电喷发动机喷油器故障案例探究

刘君

摘  要：本文以美国凯斯821F装载机所使用的菲亚特F4HFE613电喷发动机为分析对象。在装载机工作5000余小时后，发动机出现了起动困难，起动后冒黑烟且动力不足的现象。针对此故障，本文详细探究了故障原因，介绍了故障诊断流程，给出了故障排除方法。

关键词：发动机;喷油器;针阀卡滞

1 发动机简介

菲亚特F4HFE613型发动机，排量6.7升，直列六缸，采用涡轮增压、风冷和双排双进气门技术，搭配成熟的电子直喷博世高压共轨系统。高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，通过对公共供油管内的油压进行精确控制，可以大幅度减小发动机供油压力，实现了油压高低和喷油过程的互不影响。同时高压共轨还可以选择所需的最佳喷油压力，优化发动机的综合性能;通过柔性控制喷油速率的变化，实现预喷射和多次喷射，从而保证良好的动力性和经济性^[1]。

2 故障案例分析

2.1 故障现象

发动机起动困难，每次起动时必须边通过手油泵泵油边起动才能起动发动机;熄火后，再次起动困难;起动发动机后，黑烟较大，动力不足。

2.2 故障原因分析

参照随车维修手册，使用故障诊断仪进行检测。结果显示发动机电控系统正常，推测油路可能存在故障，可能故障原因有^[2，3]：①低压油路故障;②燃油计量阀故障;③轨压泄压阀打开或泄露;④喷油器故障。

2.3 故障原因检查

根据分析，为进一步确定故障原因，具体检查和排除过程如下：

（1）检查低压油路

燃油供给系统原理如图1所示，首先按压手油泵10次，然后松开油水分离器的空心螺丝，观察是否有气泡流出，经观察，无气泡流出，证明低压油路没有进空气。

再观察管路接头、软管等，经仔细检查，管路无损坏、挤压、老化或断裂现象。

进一步检查油水分离器滤芯。将细滤芯拆下，经观察，未发现有异物或堵塞。

最后检查低压输油齿轮泵。找到高压油泵前端的低压油路齿轮泵，拆下齿轮泵，经观察，低压油路齿轮泵未发现堵塞、严重磨损等异常。

（2）检查燃油计量阀

拆下燃油计量阀，检查阀芯无堵塞，阀体无损坏。然后用模拟器模拟一个直流5V的电压，检查是否有卡滞常开或常闭的现象，实验结果表明，各项指数正常。

（3）检查轨压泄压阀

起动发动机，拆下泄压阀上的回油管接头，观察到泄压阀无泄漏，说明泄压阀没有问题。

（4）检查喷油器

喷油器的检查方法具体有3种^[4]：

①用发动机运转时喷油器缺失的比较法检查。起动发动机，待冷却液温度正常（85℃～95℃）后，使发动机怠速运转;然后逐一拔下与喷油器接线座相连的插件，观察每个气缸对发动机速度和性能变化的影响。如果当拔下某喷油器导线插件时，发动机速度有明显下降的感觉，则说明该喷油器性能良好;若发动机速度和性能未有明显变化，则该喷油器可能存在故障。

②喷油器动作声响监听法。将24V电源接到喷油器接线座的一个端子上，另一个端子搭铁后再断开，如此重复，监听喷油器的动作响声。如果每次在搭铁时，喷油器能发出短促的“咔哒”声，则说明喷油器性能良好，否则喷油器有故障需更换。

③回油量检查法。拆掉位于六缸缸体侧面的的喷油器回油管，检测回油管流入专用量筒里的回油量，正常的回油量为90毫升。经检测，测得故障发动机回油量为150毫升。

按照以上方法对喷油器进行检测，初步确定3缸喷油器有故障可能。

确定故障原因后，用专业工具拉拔喷油器，拆下喷油器。将故障喷油器放置试验台检验，检验结果表明压力值为850bar（全负荷情况下正常压力值为1100bar）。随后分解喷油器，当分解至喷油器针阀时，发现针阀被卡滞，密封锥面老化严重，致使喷油器工作不良。

2.4 故障机理分析

喷油器是发动机重要供油部件，接收ECU传输的喷油脉冲信号，精确控制燃油喷油量，作用突出。上述故障是由于柴油中的水分或酸性物质使针閥密封锥面锈蚀、受损，同时缸内可燃气体窜入配合面中形成积碳，使针阀咬死，喷油器失去喷油作用，造成发动机工作不稳定、功率不足。长时间如此，使喷油器雾化质量大大降低，发动机耗油量增加，且不易起动;即使能起动，因燃烧不完全，排气管会一直冒黑烟，喷油器针阀积碳加重。

2.5 故障排除

更换有伤痕或发暗的针阀导向面、密封锥面，更换有严重腐蚀针阀体，然后进行滑动性试验。针阀体偶件检验时，零件配合表面应色泽均匀、无损伤、无锈蚀。锥面密封带明亮、清晰、完整、无麻点、无刻痕，密封带宽度不大于0.5mm。滑动性检验时，将偶件用燃油浸润，使阀体倾斜45°，从阀体中抽出针阀配合长度的1/3，转至任一位置放松针阀，针应能借自重平滑、均匀、无阻滞地滑落到底。

更换完成后将喷油器放置试验台校验，在全负荷工作条件下，压力应达到1100bar。检查喷雾质量，喷油器喷出紧密而雾化良好的油雾，声音清脆，无油束、油滴，多孔喷油器各喷孔喷油均匀。

将校验完毕的喷油器安装在故障发动机上试机。经观察，发动机起动顺畅，排烟正常;经进一步大负荷作业检查，装载机工作正常，发动机动力正常。至此，该装载机出现的发动机故障得到彻底排除。

3 维修小结

喷油器故障时导致发动机故障的一个重要方面。喷油器的工作性能直接决定了发动机的工作性能。而喷油性能必须随着发动机工作状况进行不断的改变和调整，促使发动机一直保持在最佳工作状态，有助于延长喷油器和发动机的使用寿命，提高发动机的工作效率，减少燃油消耗量和故障率，提高发动机动力性能和经济性能。

参考文献：

[1] 谈BOSCH电控高压共轨式柴油机不能启动故障诊断与排除[J]. 谭雅彤. 农机使用与维修. 2013（10）： 37-38.

[2] 柴油机燃油系常见故障分析与排除[J]. 饶远. 内燃机与配件. 2019（17）： 166-167.

[3] 电控共轨柴油机典型故障的原因及排除方法[J]. 刘建飞， 冀智明等. 柴油机. 2010， 32（5）： 56-57.

[4] 柴油机喷油器故障分析与排除[J]. 钱晶. 农机使用与维修. 2018（1）： 47.