某车型发动机喷油器渗漏故障分析及解决措施 某车型发动机喷油器渗漏故障分析及解决措施 梁宇询，陈浩，彭北京，孙铁钢，郝学信，李金鸽宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司，浙江宁波 3153360 引言在发动机系统中，燃油点火系统是影响发动机燃烧的重要模块，其中燃油系统对发动机缸内混合气的形成和燃烧过程有决定性作用。某车型发动机在运行过程中出现故障灯亮、车辆抖动等问题，经过诊断，喷油器存在渗漏现象。为此，本文通过对喷油器进行了相应的设计变更，有效解决了渗漏问题。1 喷油器渗漏故障分析1.1 喷油器结构介绍图1为喷...
梁宇询，陈浩，彭北京，孙铁钢，郝学信，李金鸽
宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司，浙江宁波 315336
在发动机系统中，燃油点火系统是影响发动机燃烧的重要模块，其中燃油系统对发动机缸内混合气的形成和燃烧过程有决定性作用。某车型发动机在运行过程中出现故障灯亮、车辆抖动等问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，经过诊断，喷油器存在渗漏现象。为此，本文通过对喷油器进行了相应的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 变更，有效解决了渗漏问题。
图1为喷油器结构，O型圈适配体与阀体之间通过激光焊接组成喷油器组件，喷油器组件通过轴向滚花与驱动模块机械压接。ECU会根据发动机的工况，计算合理的喷油脉宽，喷油器在接收到ECU提供的喷油信号后，针阀组件在磁力作用下向上运动，阀球与阀座分离，高压燃油喷雾从阀座处的喷孔喷入燃烧室，与进气形成混合气参与燃烧。
图1 喷油器结构
1.2.1 喷油器密封性测试
为避免污染，采用0.38 MPa压缩空气进行喷油器级别测试，发现有气泡从驱动模块壳体处溢出，确认喷油器泄漏，如图2所示。
图2 喷油器密封性试验
1.2.2 喷油器拆解分析
拆解喷油器，发现阀体表面有沿喷油器轴向裂纹(图3)，裂纹周围有沉积物,如图4所示。
图3 喷油器泄漏位置
图4 沉积物图谱
对沉积物进行成分分析(表1)，主要元素包含较多的Fe元素，同时C、O成分较高。
表1 沉积物成分分析(质量百分比) 单位:%
1.2.3 沉积物来源分析
阀体材料为1.4105(430F)不锈钢，其成分无Cl(表2)。经过分析排查，怀疑为外界液体进入，如含Cl清洗剂、洗车液。
表2 1.4105不锈钢成分(质量百分比) 单位:%
1.2.4 故障再现
试验液体： 高浓度氯化物漂白剂。
试验条件： 将介质从喷油器驱动模块顶端灌入，并持续360 h的温湿度交变循环。
试验结果： 气泡测试，确认喷油器在驱动组块壳体有气泡产生。拆解该喷油器后，确认在阀体表面发现腐蚀及裂纹，如图5所示。
图5 故障再现喷油器阀体裂纹
应力腐蚀开裂(SCC)只有在特定条件下才会发生。发生应力腐蚀开裂的3个必要条件是：拉应力、特定的腐蚀环境和金属对腐蚀环境的敏感性，这3个条件缺一不可。经过研究，434、430 型不锈钢在氯化物溶液中易发生 SCC。主要原因是为了提升430F不锈钢的易切削性加入了S元素，但是S元素降低了抗腐蚀性能。此外Cr、Mo是提高不锈钢耐点蚀和裂缝腐蚀最有效的元素。
Cl离子吸附不锈钢钝化膜中的阳离子形成氯化物，既不容易产生钝化，也不容易维持钝化，从而易发生腐蚀。
同时吸铁体为过盈配合压入到阀体内，阀体应力仿真分析结果如图6所示，裂纹部位所受应力为555～605 MPa。
图6 阀体应力仿真分析结果
(1)氧化膜破裂：Cl离子吸附不锈钢钝化膜中的阳离子形成氯化物，既不容易产生钝化，也不容易维持钝化，造成氧化膜破裂，如图7所示。
图7 Cl离子引发氧化膜破裂原理
(2)氧化膜破裂形成点蚀；
(3)在外应力和膜致应力的作用下，点蚀底部氧化膜局部开裂，此时在裂纹尖端前方的晶界氧化膜中出现不连续的微裂纹；
(4)不连续微裂纹长大并相连，裂纹尖端氧化膜内又形成不连续裂纹，如图8所示。
图8 氧化膜开裂导致应力腐蚀示意
图9为阀体断裂面电镜扫描结果，符合上述原理，具体失效过程如下：
(1)断裂扩展纹指向腐蚀点为断裂起始点；
(2)脆性断裂区呈现准解理断裂；
(3)腐蚀区域增加导致管体强度下降，继而脆性断裂发生，其在贯穿管壁的同时还在向两侧扩展(断口表面出现一层后续腐蚀，导致部分扩展纹消失)。
图9 阀体断裂面电镜扫描结果
喷油器的阀体材料由于要有导磁的需求，目前市场上喷油器阀体材料主要包括铁素体不锈钢DIN 1.4105(AISI 430F)和马氏体不锈钢1.4418等，这些材料的化学成分和性能见表3，由于1.4418马氏体不锈钢含S很低，Ni含量较高，且Mo含量的提高有利于提升在含S和Cl环境中的耐SCC能力。因此1.4418抗SCC能力优于1.4105(AISI 430F)。而且1.4418抗拉强度优于1.4105，基于以上特性，将阀体材料由1.4105变更为1.4418。
表3 两种不同材料的化学成分和性能
由于原设计为阀体机械装配入驱动模块内，外界液体从驱动模块和阀体之间上方的间隙处流到失效部位。新的方案改为驱动模块一体注塑成型，中间无缝隙，可以杜绝外界液体流入，如图10所示。
图10 喷油器阀体和驱动模块连接方式
阀体与驱动模块之间存在滚花结构，滚花结构的主要作用是固定阀体和驱动模块。原设计滚花结构为沿喷油器轴向方向，外界液体容易通过滚花进入到失效部位，通过更改滚花方向，即把滚花由沿喷油器轴向变更为径向，可以有效防止外界液体进入到失效部位，如图11所示。
图11 喷油器滚花方式
(1)外界含氯液体进入到阀体和驱动模块之间，在密闭空间和高温作用下，氯元素无法挥发，在应力腐蚀作用下造成阀体开裂失效。
(2)马氏体不锈钢1.4418由于S的降低及Mo的提高，其抗应力腐蚀性能优于铁素体不锈钢1.4105。新开发喷油器建议优先使用1.4418不锈钢。
(3)驱动模块和阀体结合采用机械压装工艺，容易存积外界液体，采用一体注塑工艺，可以防止外界液体进入。
(4)通过把阀体的滚花结构由沿喷油器轴向变更为径向，可以有效防止外界液体进入。
-全文完-
浙公网安备 33021202002483