故障檢修與技術維護

噴油器的結構及工作原理

 

摘要：對噴油器的要求主要是保證良好的霧化質量和合理的油束形狀，并在噴油開始和結束時應利落、無滴漏和二次噴射等異常噴射現象。因此，噴油器工作質量的好壞，對柴油發電機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構特點的介紹，提高用戶和經銷商對噴油器的認識，強調了在柴油發電機使用時需注意的事項，以延長康明斯發電機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碎的霧滴，并根據燃燒室形式的要求，將燃料散布在燃燒室內，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）。噴油器工作質量的好壞，對柴油發電機的工作性能有很大的影響，所以在柴油發電機使用過程中，要重視噴油器的使用與維護。

（1）提高油壓（定壓）：將噴油壓力提高到10MPa～20MPa。

（2）控制噴油時間（定時）：按規定的時間噴油和停止噴油。

（3）控制噴油量（定量）：根據柴油機的工作情況，改變噴油量的多少，以調節柴油機的轉速和功率。 

（1）按柴油機工作順序供油，而且各缸供油量均勻。

（2）各缸供油提前角要相同。

（3）各缸供油延續時間要相等。

（4）油壓的建立和供油的停止都必須迅速，以防止滴漏現象的發生。

3、自動泄壓功能

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

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

      適當的噴油器反應時間(時間限制在電閥被激活和針閥開始抬升之間 )是可以達到的。 噴油器的反應時間會根據每個噴油器的初始特性（I2C）及其磨損狀況的不同而不同。每個噴油器是不同的（內部間隙），所以DELPHI在生產過程中對每個噴油器的特征都進行了測試，然后把每個噴油器的特征參數寫入I2C中。　修正前和修正后的參數曲線如圖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、噴油器的結構特點

 

      噴油器主要由噴油器體、針閥偶件、頂桿、噴油器彈簧、緊帽和調壓螺釘等組成，結構如圖5所示。從噴油泵送來的高壓燃油，進入噴油器體及針閥偶件的環形腔，當壓力達到11.77 MPa（ZS4S1噴油器）時，針閥克服彈簧的壓力而被抬起，此時一定數量的燃油經噴孔成霧狀噴入渦流室內。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，由殼體內上升經管接頭螺栓及回油管，一部分作為預熱塞冬季冷啟動用油，大部分流回至油箱。

1、噴油器的類型與結構

（1）按噴油口結構可分：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）噴油器相當于電磁閥，其工作過程如圖6所示。

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

（3）斷電時電磁力消失，銜鐵及針閥在復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=噴油持續時間=噴油量。

（6）一般針閥升程約為0.1mm，而噴油持續時間在2~10ms范圍內。

 

圖5   康明斯柴油機噴油器結構

圖6  康明斯柴油機噴油器的工作過程

 

三、噴油器的檢查與拆裝

 

1、拆卸與檢查

      當發動機發生功率不足或冒黑煙等故障時，應首先想到是否噴油器工作不夠正常。此時可將噴油器從發動機上拆下，在噴油器試驗臺上進行試驗檢查。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，開始噴油。在這以前噴油嘴不得有滲漏現象，噴孔允許有微量潮濕，但不得有滴油現象。如有滴油現象說明錐面密封不良，應對噴油嘴進行清理或研磨密封錐面。若噴油壓力不符合要求時，可松開護帽進行調整，擰進調壓螺釘噴油壓力增大，反之噴油壓力減小。

      當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，油霧應細勻，不得有肉眼看得出的油滴飛濺現象，霧束方向的錐角約為4°。燃油的切斷應及時，聲音清脆。如不符合要求應予拆檢。

      當噴油器需拆檢時，拆開的噴油器應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，應緩慢落入而無卡滯現象。如針閥與座接合錐面密封不良，可用500號綠色氧化鉻細研磨膏進行研磨，研磨后的針閥偶件應仔細清洗。

2、裝配過程

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

      最后使用柴油機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

（1）選購噴油器針閥偶件時，要注意產品的質量。如果針閥偶件產品質量太差，針閥偶件密封不嚴，柴油滲漏，汽缸在壓縮、作功時，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，因而必須嚴格按照季節變化選用規定牌號的清潔柴油。在貯存、加注時要注意清潔，不要使燃油中混入雜質，使用前要經過沉淀和過濾，再加入油箱。要按時保養柴油濾清器，經常排放濾清器和油箱內的沉淀油，以防灰沙雜質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的防銹油，工作時容易使針閥積碳、膠結甚至卡住。另外，清洗針閥偶件時，不得與其他硬物相碰，防止刮傷針閥導向面。

（4）使用時注意柴油發電機不要過熱，當柴油發電機溫度過高，噴油嘴則受熱變形，工作失常，噴孔、軸針積碳，易使針閥產生過熱而咬死。

（5）噴油器安裝完畢后應檢查噴油壓力（見圖8）?，F代柴油發電機由于燃燒室的結構不同所要求的噴油器噴油壓力也不同，一般柴油發電機的噴油壓力為11.77 MPa，噴油器的噴油壓力過高或過低對柴油發電機的危害都很大。噴油器在使用初期，由于機件的磨損，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，容易產生積碳，還使針閥卡死在針閥體內的關閉位置，造成個別缸工作不良或不工作。噴油壓力過高，燃油霧化更細碎，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，還使柴油發電機運轉時產生敲缸聲。

 

圖7  柴油機噴油器壓緊裝置示意圖

圖8  噴油器壓力試驗連接圖

 

總結：

      根據上述所述，噴油器的結構和參數決定著噴霧的質量，噴霧油束要與燃燒室形狀匹配以利于形成可燃混合氣，同時噴油器頭部與高溫燃氣接觸，導致噴油器工作條件極為苛刻。當柴油機噴射系統噴油壓力過低，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、缸內積碳增加，同時啟動難現象非常明顯。因此，在使用中，應及時檢查調整柴油機噴油嘴的噴油壓力和霧化質量，必要時，要在噴油器試驗器上調整，使其噴油壓力和霧化錐角符合康明斯柴油機的要求。

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