噴油嘴噴油質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

噴油嘴在柴油機的燃油供給系統中發揮著重要作用，其工作能力直接關系到柴油機的運轉穩定性、動力性能和節油環保能力。隨著現代化機械技術的不斷升級，柴油機的技術體系也日漸豐富合理，尤其是數字化電控技術的應用使柴油機供油系的工作性能大幅提升。在日常使用過程中，噴油嘴作為工作最為頻繁的部件之一，其工作質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噴油嘴的使用注意事項，才有利于保證柴油機在良好的噴油狀態下運轉，從而發揮最佳的效能并維持良好的使用壽命。

1 噴油質量的研究現狀

柴油機的噴油嘴屬于機械與電氣控制元件的組合體，其工作過程通過電氣技術進行控制，通常情況下，在沒有電控信號輸入時，噴油嘴處于常閉狀態，當電氣系統控制電磁線圈通電時，電磁線圈產生的磁場會對針閥產生吸力，針閥被吸起后噴油嘴的噴孔被開啟，柴油會在高壓的作用下快速從噴孔處噴出，由于噴孔位置設計有環形結構，所噴出的油霧為均勻的霧狀，從而保證柴油機燃燒的充分性。現代化的柴油機噴油嘴均由ECU進行控制，其能夠保證噴油時機和噴油量的精準性，使柴油機系統維持正確的空燃比，有利于柴油機持續穩定的運行，并具有良好的排放環保性。

近年來，我國柴油機行業和科研院校對柴油機噴油嘴的工作性能展開了大量的研究，為優化柴油機噴油嘴的工作性能創造了有力條件。魏明銳等[1]針對孔式噴油嘴內空穴流動進行了數學建模和模擬分析，對噴射壓力、背壓和噴孔長徑比、噴孔入口圓角比等技術參數進行相應的優化；冷先銀等[2]對交叉孔噴油嘴內部流動特性進行模擬，證實了交叉孔噴油嘴在新結構下所具有的良好霧化性能；王延忠等[3]對噴油嘴噴射方向偏離的影響因素進行側重研究，通過計算流體動力學(CFD)的方法配合計算機軟件，獲得了噴射方向偏離的影響因素及其相關的規律，實現了對噴射偏離問題的優化。除在技術方面開展研究外，我國國產柴油機噴油嘴的制造技術和配套控制系統也得到明顯升級，使供油系統工作的精確性與可靠性實現了明顯提升。

2 噴油質量的影響因素

2.1 柴油質量產生的影響

柴油的質量是保證噴油嘴正常工作的前提，柴油質量不合格可能導致柴油流動性變差，從而影響噴油嘴的霧化性能，且柴油中若含有過多的雜質，也可能導致噴油嘴針閥偶件關閉不嚴，出現壓力不足和漏油問題。柴油質量對噴油質量產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，如果沒有對柴油進行必要的過濾和沉淀處理，則可能會影響柴油霧化性能，甚至造成噴油嘴堵塞；二是柴油的使用環境不正確，如表1所示，為我國柴油的常用牌號及適用范圍，柴油的牌號直接關系到柴油的凝點，不同牌號決定了柴油不能流動的最高溫度，若柴油使用環境不合理，則會對噴油嘴的工作性能產生很大影響[4]。

表1 柴油常用牌號及適用溫度范圍

2.2 噴油嘴積碳問題產生的影響

積碳問題是噴油嘴堵塞的最常見原因之一，由于使用柴油機的汽車、工程車輛在城市行駛和使用過程中常伴隨著怠速、堵車等問題，導致柴油機工作較長時間后柴油中含有的雜質、膠類物質在噴油嘴位置累積和沉淀，在噴油和燃燒的過程中，這些沉淀物質很容易在高溫和不完全燃燒狀態下形成積碳，尤其在怠速狀態下積碳的產生量更多。積碳的存在會導致針閥關閉不嚴，使噴油嘴噴油時的壓力不充分，同時噴油嘴位置的積碳會嚴重影響霧化狀態，進而導致發動機出現燃燒不良、排氣異常、間歇性振動等問題，積碳嚴重會造成噴油嘴徹底堵塞，嚴重時造成柴油機的損壞。

2.3 安裝不合理產生的影響

供油系統很多組件的安裝狀態都可能對噴油嘴的工作質量產生影響，例如輸油管路安裝不可靠，可能導致管路接頭位置存在漏氣問題，導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題；噴油器活塞彈簧老化或安裝不正確也會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密封不嚴問題，造成噴油嘴工作性能下降；安裝過程中密封墊片損壞、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 噴油嘴種類產生的影響

不同技術的柴油機供油系統配套的噴油嘴在技術特點和種類上也存在較大的差異，總體來說噴油嘴包括有軸針式、球閥式、片閥式等很多種，且各個形式內部又會進行技術上的詳細劃分，所以不同技術的噴油嘴對于噴油量和霧化程度也會產生相應的影響。

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

噴油嘴長期處于高溫高壓下工作，很容易受到灰塵、雜質、積碳的影響，由于噴油嘴是具有較高的表面加工質量的零件，若噴油嘴表面累積過多的雜物很容易造成噴油嘴因局部流量過大而產生磨損，不僅會造成噴油質量下降，長期累積還會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，也是決定柴油機工作性能的關鍵[5]。

3.2 工作環境不合理產生的影響

噴油嘴的工作環境受到很多因素的影響，例如前文提到的柴油質量就是影響噴油嘴使用壽命的重要因素，柴油質量不佳和流動性不良都會造成噴油嘴的壽命縮短，并影響噴油嘴的實際工作質量。此外，柴油機的冷卻系統工作性能也會影響噴油嘴的使用壽命，若冷卻系統工作不良，柴油機散熱不能達到設計要求，就容易出現噴油嘴的過早損壞。

3.3 保養工作產生的影響

按時保養是保證噴油嘴使用壽命的關鍵，在柴油機工作的規定周期內，應對噴油嘴進行噴霧壓力、霧化情況、滴油情況的檢查，并重點針對錐角是否滲油進行檢查與調整，避免噴油嘴滲油、滴油問題得不到解決而造成使用壽命的縮短。

3.4 維修過程產生的影響

維修過程的不規范會對噴油嘴的使用壽命產生影響。例如更換噴油嘴銅墊或石棉線時安裝不合理，會造成噴油嘴位置變化，易引起積碳或堵塞問題，從而影響使用壽命。在維修過程中對供油提前角的調整不當，也會造成供油過早或過遲問題，從而縮短使用壽命。

3.5 超負荷運轉產生的影響

柴油機的超負荷運轉會導致柴油機機體長期過熱，引起出現針閥偶件卡死或噴油嘴早期損壞問題，也會因噴油嘴的工作過于頻繁而損壞，影響柴油機的使用壽命。

4 結語

噴油嘴作為柴油機供油系統的重要組成部件，維持其良好的工作狀態對于保證柴油機的工作效率至關重要，柴油機的使用者要做到合理使用與維護噴油嘴，避免其早期損壞和性能下降問題的出現，以實現柴油機長期在高效、環保等狀態下運行。