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故障检修与技术维护 |
柴油机喷油器的拆装顺序与检修方法 |
摘要：喷油器也是柴油机燃料供给系统的一个重要部件，其功能是将喷油泵送来的高压柴油以雾状喷射到燃烧室中，并与燃烧室中的压缩空气形成良好的可燃混合气。喷油器不仅决定着柴油的喷雾质量、油束和燃烧室的配合，而且影响喷油提前角、喷油延续时间和喷油规律，这些对发动机的性能都有直接的影响。因此，对喷油器工作的基本要求是：有一定的喷射压力和射程，以及适当的喷雾锥角，并与燃烧室形状配合。此外，在喷油结束时能迅速停止喷油，没有滴油现象。
一、喷油器分类
喷油器有开式和闭式两种。开式喷油器的高压油腔通过喷孔始终与燃烧室相通，中间无隔断装置，其喷射压力约为100MPa，这种喷油器在近代柴油机中已很少应用，故不作介绍。闭式喷油器的高压油腔与燃烧室之间有一针阀隔开，仅在喷油时才被打开，使高压柴油经过喷孔喷入燃烧室，喷射压力在10～20 MPa，它由喷油嘴偶件、调压弹簧、喷油器体等组成。根据结构不同，闭式喷油器分为孔式、轴针式、平板式。下面只介绍孔式与轴针式喷油器。
1、孔式喷油器
孔式喷油器主要用在直接喷射式燃烧室的柴油机上，按喷油嘴形式又分为长型和短型。喷孔数目为1～8个，喷孔直径约为0.15～0.7mm。图1所示为柴油机所用的长回孔喷油器，它由针阀、针阀体、顶杆、调压弹簧、调压螺钉及喷油器体等组成。喷孔直径为0.35mm，喷雾锥角为150，喷油压力为17.5 MPa。
喷油嘴（包括针阀与针阀体），又称针阀偶件，用优质合金钢（GCr15）制成，并经热处理和选配研磨成对，故不能互换。其配合间隙为0.001～0.0015mm。既要保证很好滑动，又要保证不漏油。针阀有两个锥面，下部的锥面和阀体内相应的内锥面配合，称为密封锥面，以密封喷油器内腔；中部锥面在阀体的环形油腔中，以承受油压的轴向推力使针阀上升，称为承压锥面。针阀体上端有环形油槽及油道孔，下端有油腔及喷孔。针阀偶件用紧帽固紧在喷油器体上，调压弹簧通过顶杆使针阀压紧在阀座上，针阀和顶杆的接触面成球面，可防止因顶杆弯曲而使针阀产生侧向压力。调压弹簧的弹力可由调压螺钉来调节，调好后用调压螺母锁紧。闭式喷油器的工作原理如图4-46所示。来自喷油泵的高压柴油经喷油器体与针阀体内的油道进入油腔，由于喷孔被针阀关闭，腔内柴油压力便迅速上升。当作用在针阀承压锥面上的柴油压力大于调压弹簧的弹力时，针阀便沿轴向升起，喷孔被打开，于是高压柴油通过喷孔开始喷入燃烧室。由于喷孔的节流作用，被喷出的柴油形成雾状的细小颗粒，与空气迅速形成可燃混合气。这一喷油过程一直延续到喷油泵停止供油，并在喷油器腔内油压低于调压弹簧弹力时，针阀在调压弹簧作用下立即关闭喷孔，喷油才停止。
闭式喷油器的喷油压力主要取决于调压弹簧的予紧力，因此，调节调压弹簧予紧力的大小可直接改变喷油压力的大小。将调节螺钉向里旋时弹簧予紧力增大，喷油压力提高；反之，喷油压力降低。针阀升程受到喷油器体下端面及调压弹簧予紧力的限制，因此该喷油器针阀的最大升程为0.45mm以保证断油迅速。喷油器在工作期间，少量柴油从针阀与阀体之间漏出，经回油管流回柴油滤清器或油箱，同时对针阀偶件起润滑作用。
2、轴针式喷油器
轴针式喷油器的特点是单孔，孔径较大，一般为1～3mm。针阀端头有一定形状的销针（轴针），插入喷孔中，与喷孔构成一个很小的环状间隙（约为0.013～0.025mm），高压柴油通过此间隙喷出。轴针的形状有圆柱形和倒锥形，如图2所示。喷出的柴油根据不同的轴针形状产生不同的喷雾状况。这种喷油器的优点是：轴针在喷孔中上下运动，既能改善喷雾，又能自行清除积炭，使喷孔不易堵塞。缺点是喷雾质量差，轴针加工精度要求高，制造困难。
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图1 孔式喷油器结构图 |
图2 轴针式喷油器结构图 |
二、喷油器的拆装及试验
1、喷油器的零件分解步骤
① 先松开调压螺母，旋出调压螺钉，再将喷油器倒夹在台虎钳中，松出喷油器紧帽，如图3所示。
② 拆出其余零件在清洁的柴油或汽油中清洗。喷油嘴头部积炭可以用铜丝刷除去，如图4（a）所示。如针阀咬住时，用钢丝钳衬垫软布夹住针阀尾端，稍加转动用力拉出，如图4（b）所示。
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图3 喷油器紧帽的拆装图 |
图4 清除喷油嘴头部积炭 |
③ 针阀锥面污物按图5（a）所示方向沿铜丝刷表面清除，并用相应大小的钻头或钢丝疏通喷油孔及油路，如图5（b）和图6（a）所示。
④ 最后将喷油嘴偶件放在柴油中来回拉动针阀清洗，如图6（b）所示，使针阀能自由滑动为止。
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图5 喷油器清洗 |
图6 喷油嘴偶件的清洗 |
2、喷油器装配步骤
① 在整个喷油器装配过程中，必须保证零件清洁，特别是喷油嘴偶件本身和喷油器体端面等密封处，即使细小杂物、尘埃也会造成偶件的滑动性阻滞和接触面的密封性不良。喷油器紧帽和喷油嘴接触的肩胛面要求光洁平整，不许留有积炭或毛刺，否则会影响喷油嘴偶件安装的同轴度和垂直度，从而引起喷油嘴的滑动性不良。
② 装配时，先旋进预先配有滤油芯子的进油管接头，紧压铜垫圈达到密封不漏油。再将调压弹簧、顶杆放进喷油器体中，旋入调压螺钉，直到刚接触调压弹簧为止，然后旋上调压螺母。
③ 把喷油器倒夹在台虎钳上，装上喷油嘴偶件，拧紧紧帽，其拧紧力矩为59～78 N.m（6～8kgf.m）。扭矩过大会引起针阀体变形，影响针阀的滑动性，过小又会造成漏油。
④ 装配好的喷油器总成应在试验台上进行密封和喷雾试验，并进行喷油开启压力的调整。
3、喷雾试验
使用时间较长的喷油器，可在试验台上进行喷雾试验，如发现有下列不正常的现象应进行拆检：
① 喷油开启压力低于规定值；
② 喷出燃油不雾化，切断不明显或有滴油现象；
③ 喷孔堵塞，4个喷孔喷出油雾束不均匀，长短不一；
④ 喷油嘴头部严重积炭。
三、喷油器检修
1、服务站检修要求
（1）能通过与客户交流、查阅相关维修技术资料等方式获取柴油机信息。
（2）能根据故障现象制定正确的柴油机维修计划。
（3）能正确选择检测和诊断设备对喷油器引起的故障进行诊断。
（4）能使用万用表、故障诊断仪、示波器对喷油器控制电路进行检测。
（5）能正确记录、分析各种检测结果并做出柴油机故障判断。
（6）能按照正确操作规范进行喷油器的更换。
（7）能正确检查喷油器故障的修复质量。
（8）能根据环保要求，正确处理对环境和人体有害的废料和柴油机损坏的零部件。
2、维修要求
喷油器零件清洗后如发现有下列不正常的情况，应进行修理或更换：
① 与针阀体结合的喷油器体端面有较小损伤时，可在拔出两只定位销后，在研磨平板上研磨如图7（a）所示。在拔定位销时注意不要碰毛端面。
② 喷油器调压弹簧表面擦伤、出现麻点或永久变形时应更换。
③ 喷油器紧帽内肩胛及孔壁积炭应彻底清除。
④ 喷油嘴偶件径部磨损，严重漏油的应更换。
⑤ 喷孔有磨损和增大等缺陷时，影响喷雾质量的应更换。
⑥ 针阀和针阀体密封座面磨损不太严重时，可用氧化铝研磨膏互研修复，如图7（b）所示。互研时，不要用力过猛，密封面达到研出一条均匀的不太宽的密封带即可。
⑦ 由于柴油机汽缸内燃气回窜或细小杂质侵入喷油嘴中，造成针阀变黑或卡死，经清洗和互研后视情况的严重程度复用或更换。
3、喷油器清洁方法
柴油发电机在使用过程中应及时清洗喷油器和喷油器进油口滤网 ，并对喷油器进行检查、维护和调整。柴油发电机每工作2000h ，应将喷油器及进油口滤网清洗一次。
（1）滤网清洗方法
把连接 PT泵和所有喷油器进油口的接头松开 ，再把夹板固定螺丝拧松 ，油管移至一边 ，取出各滤网并洗净 ，滤网如有破损 ，应及时更换 ，并按相反顺序装复。如果在拆洗滤网时 ，滤网上附有金属沫 ，表示PT泵有异常磨损 ，应立即修校PT燃油泵。
（2）喷油器的清洗方法
喷油器筒头使用过久 ，在其外部顶端喷孔处会有积炭 ，严重时 ，会堵塞喷孔。每个筒头上有 8 个喷孔 ，在一般情况下 ，有 2～3 个喷孔堵塞不会使柴油发电机功率显著降低 ，不会妨碍柴油发电机的正常工作 ，但也要及时检查清洗。方法为 ：拆下喷油器 ，取下柱塞回位弹簧 ，将一张白纸置于工作台上 ，一手拿喷油器 ，另一手轻推柱塞 ，燃油喷射到白纸上 ，就可以判明喷孔是否堵塞 ，如有堵塞 ，应用洗油洗净，如图8所示 。严禁用金属丝疏通 ，以免捅伤喷孔 ，影响喷雾质量。
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图7 喷油器研磨方法 |
图8 喷油器拆解后清洗方法 |
总结：
柴油机所用的喷油器，除喷油嘴结构及喷油开启压力有差异外，其他零件均可通用。喷油嘴偶件经选配研磨成对并经液压密封检验，使用时要保持高度清洁并不许单件调换，柴油机工作时，喷油嘴若有故障，柴油机就会产生冒黑烟、功率不足和油耗上升等弊病。为此，用户可按下述方法进行检查：先让柴油机怠转，分别松开各缸高压油管，使喷油器转换停止喷油，同时观察排气烟色，当有故障的喷油器停止喷油后，排气烟色就会明显好转，柴油机的转速变化很小或不变，若是正常的喷油器停止喷油，排气烟色无明显变化，而转速明显下降，对已损坏的喷油嘴必须根据柴油机型号选装相应的新喷油嘴，否则将影响柴油机的正常工作。此外，喷油器的喷射开启压力是靠顶杆上方的调压弹簧的压力大小来控制的。使用过程中用户根据需要应定期检查喷油压力。此压力过高或过低都将直接影响柴油机的性能，为了保证进入喷油嘴的燃油清洁，在喷油器进油管接头内装有滤油芯子，它与进油管接头的配合间隙为0.025～0.055mm，发现燃油不清洁或长期使用后应进行清洗。
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