柴油机喷射系统故障分析与探究

    李春波 王传博

    摘 要：为了进一步降低柴油机的有害排放物对大气的污染，可以对柴油机燃烧源头控制排放物生成，也可在排放后采取有效防范措施。目前，在柴油机的研究工作中，研究最多的问题就是对其后处理进行研究。柴油机与汽油机的构造是不同的，燃烧同样质量的油，柴油机会消耗更多的空气，因此就无法使用汽油机设备中的催化器处理柴油机的污染物，随着排放的法规的加严，要求柴油机的喷射系统不能产生后燃和NOX排放同时大幅度降低，即要求柴油机也像汽油机一样要对空燃比进行控制。为此在柴油机上采用排放处理系统等措施来达到合理排放标准。

    关键词：排气呈黑色；排放控制；措施

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.051

    1 汽車喷射系统在喷射过程中产生后备燃烧现象

    柴油机工作四行程中的压缩行程主要是通过压缩吸入的空气。而喷射油气需满足以下几个条件：

    （1）柴油机在做功行程中需要的燃料是按工作缸数，并随柴油机负荷变化进行分配喷油。

    （2）柴油机依据柴油燃烧阶段，并保证在喷射时要定时定量完成。

    （3）柴油机喷出的细小均匀的燃油颗粒以达到有助于混合和蒸发的目的。

    （4）柴油机的燃烧腔体与其喷射出的燃油互相匹配，这样才能保证油气可以充分燃烧。目前大多数的柴油机的油气燃烧历经三个阶段，第一个阶段是滞燃过程，我们可以将此阶段尽可能的缩短。第二个阶段则是燃烧过程，这个阶段会消耗大量氧气将油气燃烧，柴油通过喷油泵喷射燃烧室来不及与空气混合，将其与空气隔离，出现后燃现象。第三阶段是后燃过程，它是对第二阶段的延续，这个阶段的喷油会被延迟，排气会由于燃烧不充分而冒黑烟。所以喷油时间不准确会对废弃排放产生重要影响，这种状况发生之后应该对凸轮位置进行略微的调整，保证凸轮机构的行程有效合理。

    2 具体控制排放途径：延缓曲柄到达止点的时间，降低NOX气体的排放

    喷油提前角是指曲柄到达止点前的角度，通常情况下在喷射过程提前些，主要是让它在燃烧过程阶段产生一定的滞燃，要保证曲柄到达止点时的时间不会产生之后，造成燃油成本的增加，因此可以采取提前喷射的办法。如果仅仅考虑燃烧的成本和柴油机提供动力，这个角度会随着转速的变化而变化，而且承载的负荷也会有小幅度的增加，在柴油机所允许的转速内，其靠自身的提前装置保证柴油机正常工作。

    若喷射提交角发生变化时，将会导致滞燃变化，推迟喷油阶段，当要达到上止点时，气缸内压力将逐渐升高，温度也随时升高，缩短滞燃期。当喷油时刻过晚，使滞燃期在上止点靠后喷射，即气缸缸压过高、但温度不一定会上升，发生这种状况的可能性非常小。油气与空气混合的初始阶段是关键时期，它会对NOX的排放产生重要的影响。在快速燃烧这一阶段中柴油机内的温度和压力上升到什么地步则是由混合气的量来决定的，通过这一点就可以有效控制其排放。随着柴油机内混合气的压力升高速度减慢，其发出的噪音也会随之减小。再喷油时延缓曲柄到达止点位置是最开始降低NOX排放的有效的办法。这种方法对于直喷式的柴油机影响显著，对于间喷式的来说则作用稍弱一点。但是喷油过晚的话则会导致其他排放物增加，油烟浓度增大。柴油机消耗的柴油量增加并且燃烧不充分释放的油烟增多都是由于这个原因造成的，它会随着缓慢燃烧阶段的油量消耗的增多而增加，燃烧阶段被推迟，在早期控制废弃排放能够采取的措施并不多，为了排放更少废气，势必会增加燃油成本。这种问题也可以随着喷射油压的增大而解决。

    一般采用凸轮调整方法和柱塞运动轨迹升降法。在采用第一种转动凸轮方法时，如果把凸轮机构固连在凸轮轴上，就会导致凸轮没法使用，因此这种措施不合理，而且凸轮会随使用时间的增加而磨损严重，导致喷油行程改变，此时就要更换凸轮盘。或者采用第二种方法调试调整柱塞回油孔，一般适用于6PC2-5机型，当喷油定时滞后应调整柱塞调节螺母使之达到喷油提前。

    3 喷油泵安装不当的故障分析及排除方法

    对于十字型联轴器联接的喷油泵，在具体使用过程中容易出现喷油泵被动盘错装半圈的问题，这种情况发生后，柴油机无法正常启动，同时排气管也无烟排出，即使强力带动，排气管会出现严重冒烟及声音异常等情况。当出现这种问题时，需要拆下联轴器的联接螺钉，喷油泵凸轮转动半圈后再重新对其进行正确安装，最后则需要对柴油机喷油泵的供油正时进行检查和调整。

    当喷油泵采用法兰盘联接时，一旦柴油机出现供油正时不准确情况，则会启动困难、水温过高及出现严重冒烟的现象。这种情况下一般是由于喷油泵半圆键安装不正确造成的，半圆键安装位置位于供油提前角自动调节器与供油正时齿轮和喷油泵凸轮轴之间，当其安装位置不正确时，具体调整时需要通过喷油泵法兰盘上的弧形孔，先将喷油泵拆卸下来，再对半圆键进行正确安装。

    4 输油泵故障分析及排除

    柴油机正常启动后运行平稳，但熄火后则存在启动困难，将放气螺钉拧松后会冒出气泡，需要将空气排放干净后才能正确启动，导致这种故障发生的主因为输油泵止回阀密封不良。具体检查时需要将出油侧螺钉拆下来，利用手遥油泵进行泵油，当油腔内充满油时停止，这时接头油腔内油面下降过快时，则表明输油泵止回阀存在密封不严问题。具体要拆下输油泵止因阀，并检查具体的密封性能，基于实际情况对密封面进行研磨、清理、止回阀弹簧更换等。

    另外，当柴油机运行中发生突然熄火无法启动故障时，拧开放气螺钉后，低压油腔内没有燃油，将低压油腔充满后并排净空气柴油机可以重新启动，但运行一段时间后还会出现突然熄火问题。这种情况多数情况下是输油泵活塞弹簧折断或是失效。具体需要钭螺钉拆下，对折断的弹簧进行更换排除故障。

    5 结束语

    柴油机运行过程中容易出现各种故障，对于喷射系统中易出现的故障，需要运用综合方法来对故障进行分析，并针对具体情况来对故障进行排除。在具体排除故障过程中需要拆检时，则要从简单单元拆起，并重视故障实践经验和具体条件，以便于能够有效的排除故障，使柴油机恢复正常、稳定的运行。

    参考文献：

    [1]蔡凤田.汽车排放污染物控制实用技术[M].人民交通出版社，1999.

    [2]李岳林.交通运输环境污染与控制[M].机械工业出版社，2003.