噴油嘴噴油質(zhì)量與工作壽命影響因素分析

李 軍

(諾伯特智能裝備(山東)有限公司，山東 聊城 252000)

0 引言

噴油嘴在柴油機(jī)的燃油供給系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，其工作能力直接關(guān)系到柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、動(dòng)力性能和節(jié)油環(huán)保能力。隨著現(xiàn)代化機(jī)械技術(shù)的不斷升級(jí)，柴油機(jī)的技術(shù)體系也日漸豐富合理，尤其是數(shù)字化電控技術(shù)的應(yīng)用使柴油機(jī)供油系的工作性能大幅提升。在日常使用過(guò)程中，噴油嘴作為工作最為頻繁的部件之一，其工作質(zhì)量和使用壽命受到很多外部因素的影響，只有正確了解柴油機(jī)噴油嘴的使用注意事項(xiàng)，才有利于保證柴油機(jī)在良好的噴油狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，從而發(fā)揮最佳的效能并維持良好的使用壽命。

1 噴油質(zhì)量的研究現(xiàn)狀

柴油機(jī)的噴油嘴屬于機(jī)械與電氣控制元件的組合體，其工作過(guò)程通過(guò)電氣技術(shù)進(jìn)行控制，通常情況下，在沒(méi)有電控信號(hào)輸入時(shí)，噴油嘴處于常閉狀態(tài)，當(dāng)電氣系統(tǒng)控制電磁線圈通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)對(duì)針閥產(chǎn)生吸力，針閥被吸起后噴油嘴的噴孔被開(kāi)啟，柴油會(huì)在高壓的作用下快速?gòu)膰娍滋巼姵觯捎趪娍孜恢迷O(shè)計(jì)有環(huán)形結(jié)構(gòu)，所噴出的油霧為均勻的霧狀，從而保證柴油機(jī)燃燒的充分性。現(xiàn)代化的柴油機(jī)噴油嘴均由ECU進(jìn)行控制，其能夠保證噴油時(shí)機(jī)和噴油量的精準(zhǔn)性，使柴油機(jī)系統(tǒng)維持正確的空燃比，有利于柴油機(jī)持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行，并具有良好的排放環(huán)保性。

近年來(lái)，我國(guó)柴油機(jī)行業(yè)和科研院校對(duì)柴油機(jī)噴油嘴的工作性能展開(kāi)了大量的研究，為優(yōu)化柴油機(jī)噴油嘴的工作性能創(chuàng)造了有力條件。魏明銳等[1]針對(duì)孔式噴油嘴內(nèi)空穴流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模和模擬分析，對(duì)噴射壓力、背壓和噴孔長(zhǎng)徑比、噴孔入口圓角比等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化；冷先銀等[2]對(duì)交叉孔噴油嘴內(nèi)部流動(dòng)特性進(jìn)行模擬，證實(shí)了交叉孔噴油嘴在新結(jié)構(gòu)下所具有的良好霧化性能；王延忠等[3]對(duì)噴油嘴噴射方向偏離的影響因素進(jìn)行側(cè)重研究，通過(guò)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)的方法配合計(jì)算機(jī)軟件，獲得了噴射方向偏離的影響因素及其相關(guān)的規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了對(duì)噴射偏離問(wèn)題的優(yōu)化。除在技術(shù)方面開(kāi)展研究外，我國(guó)國(guó)產(chǎn)柴油機(jī)噴油嘴的制造技術(shù)和配套控制系統(tǒng)也得到明顯升級(jí)，使供油系統(tǒng)工作的精確性與可靠性實(shí)現(xiàn)了明顯提升。

2 噴油質(zhì)量的影響因素

2.1 柴油質(zhì)量產(chǎn)生的影響

柴油的質(zhì)量是保證噴油嘴正常工作的前提，柴油質(zhì)量不合格可能導(dǎo)致柴油流動(dòng)性變差，從而影響噴油嘴的霧化性能，且柴油中若含有過(guò)多的雜質(zhì)，也可能導(dǎo)致噴油嘴針閥偶件關(guān)閉不嚴(yán)，出現(xiàn)壓力不足和漏油問(wèn)題。柴油質(zhì)量對(duì)噴油質(zhì)量產(chǎn)生的影響主要可從兩方面考慮，一是，柴油的清潔處理工作不到位，如果沒(méi)有對(duì)柴油進(jìn)行必要的過(guò)濾和沉淀處理，則可能會(huì)影響柴油霧化性能，甚至造成噴油嘴堵塞；二是柴油的使用環(huán)境不正確，如表1所示，為我國(guó)柴油的常用牌號(hào)及適用范圍，柴油的牌號(hào)直接關(guān)系到柴油的凝點(diǎn)，不同牌號(hào)決定了柴油不能流動(dòng)的最高溫度，若柴油使用環(huán)境不合理，則會(huì)對(duì)噴油嘴的工作性能產(chǎn)生很大影響[4]。

表1 柴油常用牌號(hào)及適用溫度范圍

2.2 噴油嘴積碳問(wèn)題產(chǎn)生的影響

積碳問(wèn)題是噴油嘴堵塞的最常見(jiàn)原因之一，由于使用柴油機(jī)的汽車(chē)、工程車(chē)輛在城市行駛和使用過(guò)程中常伴隨著怠速、堵車(chē)等問(wèn)題，導(dǎo)致柴油機(jī)工作較長(zhǎng)時(shí)間后柴油中含有的雜質(zhì)、膠類(lèi)物質(zhì)在噴油嘴位置累積和沉淀，在噴油和燃燒的過(guò)程中，這些沉淀物質(zhì)很容易在高溫和不完全燃燒狀態(tài)下形成積碳，尤其在怠速狀態(tài)下積碳的產(chǎn)生量更多。積碳的存在會(huì)導(dǎo)致針閥關(guān)閉不嚴(yán)，使噴油嘴噴油時(shí)的壓力不充分，同時(shí)噴油嘴位置的積碳會(huì)嚴(yán)重影響霧化狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)燃燒不良、排氣異常、間歇性振動(dòng)等問(wèn)題，積碳嚴(yán)重會(huì)造成噴油嘴徹底堵塞，嚴(yán)重時(shí)造成柴油機(jī)的損壞。

2.3 安裝不合理產(chǎn)生的影響

供油系統(tǒng)很多組件的安裝狀態(tài)都可能對(duì)噴油嘴的工作質(zhì)量產(chǎn)生影響，例如輸油管路安裝不可靠，可能導(dǎo)致管路接頭位置存在漏氣問(wèn)題，導(dǎo)致輸油量不足或油中混有空氣，從而降低噴油的霧化效果還可能造成噴油量不足問(wèn)題；噴油器活塞彈簧老化或安裝不正確也會(huì)造成壓縮力不足而影響噴油嘴霧化效果；活塞組件安裝不正確可能出現(xiàn)密封不嚴(yán)問(wèn)題，造成噴油嘴工作性能下降；安裝過(guò)程中密封墊片損壞、安裝方向不正確也是造成噴油嘴工作性能下降的原因之一。

2.4 噴油嘴種類(lèi)產(chǎn)生的影響

不同技術(shù)的柴油機(jī)供油系統(tǒng)配套的噴油嘴在技術(shù)特點(diǎn)和種類(lèi)上也存在較大的差異，總體來(lái)說(shuō)噴油嘴包括有軸針式、球閥式、片閥式等很多種，且各個(gè)形式內(nèi)部又會(huì)進(jìn)行技術(shù)上的詳細(xì)劃分，所以不同技術(shù)的噴油嘴對(duì)于噴油量和霧化程度也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的影響。

3 噴油嘴使用壽命的影響因素

3.1 噴油嘴清潔工作的影響

噴油嘴長(zhǎng)期處于高溫高壓下工作，很容易受到灰塵、雜質(zhì)、積碳的影響，由于噴油嘴是具有較高的表面加工質(zhì)量的零件，若噴油嘴表面累積過(guò)多的雜物很容易造成噴油嘴因局部流量過(guò)大而產(chǎn)生磨損，不僅會(huì)造成噴油質(zhì)量下降，長(zhǎng)期累積還會(huì)造成噴油嘴的早期損壞，因此，定期清潔是保障噴油嘴使用壽命的前提，也是決定柴油機(jī)工作性能的關(guān)鍵[5]。

3.2 工作環(huán)境不合理產(chǎn)生的影響

噴油嘴的工作環(huán)境受到很多因素的影響，例如前文提到的柴油質(zhì)量就是影響噴油嘴使用壽命的重要因素，柴油質(zhì)量不佳和流動(dòng)性不良都會(huì)造成噴油嘴的壽命縮短，并影響噴油嘴的實(shí)際工作質(zhì)量。此外，柴油機(jī)的冷卻系統(tǒng)工作性能也會(huì)影響噴油嘴的使用壽命，若冷卻系統(tǒng)工作不良，柴油機(jī)散熱不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，就容易出現(xiàn)噴油嘴的過(guò)早損壞。

3.3 保養(yǎng)工作產(chǎn)生的影響

按時(shí)保養(yǎng)是保證噴油嘴使用壽命的關(guān)鍵，在柴油機(jī)工作的規(guī)定周期內(nèi)，應(yīng)對(duì)噴油嘴進(jìn)行噴霧壓力、霧化情況、滴油情況的檢查，并重點(diǎn)針對(duì)錐角是否滲油進(jìn)行檢查與調(diào)整，避免噴油嘴滲油、滴油問(wèn)題得不到解決而造成使用壽命的縮短。

3.4 維修過(guò)程產(chǎn)生的影響

維修過(guò)程的不規(guī)范會(huì)對(duì)噴油嘴的使用壽命產(chǎn)生影響。例如更換噴油嘴銅墊或石棉線時(shí)安裝不合理，會(huì)造成噴油嘴位置變化，易引起積碳或堵塞問(wèn)題，從而影響使用壽命。在維修過(guò)程中對(duì)供油提前角的調(diào)整不當(dāng)，也會(huì)造成供油過(guò)早或過(guò)遲問(wèn)題，從而縮短使用壽命。

3.5 超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的影響

柴油機(jī)的超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)機(jī)體長(zhǎng)期過(guò)熱，引起出現(xiàn)針閥偶件卡死或噴油嘴早期損壞問(wèn)題，也會(huì)因噴油嘴的工作過(guò)于頻繁而損壞，影響柴油機(jī)的使用壽命。

4 結(jié)語(yǔ)

噴油嘴作為柴油機(jī)供油系統(tǒng)的重要組成部件，維持其良好的工作狀態(tài)對(duì)于保證柴油機(jī)的工作效率至關(guān)重要，柴油機(jī)的使用者要做到合理使用與維護(hù)噴油嘴，避免其早期損壞和性能下降問(wèn)題的出現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)長(zhǎng)期在高效、環(huán)保等狀態(tài)下運(yùn)行。