柴油發動機汽缸蓋噴油器孔開裂故障分析及應對

黃 東

(廣西嘉德機械股份有限公司，廣西 玉林 537000)

1故障特征

柴油發動機汽缸蓋噴油器孔開裂的主要特征是冷卻液和液體泄漏。噴油器在柴油發動機中的主要作用是將然后噴射到燃燒室中參與爆燃反應，從而產生能量，產生動力。但是噴油器孔開裂會導致噴油器的噴油功能受到嚴重的影響，導致燃油噴射不足或者燃油泄漏的情況，在柴油發動機中，主要是通過柴油的爆燃產生動力，如果燃油噴射不足，那么會導致動力下降，而如果燃油泄漏或者冷卻液、水等泄漏，則會導致發動機熄火，或者汽缸發生損壞，使得整個發動機受損。并且，噴油器孔漏水或者漏冷卻液，會導致噴油器在工作過程中發生銹蝕，甚至損毀，影響其功能。

2故障原因

導致柴油發動機汽缸蓋噴油器孔開裂故障的原因主要包括以下幾個方面。

2.1高溫熱應力

在柴油發動機汽缸蓋噴油器工作的過程中，由于直接或者間接接觸燃燒室中的高溫高壓氣體環境，所以會產生很大的熱應力，這種熱應力是導致柴油發動機汽缸蓋噴油器孔開裂的主要原因之一。柴油發動機的汽缸蓋噴油器是使用金屬制造和安裝的，而金屬的熱應力是導致其開裂的主要因素。作為金屬材料，當長時間處于高溫高壓的環境中，會因為內部的原子從原本的緊密結構變得混亂而將原本連接原子的力散發出來，形成了金屬材料的熱應力，這種熱應力直接從內部改變金屬的原子構成結構，從而影響金屬材料的形狀和穩定性，在熱應力的長時間作用下，金屬材料就會發生斷裂的情況，這就是柴油發動機汽缸蓋噴油器孔開裂的原因。

2.2接觸應力

在當前普遍使用的汽車柴油發動機和工程機械柴油發動機中，汽缸蓋和噴油器之間是會形成直接干涉的，也就是說二者會產生接觸和作用力，這就是噴油器受到的接觸應力，在柴油發動機工作的過程中，汽缸蓋和噴油器之間會產生較大的接觸應力，并且在高溫高壓的環境下，噴油器的金屬材料性質變得不穩定，受到接觸應力之后，發生的形變程度更大，會直接導致噴油器變形，噴油器會對安裝孔造成較大的沖擊力，在長時間的沖擊之下，導致噴油器安裝孔開裂，從而出現冷卻液泄漏和漏水的問題。接觸應力和熱應力不同，接觸應力是來自外界的力量，導致的噴油器孔開裂，并且也不是直接導致孔開裂，而是先沖擊噴油器，然后帶動噴油器發生微小位移，從而對安裝孔造成壓力，最終在長時間的壓力下，安裝孔開裂，發生泄漏。

2.3鑄造材料

根據上述的熱應力和接觸應力對柴油發動機汽缸蓋噴油器孔開裂的影響，可以充分意識到鑄造材料對噴油器孔開裂的影響，現在使用普遍的柴油發動機汽缸蓋噴油器通常都是使用灰鑄鐵，這種材料具有優良的減震性、低的缺口敏感性和高耐磨性，這些優勢使得其作為噴油器和汽缸蓋能夠在柴油發動機中廣泛應用，因為發動機產生動力的過程對于發動機內部的零部件會產生較為強烈的震動和摩擦，正是因為灰鑄鐵的減震性和高耐磨性，使得其具有應用的價值，但是灰鑄鐵在強度、塑性和韌度上都低于其他類型的鑄鐵，這就使得灰鑄鐵打造的噴油器受到熱應力和接觸應力時會產生更大的形變和位移，從而導致了安裝孔受到更大的作用力，導致噴油器孔開裂。

2.4結構問題

在柴油發動機汽缸蓋噴油器的構造設計中，噴油器上端由缸蓋罩孔定位，下端則由汽缸蓋孔定位，上、下定位分屬兩個零件。當上、下定位孔錯位時，噴油器與汽缸蓋孔壁發生干涉，產生接觸應力，經過長時間運轉，產生疲勞裂紋。這種結構設計上的問題是導致接觸應力的主要原因。并且在發動機的工作過程中，這種結構性的問題無法避免，要減少柴油發動機汽缸蓋噴油器孔的開裂問題，需要從結構設計上入手。

3應對措施

3.1調整噴油器裝配方式

調整噴油器裝配定位方式，改在汽缸蓋進行定位，取消汽缸蓋罩的上定位。這樣就能夠有效地避免因為上下定位孔錯位時導致的汽缸蓋和噴油器之間的干涉，從而產生的接觸應力，而減少接觸應力能夠在很大程度上避免噴油器孔開裂。調整噴油器裝配方式就需要對整個柴油發動機的結構進行設計，當前的柴油發動機技術一直停留在原地較長一段時間沒有取得大的技術進展，因為汽油機的使用更加普遍，柴油機的應用范圍存在很大的限制性，所以對于柴油機的技術研究還不夠先進。

3.2更換噴油器材料

當前使用的噴油器材料也是導致噴油器孔開裂的重要原因，所以可以選擇更換噴油器所使用的材料，在滿足震動性和高耐磨性的前提下，盡可能地增強材料的耐高溫性，以避免噴油器在發動機內部高溫高壓的條件下的熱應力過大，從而導致的噴油器孔開裂。并且更換噴油器的材料還能夠減小噴油器在和汽缸蓋產生干涉時的接觸應力。

4結語

柴油發動機汽缸蓋噴油器孔開裂是柴油發動機使用過程中存在的常見故障之一，通常都是由于熱應力和接觸應力所導致的，而從結構上來看，就是因為噴油器的裝配方式不合理，使得汽缸蓋和噴油器發生了干涉，在實際的改進中，可以通過取消汽缸蓋罩的上定位來減少噴油器和汽缸蓋的接觸應力，從而避免噴油器孔的開裂故障，提高柴油發動機的穩定性，穩定動力輸出。