1、淺議共軌柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的常見故障威海交通運(yùn)輸集團(tuán)有限公司二分公司姜盛杰國(guó)內(nèi)主流的國(guó)三發(fā)動(dòng)機(jī)大都采用了電控高壓共軌噴射系統(tǒng),與單體泵系統(tǒng)相比,電控高壓共軌系統(tǒng)具有舒適性高、噴油壓力柔性控制好、可靠性高以及噪聲小等優(yōu)點(diǎn),但也存在對(duì)油品要求苛刻、維護(hù)成本高等缺點(diǎn)。目前絕大部分客車、輕型卡車都采用電控高壓共軌系統(tǒng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī),國(guó)內(nèi)常見的電控高壓共軌系統(tǒng)有德國(guó)博世共軌系統(tǒng)、美國(guó)德爾福共軌系統(tǒng)以及日本電裝共軌系統(tǒng);而中重型卡車因?qū)κ孢m性要求不高且使用環(huán)境復(fù)雜無(wú)法保證燃油質(zhì)量,多采用單體泵系統(tǒng),如南岳衡陽(yáng)單體泵系統(tǒng)、成都威特單體泵系統(tǒng),德爾福單體泵系統(tǒng)因成本及維護(hù)費(fèi)用問題而較少采用。德爾福共軌系統(tǒng)是一款為輕型車設(shè)

2、計(jì)的共軌系統(tǒng),早期在玉柴YC4F系列發(fā)動(dòng)機(jī)上大量采用,主要裝配20-30座的小客車,但因該系統(tǒng)對(duì)燃油品質(zhì)要求極為苛刻,造成了該款發(fā)動(dòng)機(jī)使用過程中,居高不下的噴油器及高壓油泵損壞率,所以該系統(tǒng)在商用車領(lǐng)域現(xiàn)已很少使用;電裝共軌系統(tǒng)主要應(yīng)用在日野發(fā)動(dòng)機(jī)及部分錫柴發(fā)動(dòng)機(jī)上,市場(chǎng)占有率較小;而目前國(guó)內(nèi)銷量第一的玉柴發(fā)動(dòng)機(jī)的大部分機(jī)型以及專業(yè)生產(chǎn)大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)具有較高市場(chǎng)占有率的濰柴發(fā)動(dòng)機(jī)都采用博世共軌系統(tǒng),因此,博世共軌系統(tǒng)占據(jù)了中國(guó)柴油機(jī)電控系統(tǒng)供應(yīng)市場(chǎng)的大部分份額。本文以博世共軌系統(tǒng)為例,介紹本人在電控柴油機(jī)檢測(cè)與維修的過程中積累和總結(jié)的一些經(jīng)驗(yàn),與大家一起交流。現(xiàn)階段高壓共軌電控柴油機(jī)的故障主要集

3、中在噴油器卡滯、低壓油路堵塞、線束短路斷路及傳感器功能失效等方面。電控噴油器是共軌系統(tǒng)中最關(guān)鍵和最復(fù)雜的部件,由與傳統(tǒng)噴油器相似的孔式噴油嘴、液壓伺服系統(tǒng)以及高速電磁閥等組成,為達(dá)到高速響應(yīng)及精確定量噴射等目的,電控噴油器內(nèi)部加工精度較高,對(duì)水分和雜質(zhì)非常敏感,柴油中的水分或雜質(zhì)等可對(duì)其造成致命的損傷。接觸過的噴油器故障中,90%以上的噴油器故障是因燃油不達(dá)標(biāo)造成的噴油器卡滯。噴油器內(nèi)部靠柴油潤(rùn)滑,如果柴油含水分較多,將使噴油器得不到足夠潤(rùn)滑而造成磨損,同時(shí)水分也將使噴油器內(nèi)部精密閥體銹蝕。圖1為保護(hù)電控噴油器及其它系統(tǒng)緊密部件,高壓共軌系統(tǒng)采用油水分離器加柴油濾清器雙級(jí)過濾系統(tǒng),如圖2:左側(cè)

4、為油水分離器,右側(cè)為柴油濾清器。圖2雙級(jí)濾清器過濾性能要求如表1: 表1 圖3由表1可以看出共軌系統(tǒng)燃油過濾系統(tǒng)對(duì)雜質(zhì)的過濾能力較強(qiáng),火柴頭部的直徑約為3.3毫米,相比而言直徑10微米的雜質(zhì)幾乎無(wú)法用肉眼分辨(如圖3,但是共軌系統(tǒng)對(duì)10微米級(jí)的雜質(zhì)過濾可達(dá)到99.6%。高效率的過濾能力一方面保護(hù)了系統(tǒng)的精密部件,但另一方面,由于目前國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)柴油的質(zhì)量問題(含雜質(zhì)及水分較多導(dǎo)致了柴油濾清器極易堵塞,造成系統(tǒng)供油不暢,引起發(fā)動(dòng)機(jī)軌壓過低報(bào)警、啟動(dòng)困難或無(wú)法啟動(dòng)、加速熄火等故障。 表2高壓共軌柴油機(jī)使用了多個(gè)傳感器(表2,以便實(shí)時(shí)采集發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況,達(dá)到精確控制的目的。傳感器的好壞直接影響著

5、發(fā)動(dòng)機(jī)的工況。但就目前接觸的維修實(shí)例分析,傳感器自身發(fā)生故障的概率很小。目前使用的無(wú)論是磁電式、熱敏電阻式、霍爾式、壓敏電阻式以及光電式傳感器,其技術(shù)和工藝都已經(jīng)很成熟,因此,傳感器自身出現(xiàn)故障的情況很少。圖4圖5曲軸位置傳感器的另一種故障是傳感器與齒圈間隙的改變。曲軸位置傳感器的間隙小于或大于規(guī)定范圍都會(huì)造成信號(hào)失準(zhǔn)或者采集不到信號(hào)。曲軸位置傳感器的頭部帶有磁性,飛輪殼內(nèi)的齒圈、離合器系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生少量鐵屑,這些鐵屑極易被吸附在傳感器頭部(圖6,相當(dāng)于改變了傳感器與齒圈的間隙,引起傳感器信號(hào)失準(zhǔn)或信號(hào)丟失,造成發(fā)動(dòng)機(jī)故障,如啟動(dòng)困難、冒黑煙以及油耗升高。 圖6軌壓傳感器(圖7的故障也較為

6、常見。軌壓傳感器安裝在共軌管上(圖8,起監(jiān)控軌壓的作用,是共軌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的重要傳感器,傳感器皮膜上的傳感器元件將高壓管道內(nèi)的壓力變化轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)輸送到ECU分析處理。圖7圖8更換下來(lái)的軌壓傳感器大部分都是接插件進(jìn)水銹蝕所致,這與軌壓傳感器的安裝位置有關(guān)。軌壓傳感器水平安裝在共軌管上(圖9,清洗發(fā)動(dòng)機(jī)或者涉水時(shí),水殘留在傳感器殼體上慢慢滲入內(nèi)部引起傳感器損壞。 圖9電控柴油機(jī)采用電子式油門,即油門位置傳感器。早期的油門位置傳感器一般使用電位計(jì)式,現(xiàn)在多采用霍爾式。霍爾效應(yīng):半導(dǎo)體片上,長(zhǎng)度方向上通過直流電流I,厚度方向上施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的磁場(chǎng)時(shí),寬度方向上會(huì)產(chǎn)生電壓U(圖10。圖10

7、圖11博世共軌系統(tǒng)的加速踏板模塊中有兩路信號(hào)輸出,輸出的電壓隨加速踏板位置的改變而變化,ECU可以監(jiān)控加速踏板的運(yùn)動(dòng)情況。由圖11可以看出兩路輸出電壓信號(hào)存在APS12APS2的關(guān)系,這也是診斷油門位置傳感器是否工作正常的依據(jù)之一。油門位置傳感器常見的故障有,信號(hào)失效、信號(hào)波動(dòng)、油門開度無(wú)法達(dá)到100%或者無(wú)法回到全關(guān)狀態(tài)即油門卡滯等。當(dāng)ECU判斷油門信號(hào)失效時(shí),會(huì)自動(dòng)進(jìn)入跛行回家(Limp home狀態(tài),怠速升至1100轉(zhuǎn),油門控制被切斷。油門信號(hào)的波動(dòng)是指因傳感器磨損、接插件松動(dòng)、線路虛接以及電磁干擾造成的油門信號(hào)無(wú)法固定總是變動(dòng)的現(xiàn)象。油門卡滯一般是由于傳感器自身?yè)p壞或者線路故障造成的無(wú)

8、法全開或者無(wú)法全閉的現(xiàn)象。傳感器與車身及ECU之間通過大量線束連接(圖11,作為電控發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分之一,也是目前電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障率最高的部分。圖11商用車車身線路布置較長(zhǎng),如后置發(fā)動(dòng)機(jī)的客車,發(fā)動(dòng)機(jī)至儀表臺(tái)的線束長(zhǎng)達(dá)十幾米,車輛在行駛中的震動(dòng)顛簸、溫度變化引起線束的震動(dòng)、摩擦、熱脹冷縮等,都有可能造成線束的斷裂、接觸不良等。發(fā)動(dòng)機(jī)線束就好比人的神經(jīng),神經(jīng)一旦損傷了,發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)工作不正常或者不工作。由于發(fā)動(dòng)機(jī)線束大部分固定在車架內(nèi)部,因此查找起來(lái)非常困難,一旦確定是線束的故障就要做好長(zhǎng)時(shí)間奮戰(zhàn)的準(zhǔn)備。案例分析:1、噴油器卡滯故障一輛中通客車裝配玉柴YC6L330-30發(fā)動(dòng)機(jī),行駛?cè)Ч镒笥?/p>

9、,發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)異響、加速無(wú)力、冒黑煙的故障現(xiàn)象,連接診斷儀后讀取故障碼(圖12,車速信號(hào)故障不合理、軌壓閉環(huán)控制模式故障10-供油量過大、燃油水位信號(hào)報(bào)警,其中車速信號(hào)故障不合理屬非主要故障可以忽略。 圖12讀取數(shù)據(jù)流發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)很大(圖13,發(fā)動(dòng)機(jī)怠速明顯不穩(wěn),這說明某缸或某些缸的做功情況很差,結(jié)合加速時(shí)還有黑煙冒出,懷疑噴油器不能噴油或噴油霧化不良。圖13電控高壓共軌系統(tǒng)高壓油路采用的是閉環(huán)控制模式,對(duì)故障模式10,一般是與噴油器有關(guān),當(dāng)噴油器噴油不好或回油不好時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不能穩(wěn)定,這時(shí)ECU試圖通過加大每循環(huán)的油量來(lái)維持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定,所以就會(huì)有該故障碼出現(xiàn)。結(jié)合故障碼P2269-燃油

10、水位信號(hào)報(bào)警,分析是燃油中水分過多,導(dǎo)致噴油器內(nèi)部銹蝕卡滯,引起發(fā)動(dòng)機(jī)工作異常。用診斷儀自帶的斷缸功能判斷出第3缸、第6缸噴油器工作不良(圖14,更換后故障解決。圖142、曲軸位置傳感器損壞一輛裝配朝柴CY4102-C3C發(fā)動(dòng)機(jī)的金龍客車在行駛途中自己熄火,后無(wú)法啟動(dòng)。駕駛員敘述說,車輛行駛正常,后來(lái)車輛突然抖動(dòng)起來(lái),然后自己熄火后無(wú)法再次啟動(dòng)。打開點(diǎn)火鎖,ECU故障燈常亮,用萬(wàn)用表測(cè)量水溫傳感器接插件,有5V電壓,證明ECU已經(jīng)工作。連接診斷儀,讀取故障碼,如圖15。發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)的主要原因是無(wú)曲軸信號(hào)。用萬(wàn)用表測(cè)量曲軸位置傳感器兩端子間的電阻值,為480,正常應(yīng)為900左右,判斷曲軸位置傳

11、感器損壞,拆檢曲軸位置傳感器發(fā)現(xiàn)頭部被打壞(圖16。傳感器頭部被打壞,說明離合器內(nèi)有雜物,為了防止再次損壞,拆檢離合器,發(fā)現(xiàn)分離軸承散架,軸承滾珠隨離合器旋轉(zhuǎn)將傳感器打壞。清理軸承滾珠、更換分離軸承及曲軸位置傳感器裝復(fù)后試車,仍然無(wú)法啟動(dòng)。這時(shí)候想起還有一個(gè)故障碼P1013-軌壓偏差低于下限門檻值并且噴油量低于門檻值,該故障說明系統(tǒng)無(wú)法建立軌壓,一般是低壓油路出現(xiàn)故障。詢問駕駛員得知,該車行駛?cè)f(wàn)多公里,一直沒有更換柴油濾清器。拆檢濾清器發(fā)現(xiàn)里面都變成黑色的了,柴油濾清器堵塞造成油路供油不暢。更換濾清器后發(fā)動(dòng)機(jī)順利啟動(dòng),運(yùn)行正常。圖15圖16 3、油門位置傳感器故障一輛中通LCK6125客車裝

12、配濰柴WP10.360發(fā)動(dòng)機(jī),行駛中出現(xiàn)油門失效,怠速提升至1100轉(zhuǎn),進(jìn)入跛行回家(Limp home狀態(tài)。出現(xiàn)怠速1100轉(zhuǎn),大部分是電子油門或油門線路出現(xiàn)故障,連接診斷儀讀出故障碼(圖17。當(dāng)前故障為油門踏板1電壓值高出上限門檻值。因該車長(zhǎng)達(dá)12米,所以油門位置傳感器的線束也是十幾米廠,且線束固定在車架內(nèi),查找困難,所以先測(cè)量油門位置傳感器電阻特性,在正常范圍內(nèi)。為保證準(zhǔn)確性將該油門位置傳感器接到同型號(hào)車輛上,工作正常,排除傳感器故障。圖17將油門位置傳感器的原線束從接插件處斷開,按照ECU線路圖(圖18重新連接導(dǎo)線測(cè)試,即從新制作一條油門位置傳感器與發(fā)動(dòng)機(jī)的連接線束。從新連接后一切正常

13、,這樣就可以斷定是原車油門位置傳感器線束出現(xiàn)了故障。接下來(lái)就是查找線束故障部位。這里說一下為什么一定要查找出線束的故障部位,發(fā)動(dòng)機(jī)線束一般是成捆、成束包扎在一起,其本身不易出現(xiàn)故障,除非是受外力影響,如拉扯、擠壓、摩擦以及烘烤,導(dǎo)致絕緣層開裂或?qū)Ь€斷裂。雖然對(duì)于線路故障可以采取“飛線”的方式從新進(jìn)行連接，但是如果不 查找出故障部位，故障部位的外力就會(huì)始終作用在該線束的故障點(diǎn)， 引起更多線路的故障。如果再遇到進(jìn)水等狀況，就可能會(huì)引起短路而 燒毀整車線路或 ECU 電腦。 圖 18 在排查該車線路到發(fā)動(dòng)機(jī)附近時(shí)， 發(fā)現(xiàn)有一處線束與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣 管貼在一起， 且波紋管已經(jīng)破損， 扒開波紋管， 發(fā)現(xiàn)有兩條導(dǎo)線損壞(圖 19。其中一條就是油門信號(hào)線。將該線路接合后故障解決。 圖 19 目前國(guó)內(nèi)電控高壓共