概述

共轨管总成作为高压液力蓄能元件，在柴油机高压共轨系统中起着重要的作用。共轨管总成的工作原理如图1所示，共轨管将供油泵提供的高压燃油分配到各喷油器中，起蓄压器的作用。因此，为了使整个共轨系统能正常可靠的工作，共轨管总成就必须满足较高的清洁度要求。然而，共轨管内腔孔道复杂且多细长孔，清洁度控制一直是一个待攻克的难点技术，如果共轨管的清洁度得不到保证，杂质颗粒将会随高压燃油一同进入各喷油器总成中，严重时甚至会出现偶件卡死现象，导致发动机无法正常工作，影响发动机的可靠性和安全性。

因此，为了解决好共轨管清洁度问题，中国一汽无锡油泵油嘴研究所结合“电控共轨柴油喷射系统制造技术与关键装备的研发及应用”课题，专门对此展开了研究。

图1 共轨管总成工作原理图

共轨管清洁度原因分析

“清洁度”是指零件、总成和整机特定部位被杂质污染的程度。对此，要用规定的方法从规定的部位采集杂质微粒。一般来说，污物的量包括：种类、形状、尺寸、数量、重量和分布浓度等衡量指标，具体用何种指标，取决于不同污物对产品质量的影响程度和清洁度控制精度的要求。这里所说的“规定部位”是指产品识别并规定的、危及产品可靠性的特指部位。这里所说的“杂质”包括：产品设计、制造、包装、运输、使用和维修过程中本身残留的、外界混入的和系统自身产生的全部杂质。产品是由零件经过设备加工装配而成，所以清洁度分为零件清洁度和产品清洁度。产品清洁度除了与零件清洁度有直接关系外，还与生产工艺过程、环境、生产设备及人员和评价检测方法有密切关系。

课题组主要以某型共轨管为试验样本，对这种共轨管总成的清洁度控制及中间去毛刺与清洗工艺进行了研究，进而推广到所有在制的共轨管。分析共轨管总成杂质主要由以下几个方面构成：

1. 零件加工后毛刺清理不彻底；

2. 切削液清洗不干净，造成轨管总成污染；

3. 零部件贮存过程中没有采用可靠的防护措施。

图2 摇篮式回转夹具

共轨管颗粒物清洁度检测方法

共轨管总成清洗萃取过程是利用低压（压力≤4.0bar且可手动调节）洁净清洗液从共轨管总成的进油口进入，经过脉动清洗后由限流阀流出并及时抽滤回收，清洗压力和抽滤的负压均通过气体对液体的控制来实现。

1. 取样部位及方法

共轨管取样部位为所有内腔。

2. 清洗萃取条件

（1）过滤元件：5μm微孔尼龙滤膜，直径φ47mm。

（2）清洗液：符合GB/T 8029-1987规定的校泵油。

3. 器具、装置及设备

（1）扁头无齿镊子、干燥器和称量瓶。

（2）分析天平（0.1mg），精度为3级。

（3）电热恒温干燥箱。

（4）颗粒度分析仪。

（5）供油泵总成清洗萃取试验台。

4. 准备工作

（1）将被测产品的非检测表面清洗干净。

（2）用镊子夹取滤膜，先放入洁净的校泵油中浸泡10min，然后取出置于称量瓶中，再开盖放入已升温至160℃±5℃的电热恒温鼓风干燥箱中，烘干60min，取出并及时放入干燥器内并盖好盖子，冷却30min后称重（空重）。每个称量瓶中放一张滤膜，滤膜应经两次烘干称重，以第二次称量为准（两次烘干称量的差值不大于0.3mg）。

图3 直型和L型喷嘴

5. 共轨管的清洗萃取

（1）将共轨管安装在清洗萃取试验台上，安装过程中避免连接管路被污染。

（2）设置共轨管清洗的方式为脉动定量清洗，脉动周期为12s，定量5L。

（3）为抽滤处更换处理后的滤膜。

（4）进入共轨管清洗萃取程序，进行清洗萃取。

（5）清洗抽滤后，用镊子将滤膜移至相应的称量皿中，待烘干称重。

6. 共轨管清洁度评定

课题组采用了颗粒法检测与称重法检测相结合的方法，其中，称重法提供污染物分析的依据，而颗粒法可以提供污染颗粒的分布情况。对照标准，可以确定清洁度等级。表1是对某型共轨管的清洁度抽查结果。

对以上两个批次生产的共轨管的加工工艺进行调研后发现，导致共轨管总成清洁度不佳的主要原因在于：一方面，各孔相交处由于钻削加工会产生翻边毛刺；另一方面，由于各内螺纹孔螺纹的加工工艺均为攻丝专机在底孔上攻丝加工形成，并且切屑均为不连续的金属颗粒，这些颗粒往往在加工螺纹的同时被挤压进螺纹中。以上两类毛刺颗粒普通清洗无法有效去除，因此，课题组采用高压清洗的手段去除这两类毛刺。

共轨管高压清洁度控制技术

1. 夹具设计

如图2所示为摇篮式回转夹具，它一次装夹可清洗共轨管所有外表面及中孔。外表面死区面积小于15%。

2. 喷嘴设计

如图3所示，3个喷嘴，其中两个直出喷嘴用于共轨管外表面及螺纹的清洗，一个L型喷嘴用于共轨管中孔清洗。

3. 清洗剂选择

课题组对很多清洗剂进行了试验评价，其中，马斯特9106和DANCO SV630综合性能出众。这两种清洗剂的对比见表2，DANCO SV630在成本和环保方面更为优异。

图4“电控共轨柴油喷射系统制造技术与关键装备的研发及应用”课题研制的高压清洗机

4. 参数设定

清洗压力500bar，清洗流量15L/min。

5. 机床设计及制造

基于上述要求，课题组设计了500bar高压清洗机（如图4所示）。该清洗机能完成对轨管内外表面及螺纹部分进行高压冲洗和吹干、烘干等工艺。该设备具有压力高、柔性好、安全性好和自动化程度高等特点。

6. 高压清洗试验及结果检测分析

表3是对经过AHG-500高压清洗机清洗后的共轨管进行抽检而获得的清洁度结果。数据分析表明，各项清洁度指标已完全能满足要求。

总结

作为公共油道且高压蓄容设备的高压共轨管，是高压共轨系统的重要组成部分，而残留在共轨管中的污染物是影响整个高压共轨燃油系统的重要因素。因此，控制共轨管的清洁度至关重要。从传统的机械加工工艺及其机理来看，如果整个工艺过程没有科学的去毛刺及清洗工艺，产品质量根本无从谈起。

项目组成员结合“电控共轨柴油喷射系统制造技术与关键装备的研发及应用”课题设计的高压清洗机设备，结构简单，操作方便，生产效率高。通过合理的喷嘴设计和压力、流量控制，在去毛刺过程中不会对共轨管的表面质量和精度产生影响。此外，由于工作介质是水，经过过滤处理后，可循环使用，因此经济效益好，确保了共轨管零件和总成清洁度质量的合格。