【船舶柴油机喷油器故障探析7600字（论文）】

引言喷油器是船用柴油机喷射的重要部件更是燃烧系统的关键性部件，它的作用是将来自高压油泵的高压燃油，以雾化状态的形式喷入气缸，与压缩空气充分混合。该设备如不能正常的工作，将会致使柴油机燃油消耗量则会提高，传递效率下降和汽缸内产生积炭，污物等问题，该设备头部位置与高温高压的气体相接触，作用环境极其恶劣，所以在平时保养管理时需对该设备重点监测。另外，该设备在喷射燃料油时，喷射的燃料油应当压力适当，角度合适，喷距完美，重要的一点是在喷油结束时立刻停止喷油，且不能有漏油情况的发生。燃油喷射系统安装在气缸盖上，并延伸至柴油机的燃烧室，它在高温，高压和腐蚀性气体中长时间工作，内部运动部件受到高速燃油和燃油中的少量机械杂质不计其数的侵蚀，因此极易出现腐蚀和磨损现象。因为该设备是柴油机设备中非常重要的部分，一旦工作状况不佳，内部的燃料油则不会燃烧完全，就会引出一系列的问题，气缸里面积炭会增加，主机燃料油损耗会增加，功率也会很明显的降低。如果轮机管理差强人意，往往会使主机缸套发生不正常的损害。所以，在日常航行管理中，提高技术人员控制水平，充分了解船用柴油机喷油器故障的类型，发生机理和磨损规律，并采取积极的预防措施，以及需要的维修方法。使该设备的使用性能得以质的提升，这样就可以使主机维持最佳的性能，从而能保证喷油器喷油质量也维持在最佳状态。

第一章绪论1.1选题的背景及意义针阀是喷油器中的精密偶件，要求非常严密的配合间隙，通常在0.002mm-0.004mm之间。当柴油机长时间运作后，很容易在其中堆积污物，其头部直接与高温高压的燃气相接触，喷油器内部壁面长时间经历高压燃料油连续冲击和刷蚀，喷孔的口径极易增大。因此该设备经常出现的故障主要为:喷油嘴漏油，针阀咬死，喷孔直径太大，喷油的压力不达标等，上述等故障均会导致主机产生一系列的问题，比如功率下降、运转失稳、排气管中有黑烟冒出、更有可能的是缸内有断断续续的噼啪声等情况[[1]齐秀全.船用柴油机喷油器常见故障分析[D].秦皇岛港股份有限公司船舶分公司,20[1]齐秀全.船用柴油机喷油器常见故障分析[D].秦皇岛港股份有限公司船舶分公司,2018.[2]孙文广.船用柴油机主要零部件故障原因及案例分析[D]. 大连；大连海事大学,2011.针阀咬死、喷孔堵塞、口径增大等问题是船舶柴油机喷油器最容易发生的故障类型，以上会造成发动机不能正常工作，主机启动困难，发动机功率降低这三种现象，为了避免这些问题的发生，所以了解该设备故障产生的原理，做好防护措施是尤为重要的。喷油器是根据不同型号柴油机的要求来选择的，来自于喷油泵的高压燃料油，且被雾化成微小均匀的燃油粒子喷入燃烧室内部之后与空气相掺混，形成混合气。油嘴在其燃烧室的上部，身处高温高压高腐蚀的环境中，工作条件极其环境非常恶劣，所以产生的故障较多[[3]和鑫男,宋强,刘成.某型船用柴油机燃油系统典型故障两例[J].科技风,2020(21):108.]。因此，详细了解喷油器故障产生的原因并分析其机理，做好预防措施是相当有[3]和鑫男,宋强,刘成.某型船用柴油机燃油系统典型故障两例[J].科技风,2020(21):108.1.2船用柴油机喷油器结构和工作原理常用船舶柴油机喷油器主要部件是针阀组件，其包括针阀和针阀体。针阀被调压弹簧预紧，高压燃油通过燃油入口进入喷油器主体并给承压锥面加压，当针阀的力超过压力调节弹簧的预紧力时，针阀打开，此时，高压燃料以雾状从喷射器喷射到气缸中，此时，燃料压力是喷射器阀的开启压力。当阀开启压力大于作用在承压锥面的推力时，针阀立即闭合，整个雾化过程在这个时候完毕。在该设备中会有一点燃料油从针阀和针阀体之间的配合间隙中溢出来，它的作用是对其润滑，然后进入回油管，通过回油道螺栓内部孔，随后再一次回到燃油箱[[4]李舜酩，孙明杰，徐坤.

转子部件的多相关激励排序试验与分析[D].南京航空航天大学能源与动力学院,2018.][4]李舜酩，孙明杰，徐坤.

转子部件的多相关激励排序试验与分析[D].南京航空航天大学能源与动力学院,2018.1.3船用喷油器的分类与发展常见的喷油器有两种分为开式和闭式。前者设备结构简单，因为其雾化效果欠佳，所以极少被使用。后者设备则广泛的在各种柴油机上得到引用，目前我们经常所见的船舶主柴机喷油器有四种：轴针式电磁喷油器、球阀式电磁喷油器、片阀式电磁喷油器、下部进油的喷油器。轴针式电磁喷油器：在该设备喷油时，针阀会从阀体座面升高大约0.2mm，由于衔铁的带动。随后燃料油高速喷出从精度极高的间隙中，又为获得雾化良好的燃料油，喷燃料油的轴针从针阀前端伸出。该设备吸动及下降时间在1ms-1.5ms之间。球阀式电磁喷油器：该设备的球阀优化了计量部分的构造，喷油量的精度也就得到了相应的提高。更具有弹簧预紧力大、阀针的重量相对较轻、且具有自动定心作用、密封性优良、可获得的动态流量范围广泛这几个优点。片阀式电磁喷油器：阀片轻巧的电磁喷油器与阀座孔以及经磁优化的喷油器组件相结合，不仅扩展了喷油器流量的动态范围，而且还提供了强大的防堵塞功能。下部进油的喷油器：供油方式采用底部供油，燃料从阀座周围的燃料喷射装置的内部连续地从顶部流出，这有效提高了阀座区及设备计量部位的冷却效果，使气阻产生的可能性大大降低[[5]赵振宇.柴油机喷油器的故障诊断及排除方法[D].农村科技,

2008.][5]赵振宇.柴油机喷油器的故障诊断及排除方法[D].农村科技,

2008.

第二章船用柴油机喷油器故障诊断分析2.1国内外喷油器故障监测方法通过对轮机人员多年的行船经验以及对该设备常见故障诊断成果的分析总结，主要有以下三种方法可以检测该设备的故障，分别为探温法、脉冲法、单缸停油法。探温法：如果一个气缸或相应排气管的温度明显区别于其它缸和相应排气管，即可判断该缸内可能出现了故障。脉冲法：将手指放在每个气缸的高压油管上，如果一个气缸的高压油管中无脉冲，或者脉冲感觉明显不同于其他高压油管，则可判断该缸喷油器出现了故障。单缸停油法：在主机低速或怠速运转时，使某缸对应的喷油设备停止喷油，如果柴油机运作状态没有任何变化，则可以判断出该缸喷油器出现了故障[[6]庄智水.柴油发电机组常见故障分析及处理措施[J].水电站机电技术,2019,42(04):58-61.[6]庄智水.柴油发电机组常见故障分析及处理措施[J].水电站机电技术,2019,42(04):58-61.2.2常见故障类别2.2.1油嘴严重结炭喷油器结炭是该设备很常见的故障，使其油嘴结炭严重的主要原因有以下几点：针阀密封不良、喷孔磨损过大、长期低负荷运行、针阀关闭不及时，下面则对其原因进行详解。针阀密封不良:因为其针阀封闭性不佳，则产生了一系列的故障，导致喷油时会引起嗡嗡声、爆炸、不完全燃烧、排气管断断续续和大量黑烟等现象，在此期间，燃料无法以最佳的状态燃烧，所以也就导致了大量结炭出现在油嘴喷孔位置[[7]孙军和,刘金中,[7]孙军和,刘金中,许庆宝.底特律发动机喷油器故障分析[J].物探装备,2020,30(02):112-115.喷孔磨损过大:在工作中喷孔受到长时间磨损，与细小微粒的冲刷，使喷孔增加，导致喷嘴喷燃料油雾化不达标，并伴随出现黑烟，结碳等现象。针阀关闭不及时:如果调压弹簧弹力太过低于标准值时，也就会让该设备喷射压力太低，使雾化效果不佳，针阀不能在准确的时间关闭，这样喷油量就会出现过剩的情况，使柴油的燃烧状态恶化，从而形成积炭。长期低负荷运行:如果柴油机低负荷运行时，会使燃油雾化状况不佳，喷油量过低，增压器的升压效果这个时候也变得不佳，进气量也出现不足，燃油燃烧状态相继变得差，使产生结炭的可能性增加。2.2.2针阀咬死针阀咬死多为以下几个原因：（1）柴油中有酸性物质或水分等杂质，杂质会伴随针阀的往复运动沉积在针阀体里面，会让该设备的针阀受到锈蚀或腐蚀而卡死、咬死。（2）喷油的压力并没有在最佳状态，燃烧室里面的高温高压燃气来回窜动并产生严重的后果。（3）缸盖以及该设备本体温度过高，造成针阀烧蚀变形。（4）高压油管的安装顺序或方法并没有按照说明书去执行，会造成该设备密封不严或安装角度不正确。（5）延误的供油时间过长，该设备装配方法有误[[8]张雪.X公司喷油器质量问题改善研究[D].吉林大学,

2019.[8]张雪.X公司喷油器质量问题改善研究[D].吉林大学,

2019.燃料油中的酸性物质或水分等杂质太多就会使该设备针阀因腐蚀或锈蚀而变形，从而发生咬死的现象，在平常生活维修管理中可依据下述现象来进行判断针阀是否咬死：当针阀体中针阀咬死时，就会出现针阀开启或关闭延误的情况，将导致某汽缸发火有误、主机转速降低、单缸熄火。当该设备针阀在关闭的时候咬死或卡死，伴随的现象是急剧升高的主机喷射系统油压，震动强烈的高压油管，发热并伴随不正常声响的高压油泵。当在开启状态时针阀卡死，伴随的现象是无震动的高压油管，直接喷入气缸的燃料油并没有经过雾化，大量的黑烟从主机中冒出。2.2.3喷油器滴漏喷油器滴漏为一种漏油现象，该设备针阀与阀座的密封锥面有磨损则会引起燃料油滴漏，如果汽缸中漏入燃油则会伴随燃烧不佳的现象。并且漏出的油滴会沉淀在该设备油嘴上，在高温环境中则会生成结炭。形成该设备滴漏的主要原因为，位于该设备针阀面上的密封环面为其提供了密封作用，当该设备工作时，该设备里面针阀的密封锥面受到了其连续不间断的撞击，并且燃料油中的污物一同高温高压的燃料油流连续的刷蚀锥面使其出现了斑点或凹槽，使密封性降低的可能性增加，进而使喷油器发生了滴漏[[9]李玉柱.试论柴油机喷油器的检测及其维修[J].内燃机与配件,2020(04):123-124.[9]李玉柱.试论柴油机喷油器的检测及其维修[J].内燃机与配件,2020(04):123-124.2.2.4喷油器喷油压力降低柴油雾化不佳、射程缩短、与压缩空气的混合不良、引起柴油燃烧不完全、该设备针阀积炭的概率增加、油耗增加、启动困难、工作时冒黑烟，以上现象均是由喷油器喷油压力不足引起的。调压弹簧压力不足和调压螺钉上紧程度不足时该设备压力下降的几率很大。喷油压力即为调压弹簧压力刚好大于该设备针阀打开所需的力，当主机工作的时候，调压弹簧连续的工作振动使其变形的概率增加，并且燃料油中的污物还会使弹簧损坏严重，使其抵抗弹性形变的性能降低，更容易使该设备喷油压力变小。2.2.5喷油器本体腐蚀严重柴油中含硫量过高就会引起该设备的腐蚀，硫的含有量是体现燃料油存在腐蚀性的关键因素。如果燃料油中硫太多时，会使主机工作弊端增加，如使其腐蚀、磨损率上升。硫与压缩空气形成的化合物对喷油器材料的腐蚀作用主要有以下两方面:第一方面是硫化物燃烧产生的二氧化硫气体和三氧化硫气体，在高压高温的工作环境下，金属材料会与其气体发生化学作用，从而发生腐蚀。第二方面是在环境温度较低的情况下，硫与空气产生的硫化物会和水生成腐蚀性很强的酸性液体，猛烈地腐蚀材料。如果该设备密封端面的密封作用不存在，这样含有硫的气体就会进入该设备使其本体腐蚀严重[[10]梁枫.柴油机喷油器常见故障分析与排除[J].农机使用与维修,2019(06):65[10]梁枫.柴油机喷油器常见故障分析与排除[J].农机使用与维修,2019(06):652.3喷油器故障案例分析WCB轮船是一种散装货船，额定载重大约是13吨，从工厂检查到发动机运行，该船几乎没有进行任何常规维护，并且发动机运行了2000多天，工作了两万个小时。当船越过大西洋到达美国西海岸时，发动机终于停止运转，从而引发了许多典型的问题。到达美国西海岸后，首次将柴油发动机点火，发现加速发动机的过程非常困难，第一个气缸处于最高温度，其它的发出明显响声，指示排气缸已阻塞。工程师在货船上执行紧急操作后，发现液压油滴入两个压力柜中，并且三号燃油喷射弹簧连续断裂，高压液压油泵旁通阀已严重损坏，没有及时打开，从而产生了超压。当船舶停下来拆卸发动机时，发现水平柱塞泵和喷油器喷嘴已经磨损，系统中的油颜色过深。工程师列出了一些可能性问题：高压油泵密封问题，燃气大量进入高压系统问题，线圈底部的弹簧力和刚度不足问题，高压系统的水平柱塞泵部件外表面的精度不足问题，当使用设备测试之后，上述设备或多或少存在缺陷，但可能不足以引起此类严重问题，上面的设备已经有重新设计、更换、安装过，但是问题仍然存在。最终，经研究和讨论，工程师决定单独拆下阀芯进行测试，发现提升阀芯的外表面有许多凹槽和裂缝，这是由于在高压高温燃油和弹簧的作用下，阀芯过度磨损，使其不能充当密封件，更换这些部件，然后重新组装，油泵所有系统参数均可恢复正常，发动机也可正常运行[[11]张彦生.柴油机喷油泵使用维护中要注意哪些[D].

柴油机,

2000.[11]张彦生.柴油机喷油泵使用维护中要注意哪些[D].

柴油机,

2000.由此可见，如果在日常运行中定期对各个系统进行维护，则可以通过观察组件的声音、结构、振动的变化来检测和判断系统组件的工作状态是否良好。也可以及时发现有问题的部件，并及时对出现故障的组件进行清洁更换，这样就可以立即对症下药，保证不会在关键时刻对系统造成重大问题，和减少问题的出现。

第三章喷油器常见故障的处理措施及维护建议3.1油嘴严重结炭处理措施油嘴严重结炭处理措施主要有以下两种：(1)设备上的积碳或斑点用研磨或者弱腐蚀的方法来进行处理，孔内的污物或产生的铁锈可以用钢制金属丝处理干净，当使用这种方法进行处理的时候必须注意两点，必须得使密封座面不受到破坏，钢制金属丝得装在夹头中工作，避免在孔中出现钢制金属丝断裂的情况。(2)使用专用的物质对针阀椎进行研磨，例如研磨调和机油，油嘴出现结碳状况时，将其放入机油中浸泡二十二小时左右，后两小时得使机油温度加热到一百五十摄氏度左右后再进行浸泡[[12]窦春雨，胡清森，吉智.

柴油机气缸套的磨损及预防措施[D].

工程机械与维修,

2002.[12]窦春雨，胡清森，吉智.

柴油机气缸套的磨损及预防措施[D].

工程机械与维修,

2002.3.2针阀咬死处理措施喷油器咬死卡住后并不是所有的都得丢弃，一些损坏不是很严重的阀件经过一定的修复工艺后是可以继续投入工作的。最开始时把咬死的该设备油嘴冲洗干净，放入煤油中侵泡4天，然后用底部放有铜皮的虎钳夹住针阀柄，一边拿住针阀体，另一边手持对设备不会造成损害的棒体，在针阀轴向平行的方向轻轻的敲击设备本体，然后缓慢用小力拔出，把咬死的油嘴放入到干净机油中加热35分钟，然后快速的取出并用虎钳夹住用小力轻轻敲击。也可以通过表面的颜色来判断，如果针阀偶件因为温度太高而咬死，那么它表面的颜色将呈现出特别的蓝色或黑色[[13]丁宏.船舶柴油枳操作与管理[M].上海：上海浦江教育出版社,

2O14.[14][13]丁宏.船舶柴油枳操作与管理[M].上海：上海浦江教育出版社,

2O14.[14]Intuitive

Surgical

Operations

Inc;

Patent

Application

Titled

"Steerable

Flexible

Needle

With

Embedded

Shape

Sensing"

Published

Online

(USPTO

20200289023)[J].Journal

of

Robotics

&

Machine

Learning,

2020.[15]PhilipJDingle,MingChinaDLa.DieselCommonRailandAdvancedFuelInjectionSystems[M].SAEInternational:2005-09-12.[16]陆江丰.船用柴油机故障分析及解决办法[J].船舶物资与市场,2021,29(04):49-50.咬死的针阀也可放入到装有柴油的容器内进行升温，加热之后用专用装置夹紧针阀并低速移动，关键的是拿出来得用棉布包裹住，随后将针阀从该设备体内拿出，在该设备体内加入一点清洁油起到清洁的作用，在该设备体内让针阀进行不断地运动，当针阀可以在该设备体内活动良好且没有任何阻挡时，也就达到了标准。再用研磨膏对密封面的烧伤部位进行研磨，研磨时必须注意两个问题，一是研磨剂的用量，二是研磨的时间得恰当，最后把处理好的针阀偶件装入该设备，调整其设备的压力达到工作压力后那就可以再一次的投入工作[]。3.3喷油器滴漏处理措施当出现喷油器滴漏时有以下几种处理措施：（1）如果调压弹簧发生了断裂，和压紧弹簧不再起作用，并引起此故障，将其部件更换。（2）必须每次都排尽油嘴端的高压油，如果喷嘴形成的积碳导致了滴漏必须将其清除干净，当紧帽变形，更换。（3）可将其设备拆开，首先用机油研磨针阀锥面之后浸在八十度左右的柴油中，并把该设备洗净后再一次组装好，然后进行试验工作看是否达标，如仍不达标，表示其损坏太过严重，需要更换新的部件，必须注意的一点是针阀孔内不能留有研磨物质，同时防止喷油器零件与其他硬物相撞，避免擦伤。3.4喷油器喷油压力降低处理措施当出现喷油器喷油压力降低时有以下几种处理措施：（1）如果调压螺钉不紧从而产生了压力不足的现象，需再一次调校至说明书上设定的要求值，并把锁紧螺母固定。调压弹簧、弹簧座、顶杆等零件变形磨损，将其修理或更换。（2）通过更换调压弹簧的方式来获得标准的喷油压力和调整调压螺钉的的方法。对于采用调压螺钉调整喷油压力的该设备，可以通过拧动调压螺钉的方法来进行调节，方法是在试验台上进行压力检查和调教，然后按动其手柄使该设备中的燃料油喷出，速度为55次每分钟[]，注意着喷油压力的变化，当喷油压力达到标准后停止即可。3.5喷油器本体腐蚀严重处理措施当出现喷油器本体腐蚀严重时常采用这两种处理措施：（1）如果该设备机体已发生腐蚀，对密封圈进行更换，并对腐蚀了的喷油器打磨处理，使密封端面的密封性符合要求，如腐蚀不严重则可以继续使用。（2）如果该设备腐蚀太恶劣，导致无法使用，则及时进行更换[]。3.6维护建议(1)在日常的工作中喷油器工作的检查频率必须达标，这样对柴油机的运行情况就可以了解的更加详细，检查中就可以更早的发现前面所提到该设备故障的表象特征，然后可以对其更早的加以维修和调节，这样就可以保证该设备的喷油质量一直达到标准。以上提到的检查，我们必须