柴油發(fā)動機(jī)的檢測與故障診斷

1、 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目： 柴油發(fā)動機(jī)的檢測與故障診斷 20xx年 xx月 畢業(yè)設(shè)計（論文）摘要柴油機(jī)作為一種重要的動力機(jī)械，廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)和日常生活中起著舉足輕重的作用。柴油機(jī)集往復(fù)、回轉(zhuǎn)、沖擊等運動部件于一體，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作條件惡劣、運用負(fù)荷范圍大的特點。對柴油機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行追蹤并進(jìn)行故障診斷可以有效提高柴油機(jī)運行效益。為提高柴油機(jī)動力裝置的安全性和可靠性，對柴油機(jī)進(jìn)行檢測和故障診斷具有十分重要的意義。本論文主要通過四部分分析了柴油機(jī)的檢測診斷技術(shù)，第一步部分總結(jié)柴油機(jī)故障診斷國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展動態(tài)。第二部分是通過查找資料總結(jié)出柴油機(jī)檢測診斷的幾種重要方法。第三部分是

2、對柴油機(jī)的燃油供給系的檢測與診斷，這部分主要通過分析柴油機(jī)燃油供給系統(tǒng)高壓油管的油壓波形特征和供油正時的檢測研究了燃油供給系統(tǒng)的檢測診斷策略。第四部分是簡要介紹電控柴油機(jī)的檢測與故障診斷，這部分是主要通過對電控柴油機(jī)的故障檢測與診斷的原則，方法和原因分析進(jìn)行說明，從而對電控柴油機(jī)檢測與診斷有所了解。第五部分是對柴油機(jī)未來檢測與診斷的展望，說明以后的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞： 柴油機(jī)；檢測方法； 故障診斷； 燃油供給系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計（論文）外文摘要Title：Detection and fault diagnosis of diesel engine Abstract：Diesel engine as a

3、major power machinery, widely used in various industries, in national economy and daily life play a decisive role in. Diesel engine set of reciprocating, rotary, shock and other moving parts in one, has a complex structure, poor working conditions, using the load range characteristics. On the state

4、of diesel engine for tracking and fault diagnosis can effectively improve the diesel engine running benefits. In order to improve the safety of diesel engine power plant and the reliability of diesel engine, fault detection and diagnosis is very important.This paper mainly through the four part of t

5、he analysis of the diesel engine testing and diagnosis technology, the first step of diesel engine fault diagnosis research status at home and abroad and the development trends. The second part is to find the information by summing up diesel engine detection and diagnosis methods. The third part of

6、the diesel engine fuel supply system of detection and diagnosis, this part mainly through the analysis of the fuel supply system of diesel engine high pressure oil pipe oil pressure waveform characteristics and fuel injection timing detection of fuel supply system in the detection and diagnosis stra

7、tegy. The fourth part is the brief introduction of electronic control diesel engine fault detection and diagnosis, this part is mainly based on electronic controlled diesel engine fault detection and diagnosis principle, method and the analysis of the reasons for that, so on electronic controlled di

8、esel engine detection and diagnosis knowledge. The fifth part is the detection and diagnosis of diesel engine the future prospect, illustrates the development trend of the future.Keywords: diesel engine; detection method; fault diagnosis; fuel supply system目錄1 引言61.1柴油機(jī)故障診斷國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展動態(tài) 61.2柴油機(jī)故障診斷目前

9、存在的問題分析 71.3柴油機(jī)故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢 82 柴油機(jī)檢測診斷的方法 92.1儀器檢測診斷法和傳統(tǒng)經(jīng)驗檢查法 92.2振動噪聲檢測 92.3油樣分析102.4基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷法102.5灰色系統(tǒng)法102.6無損探傷技術(shù)103傳統(tǒng)柴油發(fā)動機(jī)燃料供給系統(tǒng)的檢測與故障診斷113.1柴油機(jī)的供油壓力及波形分析113.2主要檢測項目及波形介紹123.3常見的幾種故障波形143.4柴油機(jī)供油正時的檢測153.5柴油機(jī)故障診斷實例分析174電控柴油發(fā)動機(jī)的故障檢修184.1故障診斷與檢修的基本原則184.2故障診斷方法及原因分析185柴油機(jī)的檢測與故障診斷的展望21結(jié)論 22致謝 23參考文獻(xiàn)

10、 24 51 引言柴油發(fā)動機(jī)是一種用途非常廣泛的動力機(jī)械。其可靠性和耐久性在運行過程中的地位日益突出。由于發(fā)動機(jī)強化程度提高,其結(jié)構(gòu)變得極為復(fù)雜,工作條件也十分惡劣,發(fā)生故障的可能性大大增加。為確保發(fā)動機(jī)安全運行,提高其可靠性和安全運轉(zhuǎn)率,必須加強發(fā)動機(jī)運行管理, 加強對發(fā)動機(jī)故障的早期診斷和預(yù)防。目前,對柴油機(jī)的故障處理普遍采用定期檢修保養(yǎng)和事后維修方法,這種方法缺乏事故預(yù)見能力、維修成本高、效率低。隨著電子技術(shù)、檢測技術(shù)、信號處理技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,柴油機(jī)故障診斷技術(shù)也在不斷地提高。柴油機(jī)作為最常用的動力機(jī)械設(shè)備，廣泛應(yīng)用于石油礦場、固定發(fā)電、鐵路牽引、工程機(jī)械及特種船舶等領(lǐng)域，日益朝

11、著大型化、高速化、精密化方向發(fā)展。隨著柴油機(jī)工作性能的不斷改善，自動化程度越來越高，一方面，它將大大提高勞動生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本和能耗;但另一方面，帶來的問題是，一旦其中某一部分或某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，往往會造成停工停產(chǎn)，直接或間接造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至造成關(guān)鍵設(shè)備損壞，危及人身安全。1.1 柴油機(jī)故障診斷國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展動態(tài) 目前國外在機(jī)械故障診斷領(lǐng)域的研究十分活躍，德國、瑞典、日本和美國等國家的技術(shù)相對比較先進(jìn)。這些國家的通用機(jī)械故障診斷技術(shù)比較發(fā)達(dá)，如信號處理技術(shù)、測振儀器儀表等。日本吸取別人的新技術(shù)，總結(jié)經(jīng)驗，迅速消化吸收，發(fā)展自己的診斷儀，開發(fā)了一些使用簡單方便的簡易

12、測定診斷儀表。如世界著名的工程機(jī)械綜合廠小松制作所生產(chǎn)的CDK799一200發(fā)動機(jī)檢測儀。美國GE公司在他們制造的機(jī)車柴油機(jī)上安裝了在線監(jiān)測系統(tǒng)用不同類型的傳感器來測量柴油機(jī)的曲軸箱壓力、轉(zhuǎn)速、水溫、油溫及油壓等參數(shù)，從而實現(xiàn)對柴油機(jī)工作狀態(tài)的監(jiān)測。國內(nèi)在柴油機(jī)故障診斷方面也做了大量的工作，經(jīng)過十幾年的努力，雖然應(yīng)用范圍還比較小，但已逐漸進(jìn)人實用研究階段。如北京鐵路局把油液分析技術(shù)應(yīng)用于柴油機(jī)車對柴油機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測，通過對198臺運行中的柴油機(jī)的監(jiān)測，預(yù)報故障在70%以上，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。石家莊鐵道學(xué)院應(yīng)用油液分析技術(shù)對施工機(jī)械進(jìn)行監(jiān)測，也取得了成效。盡管柴油機(jī)故障診斷己經(jīng)取得了長足的發(fā)展

13、，但它是一門正在發(fā)展的新興學(xué)科，還遠(yuǎn)沒有達(dá)到完善的水平呀。基于振動信號分析的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù)已較成熟，在大電機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)組等的故障診斷方面發(fā)揮了重要作用，取得了重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。但是，柴油機(jī)是一種復(fù)雜的往復(fù)式動力機(jī)械，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運動部件多等因素，柴油機(jī)的故障診斷十分困難，對柴油機(jī)故障診斷技術(shù)的研究一直是人們潛心研究的一個難題。柴油機(jī)故障診斷技術(shù)是利用柴油機(jī)的狀態(tài)信息和歷史狀況，通過分析和處理來定量識別并預(yù)測異常故障未來狀態(tài)的一門建立在多學(xué)科基礎(chǔ)上的綜合技術(shù)。柴油機(jī)狀態(tài)監(jiān)測與維修己從最開始的事后維修發(fā)展到定時檢測，再到基于現(xiàn)代故障診斷技術(shù)的視情維修，國內(nèi)許多高校和研究所也正對柴

14、油機(jī)故障診斷技術(shù)進(jìn)行研究。 機(jī)械故障診斷學(xué)是上世紀(jì) 60 年代開始形成并在近年來取得迅速發(fā)展的一門學(xué)科，它的研究內(nèi)容是機(jī)器或機(jī)組運行狀態(tài)的變化在診斷信息中的反映，是機(jī)械運行狀態(tài)的科學(xué)。由于不斷吸收近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的最新成就，診斷和應(yīng)用技術(shù)都有了長足的進(jìn)步，目前已發(fā)展為一門集數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)、化學(xué)、計算機(jī)與微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、人工智能等多種專業(yè)學(xué)科于一體的新興交叉學(xué)科。診斷技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在設(shè)備診斷的整個過程中，包括故障的研究、狀態(tài)信息的采集、信號處理、故障特征提取、設(shè)備狀態(tài)的分析以及信息的貯存與管理等內(nèi)容。1.2 柴油機(jī)故障診斷目前存在的問題分析近年來，柴油機(jī)故障診斷技術(shù)有了較快的發(fā)展，各

15、種方法也在推陳出新。但是，這些方法多局限在實驗室內(nèi)的模擬階段，離實際應(yīng)用還有距離。其困難表現(xiàn)在:(l)柴油機(jī)是典型的多系統(tǒng)、多層次的復(fù)雜系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，輸入與輸出的關(guān)系很不明顯，很難用合適的模型來表達(dá)其結(jié)構(gòu)、功能或狀態(tài)。(2)故障與征兆之間關(guān)系的不確定性。一種故障可能引起多個征兆，而一個征兆可能有多個故障引起，而且經(jīng)?？赡苁嵌鄠€故障同時發(fā)生。(3)柴油機(jī)的工作環(huán)境大都比較惡劣，是在強振、強噪聲、高溫等的因素下工作的，許多有用的信號往往被噪聲淹沒。(4)柴油機(jī)內(nèi)部高度相互影響的部件很接近，使得來自這些部件的特征信號發(fā)生重疊和混響，難以解調(diào)分離。對于小型緊湊的柴油機(jī)尤其如此。(5)柴油機(jī)結(jié)構(gòu)

16、、運動狀態(tài)復(fù)雜，型號多樣，難以歸納出共性。適用于某型號的柴油機(jī)的分析方法，對另一型號的柴油機(jī)未必可行;對同一機(jī)型取不同的測點進(jìn)行測量，即使故障類型相同，所測量的結(jié)果都有可能是矛盾的。(6)發(fā)展不平衡。旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷理論和實踐都取得了較成熟的效果，而往復(fù)式機(jī)械( 柴油機(jī)) 的診斷理論和實踐都有待于提高。(7)測量分析儀器和診斷儀器相脫離。便攜式的測量分析儀器一般為傳感器、放大儀、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)加頻譜儀，無具體設(shè)備的特征數(shù)據(jù)并缺乏診斷型系統(tǒng)。而較好的診斷儀器多為專用的、固定式的，一般固定在工廠里或設(shè)備上，并專為該設(shè)備服務(wù)。(8)柴油機(jī)的診斷專用系統(tǒng)還比較落后?，F(xiàn)有的診斷手段主要有測功臺、簡易柴油

17、機(jī)診斷儀表、精密信號分析儀等幾種。這幾種診斷方式都滿足不了對柴油機(jī)進(jìn)行綜合故障診斷的實際需要。上述問題大大增加了柴油機(jī)故障診斷的難處。事實證明，對于柴油機(jī)這樣的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)，使用有限的診斷參數(shù)或有限的知識是不能有效地進(jìn)行故障診斷的。必須有目的地拓寬監(jiān)測范圍，并將各個診斷參數(shù)綜合使用，在大量地積累診斷知識的基礎(chǔ)上，通過計算機(jī)的系統(tǒng)分析，才能得到有效的結(jié)果。這就必然使柴油機(jī)的故障診斷技術(shù)走上智能化的道路。1.3 柴油機(jī)故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢柴油機(jī)故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢是實時在線診斷、多源信息融合和網(wǎng)絡(luò)化。在實時在線診斷方面，應(yīng)重點研制適合柴油機(jī)故障診斷的專用新型集成化傳感器，特別是長壽命的可預(yù)埋于

18、柴油機(jī)內(nèi)的傳感器。在分析柴油機(jī)運動狀態(tài)及振動機(jī)理的基礎(chǔ)上，尋找各缸振動信號之間相互交叉影響最小的最佳測點。利用現(xiàn)代時頻分析、模糊邏輯、小波分析和粗糙集理論等信號處理方法提取柴油機(jī)狀態(tài)信息的故障特征，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等實現(xiàn)故障的自動診斷。充分利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等的自學(xué)習(xí)能力并對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，最終實現(xiàn)在線故障診斷。在柴油機(jī)故障診斷過程中，可以利用的狀態(tài)信息很多，諸如機(jī)器振動、機(jī)器聲響、機(jī)器運行過程中的如油溫、水溫、排氣溫度、油壓、輸出功率、轉(zhuǎn)速、扭矩等過程量和過程參數(shù)以及油樣、煙色等機(jī)器殘留物及排放物信息等等。如何對大量信息進(jìn)行多源信息融合和綜合利用，是今后柴油機(jī)故障診斷技術(shù)需要重點研究的

19、課題之一。網(wǎng)絡(luò)化也是柴油機(jī)故障診斷技術(shù)的發(fā)展方向，利用網(wǎng)絡(luò)將多個故障診斷系統(tǒng)聯(lián)系起來，實現(xiàn)資源共享，可以提高診斷的質(zhì)量和精度。將故障診斷系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)合起來組成網(wǎng)絡(luò)，有利于機(jī)組的管理，減少設(shè)備投資，提高設(shè)備利用率，必要時可與企業(yè)的 MIS 系統(tǒng)相聯(lián)結(jié)，促進(jìn)企業(yè)管理的現(xiàn)代化。2 柴油機(jī)檢測診斷的方法由于柴油機(jī)的復(fù)雜性和其故障與征兆之間關(guān)系的復(fù)雜性，形成了它檢測診斷是一種探索性的過程特點。就柴油機(jī)故障診斷技術(shù)這一學(xué)科來說，重點不僅在于研究故障本身，而是在于研究檢測診斷的方法。對柴油機(jī)檢測診斷過程由于其復(fù)雜性，不可能只采用單一的方法，而要采用多種方法，下面介紹幾種對柴油機(jī)檢測診斷時常用的方法：

20、2.1 儀器法檢測診斷法和傳統(tǒng)經(jīng)驗檢查儀器檢測診斷法：是綜合利用機(jī)械、電子、流體和振動、聲學(xué)、光學(xué)等技術(shù)，在不解體的情況下，通過參數(shù)、曲線、波形的變化，測試汽車性能和故障。還可以應(yīng)用微機(jī)自動分析、判斷、打印檢測結(jié)果。其優(yōu)點是準(zhǔn)確性高，能定量分析，容易掌握。人工經(jīng)驗檢查法：是通過設(shè)備運行工作情況的觀察，憑借檢驗人員豐富的實踐經(jīng)驗，借助感官，眼看、耳聽、手摸、鼻子聞，對設(shè)備運行狀況進(jìn)行定性分析或?qū)收喜课缓驮蜻M(jìn)行判斷的一類檢查方法。目前，這類方法仍被廣泛使用著，如車輛的外觀檢查。隨著汽車行駛里程增加，零件產(chǎn)生磨損、腐蝕、疲勞、變形、老化，或意外事故損壞，均會表現(xiàn)出種種外部癥狀。如車體不周正，車身

21、和駕駛室鈑金件開裂、變形，油漆脫落、銹蝕，甚至一些能引起重大事故的部位有問題，如轉(zhuǎn)向橫、直拉桿球頭松曠，傳動軸螺栓松動，都可以通過人工檢查來發(fā)現(xiàn)。2.2 振動噪聲檢測振動分析法是測試柴油機(jī)在工作時產(chǎn)生的振動信號，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，診斷內(nèi)部零件的狀態(tài)。分析柴油機(jī)表面振動信號的方法主要有時域分析和頻域分析兩方面。時域分析主要研究柴油機(jī)部件的傳遞函數(shù)特性，對采集到的柴油機(jī)表面振動信號使用倒譜分析分離重疊信號，解調(diào)混響，再利用倒濾波技術(shù)消除由于結(jié)構(gòu)諧振和吸收造成的信號失真，恢復(fù)機(jī)體內(nèi)部的源信號。頻域分析是頻譜分析或功率譜分析，再加以適當(dāng)?shù)臑V波技術(shù)。該方法將振動信號分解成它的頻率分量或諧波，這些諧

22、波又分為不同的振動階次，每個階次都有其獨特的含義，把故障狀態(tài)下振動信號的特征與正常狀態(tài)下振動信號的特征進(jìn)行對比，得出故障模式。2.3 油樣分析在機(jī)械故障診斷中，檢測潤滑油中鐵的含量可以間接判定金屬部件的磨損。在柴油機(jī)狀態(tài)監(jiān)測中，潤滑油的鐵譜及光譜分析是可行而有效的方法。鐵譜和光譜在其監(jiān)測功能上有各自的優(yōu)勢和不足，光譜可以準(zhǔn)確地測定潤滑油中磨損元素的含量，但不能了解其存在的形狀，而且其監(jiān)測靈敏度又受到磨粒本身粒度的影響，因此無法判斷磨損的類型。鐵譜可以直觀地了解磨粒的形狀、大小和成份等重要的磨損信息，但對有色金屬就不具有與鐵系磨粒相同的靈敏度，而且分辨能力不如光譜分析儀。所以聯(lián)合采用鐵譜及光譜技

23、術(shù)，獲得了取長補短的效果。2.4 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷方法是通過選擇關(guān)鍵參數(shù)作為網(wǎng)絡(luò)的輸入層，故障類型在輸出層給出。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由于具有較強的非線性映射能力而被廣泛應(yīng)用于故障診斷領(lǐng)域。它通過對故障實例的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，用分布在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的連接權(quán)值來表達(dá)所學(xué)習(xí)的故障診斷知識，具有對故障的聯(lián)想記憶、模式匹配和相似歸納的能力，可以實現(xiàn)故障和征兆間的復(fù)雜的非線性映射關(guān)系。但是，基本BP算法存在著局部極值和收斂速度慢等缺點。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中引入模擬退火法和遺傳算法，可以有效地解決局部極值，提高算法的收斂速度。2.5 灰色系統(tǒng)法灰色診斷法是灰色系統(tǒng)理論在故障診斷中的應(yīng)用。灰色系統(tǒng)理論是我國學(xué)者鄧聚龍

24、教授于1982年提出的，目前已在科技及社會經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域內(nèi)獲得了成功的應(yīng)用，具有一定的世界影響。任何動態(tài)過程都可以稱之為系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)的參數(shù)及其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和與外部聯(lián)系的關(guān)系(即傳遞函數(shù)的特性)已知時，其輸入輸出關(guān)系便確定了。這種系統(tǒng)可稱之為“白色”系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)的參數(shù)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)及特征無法獲知時，這種系統(tǒng)便稱為“黑色”系統(tǒng)或黑箱。而對系統(tǒng)的參數(shù)，結(jié)構(gòu)和特征部分已知，部分未知時，這種系統(tǒng)則稱之為“灰色”系統(tǒng)?；蛘吒爬ǖ卣f，部分信息已知，部分信息未知的這類系統(tǒng)便可稱之為“灰色”系統(tǒng)?；疑到y(tǒng)理論是用一種新穎思路和獨特方法研究利用已知信息來確定系統(tǒng)之未知信息而使系統(tǒng)由“灰”變“白”的過程，又稱為系統(tǒng)的“白化

25、過程”。一臺運行中的設(shè)備就是一個復(fù)雜的灰色系統(tǒng)。它主要表現(xiàn)在其故障(輸入)和征兆(輸出)之間關(guān)系的隨機(jī)性和模糊性。灰色系統(tǒng)理論則把這種關(guān)系統(tǒng)稱為“灰色”關(guān)系，進(jìn)行統(tǒng)一處理。而整個故障診斷的過程就是灰色系統(tǒng)理論處理問題過程的具體體現(xiàn)。因此自80年代末期以來，灰色診斷法在嶄露頭腳的短短的幾年中便受到普遍的關(guān)注和青睞，具有很大的發(fā)展前途。2.6 無損探傷技術(shù)無損探傷技術(shù)是一種從材料和產(chǎn)品的無損檢驗技術(shù)中發(fā)展起來的方法，它是在不破壞材料表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下檢驗機(jī)械零部件缺陷的方法。它使用的手段包括超聲、紅外、X射線、Y射線、聲發(fā)射、滲透染色等。這一套方法目前已發(fā)展成一個獨立的分支，在檢驗由裂紋、砂眼

26、、縮孔等缺陷造成的設(shè)備故障時比較有效。其局限性主要是其某些方法如超聲、射線檢測等有時不便于在動態(tài)下進(jìn)行。以上這些方法是我在這段時間在通過圖書管、上網(wǎng)以及老師所提供的資料總結(jié)出來的，對柴油機(jī)檢測診斷的方法還有很多，我就不做介紹了，在以后的章節(jié)中我將重點介紹儀器檢測診斷法、振動噪聲檢測和油樣分析法在柴油機(jī)檢測診斷中的應(yīng)運。3 傳統(tǒng)柴油發(fā)動機(jī)燃油供給系統(tǒng)的檢測與故障診斷3.1 柴油機(jī)的供油壓力及波形分析柴油機(jī)燃料供給系工作性能的好壞，在很大程度上取決于噴油泵及噴油器的工作質(zhì)量。噴油泵和噴油器的工作質(zhì)量，可通過高壓油管中的壓力變化情況及針閥升程情況反映出來。因此，用示波器觀測高壓油管中的壓力波形與噴油

27、泵凸輪軸轉(zhuǎn)角的對應(yīng)關(guān)系，觀測噴油器針閥升程與凸輪軸轉(zhuǎn)角及高壓油管中壓力的對應(yīng)關(guān)系，就可以判斷柴油機(jī)供給系的工作是否良好。圖1是在柴油機(jī)有負(fù)荷情況下實測的某缸高壓油管內(nèi)壓力p和針閥升程S隨凸輪軸轉(zhuǎn)角的變化曲線，圖中可以看出針閥升程S與壓力p的對應(yīng)關(guān)系。其中：pr為殘余壓力，po為針閥開啟壓力，pb為針閥關(guān)閉壓力，pmax為最大壓力。在橫坐標(biāo)方向上，整個曲線可劃分為三個階段，其中：I為噴油延遲階段，若調(diào)高針閥開啟壓力po，高壓油管滲漏，出油閥偶件或噴油器針閥偶件不密封，隨意增加高壓油管的長度或增加高壓油系統(tǒng)的總?cè)莘e(如漏裝減容體)等，都會使這個階段延長。為主噴油階段，該階段的長短主要與柴油機(jī)負(fù)荷有

28、關(guān)，對于柱塞式噴油泵來說，即與柱塞的供油有效行程長短有關(guān)，供油有效行程越長，該階段越長。III為自由膨脹階段，若高壓油管內(nèi)最大壓力pmax不足，可使該階段縮短，反之使該階段延長。 圖1高壓油管內(nèi)壓力曲線和噴油器針閥升程曲線a)噴油泵端壓力曲線；b)噴油器端壓力曲線；c)針閥升程曲線從圖中可以看出，第I、階段為噴油泵的實際供油階段，第、III階段為噴油器的實際噴油階段。在循環(huán)供油量一定的情況下，若I階段延長和階段縮短，則噴油器針閥升程所占凸輪軸轉(zhuǎn)角減小，使噴油量減少。反之，若I階段縮短和III階段延長，則使噴油量增大。因此，曲線上三個階段的長短，對該缸工作的好壞是有影響的。多缸發(fā)動機(jī)各缸對應(yīng)的I

29、、III階段如果不一致，則對發(fā)動機(jī)工作性能的影響更大。所以，必須將各缸的壓力波同時取出，以多種形式進(jìn)行對比觀測。3.2 主要檢測項目及波形介紹利用示波器可觀測柴油機(jī)燃料系的以下主要項目。3.2.1觀測壓力波形 可觀測到各缸高壓油管中壓力變化的波形。這些波形能以多缸平列波、多缸并列波、多缸重疊波、單缸選缸波和全周期單缸波的形式出現(xiàn)。 全周期單缸波：即單獨將某一缸高壓油管中的壓力隨噴油泵凸輪軸轉(zhuǎn)過360度時的變化情況顯示出來的波形，如圖2所示。波形上有一個人工移動的亮點，指針式表頭可以指示出亮點所在位置的瞬態(tài)壓力。因此移動亮點可準(zhǔn)確測出某缸高壓油管中的參與壓力（Pr）針閥開啟壓力（Po）、針閥關(guān)閉

30、壓力（Pb）和最大壓力（Pmax）圖2 全周期單缸波 多缸平列波：即以各缸高壓油管內(nèi)的殘余壓力（Pr）為基線，將各缸波形按著火次序從左向右首尾項鏈的一種排列形式，如圖3所示。利用該波形可以觀測到各缸點在高度上是否一致，因而可用于比較各缸上述壓力值的一致性。圖3 多缸平列波 多缸并列波：即將各單缸波形按著火次序自上而下單獨放置并將其首部對齊的一種排列形式，如圖4所示。通過觀察各缸波形三階段面積大小，可用于比較各缸供油量、噴油量的一致性圖4 多缸并列波多缸重疊波：即將各單杠波形之首對齊并重疊在一起的一種排列形式，如圖5所示。利用該波形可觀測到各缸波形在高度、長度和面積的一致程度，可用于比較P0、

31、Pb、Pmax、Pr、供油量和噴油量的一致性圖3-5 多缸重疊波3.2.2 觀測針閥升程波形可觀測到噴油器針閥升程與噴油泵凸輪軸轉(zhuǎn)角的對應(yīng)關(guān)系和針閥升程與高壓油管中壓力變化的對應(yīng)關(guān)系。3.2.3 檢測瞬態(tài)壓力可觀測出高壓油管內(nèi)的最高壓力和殘余壓力，有些儀器甚至能測出噴油器針閥開啟壓力和關(guān)閉壓力。3.2.4 供油均勻性判斷通過比較各缸高壓油管中壓力波形的面積，可觀測到各缸供油量的一致性，并能找出供油量過大或過小的缸。3.2.5 觀測異常噴射根據(jù)針閥升程波形，客觀測到停噴、間隔噴射、二次噴射、噴前滴漏、鎮(zhèn)閥和針閥升程波形，可測得1缸或某缸的供油提前角和噴油提前角。3.2.6 檢測供油正時和噴油正時

32、利用閃光法和缸壓法，再配合以被測缸高壓油管中壓力波形和針閥升程波形，可測得1缸的供油提前角和噴油提前角。3.2.7 檢測供油間隔通過觀測屏幕上各缸并列線對應(yīng)的凸輪軸角度，可檢測到各缸供油間隔的大小。3.3 常見的幾種故障波形通過對各種轉(zhuǎn)速下壓力波形，針閥升程波形和瞬態(tài)壓力的觀測，可以有效地判斷氣缸供油量、噴油量、供油壓力、噴油壓力和供油間隔的一致性。針閥升程是判斷實際噴油狀況的重要參數(shù)。因此，通過對針閥升程波形的觀測，可發(fā)現(xiàn)噴油器有無間斷噴射、二次噴射和停噴等故障，常見的故障波形如下：1噴油泵不供油或噴油器針閥在開啟位置“咬死”的故障波形如圖6所示；圖6 噴油泵不供油或噴油器針閥在開啟位置“咬

33、死”故障圖2 噴油器針閥在關(guān)閉位置不能開啟的故障波形圖如圖7所示；圖7 噴油器針閥在關(guān)閉位置不能開啟的故障波形圖3噴油器噴前滴油的故障波形如圖8所示；圖8 噴油器噴前滴油的故障波形4高壓油路密封不嚴(yán)的故障波形圖如圖9所示；圖9 高壓油路密封不嚴(yán)的故障波形5殘余壓力（Pr）上下抖動的故障波形如圖10所示，說明噴油器有隔次噴射現(xiàn)象。圖10 殘余壓力（Pr）上下抖動的故障波形3.4 柴油機(jī)供油正時的檢測供油正時，是指噴油泵正確的供油時間，一般用供油提前角表示。供油提前角，是指噴油泵第1缸柱塞開始供油時，該缸活塞距壓縮終了上止點的曲軸或凸輪軸轉(zhuǎn)角。柴油在氣缸中燃燒存在著著火落后期，要想使活塞在壓縮終了

34、上止點附近獲得最大爆發(fā)壓力，噴油器必須在該上止點前開始噴油。噴油泵向噴油器供油時，由于高壓油管的彈性變形和壓力的升高及傳遞都需要一定時間，因而開始供油時間比開始噴油時間還要提前。供油提前角的大小，對柴油機(jī)的工作過程影響很大。當(dāng)供油提前角過大時，氣缸內(nèi)的速燃期在壓縮終了上止點以前發(fā)生，亦即氣缸內(nèi)爆發(fā)壓力的峰值在活塞到達(dá)上止點以前出現(xiàn)，這將造成功率下降、工作粗暴、油耗增加、著火敲擊聲嚴(yán)重、怠速不良、加速無力及起動困難等現(xiàn)象。當(dāng)供油提前角過小時，氣缸內(nèi)的速燃期在壓縮終了上止點以后較遠(yuǎn)處發(fā)生，使爆發(fā)壓力的峰值降低，同樣造成功率下降、油耗增加、加速無力等現(xiàn)象，且會引起發(fā)動機(jī)過熱。因此，柴油發(fā)動機(jī)具有一個

35、最佳供油提前角是非常重要的。所謂最佳供油提前角，是指在轉(zhuǎn)速和供油量一定的情況下，能獲得最大功率、最小耗油率和最佳排氣凈化的供油提前角。運行中的柴油車，其發(fā)動機(jī)的最佳供油提前角應(yīng)隨轉(zhuǎn)速和供油量的變化而變化。當(dāng)轉(zhuǎn)速越高、供油量越大時，最佳供油提前角也應(yīng)越大。為此，有些柴油機(jī)的噴油泵上裝有供油提前角自動調(diào)節(jié)器，能在初始供油提前角的基礎(chǔ)上，隨轉(zhuǎn)速的變化自動調(diào)節(jié)；也有些柴油機(jī)僅能根據(jù)常用工況(轉(zhuǎn)速和供油量)確定一個固定的最佳供油提前角，使用中不再發(fā)生變化。在柴油機(jī)使用過程中，如發(fā)覺供油正時有問題或噴油泵拆下檢修重新裝回發(fā)動機(jī)時，均需檢查并校正供油正時，其方大體法如下：3.4.1 用閃光法檢測供油正時用閃

36、光法制成的供油正時儀，其組成、結(jié)構(gòu)、工作原理和使用方法與點火正時儀基本相同。常見的柴油機(jī)供油正時儀，其油壓傳感器串接在第1缸高壓油管與噴油器之間或外卡在高壓油管上，可使油壓變?yōu)殡娦盘枺⒂|發(fā)頻率閃光燈(正時燈)。正時燈每閃光1次表示第1缸供油1次，因此閃光與第1缸供油同步。當(dāng)用正時燈對準(zhǔn)柴油機(jī)第1缸壓縮終了上止點標(biāo)記，并按實際供油時間閃光時，可以看到運轉(zhuǎn)中的柴油機(jī)在閃光的照耀下，其轉(zhuǎn)動部分(飛輪或曲軸傳動帶輪)上的供油提前角記號或規(guī)定角度還未到達(dá)固定標(biāo)記，即第l缸活塞還未到達(dá)上止點。此時，若調(diào)整正時燈上的電位器，使閃光逐漸延遲至轉(zhuǎn)動部分上的供油提前角標(biāo)記或規(guī)定角度正好對準(zhǔn)固定標(biāo)記時，那么延遲閃

37、光的時間就是供油提前的時間，經(jīng)過變換將其顯示到指示裝置上，便可讀出要測的供油提前角。 3.5 柴油機(jī)故障診斷實例分析故障現(xiàn)象：一輛奧迪A6L TDI柴油車無法起動、無故障代碼。 -%O  問診：用戶反饋，車輛在故障發(fā)生前期，在行駛中故障燈會突然亮一下，然后車輛就無法加速。停機(jī)后再次起動又正常，此次故障用戶停機(jī)后無法起動，但可以推動著車。用戶將車開到服務(wù)站后，服務(wù)站用診斷儀檢測后發(fā)現(xiàn)存在油路故障，但對低壓油路進(jìn)行了清洗并更換濾芯，然后清除故障代碼，此時依然無法起動。服務(wù)站將正常車輛的噴油泵、ECU、噴油器、發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速傳感器等等進(jìn)行更換后依然無法起動。后由公司派出現(xiàn)場技術(shù)支持人員處理

38、。 BP8jReX  故障診斷檢查與排除： #%.fsJNA$  a將點火開關(guān)打到ON檔，ECU自檢正常，使用診斷儀檢測無故障代碼。 SlD7 X&  b打馬達(dá)，檢查噴油器回油，基本上看不到噴油器回油。使用博世診斷儀讀取動態(tài)數(shù)據(jù)流，發(fā)現(xiàn)打馬達(dá)時無發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號，軌壓峰值為0.2Mpa。 BZk0B ?  c踩油門踏板，油門信號1/2的電位能隨著油門的移動而變化，初步判斷ECU沒有問題，懷疑無曲軸轉(zhuǎn)速傳感器出現(xiàn)問題。 5XinZ  d關(guān)閉鑰匙開關(guān)，拆下發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)行檢測，電阻為980歐正常，對發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速傳感器線束進(jìn)行檢查，電

39、阻正常，但將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器與發(fā)動機(jī)線束插接好后，在ECU端的線束端口進(jìn)行檢測，卻發(fā)現(xiàn)電阻為無窮大。由此判斷發(fā)動機(jī)線束與發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速傳感器針腳接觸不實。對發(fā)動機(jī)線束的曲軸轉(zhuǎn)速傳感器的接口進(jìn)行處理，重新插接，在ECU端的線束端口進(jìn)行檢測曲軸轉(zhuǎn)速傳感器電阻為980歐。 Bu7aeBP  e連接好線束，打開開關(guān)重新起動，發(fā)動機(jī)還未能起動，但發(fā)現(xiàn)噴油器回油大，且故障燈不滅。用診斷儀診斷報：P0340：無相位信號；P0201：1缸斷路提示；P0202：2缸斷路提示；P0204：4缸斷路提示。 EO G&Xa  f對發(fā)動機(jī)線束與相位傳感器的接口進(jìn)行處理，使相位傳感器與發(fā)動機(jī)線

40、束插接良好。同時在ECU端檢測各缸噴油器電阻，除四缸接觸不良外，其余電阻值都正常。對噴油器線束接口進(jìn)行處，使其接觸良好。 #(<SB  g連接好線束，將鑰匙打到ON，清除故障代碼。打起動馬達(dá)，還是無法起動發(fā)動機(jī)，且四個噴油器回油大。 AO1b:  h更換四個噴油器總成，排空之后發(fā)動機(jī)起動正常。 d5qGTT a  總結(jié)：油品問題導(dǎo)致的油路故障是國III車常見的故障，解決此故障需要認(rèn)真細(xì)心，從低壓油路一點一點地順著查，來不得半點馬虎，稍有遺漏就可能走彎路。另外服務(wù)站維修人員的維修操作規(guī)范也很重要，在檢測電路時，不能用萬用表的插針直接頂著各傳感器、執(zhí)行器接口及E

41、CU接口進(jìn)行檢查，應(yīng)使用轉(zhuǎn)接線（比如細(xì)銅絲）進(jìn)行測量，否則很容易導(dǎo)致線束接口接觸不良。綜上所述，通過本文的分析，加深了作者對于奧迪A6L2.7TDI柴油發(fā)動機(jī)的工作特點的了解，特別是柴油發(fā)動機(jī)電控高壓共軌技術(shù)和可調(diào)葉片式渦輪增加技術(shù)得到充分了解，以及學(xué)會了柴油機(jī)供油系統(tǒng)故障排故的基本方法，鍛煉了實際排故能力，還學(xué)會了許多汽車維修的專用儀器的使用，培養(yǎng)了良好的邏輯分析能力，養(yǎng)成了規(guī)范操作的習(xí)慣。對今后解決該類問題有較好的幫助。4 電控柴油發(fā)動機(jī)的故障檢修4.1 故障診斷與檢修的基本原則要診斷并排除一個可能涉及微機(jī)系統(tǒng)的柴油機(jī)故障，首先應(yīng)按普通柴油機(jī)故障的診斷方法，查找可能引起的故障原因，確定故障

42、與微機(jī)有關(guān)后，再利用電控單元自診斷系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷。由于電控柴油發(fā)動機(jī)的供油壓力要比汽油機(jī)高幾十倍甚至上百倍，因此在檢修燃油系統(tǒng)尤其是在更換零部件時需要注意，一定要按照維修手冊的步驟進(jìn)行卸壓。4.2 故障診斷方法及原因分析電控柴油發(fā)動機(jī)常見故障現(xiàn)象有：不啟動、運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)、功率不足、自行停車、飛車、冒黑煙及白煙、爆振和過熱等，其故障診斷的程序如上圖3所示，常見故障的原因分析見表1表1 電控柴油機(jī)常見故障原因分析常見故障原因分析柴 油 機(jī) 不啟動（1）柴油機(jī)預(yù)熱時間不夠。由于溫度過低，造成啟動柴油機(jī)時排氣管冒灰白煙，但不著火。（2）燃燒室內(nèi)積存柴油過多。啟動前的準(zhǔn)備沒有做好，造成多次啟動不著，使進(jìn)

43、入燃燒室的柴油積存過多，啟動更加困難。（3）噴油器不噴油或噴油霧化質(zhì)量太差。在搖轉(zhuǎn)曲柄時聽不到噴油器的噴油響聲，或用起動機(jī)啟動柴油機(jī)時排氣管看不到灰白煙現(xiàn)象。（4）燃油箱至噴油器的油路進(jìn)入空氣。（5）供油提前角過大或過小 （時間控制器有故障）。（6）空氣濾清器進(jìn)氣管全部或大部分堵塞。（7）壓縮壓力不足，造成壓縮終了時氣體溫度過低，使噴入燃燒室的柴油不能點火燃燒。（8）電控單元有故障。柴 油 機(jī) 運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)（1）電子調(diào)速器有故障，各連接件不靈活或間隙過大。（2）調(diào)速器殼體內(nèi)潤滑油面過高，或潤滑油黏度過大。（3）柱塞泵的柱塞調(diào)節(jié)臂與調(diào)節(jié)撥叉間隙過大。 （4）控制套筒位置傳感器有故障。 （5）供油拉

44、桿（或齒條）襯套過大或間隙過小，運動不靈活。（6)柱塞轉(zhuǎn)動不靈活。（7）個別缸的供油撥叉緊固螺釘松動，或齒箍與控制套松動。（8）多缸柴油機(jī)的供油不均勻度過大，壓縮壓力不一致。（9）供油提前角過大或過??；時間控制器有故障。（10）個別缸的出油閥彈簧與柱塞彈簧折斷或彈力不足。（11）燃油油路進(jìn)入空氣。（12）空氣流量計有故障。（13）進(jìn)氣溫度傳感器有故障。（14）個別缸噴油霧化不良。（15）個別缸氣門彈簧過軟或折斷。（16）空氣濾清器或進(jìn)氣管部分堵塞。柴油機(jī)自行停車（1）自行停車時，轉(zhuǎn)速逐漸降低，但柴油機(jī)響聲和尾氣顏色無異常發(fā)現(xiàn)。這類情況多為燃油系故障引起，例如油箱無油、油路進(jìn)入空氣、油路堵塞等。

45、（2）自行停車時，轉(zhuǎn)速雖然也是逐漸降低，但排氣管排黑煙甚至濃黑煙。這類情況多為空氣濾清器或進(jìn)氣管堵塞造成。（3）自行停車時，轉(zhuǎn)速急驟降低，排黑煙。這類故障的原因有：活塞與氣缸的配合間隙過小，當(dāng)柴油機(jī)溫度升高后，活塞在氣缸中卡?。粷櫥筒蛔慊蜻^稀，溫度升高，滲進(jìn)柴油，使相對運動零件的表現(xiàn)為潤滑不良，造成燒瓦、抱軸。（4）自行停車時，轉(zhuǎn)速急驟降低，伴隨異常響聲。這一故障的常見因素有：曲軸或活塞銷折斷；連桿螺栓折斷或連桿螺帽脫落；氣門掉進(jìn)氣缸。柴油機(jī)飛車（1）調(diào)速器失靈、有故障。（2）供油拉桿 （或供油齒條）在供油量最大位置卡住。（3）空氣濾清器油盤的潤滑油加注過多，或露天作業(yè)雨水吸入油盤而使?jié)櫥?/p>

46、油面升高。（4）用柴油或汽油清洗空氣濾清器濾網(wǎng)后，沒有烘干就裝車使用。（5）其他因素造成柴油或潤滑油進(jìn)入燃燒室。（6）調(diào)速器殼體內(nèi)的潤滑油面過高，或黏度過大。噴 油 泵 供油 壓 力 不足 或 不供油（1）低壓油路無油或油壓力過低。（2）由油箱至噴油器的油路有空氣。（3）空氣流量計有故障。（4）柱塞副磨損或柱塞卡住。（5）柱塞彈簧彈力不足或彈簧折斷。（6）出油閥封閉不嚴(yán)或彈簧折斷。（7）柱塞與調(diào)節(jié)臂的鉚合處松動，向供油量小的方向位移。（8）供油拉桿在不供油位置卡住。（9）供油撥叉 （或齒箍）松脫。（10）電子調(diào)速器有故障。柴 油 機(jī) 冒黑煙（1）壓縮壓力不足。使氣缸在壓縮行程終了的空氣量相應(yīng)減

47、少，改變了燃油與空氣的正?；旌媳壤?，造成油多氣少，使燃油在缺氧的條件下燃燒；使壓縮終了的氣體溫度降低，這對燃油的蒸發(fā)、氣化與燃燒都會造成不利的條件和影響；對油霧擴(kuò)散、混合氣的形成也會造成不良影響而排黑煙。（2）空氣濾清器堵塞。（3）供油提前角過小。使活塞在壓縮行程接近上止點或越過上止點下行時，噴油器才開始噴油，縮短了燃油與空氣的混合時間，燃油在燃燒室局部區(qū)域缺氧的條件下燃燒，造成燃燒不良。（4）噴油器噴霧質(zhì)量低劣或滴漏。會使混合氣的形成條件惡化，燃油燃燒不良。（5）空氣流量計損壞。（6）噴油泵供油量過大。使進(jìn)入氣缸的油量增多，空氣不足，造成油多氣少，燃油燃燒不完全。（7）燃油質(zhì)量低劣，工作溫度

48、過低或超負(fù)荷運行。柴 油 機(jī) 冒白煙（1）灰白煙。進(jìn)入氣缸的燃油燃燒不良，部分燃油蒸發(fā)為燃油蒸氣，隨同廢氣排出。原因有：噴油器針閥在開的位置卡住、噴油器噴油霧化不良、供油提前角過小，壓縮壓力嚴(yán)重不足、工作溫度過低、節(jié)溫器損壞、冷卻液溫度傳感器損壞、預(yù)熱系統(tǒng)有故障。（2）水汽白煙。是水分進(jìn)入燃燒室受熱汽化而成，主要原因為：燃油中有水、氣缸墊燒毀、氣缸或氣缸蓋裂紋、柴油機(jī)工作溫度過低。柴 油 機(jī) 冒藍(lán)煙（1）潤滑油從潤滑氣門與導(dǎo)管之間的間隙下漏，進(jìn)入汽缸。（2）潤滑油沿活塞與汽缸之間的間隙上竄，進(jìn)入汽缸。（3）燃油中混入潤滑油。（4）通向汽缸蓋油道附近的汽缸墊燒毀。爆振（1）噴油正時不對。（2）燃油標(biāo)號不對。（3）噴油器漏油。（4）燒機(jī)油 （還可能造成柴油機(jī)失控）。5 柴油機(jī)的檢測與故障診斷的展望5.1 以人工智能技術(shù)為核心的智能化診斷以專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、進(jìn)化算法為代表的人工智能技術(shù)代表了一種新的方法體系，其應(yīng)用為解決故障診斷問題開辟了一條新的途徑。尤其是柴油機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致故障原因種類繁多，隨著柴油機(jī)的日益現(xiàn)代化，基于人工智能的診斷將是一個發(fā)展方向。5.2 多征兆融合技術(shù)柴油機(jī)是一個集摩擦學(xué)、熱力學(xué)、動力學(xué)以及機(jī)械學(xué)為一體的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)。它的不同故障特征信息具有不確定性。為能準(zhǔn)確診斷柴油機(jī)的故障，比較合理的方法就是采用信息融合