多功能柴油機(jī)共軌系統(tǒng)維修工具的設(shè)計(jì)

鄒德臣

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院，哈爾濱 150081)

0 引言

隨著國家對環(huán)保的重視程度越來越高，汽車領(lǐng)域的柴油機(jī)排放法規(guī)也在逐年提高，目前我國對重型柴油車的國六排放標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)實(shí)施，由于滿足排放要求的前提是要保證燃油噴射壓力足夠，因此，采用高壓共軌系統(tǒng)逐漸滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的排放要求的最佳方案。

柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)包括噴油泵、噴油器、閥組件、閥球、閥球座、電磁閥等部件。其中，噴油器總成是共軌系統(tǒng)的核心部件之一，具有燃油噴射壓力高、配件精密度高的特點(diǎn)，對維修拆解提出很高的技術(shù)要求，拆解時(shí)如果不能保證部件的穩(wěn)定性和扭曲強(qiáng)度，拆解難度就會(huì)很大，而且容易出現(xiàn)噴油器體和零配件“碰毛”的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響裝配精度，如果沒有專用的裝夾工具很難進(jìn)行拆解，即使拆解完成也很難保證拆解及裝配精度要求，對噴油器總成的密封性能產(chǎn)生影響，嚴(yán)重影響柴油機(jī)共軌系統(tǒng)的維修質(zhì)量。

針對以上問題，本研究提出一種新型柴油機(jī)共軌系統(tǒng)專用維修裝夾工具及柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)專用的維修工具，可以保證共軌系統(tǒng)噴油器總成及噴油泵的拆裝要求，滿足拆裝的性能和實(shí)際的維修需要。通過對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理性分析與評(píng)價(jià)驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性與工作效率。研究結(jié)果對于提升多功能柴油機(jī)共軌系統(tǒng)的維修效率及安全性具有重要意義。

1 多功能柴油機(jī)共軌系統(tǒng)維修注意事項(xiàng)

1.1 油水分離器

高壓共軌系統(tǒng)對低壓油路有非常高的要求，包括油水分離器和輸油泵。其中油水分離器的保養(yǎng)行程大概在12×103km左右，屬于消耗品[1]。如果柴油的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，非常容易導(dǎo)致油水分離器堵塞，嚴(yán)重的情況下可能會(huì)出現(xiàn)輸油泵的工作能力下降和油泵柱塞卡死的故障。高壓共軌系統(tǒng)要求油水分離器過濾標(biāo)準(zhǔn)為30 μm、精濾過濾標(biāo)準(zhǔn)為5 μm，在維修和保養(yǎng)過程中不可用常規(guī)濾清器代替。

1.2 噴油器

高壓共軌系統(tǒng)需要較高的噴油壓力，需要使用比傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)更小的噴油孔和更精密的元件。因此，在對高壓共軌系統(tǒng)柴油噴射系統(tǒng)維修時(shí)，必須維持高壓共軌系統(tǒng)噴射裝置絕對清潔。另一方面，為了防止手套上的棉絮脫落或灰塵、雜質(zhì)掉落進(jìn)入燃油系統(tǒng)，在從事相關(guān)零件的拆卸與分解工作時(shí)，需徒手操作，不可帶手套，在進(jìn)行相關(guān)裝置拆卸和維修時(shí)，切忌不可拆卸共軌壓力傳感器[2]。

1.3 電子控制系統(tǒng)

電子控制系統(tǒng)一般都有故障自診斷功能。當(dāng)電控發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，故障自診斷系統(tǒng)監(jiān)測到故障后，以代碼的方式將該故障儲(chǔ)存到電腦的存儲(chǔ)器內(nèi)，同時(shí)通過“檢測發(fā)動(dòng)機(jī)”等警告燈向駕駛員報(bào)警。這時(shí)可人工或儀器讀取故障碼，并檢查和排除故障碼所指的故障部位[3]。

2 整機(jī)設(shè)計(jì)及工作原理

2.1 設(shè)計(jì)要求

1)適用于不同型號(hào)柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)噴油泵、噴油器總成及部件的拆解。也可以通過兩個(gè)夾裝組件配合傳統(tǒng)的噴油器的拆裝板，滿足傳統(tǒng)噴油器的拆解裝夾，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。

2)設(shè)計(jì)合理，構(gòu)造相對簡單，性能齊全，具有結(jié)構(gòu)緊湊、強(qiáng)度高、扭力大、體積小、重量輕、適用范圍廣等方面的特點(diǎn)。

2.2 整體結(jié)構(gòu)

柴油機(jī)共軌系統(tǒng)維修工具主要包括底座、固定立柱、活動(dòng)立柱、夾裝組件、平移驅(qū)動(dòng)螺桿等結(jié)構(gòu)組成(圖1)。

1.升降驅(qū)動(dòng)螺桿；2.滑套；3.螺母；4.軸承座；5.平臺(tái)；6.固定立柱；7.長方形底座；8.平移驅(qū)動(dòng)螺桿；9.轉(zhuǎn)動(dòng)手輪；10.活動(dòng)立柱；11.背板；13.固定板；12.夾板；14.鎖緊螺栓；15.連結(jié)臂圖1 整體結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 工作原理

一種柴油機(jī)共軌系統(tǒng)維修工具包括長方形底座、固定立柱、活動(dòng)立柱、平移驅(qū)動(dòng)螺桿、兩個(gè)升降組件和兩個(gè)夾裝組件。固定立柱和活動(dòng)立柱沿長方形底座的長度方向并排設(shè)置在長方形底座的上表面，平移驅(qū)動(dòng)螺桿的一端穿過活動(dòng)立柱下部外側(cè)面上的螺孔與固定立柱下部的內(nèi)側(cè)面轉(zhuǎn)動(dòng)連接，活動(dòng)立柱在平移驅(qū)動(dòng)螺桿的驅(qū)動(dòng)下能沿長方形底座上表面上的滑槽直線往復(fù)移動(dòng)，固定立柱和活動(dòng)立柱上分別各安裝一個(gè)所述升降組件，每個(gè)所述升降組件上分別各安裝一個(gè)夾裝組件[4-5]。

柴油機(jī)共軌系統(tǒng)維修工具在使用過程中，可以不受任何形式上的限制，拓展其使用功能，依據(jù)設(shè)計(jì)的技術(shù)實(shí)質(zhì)，可以對以上設(shè)計(jì)做出修改、等同替換與改進(jìn)等，均可實(shí)現(xiàn)其功能的有效發(fā)揮為設(shè)計(jì)原則，實(shí)現(xiàn)使用功能。同時(shí)也可以根據(jù)拆卸部件的強(qiáng)度要求，對柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)維修工具進(jìn)行整體強(qiáng)化，優(yōu)化設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求[6-8]。

3 設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)

LIKERT五分量法是一種測量態(tài)度、意見或行為的方法，它以其發(fā)明者、心理學(xué)家Rensis Likert的名字命名，他在1932年首次描述了這種方法。LIKERT五分量法通常包括一系列陳述，要求受訪者表明他們對每個(gè)陳述的同意或不同意的程度。最常見的LIKERT表使用五點(diǎn)回應(yīng)格式，范圍從“非常不同意”到“非常同意”，回答通常被量化為數(shù)值，強(qiáng)烈不同意的數(shù)值為1，不同意為2，中立為3，同意為4，強(qiáng)烈同意為5。LIKERT五分量法在社會(huì)科學(xué)研究中被廣泛使用，被認(rèn)為是衡量態(tài)度和信仰的可靠和有效方法。它們簡單易行，易于理解，可用于測量各種主題的態(tài)度和意見。

本研究旨在對柴油機(jī)共軌系統(tǒng)維修工具進(jìn)行的優(yōu)化與設(shè)計(jì)，并在設(shè)計(jì)結(jié)束后對工具進(jìn)行全面設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)與分析。主要評(píng)價(jià)指標(biāo)包括：維修工具主觀滿意度、維修工具的易用性和認(rèn)知有效性。主要測評(píng)人員包括該行業(yè)的專家和學(xué)者。

3.1 試驗(yàn)方法

本研究請到的參評(píng)人員與專家共計(jì)21名，其中包括5名專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)人員、10名柴油機(jī)維修人員和6名機(jī)械設(shè)計(jì)專家。采用LIKERT五分量法對維修工具進(jìn)行全面評(píng)價(jià)與分析(表1)，分值越高表示該指標(biāo)的評(píng)價(jià)認(rèn)可度越高，表示相關(guān)測評(píng)人員越滿意。

表1 柴油機(jī)共軌系統(tǒng)維修工具設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)表

3.2 結(jié)果與分析

根據(jù)上述評(píng)價(jià)指標(biāo)，各個(gè)專家進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)與打分，結(jié)果如圖2所示。研究結(jié)果表明，參評(píng)人員對維修工具外觀認(rèn)可度較高，但是工具配色有待提高，在工具使用方式和視覺認(rèn)知等方面十分滿意，誤操作可能性較低，反應(yīng)速度仍有進(jìn)一步提升。綜合分析，本研究提出的多功能柴油機(jī)共軌系統(tǒng)維修工具可以滿足維修要求與維修效率。

圖2 評(píng)價(jià)結(jié)果

4 結(jié)論和展望

4.1 結(jié)論

針對柴油機(jī)進(jìn)口高壓共軌系統(tǒng)的部件拆解難度大，缺乏相應(yīng)的維修工具保證拆解及裝配精度要求，本研究提出一種新型柴油機(jī)共軌系統(tǒng)專用維修裝夾工具及柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)專用的維修工具，可以保證共軌系統(tǒng)噴油器總成及噴油泵的拆裝要求，滿足拆裝的性能和實(shí)際的維修需要，主要得出以下結(jié)論：

1)新型柴油機(jī)共軌系統(tǒng)專用維修裝夾工具可以替代人工手動(dòng)分離待拆解部件外殼，使系統(tǒng)外殼分離過程更加穩(wěn)定平緩，避免觸碰其他元件，適用于不同尺寸和外形的噴油泵外殼和噴油器總成的維修，通用性強(qiáng)，在應(yīng)用過程中具有操作簡單方便，省時(shí)省力，體積小，便于攜帶等優(yōu)勢。

2)本研究通過設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)對該工具進(jìn)行綜合分析，評(píng)價(jià)內(nèi)容主要包括工具主管滿意度、工具使用性、工具配色、外觀造型、使用方式、功能分布、誤操作可能性和反應(yīng)速度等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果表明相關(guān)人員和專家對外觀認(rèn)可度較高，對于工具的使用方式和功能分區(qū)較為滿意。

4.2 展望

雖然對工具進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析，但是隨著相關(guān)設(shè)備結(jié)構(gòu)及功能的不斷迭代，這就意味著對工具的優(yōu)化需要更新?lián)Q代，本研究目前僅對現(xiàn)有工具進(jìn)行優(yōu)化與創(chuàng)新，仍然存在很大的進(jìn)步空間，未來應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)智能化設(shè)計(jì)，進(jìn)而提高維修工具的維修效率與操作便捷性。