東風dCi11發(fā)動機典型故障分析與診斷研究

摘 要：發(fā)動機是汽車的核心部件，其在正常運轉(zhuǎn)條件下的工況水平直接影響著汽車發(fā)動機質(zhì)量的好壞。如何保證發(fā)動機的產(chǎn)品質(zhì)量以及提高發(fā)動機的使用壽命是整個汽車售后服務行業(yè)亟待解決的難題。文章以東風dCi11發(fā)動機為研究對象，對東風dCi11發(fā)動機的結(jié)構及故障數(shù)目和類型進行統(tǒng)計與分析，找出典型故障，分析產(chǎn)生原因，提出相應改善對策，以達到減少發(fā)動機故障數(shù)量提升發(fā)動機性能和工作可靠性的目的。

關鍵詞：dCi11發(fā)動機;故障;分析;對策

Abstract： Automobile engine is the core component of its overall level of quality and a direct impact on the normal operation of their quality automobile engine， how to ensure that the engine's life and improve the quality of service guarantee engine， the entire automotive aftermarket industry urgent problem. This product is equipped with high-power characteristics and low speed high torque characteristics of the engine as the research object dCi11， Dongfeng dCi11 structure of the engine and the number and type of failure statistics and analysis to identify typical faults， analyze its causes. The corresponding improvement measures. Thereby reducing engine failure， improve engine performance and operational reliability.

1 引言

1.1 課題來源及目的

2003年，東風汽車公司為適應車輛向重型化方向發(fā)展需要，引入了dCi11發(fā)動機。在此基礎上消化吸收再創(chuàng)新并實現(xiàn)國產(chǎn)化。該發(fā)動機采用先進的共軌電噴技術使功率覆蓋350～490KW，兼具大功率和大扭矩特性，能夠滿足各種復雜路況下的使用條件。

伴隨著產(chǎn)品規(guī)?；a(chǎn)及其大量運用，東風dCi11發(fā)動機也出現(xiàn)了一些典型故障。為了使dCi11發(fā)動機能夠更好的服務客戶，減少故障帶來的各種損失，作者仔細對該發(fā)動機在使用過程中出現(xiàn)的各種故障進行分類統(tǒng)計，在統(tǒng)計數(shù)據(jù)的基礎上分析并總結(jié)了該發(fā)動機典型故障出現(xiàn)的原因并找出設計或使用缺陷，提出改進措施，制定相應對策，從而實現(xiàn)減少故障發(fā)生頻次，提高產(chǎn)品應用性能和使用可靠性的目的。

1.2 車用柴油機工作特點

車用柴油機是一個較為典型的機電系統(tǒng)，其故障診斷基理與一般機電系統(tǒng)基本相同，但在工程實踐方面仍有較大差別，主要表現(xiàn)在以下兩點：

首先，車用柴油機是一種高度隨機的系統(tǒng)，和在穩(wěn)定環(huán)境下平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)存在明顯區(qū)別，其所面對的地理和氣候環(huán)境也是不斷變化的。由于工作環(huán)境非常惡劣，載荷和應力的變動范圍大、隨機性強、系統(tǒng)故障率高。因此，故障規(guī)律呈現(xiàn)正態(tài)分布統(tǒng)計特性。

其次，為了提高工作效率，加快熱傳導和熱輻射，車用柴油機大多都設計得小而緊湊，工作空間非常狹小，狀態(tài)信號采集比較困難。

1.3 車用柴油機故障診斷方法

車用柴油機故障診斷主要依據(jù)數(shù)理統(tǒng)計結(jié)果，分析在使用過程中所發(fā)生故障的分布規(guī)律，研究不同故障的危害程度。根據(jù)故障發(fā)生頻次的高低和時間上的延續(xù)性，確定重點關注的子系統(tǒng)和易損壞的零部件，形成故障診斷的理論基礎、技術方法和工程應用手段。最終實現(xiàn)提高產(chǎn)品使用壽命和可靠性的目的。

2 東風dCi11發(fā)動機故障統(tǒng)計分析

2.1 按照故障類別統(tǒng)計

東風dCi11發(fā)動機自2006年上市以來，出現(xiàn)了各種不同類別的故障，總計達250多種。下表1所示，為自2006年6月上市至2020年1月，不同類別故障總數(shù)在1000次以上的統(tǒng)計列表。

通過表1可以看出，發(fā)生頻率最高的故障主要可以分為兩類，機械故障和電子故障。機械故障主要表現(xiàn)為總成及各發(fā)動機附件失效;電子故障主要表現(xiàn)為傳感器、EECU及線束失效。發(fā)生次數(shù)最多的是起動機失效，接近失效總數(shù)的10%。

同時還可以看出，故障主要集中在一些發(fā)動機所帶附件上，比如說起動機、增壓器、發(fā)電機、空調(diào)壓縮機等，而發(fā)動機主體部分發(fā)生故障的頻率非常低，這說明發(fā)動機主體部分的可靠性是有充分保證的。發(fā)動機附件的損壞可能與發(fā)動機運行工況、發(fā)動機震動頻率等客因素有關，發(fā)動機附件的損壞也會影響發(fā)動機運行，使得發(fā)動機整體性能下降甚至導致發(fā)動機總成報廢。因此，解決發(fā)動機的機械故障是減少發(fā)動機故障的重要舉措。

2.2 按照故障發(fā)生年份統(tǒng)計

由于東風dCi11發(fā)動機構造復雜，附件種類繁多，一種零件可能由數(shù)家供應商提供，造成產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、故障類型繁多的情況。下表2選取了自2006年上市初至2020年按故障發(fā)生年份進行統(tǒng)計的結(jié)果。

從表2可以看出東風dCi11發(fā)動機在2015年時的故障率依然非常高，超過了47%，隨著公司對產(chǎn)品品質(zhì)和市場口碑的日益重視，東風采取一些列措施使故障數(shù)不斷降低，到2019年已經(jīng)下降至15%左右?？梢悦黠@看到故障率在逐年下降。故障率及趨勢統(tǒng)計如圖2所示。

3 東風dCi11發(fā)動機典型故障分析與診斷

3.1 噴油器故障分析

噴油器故障描述：發(fā)動機可以正常啟動，但啟動時工作粗暴，雜音多、異常抖動，燃油燃燒不夠充分，運行過程中排氣管有時會伴有黑煙。

檢測過程：

首先，連接檢測儀。檢測發(fā)現(xiàn)怠速時轉(zhuǎn)速不夠穩(wěn)定，燃油噴射率較高;同時，檢測結(jié)果顯示共軌壓力穩(wěn)定，計量單元占空比正常，這可以說明高壓油泵和共軌無異常。

其次，進行加載路試。在路試過程中，隨著油量供給的增加發(fā)動機一般會加速抖動，但發(fā)突卻明顯無力，有缺缸現(xiàn)象;上坡時100%油門踏板位置時增壓壓力較低。

然后，檢查進排氣系統(tǒng)。對排氣制動閥、進氣管路進行短路試驗能夠正常進排氣，中冷器、增壓器能夠正常工作。

最后，進行斷缸測試，斷缸測試結(jié)果如表 3所示。

由表3可以看出，在正常轉(zhuǎn)速為1600—1700rpm的情況下，發(fā)動機各缸轉(zhuǎn)速雖然比較穩(wěn)定但均低于正常值。通過以上分析我們可以初步判斷故障為噴油器故障。

解決對策：更換噴油器及高壓連接管。

更換噴油器后對該發(fā)動機進行復查，首先檢測發(fā)動機在怠速情況下的工作情況，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機聲音平順，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。然后進行加載路試，發(fā)動機加速平穩(wěn)無抖動，增壓正常。斷缸測試結(jié)果如表4 所示。

由表4可以看出，發(fā)動機各缸轉(zhuǎn)速穩(wěn)定且在發(fā)動機正常轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，可以得出該發(fā)動機的故障為噴油器失效，更換噴油器可以修復。

3.2 啟動異常故障分析

發(fā)動機不能啟動可能由油路故障或電路故障，需要依次檢查發(fā)動機油路、電路，找出原因排除故障。

發(fā)動機油路故障主要包括油路中有空氣和共軌無壓力兩種。其中油路中有空氣比較常見，而發(fā)生共軌壓力無法建立故障的次數(shù)較少。

油路中產(chǎn)生空氣的主要原因為有空氣進入低壓油路。當燃油完全用盡時，油箱蓋上的通氣孔會發(fā)生堵塞，導致箱內(nèi)形成真空狀態(tài)，手油泵與泵體之間的密封墊圈破裂導致空氣進入低壓油路。

排出低壓油路中空氣的方法是松開濾清器上的放氣螺栓，用專用工具對手油泵進行泵油，直到流出來的柴油沒有氣泡為止，最后重新擰緊放氣螺栓。

如果在泵油的過程中沒有排出空氣，同時發(fā)動機仍然不能起動，這時就需要結(jié)合電控系統(tǒng)進行診斷。查看在起動機拖轉(zhuǎn)發(fā)動機時，共軌內(nèi)的軌壓情況。如果軌壓比設定值小，并且數(shù)值上一直沒有明顯變化，這說明軌壓異常。使用共軌的柴油機噴油器是電控的，其噴油的一個必要條件就是共軌內(nèi)的壓力必須大于所設定的固定值，車載ECU才會發(fā)出噴油指令，使發(fā)動機正常起動。這說明共軌故障，需要更換共軌重新測試。

3.3 冷卻系統(tǒng)故障分析

東風dCi11發(fā)動機冷卻系統(tǒng)故障主要有冷卻水溫度傳感器損壞或進氣溫度傳感器損壞、發(fā)動機水溫高、發(fā)動機水泵損壞等。

溫度傳感器損壞故障描述：發(fā)動機冷啟動困難。

故障分析：水溫傳感器決定著發(fā)動機冷啟動空燃比。溫度與空燃比的濃度成反比。當發(fā)動機水溫傳感器失靈或遭到損壞后，ECU由于無法感知水溫，為保護發(fā)動機其他零部件不受到損壞將會給水溫傳感器發(fā)送一個固定值，如果環(huán)境溫度偏低，偏低的固定值將無法實現(xiàn)發(fā)動機冷啟動，出現(xiàn)了冷卻系統(tǒng)故障。

解決方法：首先拆下水溫傳感器，將水溫傳感器放置在擁有一定溫度的水中。然后用萬用表測量水溫傳感器兩端在不同溫度下的電阻值，檢測其測量值是否滿足要求。如果測量值異常，則可判斷為傳感器失靈或損壞，需要更換傳感器以解決故障。

發(fā)動機水溫高故障描述：整車儀表盤顯示“風扇轉(zhuǎn)速傳感器對地導通或短路”，并且水溫表指針在紅刻線以上。

故障分析：導致發(fā)動機水溫高的原一般為風扇轉(zhuǎn)速傳感器損壞，風扇離合器無法接受ECU發(fā)出的信號而不能正常工作，出現(xiàn)散熱不良現(xiàn)象?；蛘哂捎陲L扇轉(zhuǎn)速傳感器線束出現(xiàn)故障。

解決方法：更換風扇離合器及線束總成。

發(fā)動機水泵損壞故障描述：ECU因為發(fā)動機水溫過高而報警，導致車輛無法行駛，副水箱反水，無暖風。

故障分析：風扇轉(zhuǎn)速正常，水溫傳感器正常。更換節(jié)溫器沒有效果，冷卻水管路沒有問題，用手感知缸蓋以上的溫度高且升溫快，水泵下端水管及散熱器下部溫度低，可以確認冷卻水沒有循環(huán)。拆下水泵后發(fā)現(xiàn)水泵葉輪與軸滑脫，導致冷卻水無壓力在機體內(nèi)處于靜態(tài)，沒有循環(huán)。

解決方法：更換水泵。

4 結(jié)束語

由于東風dCi11發(fā)動機的工作環(huán)境惡劣，運行過程復雜，因而時常發(fā)生故障。如何提高發(fā)動機的可靠性和安全性，減少故障的發(fā)生和發(fā)展，一直是技術研發(fā)人員和使用人員非常關心的課題。本文圍繞東風dCi11發(fā)動機故障進行研究，簡單闡述了該發(fā)動機的基本結(jié)構，按照不同年份和不同類別對典型故障進行了統(tǒng)計和分析，并對故障發(fā)生原因進行了簡單探討，最終根據(jù)生產(chǎn)和使用情況提出了相應改進措施，可以有效減少發(fā)生頻次，提高產(chǎn)品可靠性，具有一定的理論和實踐價值。

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