高壓共軌柴油機(jī)傳感器的故障檢測(cè)

朱路生　徐敏雅

摘 要：隨著國(guó)家對(duì)柴油機(jī)的排放越來(lái)越嚴(yán)格，電控高壓共軌柴油機(jī)在農(nóng)業(yè)機(jī)械上應(yīng)用日益廣泛。以東風(fēng)1004拖拉機(jī)為例，闡述高壓共軌柴油機(jī)的傳感器故障檢測(cè)與排除，為此類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的維修提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī);傳感器;維修

中圖分類(lèi)號(hào)：S219.01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.10.018

0 引言

高壓共軌柴油機(jī)具有燃油經(jīng)濟(jì)性好、排放污染少、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、調(diào)速精確、響應(yīng)快、具有自診斷功能等優(yōu)點(diǎn)。主要由傳感器、電控單元（ECU）和執(zhí)行器組成。其中傳感器的作用是采集發(fā)動(dòng)機(jī)的主要工作參數(shù)，作為計(jì)算噴油量和判缸的依據(jù)。如果傳感器出現(xiàn)故障，可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)、加速不良、油耗過(guò)高和排放性能差等問(wèn)題。本文針對(duì)傳感器故障，闡述其檢測(cè)與排除方法。

1 主要傳感器及其作用

（1）曲軸轉(zhuǎn)速傳感器。曲軸轉(zhuǎn)速傳感器的主要作用是確定曲軸位置、檢測(cè)活塞上止點(diǎn)和曲軸的轉(zhuǎn)速，是ECU得到的第一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)。ECU根據(jù)此信號(hào)和凸輪軸位置信號(hào)共同完成噴油順序和噴油時(shí)間的計(jì)算。其主要的類(lèi)型是電磁式。

（2）凸輪軸位置傳感器。凸輪軸位置傳感器的作用是判斷發(fā)動(dòng)機(jī)活塞是處于壓縮上止點(diǎn)還是排氣上止點(diǎn)，和曲軸轉(zhuǎn)速傳感器共同完成噴油順序和時(shí)刻的計(jì)算，是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要傳感器之一?，F(xiàn)在此種傳感器的主要類(lèi)型是霍爾式。

（3）水溫傳感器。水溫傳感器為發(fā)動(dòng)機(jī)提供基本噴油量修正信號(hào)，特別是在冷車(chē)啟動(dòng)時(shí)對(duì)噴油器有加濃的作用，也是柴油機(jī)冷車(chē)預(yù)熱的主要依據(jù)。其主要工作原理是內(nèi)部一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，隨溫度的升高，阻值降低。測(cè)量范圍為-40～130 ℃。

（4）進(jìn)氣溫度壓力傳感器。進(jìn)氣溫度壓力傳感器的主要作用是測(cè)量進(jìn)氣的溫度和壓力大小，以此計(jì)算進(jìn)氣的流量，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠適應(yīng)外界環(huán)境溫度和壓力的變化，修正噴油量，使發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳工作狀態(tài)。溫度的測(cè)量原理與水溫傳感器類(lèi)似，壓力的測(cè)量是采用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)。

（5）機(jī)油溫度壓力傳感器。為ECU提供機(jī)油溫度和機(jī)油壓力的參數(shù)，也是計(jì)算噴油修正量的依據(jù)。其工作原理與進(jìn)氣溫度壓力傳感器類(lèi)似。

（6）高壓共軌管壓力傳感器。共軌壓力傳感器的作用是以足夠的精度，在短時(shí)間內(nèi)，精確測(cè)量共軌管的燃油壓力。ECU根據(jù)此信號(hào)，對(duì)燃油計(jì)量單元（PCV）[1]實(shí)施反饋控制，通過(guò)調(diào)整供油量的大小調(diào)節(jié)共軌管中的壓力，使其維持在規(guī)定范圍內(nèi)。其原理與上述壓力傳感器類(lèi)似。

（7）加速踏板位置傳感器。其作用是反應(yīng)駕駛員的意圖，進(jìn)而表示發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷。將負(fù)荷信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)傳輸給ECU，作為噴油量修正信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油量的精確控制。目前，常用的加速踏板位置傳感器的類(lèi)型是線控驅(qū)動(dòng)式。

2 傳感器檢測(cè)流程

傳感器的檢測(cè)步驟如圖1所示，首先使用專(zhuān)用的解碼器讀出發(fā)動(dòng)機(jī)故障碼，判斷故障位置。東風(fēng)1004拖拉機(jī)的專(zhuān)用解碼器如圖2，此解碼器可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)與PC端連接。然后檢查傳感器線路是否異常，主要包括線路是否斷路、短路（包括互短、對(duì)地短路、對(duì)正極短路）、傳感器本體損壞。

對(duì)于斷路、短路可以使用萬(wàn)用表檢測(cè)。用萬(wàn)用表的電阻檔測(cè)量某一根線是否斷路，如果電阻無(wú)窮大，則表示斷路。如果電阻小于2 Ω，則表示線路正常。短路也可用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量，當(dāng)測(cè)量某兩根線是否互短，或者對(duì)地、對(duì)電源是否短路時(shí)，如果電阻無(wú)窮大，則沒(méi)有短路。如果電阻小于2 Ω，則表示存在短路。

對(duì)于傳感器本體故障，結(jié)合傳感器工作原理，可使用萬(wàn)用表或者示波器進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)示波器測(cè)量波形判斷是否存在故障。

3 傳感器檢測(cè)過(guò)程

傳感器的工作原理類(lèi)似，本文不一一列舉。僅闡述主要的傳感器檢測(cè)過(guò)程。

3.1 傳感器線路檢測(cè)

對(duì)于所有傳感器的線路故障，其檢測(cè)步驟類(lèi)似。根據(jù)維修手冊(cè)[2]，確定傳感器與ECU連接的正確端子號(hào)。例如，共軌管壓力傳感器的1號(hào)端子、2號(hào)端子、3號(hào)端子分別與ECU的X2-55、X2-66、X2-52號(hào)針腳連接（如圖3）。傳感器的1號(hào)端子為接地線，2號(hào)端子是信號(hào)輸出線，3號(hào)端子是5 V電源線。拆下蓄電池負(fù)極，拔下傳感器和ECU插接器，采用上述方法，排除線路故障。

3.2 傳感器本體檢測(cè)

（1）曲軸轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)。用萬(wàn)用表測(cè)量電阻，兩端子間線圈的電阻在20 ℃時(shí)為860±86 Ω。用示波器測(cè)試波形，如圖4。波形應(yīng)該是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，周期隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升而降低。測(cè)量傳感器頭部與信號(hào)盤(pán)的間隙，應(yīng)為0.8～1.0 mm。

（2）凸輪軸位置傳感器檢測(cè)。用示波器測(cè)試凸輪軸位置傳感器信號(hào)，波形如圖5，周期隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升而降低。測(cè)量傳感器頭部與感應(yīng)鐵之間的間隙，應(yīng)為0.1～1.5 mm。

（3）水溫傳感器。用萬(wàn)用表測(cè)量不同溫度下水溫傳感器的電阻值，并與維修手冊(cè)中的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比。表中是東風(fēng)1004拖拉機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器在4種溫度下的電阻值[2]，若實(shí)際測(cè)量結(jié)果不符合要求，即可判定傳感器失效。

（4）共軌管壓力傳感器。共軌管壓傳感器信號(hào)特性如圖6，信號(hào)電壓與軌壓成線性關(guān)系。當(dāng)軌壓為0時(shí)，傳感器輸出電壓應(yīng)為0.5 V，當(dāng)達(dá)到最大值時(shí)，傳感器輸出電壓應(yīng)為4.5 V[3]。

（5）加速踏板位置傳感器。加速踏板位置傳感器的信號(hào)與踏板位置成線性關(guān)系，如圖7。測(cè)得電壓值應(yīng)符合維修手冊(cè)中的標(biāo)準(zhǔn)要求，否則判定傳感器失效。

4 結(jié)論

在檢測(cè)傳感器故障時(shí)，要理解傳感器的基本工作原理，首先排除線路故障。有時(shí)傳感器失效的原因可能是ECU故障，但由于概率較低，本文沒(méi)有討論，然后再排除傳感器本體故障。對(duì)于具有周期性的信號(hào)電壓，需選用示波器進(jìn)行測(cè)試。

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