XPI噴油器的構(gòu)造與檢修

徐業(yè)茂 柏勁松 張洪生

摘 要：噴油器是高壓共軌系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)故障的部件，掌握其構(gòu)造和檢修方法很有必要。文章詳細(xì)講述了XPI噴油器的構(gòu)造和檢修方法。當(dāng)此類噴油器出現(xiàn)故障時(shí)，能準(zhǔn)確快速地進(jìn)行診斷排除。

關(guān)鍵詞：XPI噴油器;結(jié)構(gòu);檢修

中圖分類號(hào)：U464? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）15-221-03

Abstract： The diesel injectors often fail in the high pressure common rail system. Holding the structure and methods of overhaul is very necessary. The paper dwelled on Structure and overhaul of the XPI diesel injector. You can diagnose and remove the troubles accurately and quickly when the injectors break down.

Keywords： XPI diesel injector; Structure; Overhaul

CLC NO.： U464? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）15-221-03

前言

歐曼GTL超能版重型卡車上裝用的ISG11L和ISG12L 型發(fā)動(dòng)機(jī)，東風(fēng)天龍和大力神等重型卡車上裝用的ISL9.5L型發(fā)動(dòng)機(jī)，它們都應(yīng)用了國(guó)內(nèi)康明斯自主研發(fā)的XPI（Excell -ent Performance Indicator）燃油噴射系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了超高壓力（噴射壓力達(dá)2000bar以上）共軌和多級(jí)噴射技術(shù)，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的排放和噪聲。該系統(tǒng)裝用的噴油器（簡(jiǎn)稱XPI噴油器）是我國(guó)自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，其外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)與博士、電裝等品牌噴油器有很大差別。XPI噴油器的型號(hào)較多，外形上相差較大，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)和檢修方法基本相同。本文以福田康明斯4307475型噴油器為例講述其構(gòu)造與檢修方法。

1 XPI噴油器的構(gòu)造

1.1 XPI噴油器的基本結(jié)構(gòu)

XPI噴油器主要有電磁閥組件、銜鐵組件、閥組件、噴油器體和油嘴組件五部分組成。如下圖所示。

1.堵塞 2.電接頭 3.電磁閥彈簧調(diào)整螺釘 4.電磁閥 5.電磁閥壓帽

6.電磁閥彈簧 7.彈簧座 8.銜鐵芯 9.銜鐵盤 10.閥組件定位套

11.銜鐵升程墊片 12. 緩沖墊片 13.緩沖彈簧 14.球座 15.閥球

16.噴油器體 17.上閥 18.中閥 19.下閥 20.油嘴彈簧 21.控制活塞

22.針閥體 23.流量孔 24.油嘴緊帽 25.進(jìn)油孔 26.回油孔

1.1.1 電磁閥組件

電磁鐵組件主要有電磁閥壓帽、電磁閥、電磁閥彈簧、彈簧座和電磁閥彈簧調(diào)整螺釘組成。XPI噴油器電磁閥比較長(zhǎng)，中間有一個(gè)貫穿孔，用于安裝電磁閥彈簧、電磁閥彈簧調(diào)整螺釘、彈簧座和堵塞。電磁閥下端面有小孔，燃油流入其中，對(duì)電磁閥進(jìn)行降溫，同時(shí)安裝有密封圈防止燃油泄漏。電磁閥頂部接線端與線束相連。電磁閥壓帽上有拆裝定位槽，便于電磁閥拆裝，側(cè)面有噴油器詳細(xì)信息，如噴油器編號(hào)等。電磁閥彈簧調(diào)整螺釘?shù)撞垮F面與電磁閥彈簧接觸，可以對(duì)電磁閥彈簧力進(jìn)行調(diào)整。

1.1.2 銜鐵組件

銜鐵組件由銜鐵芯、銜鐵盤、銜鐵升程墊片、緩沖彈簧、緩沖墊片、閥球、閥座等組成。銜鐵芯表面經(jīng)過滲碳處理，起到抗耐磨作用，上端裝在彈簧座中心孔內(nèi)，中部導(dǎo)向面與電磁閥內(nèi)孔配合，下端裝在銜鐵盤中心孔內(nèi)。銜鐵盤比其它品牌噴油器質(zhì)量大，當(dāng)電磁閥斷電后，在自身重力作用下，在最短時(shí)間內(nèi)克服電磁閥的殘留磁場(chǎng)，使閥球迅速回位。閥球用陶瓷材料制成，直徑為1.2mm。緩沖彈簧的彈力比其它品牌噴油器要大，能更有效的保護(hù)閥組件。緩沖墊片起到控制緩沖彈簧力的作用，一般不做調(diào)整。

1.1.3 閥組件

閥組件主要有閥組件定位套、閥座與閥桿等組成。閥桿與油嘴針閥做成一體，又稱控制活塞，這是XPI噴油器的獨(dú)特之處。閥組件定位套外部有便于拆裝的凸臺(tái)，底部螺紋處裝有防泄露密封圈，下部有兩個(gè)小孔，用于進(jìn)油與回油，通過燃油吸收電磁閥熱量，給電磁閥降溫。閥座由上閥、中閥和下閥三部分組成，這也是XPI噴油器的獨(dú)特之處，這可以大大降低加工難度。閥組件采用無泄漏設(shè)計(jì)，不需要隔開高低壓燃油油路。上閥的中心孔為回油孔，中心孔上端有半球狀凹面，與閥球配合，控制回油通道開閉。中閥的中心孔為回油孔，與上閥的回油孔相通。中閥側(cè)面的小孔為高壓進(jìn)油孔，通過孔徑改變使燃油產(chǎn)生壓力，使噴油器工作變得更加穩(wěn)定。下閥的凸面與中閥底部配合，中心孔與控制活塞頂部配合，保證控制活塞運(yùn)動(dòng)靈活穩(wěn)定。

1.1.4 油嘴組件

油嘴由控制活塞、針閥體、油嘴緊帽、油嘴彈簧等組成。油嘴彈簧的彈簧力比較小?？刂苹钊嫌卸鄠€(gè)流量孔，且孔徑不同，使流經(jīng)的高壓燃油的壓力再次升高，將油嘴打開進(jìn)行噴射，實(shí)現(xiàn)多級(jí)噴射。針閥體與其它品牌噴油器不同，頂部端面沒有進(jìn)回油孔。油嘴緊帽上有對(duì)稱的兩個(gè)回油孔，與發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)回油通道相通，起到一定的降溫作用。

1.1.5 噴油器體

噴油器體頂部開槽位置用來安裝定位塊，中部裝有密封圈，底部用來安裝噴油嘴。噴油器體上有進(jìn)油孔和回油孔，回油通道內(nèi)的油壓保持設(shè)定值，保證噴油更精確，這不同于其他品牌噴油器。噴油器的回油流入缸蓋內(nèi)部的油道內(nèi)，經(jīng)過缸蓋后部的背壓閥流回燃油箱。

1.2 XPI噴油器的工作原理

1.2.1 靜止關(guān)閉階段

電磁閥不通電時(shí)，閥球在電磁閥彈簧彈力的作用下緊緊封住上閥的回油節(jié)流孔。高壓燃油通過進(jìn)油口流入噴油器體內(nèi)且油壓相同，油壓同時(shí)作用到控制活塞的上端面和下部的承壓錐面上，由于上端面的受力面積遠(yuǎn)大于承壓錐面的受力面積，因此作用在控制活塞上的合力向下，控制活塞落座，緊緊封住針閥體下端的噴孔，噴油器不噴油。

1.2.2 噴射階段

電磁閥通電，產(chǎn)生電磁力，吸引銜鐵芯和銜鐵盤向上運(yùn)動(dòng)。閥球被高壓燃油頂起，控制活塞上端面處的高壓燃油通過回油節(jié)流孔快速回油，油壓急劇下降，控制活塞下部承壓錐面處仍保持與軌壓相近的油壓，因此作用在控制活塞上的合力向上，迫使控制活塞抬起，高壓燃油通過噴孔噴射入燃燒室，實(shí)現(xiàn)噴射。

1.2.3 停止噴射

電磁閥停止通電，電磁力消失。銜鐵芯在彈簧力的作用下迅速下移，推動(dòng)閥球緊緊封住上閥的回油節(jié)流孔。控制活塞上端面處的油壓迅速增加，直至與接近油軌內(nèi)的油壓。作用在控制活塞上的合力向下，使其下移，封住噴孔，停止噴油。

2 XPI噴油器的檢修

2.1 XPI噴油器的拆卸

XPI噴油器結(jié)構(gòu)精密，在拆卸時(shí)操作臺(tái)、環(huán)境要清潔，尤其要遠(yuǎn)離細(xì)小的金屬顆粒和纖維等。在拆卸前，應(yīng)準(zhǔn)備好拆卸工具，該使用專用工具拆卸的零部件必須使用專用工具，否則易造成零部件損壞。拆卸前用柴油將噴油器外部清洗干凈。操作過程應(yīng)細(xì)心，輕拿輕放。拆卸步驟如下：1.擰下油嘴緊帽，依次取出油嘴緊帽、針閥體、控制活塞和油嘴彈簧。2.擰下電磁閥緊帽，依次取出電磁閥緊帽、銜鐵芯、銜鐵盤、球閥、緩沖彈簧、銜鐵升程墊片和緩沖墊片。3.擰下閥組件定位套，依次取出上閥、中閥和下閥。4.拆下電磁閥頭部的堵塞，擰出電磁閥彈簧調(diào)整螺釘，取出電磁閥彈簧。

2.2 XPI噴油器零部件的檢修

2.2.1 電磁閥組件

電磁閥壓帽變形或螺紋損壞應(yīng)更換;電磁閥接線柱損壞、電阻值（應(yīng)小于0.1-0.3歐姆）過大應(yīng)更換，中心孔劃傷應(yīng)修理，有異物應(yīng)清除，底部端面劃傷應(yīng)更換;電磁閥彈簧變形或銹斑應(yīng)更換。彈簧座有銹斑應(yīng)處理。拆卸電磁閥彈簧調(diào)整螺釘時(shí)，應(yīng)將其旋到底再拆下，安裝時(shí)，應(yīng)將該螺釘旋到底再退出相應(yīng)的圈數(shù)，螺紋損壞應(yīng)更換。密封圈破損應(yīng)更換。

2.2.2 銜鐵組件

銜鐵盤有銹跡應(yīng)處理，中心孔有雜質(zhì)應(yīng)疏通，損傷應(yīng)更換。銜鐵芯導(dǎo)向面劃傷或磨損應(yīng)處理或更換，以防銜鐵芯運(yùn)動(dòng)不靈活，造成噴油量不準(zhǔn)等問題。閥球及球座磨損應(yīng)更換。緩沖彈簧銹蝕、變形應(yīng)更換。銜鐵行程調(diào)整墊、緩沖墊片變形或銹斑應(yīng)更換。

2.2.3 閥組件

閥組件定位套上的密封圈破損應(yīng)更換，油孔堵塞應(yīng)疏通，底部端面劃傷或磨損應(yīng)修理。上閥中間的回油節(jié)流孔堵塞應(yīng)疏通，與閥球的配合面磨損應(yīng)更換，以防回油量過大，造成噴油器工作不正常。中閥劃傷或磨損應(yīng)更換，油孔堵塞應(yīng)疏通。下閥中心孔磨損應(yīng)更換，上下端面磨損或銹蝕應(yīng)修理。

2.2.4 油嘴組件

油嘴彈簧變形、銹蝕應(yīng)更換;控制活塞頂部的圓柱面和下部的密封錐面磨損應(yīng)研磨處理，流量孔堵塞應(yīng)疏通。針閥體上的噴孔堵塞應(yīng)疏通，內(nèi)表面有劃傷應(yīng)更換，以防滲漏，造成噴油器噴油不準(zhǔn)。油嘴壓帽上回油孔堵塞應(yīng)疏通，螺紋損壞更換。

2.2.5 噴油器體

噴油器體上的封密圈破損應(yīng)更換，底部端面有劃傷或銹斑應(yīng)修理，進(jìn)、回油孔堵塞應(yīng)疏通。

2.3 XPI噴油器的裝配

XPI噴油器裝配時(shí)對(duì)清潔度要求很高。在裝配前，應(yīng)將拆下的所有零部件用超聲波清洗干凈，再用氣槍逐個(gè)吹干，必要時(shí)做消磁處理。操作臺(tái)應(yīng)清潔，該用專用工具裝復(fù)的必須使用專用工具。按拆卸的相反順序進(jìn)行裝配，操作時(shí)注意：上閥、中閥和下閥的裝配方向不能搞錯(cuò)。閥組件定位套、電磁閥緊帽和油嘴緊帽的擰緊力矩分別為70～75Nm、12～20Nm和60～70Nm，必須嚴(yán)格按要求擰緊。其它件應(yīng)裝配到位，不能錯(cuò)裝漏裝。

2.4 XPI噴油器的精準(zhǔn)測(cè)量與調(diào)整

裝配好的噴油器需要用XPI噴油器行程測(cè)量工具進(jìn)行精確測(cè)量。XPI噴油器主要進(jìn)行電磁閥壓縮行程和銜鐵升程的測(cè)量。

2.4.1 銜鐵升程的測(cè)量

銜鐵升程是指噴油器工作過程中閥球可移動(dòng)的距離大小。用專用工具拆下電磁閥頭部的堵塞，清洗干凈堵塞孔內(nèi)的殘?jiān)?。擰出電磁閥彈簧調(diào)整螺釘，取出電磁閥彈簧及彈簧座。將千分表裝到銜鐵行程測(cè)量工具上，并將其安裝到電磁閥頂部中心孔內(nèi)，以相應(yīng)力矩鎖死，千分表歸零。按下千分表頂桿，顯示的數(shù)值即為銜鐵行程。反復(fù)按壓確保精確，標(biāo)準(zhǔn)為47-55微米。如果不符合要求，更換銜鐵升程墊片進(jìn)行調(diào)整，必要時(shí)可通過改變電磁閥緊帽的擰緊力矩進(jìn)行微調(diào)。 銜鐵升程對(duì)噴油器全負(fù)荷和預(yù)噴工況（指在主噴射之前噴射微量燃油的工況）的噴油量影響最為顯著。在正常范圍內(nèi)，銜鐵升程墊片越厚，升程越大，噴油量越大;墊片越薄，升程越小，噴油量越小。

2.4.2 電磁閥壓縮行程的測(cè)量

裝復(fù)彈簧座、電磁閥彈簧及調(diào)整螺釘。將千分表裝到電磁閥壓縮行程測(cè)量工具上并鎖緊，在歸零塊上歸零，反復(fù)按壓確保精確。將測(cè)量工具放入堵塞孔內(nèi)并下壓，測(cè)量電磁閥彈簧調(diào)整螺釘端面至電磁閥端面的高度差，數(shù)值應(yīng)為1.465mm。不符合要求，擰動(dòng)電磁閥彈簧調(diào)整螺釘進(jìn)行調(diào)整（調(diào)整范圍1/6至1/8圈）。電磁閥壓縮行程對(duì)噴油器怠速工況噴油量影響較大。數(shù)值越大，噴油器的開啟時(shí)刻越遲，噴油量越小。

2.5 XPI噴油器的測(cè)試

裝配好且經(jīng)過精準(zhǔn)測(cè)量的噴油器還應(yīng)裝到共軌試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行測(cè)試。試驗(yàn)臺(tái)可用于博世、電裝、康明斯等各品牌共軌噴油器的測(cè)試，并提供標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試步驟和各工況標(biāo)準(zhǔn)噴油量和回油量數(shù)據(jù)，便于用戶查閱。用戶也可自定工況，添加或更改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.5.1 共軌試驗(yàn)臺(tái)的基本操作

試驗(yàn)臺(tái)主要對(duì)噴油器的全負(fù)荷、中速、怠速和預(yù)噴工況的噴油量及全負(fù)荷工況的回油量進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試時(shí)，將噴油器裝到試驗(yàn)臺(tái)上，連接好噴油器進(jìn)回油管和電接頭，關(guān)閉安全防護(hù)罩。打開試驗(yàn)臺(tái)主界面，選擇噴油器測(cè)試，選定噴油器的制造商、型號(hào)和測(cè)試工況，點(diǎn)擊“開始”，即開始測(cè)試。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)與測(cè)試數(shù)據(jù)顯示在屏幕上，在測(cè)試數(shù)值旁打“√”，說明數(shù)值在合理區(qū)間;打“×”，表明數(shù)值不在合理區(qū)間。或再測(cè)試數(shù)值旁打“+”，說明數(shù)值偏大，打“-”說明數(shù)值偏小。通過測(cè)試，用戶可獲得被測(cè)噴油器的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，為后續(xù)維修提供依據(jù)。

2.5.2 油量偏差對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響

噴油器的噴油量或回油量與標(biāo)準(zhǔn)油量相比存在較大偏差時(shí)能引起發(fā)動(dòng)機(jī)故障。全負(fù)荷工況噴油量過大易造成發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙、油耗高;過小易造成發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)無力，加速慢。預(yù)噴工況噴油量過大易造成發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴、冒黑煙;過小易引起發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難、加速無力。中速工況噴油量過大易造成發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙、排放超標(biāo);過小易引起發(fā)動(dòng)機(jī)加速無力。怠速工況噴油量過大易造成發(fā)動(dòng)機(jī)怠速冒黑煙，過小易引起發(fā)動(dòng)機(jī)怠速熄火、啟動(dòng)困難、加速遲緩無力等故障?；赜土窟^大，易造成發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難、加速無力等故障?；赜土窟^大，說明油嘴組件、閥組件等磨損嚴(yán)重，造成燃油泄漏量較多，應(yīng)修理或更換相關(guān)零部件。

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