柴油機(jī)噴油泵的損壞檢測(cè)技術(shù)與可靠性評(píng)估

李 軍

(諾伯特智能裝備(山東)有限公司，山東 聊城 252000)

0 引言

柴油機(jī)是各行各業(yè)常用的動(dòng)力機(jī)械，其功能是通過將柴油的化學(xué)能在燃燒過程中轉(zhuǎn)變成機(jī)械能來帶動(dòng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)做功，隨著柴油機(jī)技術(shù)的不斷升級(jí)，現(xiàn)階段使用的柴油機(jī)具有技術(shù)成熟、產(chǎn)品種類豐富、可靠性強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn)。柴油機(jī)主要由曲柄連桿機(jī)構(gòu)、燃燒系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成，其中燃燒系統(tǒng)承擔(dān)著燃料供給、霧化噴射等眾多功能，是柴油機(jī)中最核心的組成部分，包括了噴油泵、噴油器、濾清器、輸油泵、高壓管道等功能部件。噴油泵作為燃燒系統(tǒng)中的核心部件，對(duì)柴油的增壓霧化起著重要作用，在柴油機(jī)使用過程中，噴油泵長(zhǎng)期處于高溫高壓下工作容易出現(xiàn)故障和損壞。合理地對(duì)損壞的噴油泵進(jìn)行故障檢測(cè)和可靠性評(píng)估，能有效保證噴油泵工作的可靠性。

1 柴油機(jī)噴油泵損壞原因

導(dǎo)致柴油機(jī)的噴油泵出現(xiàn)損壞的原因是多方面的。首先，最常見的原因就是運(yùn)動(dòng)部件的磨損，由于噴油泵中的柱塞偶件在精密密封的狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間工作很容易出現(xiàn)磨損問題，同時(shí)由于柴油品質(zhì)不良、雜質(zhì)過多、拆裝噴油泵時(shí)清洗不凈等問題，也會(huì)造成柱塞偶件的磨損，導(dǎo)致出現(xiàn)噴油壓力不足、供油量減少等問題，影響噴油霧化質(zhì)量和柴油機(jī)的燃燒質(zhì)量。同時(shí)凸輪裝置在長(zhǎng)時(shí)間工作后也易出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致供油時(shí)間不精確。其次，噴油泵維修或保養(yǎng)過程的不合理拆裝是造成噴油泵損壞的原因之一。例如，在安裝柱塞套時(shí)與泵體的垂直關(guān)系不合格，會(huì)造成運(yùn)行時(shí)柱塞套受阻而損壞；調(diào)速器杠桿裝配不合理，也會(huì)造成卡滯，不僅影響柱塞油量調(diào)節(jié)臂的調(diào)節(jié)性能，還會(huì)造成噴油泵的損壞。再次，噴油泵中的彈簧件也是易損零件之一，在長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)伸縮過程中，會(huì)出現(xiàn)出油閥彈簧彈性下降或斷裂、柱塞彈簧折斷等問題，從而影響噴油泵的實(shí)際工作質(zhì)量[1]。

2 噴油泵的損壞檢測(cè)技術(shù)

2.1 人工檢測(cè)技術(shù)

人工檢測(cè)的方式主要依靠檢修工人的知識(shí)、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)來實(shí)施，屬于傳統(tǒng)的檢修技術(shù)，現(xiàn)階段大部分的柴油機(jī)維修機(jī)構(gòu)還沿用著人工檢修技術(shù)。人工檢修的優(yōu)點(diǎn)是主觀性強(qiáng)、成本低，在經(jīng)驗(yàn)豐富的工作人員的維修下，噴油泵的常見故障能夠快速被修復(fù)，但同時(shí)維修的效率和質(zhì)量受到工作人員能力的制約，維修的最終效果也存在較大差異。為節(jié)省購(gòu)置大量自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備的費(fèi)用，很多柴油機(jī)維修機(jī)構(gòu)都采用人工檢測(cè)和人工維修的方式來進(jìn)行噴油泵的查修工作，常見的噴油泵檢測(cè)工作包括以下幾方面內(nèi)容。

2.1.1 柱塞偶件工作狀態(tài)的檢查

通過人工檢測(cè)柱塞偶件工作狀態(tài)主要有兩種方式，一是密封性能分析，當(dāng)柱塞位于最大供油位置時(shí)，用一只手的手指將進(jìn)出油口堵住，另一只手拉動(dòng)柱塞，若在進(jìn)出油口位置感到明顯吸力，且松開柱塞后柱塞可自動(dòng)回位，說明柱塞磨損不嚴(yán)重仍可使用，若發(fā)現(xiàn)吸力不明顯或拉動(dòng)柱塞后不能自動(dòng)回位，則應(yīng)對(duì)柱塞進(jìn)行修復(fù)或更換。二是柱塞靈活性檢查，將清洗干凈的柱塞副安裝到柱塞套內(nèi)，先將柱塞在柱塞套內(nèi)反復(fù)拉動(dòng)幾次，然后將柱塞副傾斜60°放置，將柱塞拉出行程的1/3后松開，柱塞若能依靠重力緩慢下滑進(jìn)入柱塞套內(nèi)，說明性能良好，若出現(xiàn)卡滯則應(yīng)進(jìn)行更換或修復(fù)[2]。

2.1.2 出油閥偶件工作狀態(tài)的檢查

出油閥偶件的人工檢查方法與柱塞偶件檢測(cè)類似，也包括密封性能分析和靈活性檢查兩部分。出油閥偶件的密封性能分析是將噴油泵調(diào)整到不供油的狀態(tài)后進(jìn)行加壓，若油壓從35 MPa下降到10 MPa的時(shí)間少于1 min則說明密封性能不良，應(yīng)進(jìn)行修復(fù)。靈活性檢查是將閥體垂直向上抽出1/3后松開，若閥體可以自行緩慢回落到閥座位置，則說明狀態(tài)較好，若出現(xiàn)卡滯說明可能出現(xiàn)密封配合面的磨損或出現(xiàn)溝痕，應(yīng)進(jìn)行修復(fù)。

2.1.3 供油時(shí)間的人工檢查

供油時(shí)間的檢查對(duì)于優(yōu)化混合氣的燃燒質(zhì)量意義較大，供油時(shí)間主要是通過柴油機(jī)的供油提前角參數(shù)進(jìn)行控制的，人工檢查供油時(shí)間的方法如下。首先，將柴油機(jī)調(diào)整到供油狀態(tài)，噴油泵中注滿柴油后將油缸的高壓油管拆下并替換成為溢油管，轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪將溢油管中的空氣排出；然后，保持溢油管中的柴油處于靜止?fàn)顟B(tài)后，手動(dòng)驅(qū)動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，查看溢油管中柴油的油面變化情況，若油面出現(xiàn)瞬時(shí)波動(dòng)，則停止轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪，并查看曲軸傳動(dòng)帶輪上的刻度位置；最后，對(duì)比傳動(dòng)帶輪上的刻度位置是否符合最佳供油提前角，若不符合，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。

2.2 試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)技術(shù)

隨著柴油機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，很多柴油機(jī)維修機(jī)構(gòu)針對(duì)柴油泵的檢修引進(jìn)了性能先進(jìn)的試驗(yàn)臺(tái)，噴油泵試驗(yàn)臺(tái)可以依靠先進(jìn)的檢測(cè)工具獲得噴油泵的相關(guān)數(shù)據(jù)，其大部分功能主要依靠現(xiàn)代化控制技術(shù)實(shí)施，具有較高的自動(dòng)化程度。部分先進(jìn)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)，能夠利用單片機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)噴油泵狀態(tài)的智能分析與判斷，能顯著提高噴油泵損壞問題的檢測(cè)精準(zhǔn)度和效率。

現(xiàn)階段的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)具有多種類型，其中應(yīng)用較早和普及率較高的是傳統(tǒng)的液壓式無(wú)極調(diào)速試驗(yàn)臺(tái)，其能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)參數(shù)的檢測(cè)和分析功能。隨著試驗(yàn)臺(tái)技術(shù)的發(fā)展，通過電子技術(shù)控制的無(wú)級(jí)調(diào)速、電磁式測(cè)速試驗(yàn)臺(tái)逐漸增多，且促進(jìn)了噴油泵試驗(yàn)臺(tái)技術(shù)向自動(dòng)化和智能化發(fā)展。

現(xiàn)代化的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)結(jié)合了自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制、PLC、微機(jī)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)后，能夠模仿柴油機(jī)正常工況的各種條件，從而分析噴油泵的工作狀態(tài)，判斷是否存在損壞問題。自動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)包括了控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、油量調(diào)整裝置、溫控裝置等功能結(jié)構(gòu)，能夠在噴油泵工作過程中獲取柱塞偶件、供油時(shí)機(jī)等眾多參數(shù)，并利用PLC技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)信息處理與顯示，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程讀取數(shù)據(jù)和專家系統(tǒng)評(píng)估等功能，為柴油機(jī)噴油泵損壞的檢測(cè)提供更加科學(xué)高效的技術(shù)和設(shè)備支持[3]。

3 噴油泵的可靠性評(píng)估

傳統(tǒng)的噴油泵可靠性評(píng)估主要依靠人工評(píng)估和計(jì)算機(jī)參數(shù)模擬評(píng)估兩種方式，評(píng)估過程對(duì)于噴油泵實(shí)際的工作狀態(tài)和運(yùn)轉(zhuǎn)情況往往不能實(shí)現(xiàn)全方位考慮，導(dǎo)致評(píng)估的結(jié)果不準(zhǔn)確或噴油泵繼續(xù)使用造成柴油機(jī)故障等問題。隨著先進(jìn)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)技術(shù)逐漸成熟并進(jìn)行普及，試驗(yàn)臺(tái)的評(píng)估技術(shù)能夠高度仿真噴油泵工作的各個(gè)過程，對(duì)密封性、增壓能力、供油時(shí)機(jī)、運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)等進(jìn)行詳細(xì)分析，有效避免了傳統(tǒng)評(píng)估方式與噴油泵實(shí)際情況不符的問題。

在柴油機(jī)實(shí)際使用過程中，對(duì)噴油泵可靠性評(píng)估的實(shí)施主要應(yīng)從以下三個(gè)方面進(jìn)行考慮，一是柴油機(jī)的使用時(shí)間，總體來說，普通的工程用柴油機(jī)或農(nóng)用柴油機(jī)的噴油泵故障爆發(fā)期通常在10 000～15 000 h左右，而貨運(yùn)汽車等高負(fù)載、大功率柴油機(jī)應(yīng)根據(jù)汽車行駛里程進(jìn)行可靠性分析，通常重載汽車行駛60 000～80 000 km應(yīng)進(jìn)行可靠性評(píng)估；二是根據(jù)噴油泵技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行判斷，以汽車柴油機(jī)的噴油泵為例，普通的柱塞泵檢修周期應(yīng)為12 000～15 000 km，VE泵的檢修周期為15 000～18 000 km；三是實(shí)際性能分析，即柴油機(jī)出現(xiàn)工作異常后，為判斷故障原因，通過試驗(yàn)臺(tái)或人工的形式進(jìn)行可靠性評(píng)估，從而判斷噴油泵的工作狀態(tài)和使用壽命情況[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著噴油泵技術(shù)的不斷升級(jí)和噴油泵產(chǎn)品種類的逐漸豐富，對(duì)于噴油泵損壞問題的科學(xué)檢測(cè)以及可靠性評(píng)估工作對(duì)柴油機(jī)的可靠使用關(guān)系重大，也直接影響到柴油機(jī)使用的安全性和環(huán)保性，柴油機(jī)維修行業(yè)在提高維修人員工作能力的同時(shí)，還應(yīng)重視先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備及專用試驗(yàn)臺(tái)的引進(jìn)，確保噴油泵的檢修工作在高效、精確、優(yōu)質(zhì)的條件下實(shí)施。