柴油发动机汽缸盖喷油器孔开裂故障分析及应对

黄 东

(广西嘉德机械股份有限公司，广西 玉林 537000)

1故障特征

柴油发动机汽缸盖喷油器孔开裂的主要特征是冷却液和液体泄漏。喷油器在柴油发动机中的主要作用是将然后喷射到燃烧室中参与爆燃反应，从而产生能量，产生动力。但是喷油器孔开裂会导致喷油器的喷油功能受到严重的影响，导致燃油喷射不足或者燃油泄漏的情况，在柴油发动机中，主要是通过柴油的爆燃产生动力，如果燃油喷射不足，那么会导致动力下降，而如果燃油泄漏或者冷却液、水等泄漏，则会导致发动机熄火，或者汽缸发生损坏，使得整个发动机受损。并且，喷油器孔漏水或者漏冷却液，会导致喷油器在工作过程中发生锈蚀，甚至损毁，影响其功能。

2故障原因

导致柴油发动机汽缸盖喷油器孔开裂故障的原因主要包括以下几个方面。

2.1高温热应力

在柴油发动机汽缸盖喷油器工作的过程中，由于直接或者间接接触燃烧室中的高温高压气体环境，所以会产生很大的热应力，这种热应力是导致柴油发动机汽缸盖喷油器孔开裂的主要原因之一。柴油发动机的汽缸盖喷油器是使用金属制造和安装的，而金属的热应力是导致其开裂的主要因素。作为金属材料，当长时间处于高温高压的环境中，会因为内部的原子从原本的紧密结构变得混乱而将原本连接原子的力散发出来，形成了金属材料的热应力，这种热应力直接从内部改变金属的原子构成结构，从而影响金属材料的形状和稳定性，在热应力的长时间作用下，金属材料就会发生断裂的情况，这就是柴油发动机汽缸盖喷油器孔开裂的原因。

2.2接触应力

在当前普遍使用的汽车柴油发动机和工程机械柴油发动机中，汽缸盖和喷油器之间是会形成直接干涉的，也就是说二者会产生接触和作用力，这就是喷油器受到的接触应力，在柴油发动机工作的过程中，汽缸盖和喷油器之间会产生较大的接触应力，并且在高温高压的环境下，喷油器的金属材料性质变得不稳定，受到接触应力之后，发生的形变程度更大，会直接导致喷油器变形，喷油器会对安装孔造成较大的冲击力，在长时间的冲击之下，导致喷油器安装孔开裂，从而出现冷却液泄漏和漏水的问题。接触应力和热应力不同，接触应力是来自外界的力量，导致的喷油器孔开裂，并且也不是直接导致孔开裂，而是先冲击喷油器，然后带动喷油器发生微小位移，从而对安装孔造成压力，最终在长时间的压力下，安装孔开裂，发生泄漏。

2.3铸造材料

根据上述的热应力和接触应力对柴油发动机汽缸盖喷油器孔开裂的影响，可以充分意识到铸造材料对喷油器孔开裂的影响，现在使用普遍的柴油发动机汽缸盖喷油器通常都是使用灰铸铁，这种材料具有优良的减震性、低的缺口敏感性和高耐磨性，这些优势使得其作为喷油器和汽缸盖能够在柴油发动机中广泛应用，因为发动机产生动力的过程对于发动机内部的零部件会产生较为强烈的震动和摩擦，正是因为灰铸铁的减震性和高耐磨性，使得其具有应用的价值，但是灰铸铁在强度、塑性和韧度上都低于其他类型的铸铁，这就使得灰铸铁打造的喷油器受到热应力和接触应力时会产生更大的形变和位移，从而导致了安装孔受到更大的作用力，导致喷油器孔开裂。

2.4结构问题

在柴油发动机汽缸盖喷油器的构造设计中，喷油器上端由缸盖罩孔定位，下端则由汽缸盖孔定位，上、下定位分属两个零件。当上、下定位孔错位时，喷油器与汽缸盖孔壁发生干涉，产生接触应力，经过长时间运转，产生疲劳裂纹。这种结构设计上的问题是导致接触应力的主要原因。并且在发动机的工作过程中，这种结构性的问题无法避免，要减少柴油发动机汽缸盖喷油器孔的开裂问题，需要从结构设计上入手。

3应对措施

3.1调整喷油器装配方式

调整喷油器装配定位方式，改在汽缸盖进行定位，取消汽缸盖罩的上定位。这样就能够有效地避免因为上下定位孔错位时导致的汽缸盖和喷油器之间的干涉，从而产生的接触应力，而减少接触应力能够在很大程度上避免喷油器孔开裂。调整喷油器装配方式就需要对整个柴油发动机的结构进行设计，当前的柴油发动机技术一直停留在原地较长一段时间没有取得大的技术进展，因为汽油机的使用更加普遍，柴油机的应用范围存在很大的限制性，所以对于柴油机的技术研究还不够先进。

3.2更换喷油器材料

当前使用的喷油器材料也是导致喷油器孔开裂的重要原因，所以可以选择更换喷油器所使用的材料，在满足震动性和高耐磨性的前提下，尽可能地增强材料的耐高温性，以避免喷油器在发动机内部高温高压的条件下的热应力过大，从而导致的喷油器孔开裂。并且更换喷油器的材料还能够减小喷油器在和汽缸盖产生干涉时的接触应力。

4结语

柴油发动机汽缸盖喷油器孔开裂是柴油发动机使用过程中存在的常见故障之一，通常都是由于热应力和接触应力所导致的，而从结构上来看，就是因为喷油器的装配方式不合理，使得汽缸盖和喷油器发生了干涉，在实际的改进中，可以通过取消汽缸盖罩的上定位来减少喷油器和汽缸盖的接触应力，从而避免喷油器孔的开裂故障，提高柴油发动机的稳定性，稳定动力输出。