Equipment Manufacturing Technology No.11,2020
刘显宏
(广西玉柴机器股份有限公，广西玉林537005)
摘要：某型号柴油发动机进行500h 模拟工况可靠性试验及3万公里整车耐久测试时，出现喷油器孔漏水故障。从气缸
盖裂纹断口、气缸盖材料以及喷油器设计定位等方面进行检查分析，结果表明：发动机装配过程中，喷％器与气缸盖存在 干涉。当发动机持续运转时，喷％器与气缸盖之间的接触应力增大，引起气缸盖喷油器孔开裂。据此提出改进整改措施。 关键词：柴％机；喷％器孔；开裂；干涉中图分类号：U464.132
文献标识码：B 文章编号：1672-545X( 2020 )!!-0!32-03
1故障现象
某型号柴油发动机在3万公里整车耐久测试过 程中，进行到9500公里时，发现缸盖罩表面有防冻
液，拆解发现，发动机1缸喷油器孔存在积水，第一 缸喷油器体出现严重锈蚀现象。故障图片见图1,弯而不折
图2。发动机在试验室台架跑500 h 可靠性模拟工 况时，同样出现类似现象，发动机第4缸喷油器孔 漏水，四个气缸的喷油器体存在干涉磨亮的现象。 故障图片见图3。
图1发动机图片
图2喷油器锈蚀图片
图3喷油器干涉图片
2故障分析
2.1理化分析
(1)气缸盖开裂故障部位解剖
气缸盖喷油器孔出现漏水部位进行解剖
气缸盖进行解剖，过喷油器 孔
剖开，开裂部位见图4
。
图4气缸盖喷油器解剖图
收稿日期：2020-10-07
作者简介：刘显宏(1987-)，男，广西玉林人，工程师，大学本科，研究方向：柴油发动机结构设计
132
《装备制造技术＞2020年第11期
图5为喷油器孔内侧形貌，观察喷油器孔内壁，发现：开裂部位附近区域的局部表面有明显的被挤压痕迹，已看不出原先的加工纹路，共有两处，图中中间往右边区域的被挤压痕迹面积相对较大，裂纹正好位于其中，图中靠左边区域的被挤压痕迹面积相对较小，该区域内未见明显裂纹；离裂纹较远区域的表面（包括图中裂纹往上的区域和往下的区域）则未见明显的被挤压痕迹，仍能看得出残留的加工纹路。
图5喷油器孔内侧形貌
图6、图7是裂纹开后的、，
区域为工开的，对于裂纹开的区域已明显变，面未见明显的造缺陷。
中档化妆品
图6断口形貌
图7匹配断口
从棱线收方向及裂纹线，裂纹喷油器面的表面，
o，区的面正好对于面图5中喷油器内被明显挤压的区域。裂纹区显的观线，裂纹已喷油器孔。整个断口属单向弯曲疲劳断裂。
裂纹喷油器面的表面，面未发现显的造缺陷，区显的观线，裂纹已喷油器孔，
裂。与裂纹源区对的喷油器内局部表面显的被挤压痕迹，表处喷油器的挤压，，相，其面
表面的，
裂纹。于的，出现裂纹，裂纹是发的，间裂纹为，下叫
对故障件进行化学成分分析，分析数据如表1所示。
表1化学成分（质量分数％）
元素Si Mn Cu Fe Zn Mg Ti Ni
检测值8.520.159 2.600.1220.0940.0550.0710.005技术准7〜10!0.52~4!1.0!1.0!0.5!0.2!0.35
:AC4B标准。
（3）金相组织
金相主要关注金相组织和金属夹杂物等内，其中夹杂物为显微裂纹的发源地叫需要特别关。果显，金相组织为枝晶状«-Al固溶体+点状共晶硅，无明显铁相夹杂物。金相论无问题。见图9、图10。
图9裂纹源区附近50x
图10裂纹源区附近200x
133
2.2理论分析
（1）结构设计分析
发动机喷油器是柴油机燃油供给系统中实现燃
油喷射的重要部件叫该发动机喷油器布置结构，见 图11。喷油器装配经过气缸盖、气缸盖罩；通过固定 板、螺栓进行上紧；喷油器定位分上、下两端；下端定
位在气缸盖上；上端定位在气缸盖罩上，同时兼顾0 型圈密封。
喷油器
固定板
上定位段
气缸盖罩
气缸盖
'下定位段.
固定螺栓
L 支撑螺栓
图& &布置结构
孔开裂部位是对应的。如图12所示。
图& 2 CAE 仿真结果
同时， 喷油器孔的同轴度偏差计，
对
喷油器孔 位置的
， 上
下定位孔同轴度偏差
。图13
。
120
喷油器安装定位采用上、下不同零件进行定位， 存在定位偏差导致气缸盖罩、气缸盖安装孔不同轴
的情况，进而引起喷油器安装倾斜。对实际装配的气
缸盖、气缸盖罩的喷油器安装孔进行通知度检测，分 别检测4台发动机。 缸喷油安装孔 见 2。
00.25 mm 同轴度偏差
定鼎建筑
0.15 mm 同轴度偏差
0.2 mm 同轴度偏差
0.05 mm 同轴度偏差
螺栓轴力
0.1 mm 同轴度偏差
保持螺栓长度
0.0
2.0
4.0Time
6.08.0
表2同轴度检测数据
发动机序号
1 缸同轴度
首都圈2 缸同轴度3缸同轴度4 缸同轴度
10.283
0.2019
0.18110.151720.06010.04860.04110.06190.15590.13180.1111
0.08374
0.0454
0.0569
0.05630.068
50.04770.05740.0555
0.0683
图&3最大应力变化曲线
经过 计，结喷油器装配同轴度最
0.283，过喷油器上定位最小单边间隙，装配 可能存在干涉。
（2）CAE 分析
结机缸盖 计 型开展计算， 喷油
器安装上下定位孔同轴度实测误差,CAE 计 0.05
mm ，0.1 mm ，0.15 mm ，0.2 mm ，0.25 mm 和 0.283 mm 不同同轴度偏差 况下的喷油器对喷油器孔的
。喷油器与下定位孔 小
档案解密全集2012
! 装配间隙"，上定位孔半孔与喷油器
小
过 ！通过过 上定位孔偏差）。0.283 mm 同轴度偏差计 结 ，在缸盖喷油器下定位孔
喷油器 的下边 现 的 中。CAE 分 析，气缸盖喷油器孔 的 位置 图 5 喷油器
3制定合理改进方案
上分析，气缸盖喷油器孔
喷油器上
端 缸盖罩孔定位，下端 气缸盖孔定位，上、下
定位分两个零件。上、下定位孔位时，喷油器
与气缸盖孔 发 涉， ，经过 时间， 。
， 定 进
喷油器装配定
位 ， 在气缸盖进行定位， 气缸盖罩的上定
位。
4试验验证
该改进方案通过2轮500 h 可靠性试验验证及
3
测， 现气缸盖喷油器孔开
，喷油器
痕迹。如图14 。
（下转第152页）
134
［7］吴爱华•加快发展和建设新工科主动适应和引领新经济卩］罔孟凡芹•面向“新工业革命”工程教育人才培养质量标准体高等工程教育研究＞2017(1):1-8.系构建策略卩］•高等工程教育研究＞2015(5):15-20.
On the Cultivation of New Engineering Talents in Application Oriented
Universities Under the Background of Production Education Integration
DING Zhao-guo
(Changzhou Institute of Technology＞Changzhou Jiangsu213032,China)
Abstract:In view of the orientation of application-oriented talents training,combined with the background of production and education integration and the new requirements of new engineering talents training,this paper puts forward corresponding suggestions and measures from six aspects:Ideological and political education,discipline layout,teaching reform,curriculum construction,teaching level and management mechanism innovation.
Key words:new engineering;integration of production and education;training mode;innovative practice
(上接第134页)
图14耐久后拆解图片5结论
从目前试验及故障整改结果显示，该柴油机气缸盖喷油器孔开裂原因在于喷油器安装采用不同零件上下定位，对零件的加工配合精度要求高，存在出现两个零件配合同轴度偏大，容易引起喷油器装配干涉。对于单个柱体零件，需要定位时，建议采用单个固定件进行定位设计，可以保证定位准确，无类似干涉导致的。
参考文献：
[1]王建.康明斯发动机气缸盖产生裂纹的原因及预防[J].汽
车维修,2005(2):126.
[2]何，程军.合金中的气体和氧化夹杂[J].华北工
,1997,18(1):55-60.
绿植物的新陈代谢[3].汽车构造(上)[M].北京：机械工业出版社,2009.
Analysis and Countermeasures of Diesel Engine Cylinder Head Injector Hole Cracking
LIU Xian-hong
(Guangxi Yuchai Machinery Co.,Ltd.,Yulin Guangxi537005,China#
Abstract:When the reliability test of diesel engine under500h simulated working condition and the durability test of 30000km vehicle are carried out,water leakage from injector hole was found.The crack fracture of the cylinder head, the material of the cylinder head and the design and location of t
he injector are analyzed.The results show that：During engine assembly,there is interference between fuel injector and cylinder head.When the engine is running continuously,the contact stress between the injector and the cylinder head increases,which leads to the crack of the injector hole in the cylinder head.Accordingly,the improvement and rectification measures are put forward.
Key words:diesel engine;injector hole;crack;interference
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