李金鴿 何家棟 陳 浩 劉新宇 馮永超 薩圖格日樂

（寧波吉利羅佑發(fā)動機零部件有限公司 浙江 寧波 315336）

引言

在發(fā)動機中，燃油系統(tǒng)對發(fā)動機缸內(nèi)混合氣的形成、燃燒有決定性作用。若噴油系統(tǒng)中存在堵塞現(xiàn)象，會造成燃油噴射壓力過大或過小，使發(fā)動機出現(xiàn)異常燃燒而產(chǎn)生失火；噴油器堵塞有可能導致噴油器內(nèi)部針閥密閉不嚴，從而出現(xiàn)常噴油情況[1]。某型號汽車在行駛過程中，出現(xiàn)發(fā)動機故障燈亮、車輛抖動跛行的問題。經(jīng)過診斷，噴油器在未工作的情況下，仍有燃油滲出，從而導致缸內(nèi)混合氣混合不充分，無法正常燃燒，甚至存在淹缸（氣缸內(nèi)的汽油量過多，阻礙火花塞正常點火，導致發(fā)動機不能正常起動或產(chǎn)生敲缸現(xiàn)象）的風險。

1 故障原因分析

1.1 噴油器結(jié)構(gòu)

圖1 為噴油器結(jié)構(gòu)圖。ECU 根據(jù)發(fā)動機的工況，計算合理的噴油脈寬，噴油器接收到ECU 提供的噴油信號后，噴油器的電磁線圈被接通，在電磁線圈的磁場作用下，柱塞克服彈簧力向上移動[2]，閥球與閥座分離，高壓燃油噴霧從閥座處的噴孔噴入燃燒室，與進氣形成混合氣參與燃燒。

圖1 噴油器結(jié)構(gòu)圖

1.2 故障原因分析

1.2.1 發(fā)動機故障分析

查系統(tǒng)標定故障碼，顯示單缸失火。同時，發(fā)動機無法正常起動，發(fā)動機運行時抖動。分析原因為噴油器噴油異常、火花塞未點火、淹缸等，拆解噴油器及火花塞，發(fā)現(xiàn)火花塞無異常燃燒痕跡，表面無燃油殘留；通過內(nèi)窺鏡觀察燃燒室內(nèi)部，活塞頂部存在燃油痕跡。從而確定故障原因為噴油器密封失效，導致燃燒異常。

1.2.2 故障復現(xiàn)

為確認故障原因，進行噴油器對調(diào)驗證，失火情況跟隨噴油器（故障噴油器安裝其他車上仍然出現(xiàn)失火情況）；對故障噴油器加壓，噴油器閥座處有燃油滲出，確定噴油器密封失效。

1.2.3 噴油器密封性測試

對噴油器進行密封性測試，將噴油器安裝在水中的專用工裝上，施加壓力，噴油器端部出現(xiàn)氣泡（見圖2），確認噴油器端部密封失效。

圖2 噴油器密封性試驗

1.2.4 噴油器拆解分析

拆解噴油器，發(fā)現(xiàn)噴油器進油口濾網(wǎng)（見圖3）及閥球（見圖4）上均殘留有膠質(zhì)物，干燥后為白色粉末。對膠質(zhì)物成分進行分析，為非金屬成分，樣品圖譜（見圖5）與尼龍材料類似，未見玻璃纖維。

圖3 噴油器進油口濾網(wǎng)膠質(zhì)物

圖4 噴油器閥球膠質(zhì)物

圖5 膠質(zhì)物圖譜

膠質(zhì)物的成分分析結(jié)果見表1，主要成分為Ca、Mg、C、O。

表1 膠質(zhì)物成分分析

1.2.5 膠質(zhì)物來源分析

通過對燃油管路進行排查發(fā)現(xiàn)，低壓燃油管路內(nèi)存在白色絮狀物質(zhì)（見圖6），絮狀物蒸發(fā)后，呈白色（見圖7）。

圖6 燃油管內(nèi)物質(zhì)

圖7 燃油管內(nèi)物質(zhì)蒸發(fā)后

分別對燃油管內(nèi)白色物質(zhì)、燃油管、膠質(zhì)離心沉淀物進行分析對比，圖譜見圖8。從圖8 可以看出，3者成分基本一致。由此得出原因是低壓燃油管路析出物進入噴油器內(nèi)部，堆積在噴油器閥球與閥座之間，導致噴油器密封失效，噴油器常噴油。

圖8 圖譜分析

2 析出物分析

2.1 析出物成分

低壓燃油管的材料為高分子材料，在聚合過程中會產(chǎn)生一部分低聚物，這種低聚物無法完全消除。另外，在高分子材料中會添加增塑劑以加強其柔韌性和工藝穩(wěn)定性，增塑劑屬于低分子有機物。燃油管與燃油長期接觸，低聚物及增塑劑會被燃油置換，在燃油中產(chǎn)生析出物。析出物不可溶于燃油，會影響燃油清潔性以及管路通暢性[3]。

2.2 燃油影響因素

目前，我國的遼寧、吉林、黑龍江、河南、安徽、廣西、江蘇、湖北、河北、山東、廣東、天津等省市已推廣使用乙醇汽油。在與乙醇溶液接觸的過程中，燃油管容易產(chǎn)生析出物。

2.3 析出物含量檢測方法

目前，析出物含量常用2 種檢測方法進行檢測。

1）采用SAE J 2260 標準進行檢測。選用的樣管長度為1.5 m，樣管充滿測試液（CE10），樣管兩端密封，在60 ℃環(huán)境下存放48 h，將CE10 倒入干凈的燒杯中，并用10 mL 的CE10 反復沖洗樣管3 次，然后將沖洗后的CE10 倒入燒杯中，在0 ℃環(huán)境下冷卻24 h，最后將CE10 通過0.45 pm 的濾網(wǎng)過濾，過濾后蒸發(fā)烘干，稱重。

2）采用VW TL 52712 標準進行檢測。選用的樣管長度為2 m，樣管充滿測試液（FAM），樣管兩端密封，在60 ℃環(huán)境下存放96 h，將FAM 倒入干凈的燒杯中，并用至少20 mL 的FAM 沖洗樣管，然后將沖洗后的FAM 倒入燒杯中，在23 ℃環(huán)境下冷卻24 h，將FAM 通過0.45 pm 的濾網(wǎng)過濾，過濾后對可溶析出物及不可溶析出物分開蒸發(fā)烘干，稱重。

2.4 析出物含量標準

VW TL 52712 標準要求可溶析出物不超過6 g/m2，不可溶析出物不超過0.5 g/m2。

3 解決方法

3.1 燃油管低析出能力對比

目前，燃油管常用的高分子材料有PA12、PA1010、PA612、EFEP 等，對這些材料按照VW TL 52712 標準進行測試，結(jié)果見表2。

表2 不同材料析出物情況對比 g/m2

從表2 可以看出，PA1010、PA612、EFEP 析出物的質(zhì)量均小于PA12，同時滿足VWTL52712 標準要求。

3.2 解決方案

基于以上分析，針對燃油管路析出物在噴油器內(nèi)部堆積，從而導致噴油器堵塞或密封失效的問題，將燃油管路內(nèi)層材料由PA12 變更為PA1010 或PA612 或EFEP，可降低噴油器堵塞的風險。在后續(xù)的開發(fā)中，低壓燃油管的材料需采用低析出材料。

4 結(jié)論

1）目前，乙醇汽油普及率在不斷增大。在與乙醇溶液接觸的過程中，燃油管容易產(chǎn)生析出物。

2）燃油管析出物對噴油器乃至燃燒系統(tǒng)的影響至關(guān)重要，需盡可能降低析出物的產(chǎn)生；在開發(fā)過程中要選用適合的材料來提前規(guī)避這類風險。

3）低析出、低滲透的燃油管是發(fā)展趨勢。