议柴油机发动机燃油喷射装置的机理及故障预防

议柴油机发动机燃油喷射装置的机理及故障预防

韦霞军,蒋继

广西玉柴机器股份有限公司工程研究院 广西玉林市  537000

摘要：从保护地球环境的观点出发，研究人员正在针对柴油机排气净化和提高燃油经济性开展各种研发工作。在最近的15年中，柴油机的颗粒(PM)及氮氧化物等废气排放量已降低约90％，燃油耗约降低40％。当然，这些成果得益于柴油机自身技术的发展，以及增压器、废气净化装置(如降氮氧化物催化转化器、柴油机氧化催化转化器、柴油机颗粒捕集器等)等技术的进步。同时，共轨燃油喷射装置的问世和发展，对柴油机技术的发展也发挥了重要作用。

关键词：柴油机发动机；燃油喷射装置；故障

前言

柴油机发动机燃油喷射装置组合精密组合部件在长时间工作后难免会出现过度磨损，进而导致柴油机机能下降，启动困难，对此，则需要加强燃油喷射装置设备零件保养管理，做好设备检修作业。在设备维修管理工作中，应认真研究设备各部件的磨损规律，加强设备安全管理力度，控制设备运行风险，制定针对性保养维护方案，以此改善设备运行功能，延长设备的使用寿命。

1柴油机燃油喷射装置

1.1柱塞式燃油喷射装置

在共轨燃油喷射装置问世以前，柴油机几乎都是采用以直列型燃油喷射装置或分配型燃油喷射装置为代表的柱塞式燃油喷射装置(图1)。这种燃油喷射装置由使用与发动机转速同步的凸轮轴驱动柱塞的燃油喷射泵，用弹簧力关闭阀门并用燃油压力开启阀门的喷油嘴，以及喷油嘴支架构成，上述部件采用燃油钢管连接。利用燃油喷射泵的柱塞上升动作压送燃油，当泵室的燃油压力升高至喷油嘴阀门的开启压力以上，则开始喷射燃油。燃油喷射压力是根据燃油喷射泵的输油率(柱塞上升速度×柱塞截面积)决定的。利用喷油泵上设置的定时器(可分为离心式、液压式或电子控制式)控制喷油定时。采用同样设置在喷油泵上的调速器(可分为离心式或电子控制式)控制燃油喷射量。柱塞式燃油喷射装置的输油率与柱塞上升速度(即发动机转速)成正比，因此，发动机低中转速区域的燃油喷射压力较低。此外，由于每次喷油都需要反复进行升压与降压的过程，所以，在实际的应用中，每个燃烧循环中最多只能实现2次喷油。

1.2共轨燃油喷射装置

该装置由以下部件构成：压送燃油的供油泵；储存高压燃油的共轨；以电磁阀或压电元件作为执行器的喷油器[“朝；将供油泵与共轨，以及共轨与喷油器连接起来的燃油钢管；发动机控制单元(ECU)。

2故障预防方法

2.1做好燃油喷射装置设备零件状态管理工作，健全零件保养体系

在燃油喷射装置设备零件日常运行过程中，全面做好燃油喷射装置保养工作，及时检修设备零件，理应健全燃油喷射装置运维管理体系中，全方位监控设备零件的运行状态。对于整个燃油机发动机工作来讲，燃油喷射装置设备的运行状态能够直接反馈出设备零部件的磨损状况，体现设备技能是否存在降低问题。同时，在燃油喷射装置设备保养工作中，不仅要重视成本控制问题，而且要科学划分燃油喷射装置设备的运行状态。一般来讲，设备运行状态划分关键因素包括完整状态、使用便利与否、故障类型、存在异常问题却无故障等。相对而言，设备的运行状态不同，所采取的保养措施也不尽相同。对于完整而且便于使用的燃油喷射装置设备，仅需要做好日常养护工作。如果设备零件存在故障，就应通过全面检查来判断故障的等级，对设备参数进行适当地调整，科学诊断设备的具体故障，准确定位故障诱因，采取针对性地维修措施。如果燃油喷射装置设备存在异常问题却并没有出现故障，就必须立刻停止运行，根据设备目前所表现出的状态信息准确，分析该设备的精度、效率和性能，做好故障预测工作与维修处理作业。此外，应针对设备零件的状态管理工作，制定统一化管理标准，明确职责，健全燃油喷射装置设备运行规章制度，并对各项制度进行细化和完善，例如建立操作性强的燃油喷射装置设备维保制度，构建实效性强的燃油喷射装置设备检查制度，规范设备养护时间制度，这样方能对燃油喷射装置设备状态进行有效管理，防止出现各种问题。

2.2优化日常细节保养方案，完善备件管理

在燃油喷射装置设备日常保养工作中，运维工作人员应重视优化细节保养方案，做好各项细小的维护工作，对于燃油喷射装置设备的运行状态和参数的变化情况进行全面观察。其次，在交接班的过程中，运维工作人员应认真记录所有设备的检查信息，确保各项检查信息的完整性和准确性。在日常维护保养工作中，运维工作人员应定期擦洗和燃油喷射装置清洁设备零件，为设备增加和补充润滑油，查看设备零件完整与否，尤其是内部精密细小零件，对于设备的松脱部件及时予以紧固，当设备零部件出现故障与严重的磨损问题后，应立刻停止运转，对故障进行排除，做好设备维修工作，及时更换磨损严重的零件。再次，应重视完善燃油喷射装置设备备件管理工作。当代燃油喷射装置设备由很多零件组成，内部结构组和复杂，如果缺少备件或者某一配件出现故障，必然会影响问设备的正常运行带来影响。因而，必须着重完善燃油喷射装置设备备件管理工作，发现某一配件出现问题后可以用新的备件进行替换。

2.3引进电子测试技术，做好故障诊断工作

优化柴油机发动机燃油喷射装置设备故障预防方法，及时诊断精密零件是否存在问题，需要引入先进的电子测试技术。在燃油喷射装置故障维修工作中，电子测试技术的应用优势主要体现在三个方面：第一，简化设备零件维修流程，促进工序的紧密衔接，维修过程中所使用的维修设备也更为轻便。通常，在运用电子测试技术设备对燃油喷射装置组合设备进行检测与维修工作时，柴油机发动机内部所需要的材料会得以多方面的简化，从而有效提高维修工作效率。第二，提升燃油喷射装置设备故障诊断工作的综合水平。在维修过程中，工作人员会运用自动化测试设备来检测所有高密组合部件所存在的故障，并准确区分故障检测工作类型，发挥自动化管理故障分离技术的作用，准确识别故障内容，有效提高故障诊断准确性和维修工作质量。第三，节省维修成本。运用电子测试技术可以节省人工检修成本，提高检修结果的准确性与维修工作效率，节约柴油机发动机运行中的成本。在运用电子测试技术开展燃油喷射装置设备零件故障检测工作中，需要发挥智能决策技术的功能。智能决策技术应用是全面收集燃油喷射装置设备维修检测信息，构建数据模型，并准确实施定量分析，应用专业技术知识，做好逻辑推理工作，根据相关信息进行智能决策，以便于将最精确的故障信息发送给维修技术人员，帮助维修人员全面掌握与了解燃油喷射装置设备零件性能的具体情况，不断提高精密零件的安全性与可靠性。其次，应发挥虚拟维修技术的作用，该技术建模主要分为五项：第一，虚拟人体和工具建模。第二，虚拟化维修环境建模。第三，虚拟化维修过程建模。第四，虚拟维修过程的仿真分析。第五，基于虚拟维修仿真的维修性分析及评估模型。在虚拟维修技术支撑下，虚拟性建模主要包括虚拟化人体建模以及针对各种设备零件和工具的三维化数字建模，建模软件有CAD和CATIA。

结束语

燃油喷射装置具有多种功能，并且具有极高的性能：从发动机低转速区域起就实现高压燃油喷射；喷油定时设定范围广；能在1个燃烧循环中进行多次喷油；通过进一步改善燃烧，实现净化废气及提高燃油经济性的目标。喷油系统的多次喷射功能除了能改善燃烧外，还能促进废气净化装置的升温，提高废气净化效率，同时降低被称为“柴油机敲缸声”的燃烧噪声托。众所周知，通过应用引导喷射，可降低燃烧噪声，而共轨燃油喷射装置在实现多次喷油后，扩大了多次喷射的运转区域，可进一步降低燃烧噪声，并扩大低噪声运行范围，促使柴油车实现进一步的静音化。

参考文献：

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[2]苗政,周伟东,邵宏亮.柴油机发动机的使用与维护[J].农业与技术,2019(2):143-144.