柴油機噴油泵的損壞檢測技術與可靠性評估

李 軍

(諾伯特智能裝備(山東)有限公司，山東 聊城 252000)

0 引言

柴油機是各行各業常用的動力機械，其功能是通過將柴油的化學能在燃燒過程中轉變成機械能來帶動機械設備運轉做功，隨著柴油機技術的不斷升級，現階段使用的柴油機具有技術成熟、產品種類豐富、可靠性強等眾多優點。柴油機主要由曲柄連桿機構、燃燒系統、配氣系統、冷卻系統、潤滑系統等組成，其中燃燒系統承擔著燃料供給、霧化噴射等眾多功能，是柴油機中最核心的組成部分，包括了噴油泵、噴油器、濾清器、輸油泵、高壓管道等功能部件。噴油泵作為燃燒系統中的核心部件，對柴油的增壓霧化起著重要作用，在柴油機使用過程中，噴油泵長期處于高溫高壓下工作容易出現故障和損壞。合理地對損壞的噴油泵進行故障檢測和可靠性評估，能有效保證噴油泵工作的可靠性。

1 柴油機噴油泵損壞原因

導致柴油機的噴油泵出現損壞的原因是多方面的。首先，最常見的原因就是運動部件的磨損，由于噴油泵中的柱塞偶件在精密密封的狀態下長時間工作很容易出現磨損問題，同時由于柴油品質不良、雜質過多、拆裝噴油泵時清洗不凈等問題，也會造成柱塞偶件的磨損，導致出現噴油壓力不足、供油量減少等問題，影響噴油霧化質量和柴油機的燃燒質量。同時凸輪裝置在長時間工作后也易出現嚴重磨損，導致供油時間不精確。其次，噴油泵維修或保養過程的不合理拆裝是造成噴油泵損壞的原因之一。例如，在安裝柱塞套時與泵體的垂直關系不合格，會造成運行時柱塞套受阻而損壞；調速器杠桿裝配不合理，也會造成卡滯，不僅影響柱塞油量調節臂的調節性能，還會造成噴油泵的損壞。再次，噴油泵中的彈簧件也是易損零件之一，在長時間的反復伸縮過程中，會出現出油閥彈簧彈性下降或斷裂、柱塞彈簧折斷等問題，從而影響噴油泵的實際工作質量[1]。

2 噴油泵的損壞檢測技術

2.1 人工檢測技術

人工檢測的方式主要依靠檢修工人的知識、技術和經驗來實施，屬于傳統的檢修技術，現階段大部分的柴油機維修機構還沿用著人工檢修技術。人工檢修的優點是主觀性強、成本低，在經驗豐富的工作人員的維修下，噴油泵的常見故障能夠快速被修復，但同時維修的效率和質量受到工作人員能力的制約，維修的最終效果也存在較大差異。為節省購置大量自動化檢測設備的費用，很多柴油機維修機構都采用人工檢測和人工維修的方式來進行噴油泵的查修工作，常見的噴油泵檢測工作包括以下幾方面內容。

2.1.1 柱塞偶件工作狀態的檢查

通過人工檢測柱塞偶件工作狀態主要有兩種方式，一是密封性能分析，當柱塞位于最大供油位置時，用一只手的手指將進出油口堵住，另一只手拉動柱塞，若在進出油口位置感到明顯吸力，且松開柱塞后柱塞可自動回位，說明柱塞磨損不嚴重仍可使用，若發現吸力不明顯或拉動柱塞后不能自動回位，則應對柱塞進行修復或更換。二是柱塞靈活性檢查，將清洗干凈的柱塞副安裝到柱塞套內，先將柱塞在柱塞套內反復拉動幾次，然后將柱塞副傾斜60°放置，將柱塞拉出行程的1/3后松開，柱塞若能依靠重力緩慢下滑進入柱塞套內，說明性能良好，若出現卡滯則應進行更換或修復[2]。

2.1.2 出油閥偶件工作狀態的檢查

出油閥偶件的人工檢查方法與柱塞偶件檢測類似，也包括密封性能分析和靈活性檢查兩部分。出油閥偶件的密封性能分析是將噴油泵調整到不供油的狀態后進行加壓，若油壓從35 MPa下降到10 MPa的時間少于1 min則說明密封性能不良，應進行修復。靈活性檢查是將閥體垂直向上抽出1/3后松開，若閥體可以自行緩慢回落到閥座位置，則說明狀態較好，若出現卡滯說明可能出現密封配合面的磨損或出現溝痕，應進行修復。

2.1.3 供油時間的人工檢查

供油時間的檢查對于優化混合氣的燃燒質量意義較大，供油時間主要是通過柴油機的供油提前角參數進行控制的，人工檢查供油時間的方法如下。首先，將柴油機調整到供油狀態，噴油泵中注滿柴油后將油缸的高壓油管拆下并替換成為溢油管，轉動飛輪將溢油管中的空氣排出；然后，保持溢油管中的柴油處于靜止狀態后，手動驅動飛輪轉動，查看溢油管中柴油的油面變化情況，若油面出現瞬時波動，則停止轉動飛輪，并查看曲軸傳動帶輪上的刻度位置；最后，對比傳動帶輪上的刻度位置是否符合最佳供油提前角，若不符合，應對其進行調整。

2.2 試驗臺檢測技術

隨著柴油機技術的不斷進步，很多柴油機維修機構針對柴油泵的檢修引進了性能先進的試驗臺，噴油泵試驗臺可以依靠先進的檢測工具獲得噴油泵的相關數據，其大部分功能主要依靠現代化控制技術實施，具有較高的自動化程度。部分先進的噴油泵試驗臺，能夠利用單片機技術和計算機數據分析實現噴油泵狀態的智能分析與判斷，能顯著提高噴油泵損壞問題的檢測精準度和效率。

現階段的噴油泵試驗臺具有多種類型，其中應用較早和普及率較高的是傳統的液壓式無極調速試驗臺，其能夠實現常規參數的檢測和分析功能。隨著試驗臺技術的發展，通過電子技術控制的無級調速、電磁式測速試驗臺逐漸增多，且促進了噴油泵試驗臺技術向自動化和智能化發展。

現代化的噴油泵試驗臺結合了自動檢測、自動控制、PLC、微機技術等先進技術后，能夠模仿柴油機正常工況的各種條件，從而分析噴油泵的工作狀態，判斷是否存在損壞問題。自動試驗臺包括了控制系統、傳動系統、供油系統、油量調整裝置、溫控裝置等功能結構，能夠在噴油泵工作過程中獲取柱塞偶件、供油時機等眾多參數，并利用PLC技術進行自動信息處理與顯示，從而實現遠程讀取數據和專家系統評估等功能，為柴油機噴油泵損壞的檢測提供更加科學高效的技術和設備支持[3]。

3 噴油泵的可靠性評估

傳統的噴油泵可靠性評估主要依靠人工評估和計算機參數模擬評估兩種方式，評估過程對于噴油泵實際的工作狀態和運轉情況往往不能實現全方位考慮，導致評估的結果不準確或噴油泵繼續使用造成柴油機故障等問題。隨著先進的噴油泵試驗臺技術逐漸成熟并進行普及，試驗臺的評估技術能夠高度仿真噴油泵工作的各個過程，對密封性、增壓能力、供油時機、運轉振動等進行詳細分析，有效避免了傳統評估方式與噴油泵實際情況不符的問題。

在柴油機實際使用過程中，對噴油泵可靠性評估的實施主要應從以下三個方面進行考慮，一是柴油機的使用時間，總體來說，普通的工程用柴油機或農用柴油機的噴油泵故障爆發期通常在10 000～15 000 h左右，而貨運汽車等高負載、大功率柴油機應根據汽車行駛里程進行可靠性分析，通常重載汽車行駛60 000～80 000 km應進行可靠性評估；二是根據噴油泵技術特點進行判斷，以汽車柴油機的噴油泵為例，普通的柱塞泵檢修周期應為12 000～15 000 km，VE泵的檢修周期為15 000～18 000 km；三是實際性能分析，即柴油機出現工作異常后，為判斷故障原因，通過試驗臺或人工的形式進行可靠性評估，從而判斷噴油泵的工作狀態和使用壽命情況[4]。

4 結語

隨著噴油泵技術的不斷升級和噴油泵產品種類的逐漸豐富，對于噴油泵損壞問題的科學檢測以及可靠性評估工作對柴油機的可靠使用關系重大，也直接影響到柴油機使用的安全性和環保性，柴油機維修行業在提高維修人員工作能力的同時，還應重視先進檢測設備及專用試驗臺的引進，確保噴油泵的檢修工作在高效、精確、優質的條件下實施。