某车型发动机喷油器密封不严故障分析及解决措施

李金鸽 何家栋 陈 浩 刘新宇 冯永超 萨图格日乐

（宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司 浙江 宁波 315336）

引言

在发动机中，燃油系统对发动机缸内混合气的形成、燃烧有决定性作用。若喷油系统中存在堵塞现象，会造成燃油喷射压力过大或过小，使发动机出现异常燃烧而产生失火；喷油器堵塞有可能导致喷油器内部针阀密闭不严，从而出现常喷油情况[1]。某型号汽车在行驶过程中，出现发动机故障灯亮、车辆抖动跛行的问题。经过诊断，喷油器在未工作的情况下，仍有燃油渗出，从而导致缸内混合气混合不充分，无法正常燃烧，甚至存在淹缸（气缸内的汽油量过多，阻碍火花塞正常点火，导致发动机不能正常起动或产生敲缸现象）的风险。

1 故障原因分析

1.1 喷油器结构

图1 为喷油器结构图。ECU 根据发动机的工况，计算合理的喷油脉宽，喷油器接收到ECU 提供的喷油信号后，喷油器的电磁线圈被接通，在电磁线圈的磁场作用下，柱塞克服弹簧力向上移动[2]，阀球与阀座分离，高压燃油喷雾从阀座处的喷孔喷入燃烧室，与进气形成混合气参与燃烧。

图1 喷油器结构图

1.2 故障原因分析

1.2.1 发动机故障分析

查系统标定故障码，显示单缸失火。同时，发动机无法正常起动，发动机运行时抖动。分析原因为喷油器喷油异常、火花塞未点火、淹缸等，拆解喷油器及火花塞，发现火花塞无异常燃烧痕迹，表面无燃油残留；通过内窥镜观察燃烧室内部，活塞顶部存在燃油痕迹。从而确定故障原因为喷油器密封失效，导致燃烧异常。

1.2.2 故障复现

为确认故障原因，进行喷油器对调验证，失火情况跟随喷油器（故障喷油器安装其他车上仍然出现失火情况）；对故障喷油器加压，喷油器阀座处有燃油渗出，确定喷油器密封失效。

1.2.3 喷油器密封性测试

对喷油器进行密封性测试，将喷油器安装在水中的专用工装上，施加压力，喷油器端部出现气泡（见图2），确认喷油器端部密封失效。

图2 喷油器密封性试验

1.2.4 喷油器拆解分析

拆解喷油器，发现喷油器进油口滤网（见图3）及阀球（见图4）上均残留有胶质物，干燥后为白色粉末。对胶质物成分进行分析，为非金属成分，样品图谱（见图5）与尼龙材料类似，未见玻璃纤维。

图3 喷油器进油口滤网胶质物

图4 喷油器阀球胶质物

图5 胶质物图谱

胶质物的成分分析结果见表1，主要成分为Ca、Mg、C、O。

表1 胶质物成分分析

1.2.5 胶质物来源分析

通过对燃油管路进行排查发现，低压燃油管路内存在白色絮状物质（见图6），絮状物蒸发后，呈白色（见图7）。

图6 燃油管内物质

图7 燃油管内物质蒸发后

分别对燃油管内白色物质、燃油管、胶质离心沉淀物进行分析对比，图谱见图8。从图8 可以看出，3者成分基本一致。由此得出原因是低压燃油管路析出物进入喷油器内部，堆积在喷油器阀球与阀座之间，导致喷油器密封失效，喷油器常喷油。

图8 图谱分析

2 析出物分析

2.1 析出物成分

低压燃油管的材料为高分子材料，在聚合过程中会产生一部分低聚物，这种低聚物无法完全消除。另外，在高分子材料中会添加增塑剂以加强其柔韧性和工艺稳定性，增塑剂属于低分子有机物。燃油管与燃油长期接触，低聚物及增塑剂会被燃油置换，在燃油中产生析出物。析出物不可溶于燃油，会影响燃油清洁性以及管路通畅性[3]。

2.2 燃油影响因素

目前，我国的辽宁、吉林、黑龙江、河南、安徽、广西、江苏、湖北、河北、山东、广东、天津等省市已推广使用乙醇汽油。在与乙醇溶液接触的过程中，燃油管容易产生析出物。

2.3 析出物含量检测方法

目前，析出物含量常用2 种检测方法进行检测。

1）采用SAE J 2260 标准进行检测。选用的样管长度为1.5 m，样管充满测试液（CE10），样管两端密封，在60 ℃环境下存放48 h，将CE10 倒入干净的烧杯中，并用10 mL 的CE10 反复冲洗样管3 次，然后将冲洗后的CE10 倒入烧杯中，在0 ℃环境下冷却24 h，最后将CE10 通过0.45 pm 的滤网过滤，过滤后蒸发烘干，称重。

2）采用VW TL 52712 标准进行检测。选用的样管长度为2 m，样管充满测试液（FAM），样管两端密封，在60 ℃环境下存放96 h，将FAM 倒入干净的烧杯中，并用至少20 mL 的FAM 冲洗样管，然后将冲洗后的FAM 倒入烧杯中，在23 ℃环境下冷却24 h，将FAM 通过0.45 pm 的滤网过滤，过滤后对可溶析出物及不可溶析出物分开蒸发烘干，称重。

2.4 析出物含量标准

VW TL 52712 标准要求可溶析出物不超过6 g/m2，不可溶析出物不超过0.5 g/m2。

3 解决方法

3.1 燃油管低析出能力对比

目前，燃油管常用的高分子材料有PA12、PA1010、PA612、EFEP 等，对这些材料按照VW TL 52712 标准进行测试，结果见表2。

表2 不同材料析出物情况对比 g/m2

从表2 可以看出，PA1010、PA612、EFEP 析出物的质量均小于PA12，同时满足VWTL52712 标准要求。

3.2 解决方案

基于以上分析，针对燃油管路析出物在喷油器内部堆积，从而导致喷油器堵塞或密封失效的问题，将燃油管路内层材料由PA12 变更为PA1010 或PA612 或EFEP，可降低喷油器堵塞的风险。在后续的开发中，低压燃油管的材料需采用低析出材料。

4 结论

1）目前，乙醇汽油普及率在不断增大。在与乙醇溶液接触的过程中，燃油管容易产生析出物。

2）燃油管析出物对喷油器乃至燃烧系统的影响至关重要，需尽可能降低析出物的产生；在开发过程中要选用适合的材料来提前规避这类风险。

3）低析出、低渗透的燃油管是发展趋势。