的噴孔和軸針磨損不均或噴孔處有積炭。

② 噴油壓力過(guò)大或過(guò)小。

（3）不能迅速停止噴油（滴油）的原因：

① 調整噴油壓力的彈簧彈力減弱或折斷，使噴油壓力過(guò)低。

② 針閥與針閥體不密封。

③ 針閥被積炭膠住或卡住在打開(kāi)的位置。

④ 出油閥關(guān)閉不嚴或出油閥減壓環(huán)磨損。

      噴油質(zhì)量不好使混合氣形成不好，燃燒不完全，致使柴油發(fā)電機啟動(dòng)困難，啟動(dòng)后輸出功率下降、耗油量增加、轉速不穩，柴油漏入曲軸箱中沖稀機油，排氣冒黑煙，低速時(shí)容易使柴油發(fā)電機停車(chē)，有時(shí)還產(chǎn)生敲擊聲。

      檢查的方法：在柴油發(fā)電機運轉過(guò)程中，采用斷缸法（用旋具撬住某一缸的柱塞彈簧），如某缸經(jīng)停止供油后，機器運轉無(wú)變化，但排黑煙減少，即該缸噴油質(zhì)量不好。應將該缸噴油器卸下，放在噴油器實(shí)驗臺上進(jìn)行檢查，或將噴油器卸下后，在外面仍接在本柴油發(fā)電機噴油泵的高壓油管上，將噴油泵側蓋卸下，用旋具撬動(dòng)柱塞彈簧座，做泵油動(dòng)作，檢查噴油嘴噴油情況。噴油質(zhì)量不好，應將噴油器拆散檢查和調整，拆散時(shí)應先放在汽油中浸潤后拆散，再放在木塊上磨去積炭。磨損過(guò)大的噴油嘴應更換。

5、噴油壓力過(guò)高或過(guò)低

      柴油機噴油器的燃油壓力和噴射壓力曲線(xiàn)分別如圖7、圖8所示。

（1）噴油壓力過(guò)高的主要原因：

① 調壓彈簧壓力調整過(guò)大。

② 針閥粘在針閥體內。

③ 噴孔堵塞。

（2）噴油壓力過(guò)低的原因：

① 調壓彈簧壓力調整過(guò)小或折斷。

② 調壓螺釘松動(dòng)。

③ 針閥導向部分與針閥體間隙過(guò)大或針閥錐面密封不嚴。

④ 噴油嘴與噴油器體接觸面密封不嚴。

      這時(shí)應進(jìn)行相應的調整和修理。噴油器噴油壓力在各機說(shuō)明書(shū)中都有明確規定，不應隨便調整得過(guò)高或過(guò)低，否則將造成柴油發(fā)電機各缸工作不均勻、功率下降甚至導致燃燒室及活塞等零件的早期磨損。一般來(lái)說(shuō)，噴油壓力如果調整過(guò)低將使噴油的霧化情況大大變壞，柴油消耗量增加，不易啟動(dòng)。即使啟動(dòng)后排氣管也會(huì )一直冒黑煙，噴油嘴針閥也易積炭。噴油壓力調整過(guò)高也不好，此時(shí)往往易引起機器在工作時(shí)產(chǎn)生敲擊聲，并使功率下降，同時(shí)也容易使噴油泵柱塞偶件及噴油器早期磨損，有時(shí)還會(huì )把高壓油管脹裂。

 

圖7  噴油器燃油壓力曲線(xiàn)圖

圖8  電控噴油器噴射壓力曲線(xiàn)圖

 

三、噴油器調試

 

      重新裝配噴油器的后，應進(jìn)行測試，檢查其噴油量、噴霧形狀和噴射角度等參數是否正常。若發(fā)現異常情況，需要重新檢查和調整，直至噴油器的工作正常。

1、噴油壓力的檢查與調整

      噴油器洗凈后，應裝在噴油器試驗器上測試開(kāi)始噴油壓力和噴射霧化質(zhì)量。

      測試前，應操縱噴油器試驗器手柄反復多次做壓油動(dòng)作，使噴油器和高壓油管內完全充滿(mǎn)柴油，然后再緩慢壓油（以50次/min為宜），同時(shí)觀(guān)察壓力表。當壓力表的讀數開(kāi)始下降時(shí)，即為噴油器開(kāi)始噴油壓力（開(kāi)啟壓力），其值應符合標準。若開(kāi)啟壓力的值不符合標準，應根據結構擰動(dòng)調壓螺釘或更換調整墊圈加以調整，調整后將鎖緊螺母擰緊并再次測試開(kāi)啟壓力，直到符合要求為止。

2、噴射質(zhì)量檢查

      噴射質(zhì)量檢查包括噴霧形狀、斷油干脆程度和噴霧錐角的檢查。最常用的檢查方法是目測噴霧形狀，傾聽(tīng)噴霧聲響，檢查噴霧錐角。

      檢查噴霧形狀時(shí)，以3~5次/s的速度壓手柄（相當于噴油泵怠速時(shí)的泵油速度）。這時(shí)噴出的油霧應是細小均勻的，不允許有肉眼可分辨出來(lái)的線(xiàn)條狀油流或斷續飛濺的較大油粒。放慢手柄速度（1次/s）時(shí)，噴霧顆粒會(huì )變粗，但基本仍應保持發(fā)散而成油霧狀，不允許呈線(xiàn)條狀油流。對于多孔式噴油器，各噴孔應形成一個(gè)霧化良好的小錐狀油束，各油束間隔角應符合原廠(chǎng)規定。

3、密封性檢查

      檢查閥座密封性時(shí)，可操縱噴油器試驗器手柄，使其油壓保持在比開(kāi)始噴油壓力標準值小2MPa的位置10s，這時(shí)噴油嘴端部不應有油滴流出（稍有濕潤是允許的），且油壓從19.6 MPa下降到17.6 MPa的時(shí)間在10 s以上。如時(shí)間過(guò)短，可能是油管接頭處漏油、針閥體與噴油器體平面配合不嚴、密封錐面封閉不嚴、導向部分磨損造成間隙過(guò)大等原因造成的。

 

總結：

      在噴油器進(jìn)行組裝前，務(wù)必確保各個(gè)零件干凈無(wú)油污，避免污染噴油器內部。然后按照噴油器的組裝順序，將各個(gè)零件逐步安裝到位，確保裝配的準確性和穩定性。此外，在組裝過(guò)程中，注意使用適量的潤滑劑，以減少零件之間的摩擦。通過(guò)上述對噴油器檢修和維護，可以有效保證噴油器的性能和使用壽命，提高柴油發(fā)電機組的工作效率和經(jīng)濟性。同時(shí)，檢修過(guò)程中需要注意安全，避免在噴油器工作時(shí)造成意外傷害。希望本文對您有所幫助。

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