故障檢修與技術維護

電控噴油器常見故障現象、原因分析及檢修方法

 

摘要：所謂柴油機的故障是指柴油發電機各部分的技術狀態，在工作一定時間后超出了允許的技術范圍。其中，噴油器是柴油機的主要部件，它的工作狀態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進油通道送往噴油器，并經過進油節流孔進入閥控制室，而閥控制室經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圈組件。

（1）控制閥組件

      為實現最小的反應時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。

      這意味著控制閥在關閉狀態下要達到液壓平衡。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）過渡板

      控制室內有控制針閥的小孔，包括控制室和三個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、噴油器常見故障原因

 

1、噴油器的磨損

      噴油器（以軸針式為例）經常發生磨損的部位是：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，在工作中還會出現發出斷續的敲擊聲，柴油發電機工作不均勻，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。其結果造成噴霧質量不好，噴油角度改變，使柴油燃燒不完全，柴油發電機排氣冒黑煙，并在噴孔附近、活塞及燃燒室內形成大量的積炭，同時柴油發電機功率下降。

（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，噴油時間延遲（噴油特性曲線如圖6所示）。最終導致柴油發電機啟動困難（因為啟動時轉速低，柱塞供油時間增長，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）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出傷痕，說明零件表面已有磨損。針閥導向部分如有暗黃色的傷痕時，表明針閥過熱變形而拉毛。當密封錐面僅有輕微磨損時，可研磨修復。當噴孔邊緣破碎時，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高而燒壞。為此，噴油器安裝到氣缸蓋上去時，要注意將固定噴油器的兩個螺母分兩到三次對稱均勻地擰緊，并擰到規定力矩，不要用力過小或過大。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。但這個密封紫銅墊圈只能安裝一個，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 噴油器沒有定期保養和調整噴油壓力。

③ 噴油嘴內由于柴油帶進來的雜質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，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 柴油發電機的工作溫度過高，也能使針閥卡住。

（2）分析與處理措施

① 針閥如果在開啟狀態時卡住，則噴油嘴噴出的柴油就不能霧化，也不能完全燃燒。此時就會有大量冒黑煙現象發生。未燃燒的柴油還會沖到氣缸壁上稀釋機油，加速其他機件的磨損。如果針閥在關閉狀態卡住，噴油泵的供油壓力再大，也不能使針閥打開，那么這個氣缸就不能工作。總之，不管針閥是在開啟狀態卡住，還是在關閉狀態卡住，都會使柴油發電機工作不均勻，并使功率顯著下降。

② 針閥在關閉狀態卡住時，還會在燃燒系統中產生高壓敲擊聲。這時可根據噴油泵發響的位置，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。有時用較軟的物體（如木棒等）除去針閥上的積炭，并用機油進行適當的研磨后，仍可繼續使用。若噴油嘴卡住后拔不出來，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始冒煙時為止。然后將噴油嘴取出，夾在臺虎鉗上用一把鯉魚鉗（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，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，而不能噴油。這時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引起不噴油或噴油很少。

③ 噴油壓力調得過大、針閥與針閥體配合太松、針閥卡住等都會使噴油嘴不噴油。

（2）分析與檢查

      噴油很少或不噴油對柴油發電機的影響與前述供油過少或不供油相同。

      檢查的方法是用啟動機啟動一下柴油發電機（對可用手搖啟動的柴油發電機而言，用搖手柄轉動曲軸即可），將油門放在供油位置，將手放在高壓油管上面或仔細傾聽，如高壓油管中有脈動或噴油嘴和高壓油管內發出“咣、咣”的聲音，表示噴油嘴有油噴出；如無脈動或響聲，則證明噴油器有故障。

4、噴油質量不好

      噴油質量不好包括：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，或由于過熱使針閥咬在打開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 噴油壓力過大或過小。

（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的位置。

④ 出油閥關閉不嚴或出油閥減壓環磨損。

      噴油質量不好使混合氣形成不好，燃燒不完全，致使柴油發電機啟動困難，啟動后輸出功率下降、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，低速時容易使柴油發電機停車，有時還產生敲擊聲。

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

5、噴油壓力過高或過低

      柴油機噴油器的燃油壓力和噴射壓力曲線分別如圖7、圖8所示。

（1）噴油壓力過高的主要原因：

① 調壓彈簧壓力調整過大。

② 針閥粘在針閥體內。

③ 噴孔堵塞。

（2）噴油壓力過低的原因：

① 調壓彈簧壓力調整過小或折斷。

② 調壓螺釘松動。

③ 針閥導向部分與針閥體間隙過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。

      這時應進行相應的調整和修理。噴油器噴油壓力在各機說明書中都有明確規定，不應隨便調整得過高或過低，否則將造成柴油發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。一般來說，噴油壓力如果調整過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。即使啟動后排氣管也會一直冒黑煙，噴油嘴針閥也易積炭。噴油壓力調整過高也不好，此時往往易引起機器在工作時產生敲擊聲，并使功率下降，同時也容易使噴油泵柱塞偶件及噴油器早期磨損，有時還會把高壓油管脹裂。

 

圖7  噴油器燃油壓力曲線圖

圖8  電控噴油器噴射壓力曲線圖

 

三、噴油器調試

 

      重新裝配噴油器的后，應進行測試，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始噴油壓力和噴射霧化質量。

      測試前，應操縱噴油器試驗器手柄反復多次做壓油動作，使噴油器和高壓油管內完全充滿柴油，然后再緩慢壓油（以50次/min為宜），同時觀察壓力表。當壓力表的讀數開始下降時，即為噴油器開始噴油壓力（開啟壓力），其值應符合標準。若開啟壓力的值不符合標準，應根據結構擰動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啟壓力，直到符合要求為止。

2、噴射質量檢查

      噴射質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，傾聽噴霧聲響，檢查噴霧錐角。

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

3、密封性檢查

      檢查閥座密封性時，可操縱噴油器試驗器手柄，使其油壓保持在比開始噴油壓力標準值小2MPa的位置10s，這時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的時間在10 s以上。如時間過短，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大等原因造成的。

 

總結：

      在噴油器進行組裝前，務必確保各個零件干凈無油污，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，在組裝過程中，注意使用適量的潤滑劑，以減少零件之間的摩擦。通過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，提高柴油發電機組的工作效率和經濟性。同時，檢修過程中需要注意安全，避免在噴油器工作時造成意外傷害。希望本文對您有所幫助。

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