柴油机喷油器常见故障与分析

杨斌

摘要：柴油机在机械设备中都扮演着重要角色，也是提供动力的主要设备，决定机械设备的总体动力效能。喷油器作为柴油机中最重要部件之一，主要作用是将喷油泵提供的高压柴油雾化并喷入燃烧室，与高温高压的混合气燃烧做功推动活塞运行，确保柴油机正常运行。由于喷油器在柴油机部件中的重要性，喷油器工作正常与否直接影响柴油机的动力性能及经济性能；喷油器工作过程中常常会出现一些故障，需要进行定期维护、故障排除及分析。本文以喷油器常见故障与分析为切入点进行详细分析，并总结了相关维护意见。

关键词：柴油机   喷油器   常见故障分析    维护

引言:柴油机喷油器需要具备一定的喷射能力、标准的喷射角度以及规范的喷射距离，这三个标准非常重要，其指标变大或减小都会导致喷油器出现故障。由于喷油器安装在气缸盖上，以及喷油器安装位置的特殊性导致喷油器的工作环境非常恶劣，一直处在高温高压同时具有腐蚀性气液体环境下工作，极易在工作过程中出现磨损及腐蚀等情况，因此它是整个柴油机中最容易出现故障的部件之一。但与之相对的是喷油器常见故障处理与维护方式都相对简单，只要认真掌握喷油器的构成原理与判断喷油器故障的方法，并定期进行维护，一般情况下不会导致柴油机出现严重的事故。

一、喷油器的构成及原理

柴油机喷油器是发动机在启动与运转过程中非常重要的机械部件之一，喷油器主要由护帽套、锁帽、调压螺钉、调压弹簧、挺杆组、喷油器体、喷油嘴偶件（针阀及针阀体）、喷油头紧帽等各种部件组装而成，喷油器固定在气缸盖上，喷油嘴伸出气缸盖底面的高度须符合技术要求。喷油器在安装和使用前，必须按照该型号柴油机技术要求将喷油器压力调校到标准压力值，在工作时需要柴油喷油泵向喷油器提供高压燃油，在燃油进入喷油器后，高压燃油克服调压弹簧弹力使喷油器针阀打开，高压油从喷嘴小孔瞬间呈雾化状喷入柴油机燃烧室内，立即形成高温高压混合气并燃烧做功，燃烧做功推动柴油发动机活塞运动，实现对外做功由曲轴输出动力。

二、喷油器故障表现特征

喷油器故障主要表现在：

1.柴油机功率明显下降、油耗增加。随着喷油器的损坏，喷油量及喷油压力不正常，致使喷油器提前开启或者延迟关闭，形成柴油雾化不良现象；喷油器发生针阀及阀体磨损或者喷嘴结碳、喷嘴堵塞以及喷油器出现漏油等现象，均会导致燃油燃烧效果差燃油消耗量增加，甚至出现未燃烧的燃油顺着气缸壁渗入油底壳稀释润滑油现象；

2.出现清脆的敲击声及柴油机抖动。喷油器出现故障进行过量的喷油或不连续喷油，短时间内压力产生极大变化各缸运转不均匀，喷油器不喷油导致柴油机缺缸（某个缸不工作）柴油机出现敲击声音和抖动；喷油器发生磨损、喷孔内外结碳、喷孔堵塞以及喷油器发生漏油等现象；

3.启动困难或者启动后运转不平稳甚至出现熄火。一个缸或者几个缸的喷油器喷油孔堵塞与雾化不良时，以及各喷油嘴出现不均匀的喷油量，导致柴油机出现启动困难或者启动后运转不平稳；若喷油嘴针阀在针阀体内卡死，针阀不能及时打开和关闭，造成喷出的燃油不雾化和滴油，以及喷油嘴无法喷出燃油该缸不能正常做功，导致柴油机出现熄火；

4.排气冒黑烟，排放污染增加。喷油器出现严重积碳和针阀卡死，针阀在使用过程中磨损严重密封效果差，导致喷油器不供油、滴油、雾化不良的现象，气缸中的燃油混合可燃气体得不到完全燃烧或者未燃烧，不完全燃烧和未燃烧混合气排出，造成柴油机冒黑烟和排放污染。

三、喷油器常见故障与分析

1.喷油器雾化不良或滴油

（1）针阀在喷油器弹簧预紧力和燃油压力的双重作用下，高频率地做着往复运动，加速了针阀锥面和针阀体的磨损，主要磨损形式表现为冲击磨损，严重破坏了针阀与针阀体密封锥面的密封性，喷油结束后由于密封性差断油不利落，都会致使燃油雾化不良，大部分燃油以滴入或流入的方式进入气缸及聚集在喷孔周围，燃油不能完全燃烧形成积碳，造成柴油机动力不足和冒黑烟；

（2）针阀与针阀体导向面磨损也就是针阀径向面磨损，针阀在针阀孔内频繁地往复运动，由于柴油中含有杂质及污垢的侵入加快了针阀和针阀孔的磨损配合间隙加大，甚至出现拉痕、蚀点等现象，使得喷油器回油量增加减少了喷油量，喷油提前角滞后喷油压力降低，造成柴油雾化不良，柴油机动力下降，启动困难。

（3）喷孔磨损过大。由于高压柴油油流的不断冲刷喷孔，针阀喷孔孔径增大，喷油压力会下降，燃油喷射距离缩短，导致喷油雾化不良，柴油机出现冒黑烟，气缸内及喷油嘴结碳现象加重；

2.针阀卡死

针阀卡死在柴油机喷油器的工作过程中时有出现，卡死在两种状态，一是卡死在打开状态，二是卡死在关闭状态；一旦出现卡死，旋进或退出调整螺钉柴油机工作没有任何变化；卡死在打开状态时柴油机会出现金属敲击声音，排气温度相对其它缸高；如卡死在关闭状态时该缸不工作柴油转速降低，喷油器回油量较大，排气温度相对其它缸低；可以用断缸法检查，断开高压油管供油，如果金属敲击声消失或者工作无变化，就证明该缸喷油器出现故障。出现针阀卡死的主要原因：

（1）喷油器雾化不良出现滴油、渗漏，柴油在油嘴表面燃烧，燃烧产生热量影响喷油器从而导致针阀过热、烧坏、卡死。

（2）柴油中有着许多水分与酸性物质导致针阀锈蚀被卡死，相对来说柴油较为不纯净，如果水分与酸性物质过量的存在于柴油中，长时间的使用之后，针阀也会因为柴油品质太差而导致针阀生锈并且卡死。

（3）柴油过滤不干净含杂质过多，安装喷油嘴时环境不干净带有尘土进入，使针阀与阀座之间进入杂质，喷油压力调整不当压力调整过高或者过低、喷油时间过迟、喷油器装配错误等也会导致针阀卡死。

（4）针阀与阀座磨损严重或者密封锥面受损，气缸内可燃混合气窜入喷油器针阀与针阀体配合面形成积炭，使针阀被卡住。

3.弹簧弹力减弱或断裂

弹簧弹力减弱或断裂后，使喷油时间提前，燃烧不充分，燃烧时汽缸内有敲击声，柴油机排气冒黑烟，功率下降。主要是由于弹簧使用时间过长，自身产生疲劳破坏，弹簧本身质量不好或有微裂纹存在。

（1）弹簧使用频率高时间长，产生疲劳；弹簧强度减弱预紧力不足，线性变形造成喷油压力降低柴油雾化不良；

（2）生产热处理过程中未处理好本身质量差，存在微小裂纹；

（3）安装不正确两端偏磨和扭曲变形；

（4）调整方法不正确，调整预紧力过大或者过小；

4. 喷油器漏气窜油及本体腐蚀

喷油器在安装过程中未按照安装要求进行时，喷油器与气缸盖结合处易出现漏气窜油；燃烧后的气体及柴油中含有硫化物对喷油器造成腐蚀。

（1）喷油器在装入缸盖时，应仔细清除缸盖安装孔内的积碳；

（2）铜垫两面必须平整，厚度符合规定要求，不得用石棉板或其它材质替代，造成变形散热不好、密封不严；

（3）拧紧固定螺栓时要均匀加力避免喷油器在安装孔内倾斜或铜垫变形；

（4）劣质柴油含硫超标，选择符合国家标准的柴油；

（5）柴油中硫在燃烧之后会产生氧化硫与三氧化硫，与水产生亚硫酸和硫酸，加之喷油器的密封效果变差漏油窜气，对喷油器本体进一步腐蚀。

四、喷油器常见故障的预防

（一）喷油器安装

喷油器在安装前保证安装孔完全干净，对安装孔进行积碳及其它异物进行清理。在安装过程中要注意，使用铜垫圈同时要平整，不能用便宜材质的垫圈来替代，因为其它材质没有铜的导热性与可塑性，容易出现因温度过高导致垫圈变形，从而引起密封效果下降。安装时保证喷油嘴伸出气缸盖平面高度，规定为伸出缸盖2.4-3mm，可以通过调整铜垫厚度保证伸出高度；安装的过程中，还需要将压板的凸面朝上，在拧紧固定螺栓时要均匀的拧紧，千万注意不要拧紧一颗螺栓再拧另外一颗，导致偏压到一侧方向，出现喷油器偏斜而导致漏气的现象。

（二）定期检查、调整喷油器

需要严格的按照相关的维修手册来进行标定压力值的调定，在柴油机的使用过程中也要定期的对喷油嘴积碳进行清理。喷油质量不符合规定要求时，需要将针阀拆卸下来放入70-80℃高温纯净柴油中浸泡15分钟，等到积碳被浸泡到松软之后，使用铜刷对其进行清除积炭、疏通喷孔，如果针阀出现一些轻微的磨损，可以通过一些适当的研磨处理对其进行处理；在条件允许的情况下，可以通过喷油器试验台来校验喷油器的喷油效果，若是出现烧蚀或者磨损严重的情况，必须进行针阀更换，针阀与针阀体两个部件是偶合件，在更换的过程中不能只更换其中一个部件，或将两个部件进行互换，必须成套更换；更换新件时应将先放入70-80℃的热柴油中浸泡，彻底清洗干净，有效地避免粘住针阀。清洗油嘴时不能与硬物相碰，以防针阀导向面被刮伤，校验喷油器时，喷油压力、雾化质量、密封性能要符合规定要求。

（三）定期检查、调整喷油泵供油提前角

定期检查与调整喷油泵供油提前角。要充分燃烧喷油器喷入缸体内的燃料，就必须要对喷油泵供油提前角的大小进行定期的检查与维护。如果供油提前角过大，汽缸内会发出有节奏的清脆的“当、当”的金属敲击声，柴油机功率明显下降，冒黑烟，启动困难；如果供油提前角过小时，汽缸内会发出低沉不清晰的敲击声，冒白烟及加速时冒黑烟，柴油机温度偏高，功率下降，耗油量明显增加及启动困难。因此，如果发现喷油泵供油提前角出现问题，需要手摇柄来转动曲轴，将第一缸的活塞到达压缩行程的止点前供油提前角处停止最后，调整喷油泵驱动轴与油泵凸轮轴之间的联轴器，便完成喷油泵供油提前角的调整。

（四）定期对燃油系统部件进行保养

按照柴油机保养手册对燃油滤清器进行周期性保养或者更换，定期对燃油油箱进行清洗，清除油箱内的杂质和沉淀，排放柴油滤芯及油箱内的水，使用正规加油站的油料；

防止柴油中的杂质、水分进入喷油器导致喷油嘴针阀的磨损加重和锈蚀；根据各地实时环境温度情况，尤其是环境温度较低时选择相应牌号的柴油，防止柴油结蜡造成喷油嘴故障。

五、结论

综上所述，喷油器是柴油机非常重要的部件之一，其可以有效的保障柴油机动力输出。通过对喷油器常见故障与分析，应尽量避免柴油机长时间超负荷及怠速带负荷运行，对于长时间不用的柴油机，需要定期进行运转。要确保喷油器正常工作，需定期保养、检查和调整，确保柴油机动力性能和经济性能得到充分发挥，延长柴油机使用寿命。

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