淺議共軌柴油發(fā)動機的常見故障_圖文

1、淺議共軌柴油發(fā)動機的常見故障威海交通運輸集團有限公司二分公司姜盛杰國內(nèi)主流的國三發(fā)動機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,但也存在對油品要求苛刻、維護成本高等缺點。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)動機,國內(nèi)常見的電控高壓共軌系統(tǒng)有德國博世共軌系統(tǒng)、美國德爾福共軌系統(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)雜無法保證燃油質(zhì)量,多采用單體泵系統(tǒng),如南岳衡陽單體泵系統(tǒng)、成都威特單體泵系統(tǒng),德爾福單體泵系統(tǒng)因成本及維護費用問題而較少采用。德爾福共軌系統(tǒng)是一款為輕型車設(shè)

2、計的共軌系統(tǒng),早期在玉柴YC4F系列發(fā)動機上大量采用,主要裝配20-30座的小客車,但因該系統(tǒng)對燃油品質(zhì)要求極為苛刻,造成了該款發(fā)動機使用過程中,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)動機及部分錫柴發(fā)動機上,市場占有率較小;而目前國內(nèi)銷量第一的玉柴發(fā)動機的大部分機型以及專業(yè)生產(chǎn)大馬力發(fā)動機具有較高市場占有率的濰柴發(fā)動機都采用博世共軌系統(tǒng),因此,博世共軌系統(tǒng)占據(jù)了中國柴油機電控系統(tǒng)供應(yīng)市場的大部分份額。本文以博世共軌系統(tǒng)為例,介紹本人在電控柴油機檢測與維修的過程中積累和總結(jié)的一些經(jīng)驗,與大家一起交流?，F(xiàn)階段高壓共軌電控柴油機的故障主要集

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,對水分和雜質(zhì)非常敏感,柴油中的水分或雜質(zhì)等可對其造成致命的損傷。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標造成的噴油器卡滯。噴油器內(nèi)部靠柴油潤滑,如果柴油含水分較多,將使噴油器得不到足夠潤滑而造成磨損,同時水分也將使噴油器內(nèi)部精密閥體銹蝕。圖1為保護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)對雜質(zhì)的過濾能力較強,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)幾乎無法用肉眼分辨(如圖3,但是共軌系統(tǒng)對10微米級的雜質(zhì)過濾可達到99.6%。高效率的過濾能力一方面保護了系統(tǒng)的精密部件,但另一方面,由于目前國內(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)動機軌壓過低報警、啟動困難或無法啟動、加速熄火等故障。 表2高壓共軌柴油機使用了多個傳感器(表2,以便實時采集發(fā)動機的運行工況,達到精確控制的目的。傳感器的好壞直接影響著

5、發(fā)動機的工況。但就目前接觸的維修實例分析,傳感器自身發(fā)生故障的概率很小。目前使用的無論是磁電式、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)定范圍都會造成信號失準或者采集不到信號。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)在運行時會產(chǎn)生少量鐵屑,這些鐵屑極易被吸附在傳感器頭部(圖6,相當于改變了傳感器與齒圈的間隙,引起傳感器信號失準或信號丟失,造成發(fā)動機故障,如啟動困難、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)化成電壓信號輸送到ECU分析處理。圖7圖8更換下來的軌壓傳感器大部分都是接插件進水銹蝕所致,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)動機或者涉水時,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式,現(xiàn)在多采用霍爾式。霍爾效應(yīng):半導(dǎo)體片上,長度方向上通過直流電流I,厚度方向上施加磁感應(yīng)強度為B 的磁場時,寬度方向上會產(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)控加速踏板的運動情況。由圖11可以看出兩路輸出電壓信號存在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,信號失效、信號波動、油門開度無法達到100%或者無法回到全關(guān)狀態(tài)即油門卡滯等。當ECU判斷油門信號失效時,會自動進入跛行回家(Limp home狀態(tài),怠速升至1100轉(zhuǎn),油門控制被切斷。油門信號的波動是指因傳感器磨損、接插件松動、線路虛接以及電磁干擾造成的油門信號無法固定總是變動的現(xiàn)象。油門卡滯一般是由于傳感器自身損壞或者線路故障造成的無

8、法全開或者無法全閉的現(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)動機的重要組成部分之一,也是目前電控發(fā)動機故障率最高的部分。圖11商用車車身線路布置較長,如后置發(fā)動機的客車,發(fā)動機至儀表臺的線束長達十幾米,車輛在行駛中的震動顛簸、溫度變化引起線束的震動、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)動機線束就好比人的神經(jīng),神經(jīng)一旦損傷了,發(fā)動機就會工作不正常或者不工作。由于發(fā)動機線束大部分固定在車架內(nèi)部,因此查找起來非常困難,一旦確定是線束的故障就要做好長時間奮戰(zhàn)的準備。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)動機,行駛?cè)Ч镒笥?/p>

9、,發(fā)動機出現(xiàn)異響、加速無力、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、燃油水位信號報警,其中車速信號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)動機轉(zhuǎn)速波動很大(圖13,發(fā)動機怠速明顯不穩(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,對故障模式10,一般是與噴油器有關(guān),當噴油器噴油不好或回油不好時,發(fā)動機轉(zhuǎn)速不能穩(wěn)定,這時ECU試圖通過加大每循環(huán)的油量來維持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定,所以就會有該故障碼出現(xiàn)。結(jié)合故障碼P2269-燃油

10、水位信號報警,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)動機工作異常。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)動機的金龍客車在行駛途中自己熄火,后無法啟動。駕駛員敘述說,車輛行駛正常,后來車輛突然抖動起來,然后自己熄火后無法再次啟動。打開點火鎖,ECU故障燈常亮,用萬用表測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)動機無法啟動的主要原因是無曲軸信號。用萬用表測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,仍然無法啟動。這時候想起還有一個故障碼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)動機順利啟動,運行正常。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)動機,行駛中出現(xiàn)油門失效,怠速提升至1100轉(zhuǎn),進入跛行回家(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。當前故障為油門踏板1電壓值高出上限門檻值。因該車長達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,所以先測量油門位置傳感器電阻特性,在正常范圍內(nèi)。為保證準確性將該油門位置傳感器接到同型號車輛上,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)線測試,即從新制作一條油門位置傳感器與發(fā)動機的連接線束。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)動機線束一般是成捆、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。雖然對于線路故障可以采取“飛線”的方式從新進行連接，但是如果不 查找出故障部位，故障部位的外力就會始終作用在該線束的故障點， 引起更多線路的故障。如果再遇到進水等狀況，就可能會引起短路而 燒毀整車線路或 ECU 電腦。 圖 18 在排查該車線路到發(fā)動機附近時， 發(fā)現(xiàn)有一處線束與發(fā)動機排氣 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線。將該線路接合后故障解決。 圖 19 目前國內(nèi)電控高壓共