故障檢修與技術(shù)維護(hù)

噴油器的結(jié)構(gòu)及工作原理

 

摘要：對噴油器的要求主要是保證良好的霧化質(zhì)量和合理的油束形狀，并在噴油開始和結(jié)束時(shí)應(yīng)利落、無滴漏和二次噴射等異常噴射現(xiàn)象。因此，噴油器工作質(zhì)量的好壞，對柴油發(fā)電機(jī)工作性能和油耗影響很大。康明斯公司在本文中通過對噴油器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的介紹，提高用戶和經(jīng)銷商對噴油器的認(rèn)識，強(qiáng)調(diào)了在柴油發(fā)電機(jī)使用時(shí)需注意的事項(xiàng)，以延長康明斯發(fā)電機(jī)組噴油器的使用壽命。

 

一、噴油器的作用

 

    噴油器的作用是把燃料噴散成較細(xì)碎的霧滴，并根據(jù)燃燒室形式的要求，將燃料散布在燃燒室內(nèi)，與壓縮空氣均勻地相混合燃燒，這就是噴油器的工作過程（如圖1）。噴油器工作質(zhì)量的好壞，對柴油發(fā)電機(jī)的工作性能有很大的影響，所以在柴油發(fā)電機(jī)使用過程中，要重視噴油器的使用與維護(hù)。

（1）提高油壓（定壓）：將噴油壓力提高到10MPa～20MPa。

（2）控制噴油時(shí)間（定時(shí)）：按規(guī)定的時(shí)間噴油和停止噴油。

（3）控制噴油量（定量）：根據(jù)柴油機(jī)的工作情況，改變噴油量的多少，以調(diào)節(jié)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率。 

（1）按柴油機(jī)工作順序供油，而且各缸供油量均勻。

（2）各缸供油提前角要相同。

（3）各缸供油延續(xù)時(shí)間要相等。

（4）油壓的建立和供油的停止都必須迅速，以防止滴漏現(xiàn)象的發(fā)生。

3、自動泄壓功能

      通過噴油器為油軌泄壓的原因通常是產(chǎn)生錯(cuò)誤要求油軌壓力迅速泄壓，如果單獨(dú)關(guān)閉IMV還是不能滿足ECU關(guān)于降低壓力的要求，那系統(tǒng)就會通過噴油器的回油路泄壓（不噴油）。

      實(shí)現(xiàn)的方式是線圈被加上脈沖電壓，當(dāng)脈沖長度足夠抬起閥體 ( 直接把油軌和燃油回路連接 )，同時(shí)又要足夠短，而不引起針閥的抬升，形成噴油。

      適當(dāng)?shù)膰娪推鞣磻?yīng)時(shí)間(時(shí)間限制在電閥被激活和針閥開始抬升之間 )是可以達(dá)到的。 噴油器的反應(yīng)時(shí)間會根據(jù)每個(gè)噴油器的初始特性（I2C）及其磨損狀況的不同而不同。每個(gè)噴油器是不同的（內(nèi)部間隙），所以DELPHI在生產(chǎn)過程中對每個(gè)噴油器的特征都進(jìn)行了測試，然后把每個(gè)噴油器的特征參數(shù)寫入I2C中。　修正前和修正后的參數(shù)曲線如圖1、圖2、圖3、圖4所示。　

 

圖1  噴油器燃油壓力為1200bar修正前的曲線圖	圖2  噴油器燃油壓力為1200bar修正后的曲線圖
圖3  噴油器噴射壓力修正前曲線	圖4  噴油器噴射壓力修正后曲線

 

二、噴油器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

 

      噴油器主要由噴油器體、針閥偶件、頂桿、噴油器彈簧、緊帽和調(diào)壓螺釘?shù)冉M成，結(jié)構(gòu)如圖5所示。從噴油泵送來的高壓燃油，進(jìn)入噴油器體及針閥偶件的環(huán)形腔，當(dāng)壓力達(dá)到11.77 MPa（ZS4S1噴油器）時(shí)，針閥克服彈簧的壓力而被抬起，此時(shí)一定數(shù)量的燃油經(jīng)噴孔成霧狀噴入渦流室內(nèi)。燃油噴射后，壓力下降，針閥在彈簧力的作用下重新堵住噴孔。針閥偶件柱塞面間隙泄漏的燃油，由殼體內(nèi)上升經(jīng)管接頭螺栓及回油管，一部分作為預(yù)熱塞冬季冷啟動用油，大部分流回至油箱。

1、噴油器的類型與結(jié)構(gòu)

（1）按噴油口結(jié)構(gòu)可分：軸針式、孔式。

（2）按線圈電阻值：高阻（13～16Ω）、低阻（2～3Ω）。

（3）按用途分：MPI用、SPI用。

2、噴油過程

（1）噴油器相當(dāng)于電磁閥，其工作過程如圖6所示。

（2）通電時(shí)電磁線圈產(chǎn)生電磁力，銜鐵及針閥吸起，噴油器開啟，汽油經(jīng)噴孔噴入進(jìn)氣道或進(jìn)氣管。

（3）斷電時(shí)電磁力消失，銜鐵及針閥在復(fù)位彈簧的作用下將噴孔封閉，噴油器停止噴油。

（4）噴油器的通電、斷電由電控單元以電脈沖控制。

（5）噴油量由電脈沖寬度決定。脈沖寬度=噴油持續(xù)時(shí)間=噴油量。

（6）一般針閥升程約為0.1mm，而噴油持續(xù)時(shí)間在2~10ms范圍內(nèi)。

 

圖5   康明斯柴油機(jī)噴油器結(jié)構(gòu)

圖6  康明斯柴油機(jī)噴油器的工作過程

 

三、噴油器的檢查與拆裝

 

1、拆卸與檢查

      當(dāng)發(fā)動機(jī)發(fā)生功率不足或冒黑煙等故障時(shí)，應(yīng)首先想到是否噴油器工作不夠正常。此時(shí)可將噴油器從發(fā)動機(jī)上拆下，在噴油器試驗(yàn)臺上進(jìn)行試驗(yàn)檢查。先以每分鐘10次的速度均勻地按動手油泵手柄，檢查噴油壓力和滴滲情況，在手油泵泵至壓力11.77 MPa時(shí)，開始噴油。在這以前噴油嘴不得有滲漏現(xiàn)象，噴孔允許有微量潮濕，但不得有滴油現(xiàn)象。如有滴油現(xiàn)象說明錐面密封不良，應(yīng)對噴油嘴進(jìn)行清理或研磨密封錐面。若噴油壓力不符合要求時(shí)，可松開護(hù)帽進(jìn)行調(diào)整，擰進(jìn)調(diào)壓螺釘噴油壓力增大，反之噴油壓力減小。

      當(dāng)噴油壓力符合要求后，可以每分鐘60～70次的速度按動手油泵手柄。觀察噴霧情況，油霧應(yīng)細(xì)勻，不得有肉眼看得出的油滴飛濺現(xiàn)象，霧束方向的錐角約為4°。燃油的切斷應(yīng)及時(shí)，聲音清脆。如不符合要求應(yīng)予拆檢。

      當(dāng)噴油器需拆檢時(shí)，拆開的噴油器應(yīng)置于清潔的煤油或柴油中清洗。粗洗和精洗的容器要分開，針閥偶件要成對放置，不能混亂。積垢只允許用木片或銅片刮掉，然后用軟布擦試，禁用棉紗。清洗好的針閥應(yīng)有良好的滑動性，將針閥偶件用輕柴油濕潤后，把針閥從閥體中抽出1/3，并將針閥體傾斜45°，針閥在自身重量的作用下，應(yīng)緩慢落入而無卡滯現(xiàn)象。如針閥與座接合錐面密封不良，可用500號綠色氧化鉻細(xì)研磨膏進(jìn)行研磨，研磨后的針閥偶件應(yīng)仔細(xì)清洗。

2、裝配過程

      裝配前，應(yīng)將全部零件認(rèn)真清洗干凈。裝配噴油嘴時(shí)，應(yīng)使調(diào)壓彈簧處在松弛狀態(tài)。在擰緊噴油器緊固螺母時(shí)，用力一定要適當(dāng)。對于大外圓直徑為17 mm的針閥體，扭力矩應(yīng)為58.8～78.4 N·m；對于大外圓直徑為22 mm，扭力矩應(yīng)為78.4～98 N·m。更換噴油嘴時(shí)，一定要注意型號，不能誤認(rèn)為是外形尺寸一樣就能使用。噴油器重新安裝后，必須在試驗(yàn)臺上重新進(jìn)行試驗(yàn)調(diào)整。

      最后使用柴油機(jī)電控噴油器壓緊裝置（如圖7所示），能夠方便的將電控噴油器壓緊固定安裝在柴油機(jī)的氣缸蓋上，并且固定可靠，有效的保證了電控噴油器安裝后的密封性能。

3、噴油器使用和拆裝注意事項(xiàng)

（1）選購噴油器針閥偶件時(shí)，要注意產(chǎn)品的質(zhì)量。如果針閥偶件產(chǎn)品質(zhì)量太差，針閥偶件密封不嚴(yán)，柴油滲漏，汽缸在壓縮、作功時(shí)，使油嘴表面柴油燃燒，會造成針閥卡死。

（2）噴油器針閥偶件的配合精度極高，并且噴孔孔徑很小，因而必須嚴(yán)格按照季節(jié)變化選用規(guī)定牌號的清潔柴油。在貯存、加注時(shí)要注意清潔，不要使燃油中混入雜質(zhì)，使用前要經(jīng)過沉淀和過濾，再加入油箱。要按時(shí)保養(yǎng)柴油濾清器，經(jīng)常排放濾清器和油箱內(nèi)的沉淀油，以防灰沙雜質(zhì)的侵入而加劇針閥偶件的磨損。

（3）新更換的針閥偶件要清除防銹油。應(yīng)把新的噴油嘴偶件放在70～80 ℃的柴油里煮10分鐘，然后在潔凈柴油中將針閥在閥體內(nèi)來回抽動，以便將防銹油徹底清洗干凈。如果只清洗而不煮，就不能完全洗凈噴油器偶件內(nèi)的防銹油，工作時(shí)容易使針閥積碳、膠結(jié)甚至卡住。另外，清洗針閥偶件時(shí)，不得與其他硬物相碰，防止刮傷針閥導(dǎo)向面。

（4）使用時(shí)注意柴油發(fā)電機(jī)不要過熱，當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)溫度過高，噴油嘴則受熱變形，工作失常，噴孔、軸針積碳，易使針閥產(chǎn)生過熱而咬死。

（5）噴油器安裝完畢后應(yīng)檢查噴油壓力（見圖8）。現(xiàn)代柴油發(fā)電機(jī)由于燃燒室的結(jié)構(gòu)不同所要求的噴油器噴油壓力也不同，一般柴油發(fā)電機(jī)的噴油壓力為11.77 MPa，噴油器的噴油壓力過高或過低對柴油發(fā)電機(jī)的危害都很大。噴油器在使用初期，由于機(jī)件的磨損，壓力彈簧彈性的變化，從而使噴油器的噴油壓力變動較大。噴油壓力過高會增加滴漏量，容易產(chǎn)生積碳，還使針閥卡死在針閥體內(nèi)的關(guān)閉位置，造成個(gè)別缸工作不良或不工作。噴油壓力過高，燃油霧化更細(xì)碎，但燃油噴射距離過大，使部分燃油噴射至燃燒室壁，與空氣混合不良，以致不能完全燃燒，還使柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生敲缸聲。

 

圖7  柴油機(jī)噴油器壓緊裝置示意圖

圖8  噴油器壓力試驗(yàn)連接圖

 

總結(jié)：

      根據(jù)上述所述，噴油器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定著噴霧的質(zhì)量，噴霧油束要與燃燒室形狀匹配以利于形成可燃混合氣，同時(shí)噴油器頭部與高溫燃?xì)饨佑|，導(dǎo)致噴油器工作條件極為苛刻。當(dāng)柴油機(jī)噴射系統(tǒng)噴油壓力過低，燃油霧化不良，油霧顆粒變粗，射程縮短，不能貫穿整個(gè)燃燒室，從而使燃油與空氣混合不良，以致燃油燃燒不完全、冒黑煙、缸內(nèi)積碳增加，同時(shí)啟動難現(xiàn)象非常明顯。因此，在使用中，應(yīng)及時(shí)檢查調(diào)整柴油機(jī)噴油嘴的噴油壓力和霧化質(zhì)量，必要時(shí)，要在噴油器試驗(yàn)器上調(diào)整，使其噴油壓力和霧化錐角符合康明斯柴油機(jī)的要求。

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