高压共轨式喷油器开裂失效分析
2023-08-21颜婧黄东亮向洋高勇王砚民冯继军
汽车工艺与材料 2023年8期
颜婧 黄东亮 向洋 高勇 王砚民 冯继军
(东风商用车有限公司技术中心,武汉 430056)
1 前言
高压共轨式喷油器是柴油机高压共轨喷油系统中实现燃油喷射的重要部件。在高压共轨喷油系统中,高压油泵直接输出高压燃油到共轨容器,压力可达135 MPa,整个系统从高压输油泵到喷油器均处于高压状态。喷油器工作时,其头部(包括针阀体与针阀偶件)暴露于炽热的燃烧室中,与缸内高温高压的燃油直接接触,缸内燃气的瞬时温度一般可达2 000 ℃,喷油器针阀体头部外表面的温度相应在230~280 ℃,甚至更高[1]。除了承受高温,针阀体部分还承受高压燃油的冲击以及针阀对其内侧座面的磨损。因此,对针阀体材质的要求是耐高温、耐冲击、耐磨、耐腐蚀,尤其是高压共轨式喷油器,对针阀体的材质要求更高。
目前国外最具代表性的高压共轨系统厂商主要有德国BOSCH、日本DENSO、美国DELPHI,所生产的喷油器针阀体或采用钨钼系高速钢,整体调质处理,或采用低合金渗碳钢(如18CrNi8),表面渗碳淬火处理,以达到耐磨的性能要求。随着发动机爆压的提升,对针阀体材质的耐热性能要求进一步提升,为了提高针阀体的疲劳强度,也有厂商采用耐热模具钢H13 或ASP 高速钢来制造针阀体。ASP 钢是国外研发的一种新型粉末冶金高速钢,采用先进的粉末冶金等静压实工艺制造,其碳化物组织分布均匀,韧性和耐磨性都比普通冶炼方法制造的高速钢好[2]。ASP 钢包括ASP23、ASP30、ASP60[3],本文所分析的针阀体材质为ASP钢。
在工作过程中,喷油器针阀体常见的失效形式有针阀体与针阀之间由于混入杂质等原因发生卡滞,针阀体与针阀间密封锥面等处过度磨损,针阀体喷油孔处发生堵塞等[4-5]。……
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