柴油机燃油喷射装置磨损的原因分析及预防对策

摘要

一、燃油喷射装置精密偶件磨损形式及原因分析 rn 1柱塞和套筒的磨损 rn 高压油泵的柱塞和套筒使用一段时间后，会因磨损使其配合间隙、圆度及圆柱度误差增大 (如图 1)，并使局部严重磨损 (如图 2)，从而影响柱塞副的工作性能。磨损的类型和原因有如下几种： rn (1) 磨粒磨损 rn 燃油与外界接触时会混入尘土，这些尘土主要由粒径 <2μ m的矿物质组成。柱塞副泵油的过程中，在供油和回油的最初瞬间，含有微粒的燃油使油孔通道面积急剧变化，产生严重的非稳定节流，缩口处的压力和流速大幅升降，伴随强烈的窝流和冲击挠动。结果在不到 1mm的通道内，微粒以极高的速度冲刷壁面，划出一些沟痕。当燃油流过缩口以后，压力和速度很快恢复，趋于平稳。故偶件棱边处磨损最严重。而离棱边越远，磨损程度越小。如果滤清器损坏，一些大粒径杂质有可能挤嵌在柱塞副的间隙中，造成直接擦伤，出现非正常磨损。此外，柱塞上的直槽和单边斜槽在极高的油压作用下 (在排油有效行程结束后一段时间内 )，产生单向侧压力，更增加了柱塞和套筒的不均匀磨损。 rn (2) 腐蚀磨损 rn 燃油中含有一定的酸性物质，重质燃油还含有较高的水份。这些酸性物质和水分会引起精密偶件的腐蚀。 rn (3) 其他磨损 rn 垫片不平或柱塞套紧固螺钉拧得过紧使柱塞与套筒在喷油泵中安装不垂直；喷油嘴针阀体被卡住，在喷油压力过高的情况下，柱塞仍继续泵油等情况会使柱塞与柱塞套快速磨损。 rn 2出油阀及阀座的磨损 rn 出油阀的锥形密封阀面经磨损后，会出现环行的沟槽，阀座面变黑。在减压带上，还可以发现有纵向线痕 A。阀和阀座的径向间隙及导向间隙增大，如图 3。出油阀的磨损会造成泄漏，使高压油管中压力显著下降，在下一次喷油时，为将油管内的油压提高到喷射压力，则需要较长的时间，致使喷油时间滞后。减压环带与阀座孔的配合间隙为 0.01mm，当出油阀上的减压带与出油阀副导向面之间的径向间隙增大后，高压油泵的输油量增多和高压环带的失效使剩余油压过高造成喷嘴滴油，使柴油机高速敲缸，低速不稳定。出油阀及阀座磨损的主要原因是劣质燃油的腐蚀、金属间的撞击和高速油流的冲刷。 rn 3喷油器针阀和针阀体的磨损 rn 针阀和针阀体导向面会因磨损而出现圆柱度误差。良好的针阀和针阀体锥面间应有明亮清晰的接触带，但磨损后往往出现台阶和缺口。造成这些磨损的原因，有的是属于正常持续运转时偶件之间的冲击产生挤压塑性变形所引起，有的是由于使用劣质燃油。针阀体面上由于高温燃油高速流过，所以针阀及针阀体的磨损比燃油系统的其它零件更严重些。磨损带来的后果主要有： (1)针阀圆柱体部分间隙增大，漏油增加，使针阀背压升高，针阀的开启动作受到阻滞； (2) 针阀因磨损而关闭不严，会漏油，使喷射质量恶化；并且在喷油的终了时，使燃烧气体回窜入油嘴内，污染偶件表面； (3) 针阀体磨损后，必然使阀的升程增大，从而增加针阀体上的冲击负荷。从而加速阀和针阀体的磨损和变形。此外，升程增加，也会使针阀的关闭时间延长而产生气体回窜及侵蚀现象，加速阀的磨损。 rn二、预防燃油喷射装置精密偶件磨损的对策 rn 1改善燃油品质 rn 柱塞与套筒的滑动间隙为 0.001～ 0.002mm(毫米 )，针阀与针阀体的滑动间隙约为 0.0010～ 0.0025mm，燃油中绝不允许有大于此间隙的杂质存在。为减轻燃油喷射装置的磨损，防止喷孔堵塞，应使燃油在运送、储存和使用过程中不受污染，保证其清洁。使用前，燃油需经过 72h(小时 )以上的沉淀处理。满油箱过夜要防止夜间气温下降使凝结水分渗入燃油中。对于油质较差的燃油，应采取加热、过滤等方法进行处理。 rn 2完善结构设计 rn 高压油泵和喷油嘴的结构设计不合理，往往引起不正常的磨损。例如套筒受力不合理以致发生变形，促使柱塞运动卡滞和磨损加剧；又如螺旋槽开设不当，使套筒内孔的油孔闭启十分急促，造成很大的油流冲刷，而产生侵蚀和气蚀。如果此处开一个适当的卸压缺口，可以收到良好的效果。在喷油器方面，若顶杆做得过长，则因惯性使针阀关闭很慢并引起针阀体的冲击损伤。 rn 3正确选择材料与热处理工艺 rn 精密偶件一般采用轴承钢 (大多为 GCr15优质合金钢 )，并施以适当的热处理。热处理后显微组织的差异主要取决于原始组织的淬火加热温度。一般应有一个合理的淬火温度 (例如 840～ 860℃ )，以获得适当数量的针状马氏体、细小、均匀分布的碳化物，较少残余奥氏体，淬火后的硬度一般为 HRC62～ 65。在淬火处理后应进行低温处理，以使残余的奥氏体进一步转化，增加其尺寸稳定性。此外，应注意精密偶件的研配质量和安装工艺等，一般偶件的配合表面粗糙度 Ra应达到 0.25μ m以下。 rn 4及时维护和保养燃油喷射装置 rn 严格按照国家规程规范对燃油喷射装置进行维护和保养。喷油器出现故障时要及时排除，防止带故障作业。维修喷油泵精密偶件在研配和安装时要正确无误，符合标准要求。