豐田柯斯達中型客車柴油發(fā)動機動力不足檢修

葉峻峰

引言

目前，國內外柴油發(fā)動機普遍實現(xiàn)了電子化控制，其中高壓共軌、電控噴射、渦輪增壓中冷等技術在現(xiàn)代先進的汽車柴油機上得到了廣泛運用。相較于傳統(tǒng)的機械噴射系統(tǒng)，電控噴射系統(tǒng)有效地改善柴油機的燃油經(jīng)濟性和動力性，也降低氮氧化物和煙度的排放;與此同時，對維修人員的技能提出了更高的要求。

電控柴油發(fā)動機作為車輛的動力裝置，工作性能的好壞直接影響汽車的動力性與經(jīng)濟性。其中動力不足是柴油機常見的故障，主要引發(fā)車輛提速遲緩、加速性能變差以及爬坡無力等癥狀，特別是在大負荷工況下，柴油機表現(xiàn)出動力明顯不足，車輛行駛無力且油耗增加。

本文針對電控柴油機動力不足現(xiàn)象，將對進排氣系統(tǒng)、氣缸氣密性、高壓共軌供油系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)等進行檢查。但是，在利用豐田二代診斷儀TOYOTA Intelligent Tester 2（簡稱ITT2）讀取發(fā)動機電子控制系統(tǒng)故障代碼DTC與數(shù)據(jù)流，發(fā)現(xiàn)了故障代碼P0088且在加速工況高壓油軌油壓參數(shù)異常。因此，結合N04C型號柴油發(fā)動機燃油供給系統(tǒng)組成與工作原理，優(yōu)先考慮對高壓共軌電控噴射系統(tǒng)電路與油路進行檢修。

一、高壓共軌燃油噴系統(tǒng)構成與工作原理

（一）高壓共軌燃油噴系統(tǒng)構成

豐田柯斯達Coaster中型客車搭載N04C型號電控柴油發(fā)動機，如圖1所示。

其高壓共軌燃油噴系統(tǒng)主要部件組成和工作原理與汽油機電控燃油噴射系統(tǒng)相類似，如圖2所示。該型號柴油電控發(fā)動機采有日本電裝公司基于HP3的三缸HP4型輸油泵的高壓共軌系統(tǒng)，包含燃油供給系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)兩大部分，燃油供油系統(tǒng)低壓油路部分主要由柴油箱、輸油泵、濾清器、低油管等部件組成;高壓油路部分組成部件有高壓供油泵、吸油控制閥、高壓油軌、共軌壓力傳感器和噴油器等。高壓共軌系統(tǒng)的電子控制系統(tǒng)主要由傳感器、執(zhí)行器和電控單元ECU組成。電控單元ECU作為控制系統(tǒng)的司令部，接收傳感器和數(shù)據(jù)導線獲取的駕駛員加速踏板開度、檔位以及車輛和柴油機的實時運行信息，對這些信息按照預設程序進行處理，向噴油器電磁閥、吸油控制閥、輸油泵繼電器等發(fā)出相應的控制和調節(jié)指令，對柴油的運轉進行控制與調節(jié)。傳感器部分包括：進氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、空氣流量計、油軌壓力傳感器、油門踏板傳感器、曲軸轉速傳感器、凸軸位置傳感器等。

（二）高壓共軌燃油噴系統(tǒng)工作原理

如圖2所示，貯存在油箱中的柴油被低壓油泵抽入柴油濾清器，流經(jīng)吸油控制閥SCV輸入高壓油泵，高壓油泵將低壓油轉化為高壓油后送入高壓油軌中，油軌中的壓力由電控單元ECU和油壓電控模塊根據(jù)燃油壓力傳感器檢測油軌壓力以及預設值進行調節(jié)控制。高壓油軌內的燃油經(jīng)過高壓油管進入噴油器;ECU根據(jù)各種傳感器及開關檢測電控柴油機的實時運行狀態(tài)，并將接收到的信號與存儲器中的相應參數(shù)和最優(yōu)運行結果比較，ECU根據(jù)比較偏離值的大小和方向按一定的控制策略進行有關信息分析處理，再計算出相應的控制指令，確定合適的噴油正時和噴油時，以控制噴油器的噴油起始時刻和持續(xù)時間，操縱電液控制的噴油器將柴油噴入氣缸內完成燃燒。

（三）控制閥SCV的結構與工作原理

高壓供油泵裝備有一個緊湊型吸油控制閥SCV，如圖3所示，吸油控制閥具體結構如圖4所示。

如圖5所示，電控柴油發(fā)動機電子控制單元通過向吸油控制閥發(fā)送一定占空比的脈沖，改變吸油控制閥閥門開啟的大小和關閉回通油道的時刻及關閉持續(xù)的時間，調節(jié)進入供給泵腔內被壓縮的柴油量，從而控制了高壓泵供油量，達到控制共軌內的柴油壓力的目標。

二、實例案例

一輛豐田柯斯達Coaster中型客車進廠時，客戶反映車輛行駛中柴油發(fā)動機故障燈亮，發(fā)動機加速不起，油門踩到底也只能跑到40km/h。為此，維修技師首先使用豐田二代診斷儀ITT2讀取故障代碼DTC，結果顯示故障代碼：P0088油軌/系統(tǒng)壓力太高，清除故障代碼后對故障車輛進行路試發(fā)現(xiàn)，當油門踩到底時，車輛出現(xiàn)提速后出現(xiàn)動力后繼不足，在發(fā)動機轉速3000r/min區(qū)域時突然轉速下降，最高車速只能到40km/h左右，說明動力性指標嚴重下降，這與客戶所說描述的情況一致;與此同時，發(fā)動機故障燈馬上又亮了，讀取故障代碼DTC為P008。

三、故障診斷與排除

（一）故障檢查與診斷

該車型搭載N04C型共軌柴油發(fā)動機，采用直列4缸16氣門、側式凸輪軸（OHV）、排量4.0升帶渦輪增壓系統(tǒng)。分析故障代碼產(chǎn)生原因并查閱修理手冊，對燃油系統(tǒng)低壓油路、供油泵吸油控制閥以及電子控制系統(tǒng)等總成及系統(tǒng)進行檢查和相關電路入手，以確定故障發(fā)生的具體部位。

1） 檢查燃油低壓油路：車輛發(fā)動機動力不足故障可能是實際燃油壓力過低引起的，于是檢查低壓油管，并未發(fā)現(xiàn)彎曲、變形等;拆下柴油濾清器和吸油器濾芯發(fā)現(xiàn)堵塞嚴重，且燃油箱內部生銹嚴重，如圖6所示，建議客戶更換燃油箱、柴油濾清器和吸油器濾芯，經(jīng)客戶同意后更換以上部件，但故障卻未排除。

2）檢查高壓油泵吸油控制閥SCV（Suction Control Valve）：根據(jù)修理手冊檢查步驟，對高壓油泵吸油控制閥進行檢查，其端子如圖7所示，拔下吸油控制閥插接器后，測量吸油控制閥1-2端子之間的電阻為2.0Ω（標準1.9-2.3Ω），測量值在正常范圍。

檢查吸油控制閥與發(fā)動機電控單元之間電路的是否斷路、對地短路等，根據(jù)圖8、圖9吸油控制閥與電腦端子信息以及吸油控制閥電路進行檢查，測量結果如表1、表2所示。

從表1、表2實測結果中并未發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，確定吸油控制閥與柴油發(fā)動機電控單元之間電路工作正常。

3）讀取發(fā)動機電子控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)：利用ITT2查看電控柴油發(fā)動機數(shù)據(jù)流，在發(fā)動機怠速工況下，實際燃油壓力與目標燃油壓力相符，標準值在25000-35000kpa之間，測試結果數(shù)據(jù)流如表3所示。

從表3中可知，怠速工況數(shù)據(jù)流測試結果符合要求，并未發(fā)現(xiàn)異常。

在無負載條件下進行加速測試，發(fā)動機在3000r/min區(qū)域時，故障突然發(fā)生，實際燃油壓力從75200kpa驟升至92310kpa，明顯超過目標燃油壓力要求，標準范圍為7000-9000kpa，測試結果數(shù)據(jù)流如表4所示。

從表4數(shù)據(jù)中分析可知，N04C柴油發(fā)動機燃油供給系統(tǒng)故障引起的軌壓超高存在兩種可能性，其一是供油量過多，使進入共軌管的高壓油過多而引起的軌壓超高，其二是回油管中回油不暢導致發(fā)動機內多余燃油積累而引起的軌壓超高。

（二）故障排除

根據(jù)柴油機加速工況數(shù)據(jù)流結果分析，于是決定進行下一步檢查：將吸油控制閥連接器斷開，啟動電控柴油機，此時發(fā)動機卻能起動，說明低壓油路的柴油能進高壓油泵泵腔內。正常情況下，電控柴油機應不能起動，因為斷開吸油控制閥連接器后，吸油控制閥與發(fā)動機ECU失去通訊功能，吸油控制閥線圈處于斷電狀態(tài)，控制閥閥門位于常閉位置，低壓油路的柴油未能進入高壓油泵泵腔內，無法產(chǎn)生高壓油，因此，電控柴電機不能起動。由此表明吸油控制閥工作異常，經(jīng)過之前的基本檢查，并未發(fā)現(xiàn)吸油控制閥線圈電阻、控制電圖10受腐蝕的密封膠圈路異常，于是決定對吸油控制閥進行拆檢，在拆檢前，對柴油機燃油供給系統(tǒng)進行泄壓處理，當拆下高壓供油泵吸油控制閥時，發(fā)現(xiàn)其密封膠圈已有一處腐蝕，如圖10所示。

可見密封膠圈的破損，造成了高壓油泵泵腔與低壓油路之間的密封性下降，柴油可不經(jīng)吸油控制閥而直接進入高壓油泵泵腔內，吸油控制閥失去了調節(jié)低壓油路燃油進行高壓油泵的能力，致使高壓油軌共軌壓力超高，柴油電控發(fā)動機啟動失效保護模式，將發(fā)動機處于轉速限制在1200r/min之下，為“跛行回家”狀態(tài)。最后，更換吸油控制閥的密封膠圈，經(jīng)反復試車該車加速正常，發(fā)動機故障燈也未再亮。查看數(shù)據(jù)流，發(fā)動機怠速和加速時實際燃油壓力都在標準范圍內，車輛故障完全排除。

結語

（1） 此類故障位置較為隱蔽，在故障的排除過程中通常會按經(jīng)驗判斷，若經(jīng)驗不足，將導致故障修復進度變慢。

（2）在檢查故障過程中，若有故障代碼提示，務必根據(jù)故障代碼DTC的含義依據(jù)維修手冊建議的檢查項目與流程進行檢查，并運用數(shù)據(jù)流分析來縮小故障部位范圍，以確定故障點。

（3）故障燈被點亮，故障代碼DTC為P0088表示油軌/系統(tǒng)壓力太高，說明柴油發(fā)動機電控單元檢測到發(fā)動機有嚴重的故障，因此進入失效保護模式，啟動限制轉速保護措施，避免了柴油發(fā)動機高負荷運轉以防止故障擴大。

責任編輯 朱守鋰