喷油嘴喷油质量与工作寿命影响因素分析

李 军

(诺伯特智能装备(山东)有限公司，山东 聊城 252000)

0 引言

喷油嘴在柴油机的燃油供给系统中发挥着重要作用，其工作能力直接关系到柴油机的运转稳定性、动力性能和节油环保能力。随着现代化机械技术的不断升级，柴油机的技术体系也日渐丰富合理，尤其是数字化电控技术的应用使柴油机供油系的工作性能大幅提升。在日常使用过程中，喷油嘴作为工作最为频繁的部件之一，其工作质量和使用寿命受到很多外部因素的影响，只有正确了解柴油机喷油嘴的使用注意事项，才有利于保证柴油机在良好的喷油状态下运转，从而发挥最佳的效能并维持良好的使用寿命。

1 喷油质量的研究现状

柴油机的喷油嘴属于机械与电气控制元件的组合体，其工作过程通过电气技术进行控制，通常情况下，在没有电控信号输入时，喷油嘴处于常闭状态，当电气系统控制电磁线圈通电时，电磁线圈产生的磁场会对针阀产生吸力，针阀被吸起后喷油嘴的喷孔被开启，柴油会在高压的作用下快速从喷孔处喷出，由于喷孔位置设计有环形结构，所喷出的油雾为均匀的雾状，从而保证柴油机燃烧的充分性。现代化的柴油机喷油嘴均由ECU进行控制，其能够保证喷油时机和喷油量的精准性，使柴油机系统维持正确的空燃比，有利于柴油机持续稳定的运行，并具有良好的排放环保性。

近年来，我国柴油机行业和科研院校对柴油机喷油嘴的工作性能展开了大量的研究，为优化柴油机喷油嘴的工作性能创造了有力条件。魏明锐等[1]针对孔式喷油嘴内空穴流动进行了数学建模和模拟分析，对喷射压力、背压和喷孔长径比、喷孔入口圆角比等技术参数进行相应的优化；冷先银等[2]对交叉孔喷油嘴内部流动特性进行模拟，证实了交叉孔喷油嘴在新结构下所具有的良好雾化性能；王延忠等[3]对喷油嘴喷射方向偏离的影响因素进行侧重研究，通过计算流体动力学(CFD)的方法配合计算机软件，获得了喷射方向偏离的影响因素及其相关的规律，实现了对喷射偏离问题的优化。除在技术方面开展研究外，我国国产柴油机喷油嘴的制造技术和配套控制系统也得到明显升级，使供油系统工作的精确性与可靠性实现了明显提升。

2 喷油质量的影响因素

2.1 柴油质量产生的影响

柴油的质量是保证喷油嘴正常工作的前提，柴油质量不合格可能导致柴油流动性变差，从而影响喷油嘴的雾化性能，且柴油中若含有过多的杂质，也可能导致喷油嘴针阀偶件关闭不严，出现压力不足和漏油问题。柴油质量对喷油质量产生的影响主要可从两方面考虑，一是，柴油的清洁处理工作不到位，如果没有对柴油进行必要的过滤和沉淀处理，则可能会影响柴油雾化性能，甚至造成喷油嘴堵塞；二是柴油的使用环境不正确，如表1所示，为我国柴油的常用牌号及适用范围，柴油的牌号直接关系到柴油的凝点，不同牌号决定了柴油不能流动的最高温度，若柴油使用环境不合理，则会对喷油嘴的工作性能产生很大影响[4]。

表1 柴油常用牌号及适用温度范围

2.2 喷油嘴积碳问题产生的影响

积碳问题是喷油嘴堵塞的最常见原因之一，由于使用柴油机的汽车、工程车辆在城市行驶和使用过程中常伴随着怠速、堵车等问题，导致柴油机工作较长时间后柴油中含有的杂质、胶类物质在喷油嘴位置累积和沉淀，在喷油和燃烧的过程中，这些沉淀物质很容易在高温和不完全燃烧状态下形成积碳，尤其在怠速状态下积碳的产生量更多。积碳的存在会导致针阀关闭不严，使喷油嘴喷油时的压力不充分，同时喷油嘴位置的积碳会严重影响雾化状态，进而导致发动机出现燃烧不良、排气异常、间歇性振动等问题，积碳严重会造成喷油嘴彻底堵塞，严重时造成柴油机的损坏。

2.3 安装不合理产生的影响

供油系统很多组件的安装状态都可能对喷油嘴的工作质量产生影响，例如输油管路安装不可靠，可能导致管路接头位置存在漏气问题，导致输油量不足或油中混有空气，从而降低喷油的雾化效果还可能造成喷油量不足问题；喷油器活塞弹簧老化或安装不正确也会造成压缩力不足而影响喷油嘴雾化效果；活塞组件安装不正确可能出现密封不严问题，造成喷油嘴工作性能下降；安装过程中密封垫片损坏、安装方向不正确也是造成喷油嘴工作性能下降的原因之一。

2.4 喷油嘴种类产生的影响

不同技术的柴油机供油系统配套的喷油嘴在技术特点和种类上也存在较大的差异，总体来说喷油嘴包括有轴针式、球阀式、片阀式等很多种，且各个形式内部又会进行技术上的详细划分，所以不同技术的喷油嘴对于喷油量和雾化程度也会产生相应的影响。

3 喷油嘴使用寿命的影响因素

3.1 喷油嘴清洁工作的影响

喷油嘴长期处于高温高压下工作，很容易受到灰尘、杂质、积碳的影响，由于喷油嘴是具有较高的表面加工质量的零件，若喷油嘴表面累积过多的杂物很容易造成喷油嘴因局部流量过大而产生磨损，不仅会造成喷油质量下降，长期累积还会造成喷油嘴的早期损坏，因此，定期清洁是保障喷油嘴使用寿命的前提，也是决定柴油机工作性能的关键[5]。

3.2 工作环境不合理产生的影响

喷油嘴的工作环境受到很多因素的影响，例如前文提到的柴油质量就是影响喷油嘴使用寿命的重要因素，柴油质量不佳和流动性不良都会造成喷油嘴的寿命缩短，并影响喷油嘴的实际工作质量。此外，柴油机的冷却系统工作性能也会影响喷油嘴的使用寿命，若冷却系统工作不良，柴油机散热不能达到设计要求，就容易出现喷油嘴的过早损坏。

3.3 保养工作产生的影响

按时保养是保证喷油嘴使用寿命的关键，在柴油机工作的规定周期内，应对喷油嘴进行喷雾压力、雾化情况、滴油情况的检查，并重点针对锥角是否渗油进行检查与调整，避免喷油嘴渗油、滴油问题得不到解决而造成使用寿命的缩短。

3.4 维修过程产生的影响

维修过程的不规范会对喷油嘴的使用寿命产生影响。例如更换喷油嘴铜垫或石棉线时安装不合理，会造成喷油嘴位置变化，易引起积碳或堵塞问题，从而影响使用寿命。在维修过程中对供油提前角的调整不当，也会造成供油过早或过迟问题，从而缩短使用寿命。

3.5 超负荷运转产生的影响

柴油机的超负荷运转会导致柴油机机体长期过热，引起出现针阀偶件卡死或喷油嘴早期损坏问题，也会因喷油嘴的工作过于频繁而损坏，影响柴油机的使用寿命。

4 结语

喷油嘴作为柴油机供油系统的重要组成部件，维持其良好的工作状态对于保证柴油机的工作效率至关重要，柴油机的使用者要做到合理使用与维护喷油嘴，避免其早期损坏和性能下降问题的出现，以实现柴油机长期在高效、环保等状态下运行。