農(nóng)機(jī)國三電控發(fā)動機(jī)故障診斷與維修

崔勇++翟旭軍++陶德清++于虹

摘要 隨著國家對農(nóng)業(yè)機(jī)械排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，國三電控發(fā)動機(jī)普遍應(yīng)用到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。國三電控發(fā)動機(jī)的故障診斷與維修有別于國二發(fā)動機(jī)，主要區(qū)別集中在電控系統(tǒng)。通過介紹博世高壓共軌系統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)的組成構(gòu)造、發(fā)動機(jī)自診斷內(nèi)容，闡述了日常維修電控發(fā)動機(jī)的步驟、原則以及常規(guī)故障的診斷和維修方法，以期為農(nóng)機(jī)手的電控發(fā)動機(jī)維修提供參考。

關(guān)鍵詞 國三標(biāo)準(zhǔn)；農(nóng)機(jī)；電控發(fā)動機(jī) ；診斷；維修

中圖分類號 U472.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）19-0159-02

環(huán)境保護(hù)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程中所不可回避的問題，目前針對乘用車和商用車，我國根據(jù)不同地域執(zhí)行了相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)。對于農(nóng)業(yè)機(jī)械，我國執(zhí)行《國家非道路移動機(jī)械使用柴油機(jī)排污標(biāo)準(zhǔn)》（GB20891—2014），該標(biāo)準(zhǔn)主要提出2個(gè)要求：一是農(nóng)用柴油機(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)需盡快轉(zhuǎn)換成國三標(biāo)準(zhǔn)；二是要求在整機(jī)裝配的柴油機(jī)在2015年10月1日以后必須達(dá)到國三標(biāo)準(zhǔn)；2016年4月1日以后，市場上不允許銷售低于國三標(biāo)準(zhǔn)的整機(jī)。由于各農(nóng)機(jī)整機(jī)廠的庫存問題，執(zhí)行國三機(jī)型銷售的時(shí)間點(diǎn)基本上是從2016年底才開始。

從國二標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為國三標(biāo)準(zhǔn)，柴油機(jī)只需采用電控燃油噴射技術(shù)，而無需裝設(shè)尾氣處理裝置即可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，由于國三柴油發(fā)動機(jī)在商用車上早已使用，因而很多配套商用車的發(fā)動機(jī)廠家也配套了農(nóng)機(jī)，比如玉柴、濰柴。從技術(shù)層面來講，農(nóng)用機(jī)械配裝國三柴油機(jī)不存在新的開發(fā)或匹配問題。但對于從事農(nóng)機(jī)操作和農(nóng)機(jī)保養(yǎng)維修的從業(yè)人員來講，國三標(biāo)準(zhǔn)的電噴發(fā)動機(jī)與國二標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動機(jī)在維修保養(yǎng)上存在差異，很多農(nóng)機(jī)手在電控發(fā)動機(jī)出現(xiàn)問題時(shí)只能求助于農(nóng)機(jī)生產(chǎn)廠家甚至發(fā)動機(jī)廠家，從而出現(xiàn)維修不及時(shí)、延誤農(nóng)忙工作等問題[1]。

因此，有必要對農(nóng)機(jī)國三電控發(fā)動機(jī)的常見故障檢修方法進(jìn)行普及。本文以共軌電控發(fā)動機(jī)為例，對農(nóng)機(jī)國三電控發(fā)動機(jī)故障診斷進(jìn)行闡述。

1 博世高壓共軌系統(tǒng)燃油噴射系統(tǒng)

如圖1所示，博世公司的高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)由ECU、高壓油泵、共軌管、電控噴油器以及各種傳感器和執(zhí)行器組成。共軌系統(tǒng)通過各種傳感器檢測發(fā)動機(jī)和整車的實(shí)際狀態(tài)，將信號反饋給ECU，ECU通過計(jì)算和處理，對噴油壓力和噴油率進(jìn)行最優(yōu)控制。與電控汽油機(jī)相似，國三電控柴油機(jī)具備故障自診斷功能，同時(shí)在出現(xiàn)故障時(shí)點(diǎn)亮指示燈并執(zhí)行失效保護(hù)控制。

1.1 ECU故障自診斷功能

ECU具有自診斷功能，通過電控系統(tǒng)中的電信號進(jìn)行故障判斷，并將結(jié)果儲存、輸出、激活相關(guān)失效保護(hù)策略[2]。

ECU對電噴系統(tǒng)相關(guān)的電器故障進(jìn)行自診斷，當(dāng)ECU檢測出相應(yīng)故障，則會自動存儲故障碼或根據(jù)故障等級，自動進(jìn)入失效保護(hù)策略。

失效保護(hù)策略有3種情況：一是發(fā)生輕微故障（不涉及駕駛安全性）時(shí)，只點(diǎn)亮故障燈提示；二是發(fā)生比較嚴(yán)重的故障時(shí)，保持發(fā)動機(jī)以降低功率的方式繼續(xù)運(yùn)行；三是發(fā)生極其嚴(yán)重的故障時(shí)，使發(fā)動機(jī)停止噴油，直至停機(jī)。

1.2 故障指示燈

當(dāng)發(fā)動機(jī)發(fā)生故障時(shí)，位于儀表板的故障指示燈（一般為紅色）會點(diǎn)亮。當(dāng)故障指示燈常亮2 s后熄滅表示上電自檢；故障指示燈常亮表示一般故障；故障指示燈閃爍表示嚴(yán)重故障；當(dāng)故障消除時(shí)故障指示燈會自動熄滅[3]。

1.3 電控柴油機(jī)失效策略

失效策略包含了故障后的駕駛安全性、繼續(xù)駕駛性以及排放性能。失效策略分為4級：一是缺省值，當(dāng)發(fā)生輕微故障（不涉及駕駛安全性）時(shí)，使用缺省值代替真實(shí)值；二是減扭矩，外特性油量會減小一定百分比，在限制范圍內(nèi)油門仍然起作用，當(dāng)轉(zhuǎn)速限制小于1 800 r /min時(shí)整車表現(xiàn)為動力不足；三是跛行回家，當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重電噴系統(tǒng)故障時(shí)，發(fā)動機(jī)處于較危險(xiǎn)情況，控制器會依據(jù)故障嚴(yán)重程度，限制發(fā)動機(jī)的扭矩、轉(zhuǎn)速，在避免危險(xiǎn)的同時(shí)繼續(xù)保持駕駛；四是停機(jī)保護(hù)，發(fā)動機(jī)停機(jī)且無法啟動[4]。

2 故障檢修的步驟與原則

發(fā)動機(jī)的故障存在多樣性和復(fù)雜性。因此，沒有萬能的檢修方法和技巧，特別是機(jī)械系統(tǒng)的檢修。但對于電控系統(tǒng)，存在著一些共性的檢修方法和內(nèi)容。

常見的電控系統(tǒng)檢修包含以下4個(gè)方面。一是電源。電源的供應(yīng)是電控系統(tǒng)正常工作的前提，大部分傳感器和執(zhí)行器的工作電壓是由ECU提供的，因而常見的電源檢修包含電源電路和ECU電源端子的電壓情況。二是線路的導(dǎo)通?？蓽y量兩端子間的電阻確定導(dǎo)通情況。三是短路檢查。包含對地（搭鐵）短路和線與線短路。四是元器件功能檢修。根據(jù)具體元器件采取不同的方法。

2.1 常見電控系統(tǒng)故障的檢修步驟

（1）確定是否存有故障。隨著農(nóng)機(jī)的運(yùn)行，發(fā)動機(jī)的技術(shù)狀況必然發(fā)生變化。因此，當(dāng)發(fā)動機(jī)存在運(yùn)行狀況變化時(shí)，應(yīng)首先明確哪些是正常的，哪些是實(shí)際故障，對故障現(xiàn)象不明顯的，需借助設(shè)備或進(jìn)行測試確定。

（2）確定故障性質(zhì)。根據(jù)故障燈或診斷儀檢查，明確故障是否為電控系統(tǒng)故障。

（3）直觀檢查。檢查線路、插接器等是否存在松動，檢查導(dǎo)線是否存在短路、斷路等現(xiàn)象，檢查進(jìn)氣管路、油管是否有泄漏。

（4）確定故障所在系統(tǒng)。進(jìn)一步檢查、測試，確定故障所在系統(tǒng)，以便進(jìn)一步檢查，做到有的放矢，減少工作量。

2.2 故障檢修原則

（1）先外后內(nèi)。發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)是一個(gè)精密和復(fù)雜的裝置，診斷較困難。因此，在診斷故障時(shí)，可先檢查電控系統(tǒng)以外的部件，再進(jìn)行電控系統(tǒng)的檢查。具體檢查時(shí)，可先觀察故障燈是否點(diǎn)亮，若故障燈不亮，則故障部位基本可確定在機(jī)械系統(tǒng)。

（2）先簡后繁。先檢查線束、插接器的連接情況以及是否松動、破損。傳感器、執(zhí)行器外表是否有明顯損壞，再通過專用工具進(jìn)行檢查。

（3）代碼優(yōu)先。當(dāng)電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，發(fā)動機(jī)自診斷系統(tǒng)會自行監(jiān)測到故障出現(xiàn)，然后點(diǎn)亮故障指示燈，并將故障以故障碼的形式存儲于ECU中。檢修時(shí)，通過讀出故障碼查找故障。

（4）綜合檢修。如前述方法仍查不出故障，可通過故障診斷儀等專用設(shè)備對發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查。

（5）部件替換。通過替換新部件，觀察發(fā)動機(jī)運(yùn)行現(xiàn)象，明確故障點(diǎn)，節(jié)省檢修時(shí)間。

3 常見故障診斷與排除

3.1 無法啟動、難以啟動、運(yùn)行熄火故障

（1）診斷表現(xiàn)：通電自檢時(shí)故障指示燈不亮、診斷儀無法連通、油門接插件沒有5V參考電壓。

故障原因：電噴系統(tǒng)無法上電。

解決方法：檢查電噴系統(tǒng)線束、保險(xiǎn)、電源主開關(guān)以及點(diǎn)火開關(guān)。

（2）診斷表現(xiàn)：萬用表或診斷儀顯示電壓偏低、啟動機(jī)拖轉(zhuǎn)無力、大燈昏暗。

故障原因：蓄電池電壓不足。

解決方法：充電或更換蓄電池。

（3）診斷表現(xiàn)：示波器顯示安裝相位錯誤、診斷儀顯示不同步故障。

故障原因：無法建立工作時(shí)序。

解決方法：檢查曲軸/凸輪軸信號傳感器、接插器、導(dǎo)線是否完好無損；通過傳感器信號孔檢查曲軸、信號盤是否損壞、臟污附著；檢查曲軸信號傳感器以及凸輪相位傳感器接線是否完好無損；如果維修時(shí)進(jìn)行過信號盤等組件的拆裝，則檢查相位是否正確[5]。

3.2 功率、扭矩不足

（1）診斷表現(xiàn)：水溫、進(jìn)氣溫度過高導(dǎo)致熱保護(hù)；水溫傳感器/信號線路、進(jìn)氣溫度傳感器/信號線路故障。

故障原因：熱保護(hù)引起。

解決方法：檢查發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)和氣路；檢查氣溫傳感器或信號線路、檢查水溫傳感器本身或信號線路是否損壞。

（2）診斷表現(xiàn)：診斷儀顯示噴油器驅(qū)動線路出現(xiàn)偶發(fā)故障（開路/ 短路等）。

故障原因：噴油器驅(qū)動故障。

解決方法：檢查噴油器驅(qū)動線路。

3.3 冒黑煙

（1）診斷表現(xiàn)：診斷儀顯示怠速油量增大、怠速轉(zhuǎn)速波動。

故障原因：噴油器滴油、霧化不良等。

解決方法：使用斷缸法進(jìn)行判斷，確認(rèn)后拆檢。

（2）診斷表現(xiàn)：診斷儀顯示壓縮測試結(jié)果不好。

故障原因：氣門漏氣、進(jìn)排氣門調(diào)整錯誤等機(jī)械故障。

解決方法：根據(jù)機(jī)械經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，進(jìn)行氣門間隙、相位等檢查調(diào)整。

4 結(jié)語

農(nóng)機(jī)國三電控發(fā)動機(jī)的維修有別于傳統(tǒng)的國二發(fā)動機(jī)，區(qū)別重點(diǎn)主要在電控系統(tǒng)。因此，在日常使用和故障檢修時(shí)，掌握電控系統(tǒng)常規(guī)的故障檢修步驟、原則和技術(shù)方法至關(guān)重要，特別在農(nóng)忙時(shí)及時(shí)解決故障問題，為農(nóng)機(jī)手的農(nóng)業(yè)作業(yè)提供保障。

5 參考文獻(xiàn)

[1] 杜長征.農(nóng)機(jī)發(fā)動機(jī)構(gòu)造與維修[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2016.

[2] 方俊，許立峰.商用車柴油機(jī)檢修從入門到精通[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

[3] 趙作偉，許予永，梁寶軍，等.農(nóng)機(jī)電控單體泵發(fā)動機(jī)的使用與維護(hù)[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2017（3）：42-43.

[4] 張珠讓.農(nóng)用國三柴油機(jī)的使用與維護(hù)[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2017（6）：40.

[5] 楊新華，楊建，鄭國世.電控柴油機(jī)故障診斷與維修[J].現(xiàn)代零部件，2013（3）：62-65.