多功能柴油机共轨系统维修工具的设计

邹德臣

(黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081)

0 引言

随着国家对环保的重视程度越来越高，汽车领域的柴油机排放法规也在逐年提高，目前我国对重型柴油车的国六排放标准已经实施，由于满足排放要求的前提是要保证燃油喷射压力足够，因此，采用高压共轨系统逐渐满足发动机的排放要求的最佳方案。

柴油机高压共轨系统包括喷油泵、喷油器、阀组件、阀球、阀球座、电磁阀等部件。其中，喷油器总成是共轨系统的核心部件之一，具有燃油喷射压力高、配件精密度高的特点，对维修拆解提出很高的技术要求，拆解时如果不能保证部件的稳定性和扭曲强度，拆解难度就会很大，而且容易出现喷油器体和零配件“碰毛”的现象，严重影响装配精度，如果没有专用的装夹工具很难进行拆解，即使拆解完成也很难保证拆解及装配精度要求，对喷油器总成的密封性能产生影响，严重影响柴油机共轨系统的维修质量。

针对以上问题，本研究提出一种新型柴油机共轨系统专用维修装夹工具及柴油机高压共轨系统专用的维修工具，可以保证共轨系统喷油器总成及喷油泵的拆装要求，满足拆装的性能和实际的维修需要。通过对设计方案进行合理性分析与评价验证设计方案的可行性与工作效率。研究结果对于提升多功能柴油机共轨系统的维修效率及安全性具有重要意义。

1 多功能柴油机共轨系统维修注意事项

1.1 油水分离器

高压共轨系统对低压油路有非常高的要求，包括油水分离器和输油泵。其中油水分离器的保养行程大概在12×103km左右，属于消耗品[1]。如果柴油的质量不达标，非常容易导致油水分离器堵塞，严重的情况下可能会出现输油泵的工作能力下降和油泵柱塞卡死的故障。高压共轨系统要求油水分离器过滤标准为30 μm、精滤过滤标准为5 μm，在维修和保养过程中不可用常规滤清器代替。

1.2 喷油器

高压共轨系统需要较高的喷油压力，需要使用比传统喷射系统更小的喷油孔和更精密的元件。因此，在对高压共轨系统柴油喷射系统维修时，必须维持高压共轨系统喷射装置绝对清洁。另一方面，为了防止手套上的棉絮脱落或灰尘、杂质掉落进入燃油系统，在从事相关零件的拆卸与分解工作时，需徒手操作，不可带手套，在进行相关装置拆卸和维修时，切忌不可拆卸共轨压力传感器[2]。

1.3 电子控制系统

电子控制系统一般都有故障自诊断功能。当电控发动机运行时，故障自诊断系统监测到故障后，以代码的方式将该故障储存到电脑的存储器内，同时通过“检测发动机”等警告灯向驾驶员报警。这时可人工或仪器读取故障码，并检查和排除故障码所指的故障部位[3]。

2 整机设计及工作原理

2.1 设计要求

1)适用于不同型号柴油机高压共轨系统喷油泵、喷油器总成及部件的拆解。也可以通过两个夹装组件配合传统的喷油器的拆装板，满足传统喷油器的拆解装夹，实现一机多用。

2)设计合理，构造相对简单，性能齐全，具有结构紧凑、强度高、扭力大、体积小、重量轻、适用范围广等方面的特点。

2.2 整体结构

柴油机共轨系统维修工具主要包括底座、固定立柱、活动立柱、夹装组件、平移驱动螺杆等结构组成(图1)。

1.升降驱动螺杆；2.滑套；3.螺母；4.轴承座；5.平台；6.固定立柱；7.长方形底座；8.平移驱动螺杆；9.转动手轮；10.活动立柱；11.背板；13.固定板；12.夹板；14.锁紧螺栓；15.连结臂图1 整体结构示意图

2.3 工作原理

一种柴油机共轨系统维修工具包括长方形底座、固定立柱、活动立柱、平移驱动螺杆、两个升降组件和两个夹装组件。固定立柱和活动立柱沿长方形底座的长度方向并排设置在长方形底座的上表面，平移驱动螺杆的一端穿过活动立柱下部外侧面上的螺孔与固定立柱下部的内侧面转动连接，活动立柱在平移驱动螺杆的驱动下能沿长方形底座上表面上的滑槽直线往复移动，固定立柱和活动立柱上分别各安装一个所述升降组件，每个所述升降组件上分别各安装一个夹装组件[4-5]。

柴油机共轨系统维修工具在使用过程中，可以不受任何形式上的限制，拓展其使用功能，依据设计的技术实质，可以对以上设计做出修改、等同替换与改进等，均可实现其功能的有效发挥为设计原则，实现使用功能。同时也可以根据拆卸部件的强度要求，对柴油机高压共轨系统维修工具进行整体强化，优化设计强度要求[6-8]。

3 设计与评价

LIKERT五分量法是一种测量态度、意见或行为的方法，它以其发明者、心理学家Rensis Likert的名字命名，他在1932年首次描述了这种方法。LIKERT五分量法通常包括一系列陈述，要求受访者表明他们对每个陈述的同意或不同意的程度。最常见的LIKERT表使用五点回应格式，范围从“非常不同意”到“非常同意”，回答通常被量化为数值，强烈不同意的数值为1，不同意为2，中立为3，同意为4，强烈同意为5。LIKERT五分量法在社会科学研究中被广泛使用，被认为是衡量态度和信仰的可靠和有效方法。它们简单易行，易于理解，可用于测量各种主题的态度和意见。

本研究旨在对柴油机共轨系统维修工具进行的优化与设计，并在设计结束后对工具进行全面设计评价与分析。主要评价指标包括：维修工具主观满意度、维修工具的易用性和认知有效性。主要测评人员包括该行业的专家和学者。

3.1 试验方法

本研究请到的参评人员与专家共计21名，其中包括5名专业机械设计人员、10名柴油机维修人员和6名机械设计专家。采用LIKERT五分量法对维修工具进行全面评价与分析(表1)，分值越高表示该指标的评价认可度越高，表示相关测评人员越满意。

表1 柴油机共轨系统维修工具设计评价表

3.2 结果与分析

根据上述评价指标，各个专家进行综合评价与打分，结果如图2所示。研究结果表明，参评人员对维修工具外观认可度较高，但是工具配色有待提高，在工具使用方式和视觉认知等方面十分满意，误操作可能性较低，反应速度仍有进一步提升。综合分析，本研究提出的多功能柴油机共轨系统维修工具可以满足维修要求与维修效率。

图2 评价结果

4 结论和展望

4.1 结论

针对柴油机进口高压共轨系统的部件拆解难度大，缺乏相应的维修工具保证拆解及装配精度要求，本研究提出一种新型柴油机共轨系统专用维修装夹工具及柴油机高压共轨系统专用的维修工具，可以保证共轨系统喷油器总成及喷油泵的拆装要求，满足拆装的性能和实际的维修需要，主要得出以下结论：

1)新型柴油机共轨系统专用维修装夹工具可以替代人工手动分离待拆解部件外壳，使系统外壳分离过程更加稳定平缓，避免触碰其他元件，适用于不同尺寸和外形的喷油泵外壳和喷油器总成的维修，通用性强，在应用过程中具有操作简单方便，省时省力，体积小，便于携带等优势。

2)本研究通过设计评价对该工具进行综合分析，评价内容主要包括工具主管满意度、工具使用性、工具配色、外观造型、使用方式、功能分布、误操作可能性和反应速度等进行综合评价，结果表明相关人员和专家对外观认可度较高，对于工具的使用方式和功能分区较为满意。

4.2 展望

虽然对工具进行了优化设计与分析，但是随着相关设备结构及功能的不断迭代，这就意味着对工具的优化需要更新换代，本研究目前仅对现有工具进行优化与创新，仍然存在很大的进步空间，未来应该进一步加强智能化设计，进而提高维修工具的维修效率与操作便捷性。