大功率柴油發(fā)動機電控系統(tǒng)故障診斷與分析

仲崇成 王柏武

摘要：大功率柴油發(fā)動機是工業(yè)革命時代的產(chǎn)物，對社會經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。電控系統(tǒng)是柴油發(fā)動機與計算機控制技術(shù)相互結(jié)合的產(chǎn)物，也是大功率柴油發(fā)動機發(fā)展的必然趨勢，大幅度提升了發(fā)動機的運轉(zhuǎn)性能，電控系統(tǒng)通過發(fā)電機內(nèi)的傳感器，感知外界的刺激并及時作出反應(yīng)，實現(xiàn)對發(fā)動機運行的控制。因此在大功率柴油發(fā)動機電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的故障代碼和發(fā)動機故障診斷，實現(xiàn)對發(fā)動機精確的維修，確保大功率柴油發(fā)動機高效運行。本文基于此，重點介紹大功率柴油發(fā)動機電控系統(tǒng)，闡述發(fā)電機故障和電控系統(tǒng)故障的診斷方法，并對電控維修人員提出了具體的基本要求。

關(guān)鍵詞：大功率;柴油發(fā)動機;電控系統(tǒng);故障診斷

1? 大功率柴油發(fā)動機電控系統(tǒng)的概述

1.1 電控系統(tǒng)的組成

在計算機技術(shù)高速發(fā)展的背景下，計算機技術(shù)應(yīng)用到各個領(lǐng)域中，柴油發(fā)動機也不例外，計算機控制系統(tǒng)是大功率柴油發(fā)動機電控系統(tǒng)的主要內(nèi)容，因此在大功率柴油發(fā)動機的工作原理與計算機控制系統(tǒng)基本相似，并借助計算機控制系統(tǒng)，大功率柴油發(fā)動機實現(xiàn)實時、精確和高效運行[1]。

大功率柴油發(fā)動機電控系統(tǒng)主要有供油系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)組成，電子控制系統(tǒng)包括傳感器、電子控制模塊、執(zhí)行器;進氣系統(tǒng)包括空氣濾清器和進氣歧管;供油系統(tǒng)包括濾清器、輸油泵、壓力調(diào)節(jié)器、燃油箱和供油軌道[2]。

在大功率柴油發(fā)動機電控系統(tǒng)中，傳感器的地位和作用重大，且是電子控制系統(tǒng)中最重要的部件，從整個系統(tǒng)運作來看，傳感器是類似于中樞神經(jīng)，是控制系統(tǒng)的輸入模塊，能夠有效感知整個電動機的運作狀況，實現(xiàn)實時監(jiān)測的作用。一旦發(fā)電機的運行參數(shù)發(fā)生變化，傳感器就在第一時間內(nèi)警報，比如發(fā)電機的進氣壓力、進氣溫度、柴油燃燒溫度、油門大小、車速等等，都在傳感器的監(jiān)測范圍內(nèi)。

由于大功率柴油發(fā)動機電控系統(tǒng)比較復(fù)雜，所以必須要結(jié)合供油系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)實現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制，在整個控制系統(tǒng)中，傳感器關(guān)系發(fā)動機的正常運行。

1.2 電控系統(tǒng)的工作過程

在大功率柴油發(fā)動機電控系統(tǒng)中，供油系統(tǒng)是確保發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)的另一個重要系統(tǒng)，輸油泵和壓力調(diào)節(jié)器是確保公共油道上的壓力均衡，傳感器則是感知油道內(nèi)的壓力是否均衡，并通過控制壓力調(diào)節(jié)器實現(xiàn)對油道內(nèi)壓力的調(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)壓力恒定的目的[3]。然后公共油道內(nèi)的柴油就會向指定的氣缸內(nèi)輸送，輸送柴油的大小是有噴油器上的電磁閥大小控制的，因為油管內(nèi)的壓力是恒定的，所以電磁閥的開口越大，說明向氣缸內(nèi)輸送柴油的量就越多，發(fā)動機做功也因此增加。而電磁閥開口大小主要是由油門踏板位置控制決定的。油門踏板位置變化越大，說明電磁閥的開口就越大，那么向各個氣缸內(nèi)輸送的油量就越多，此時發(fā)動機的牽引力就越大。

在整個柴油發(fā)動機運行過程中，電子控制模塊實現(xiàn)各個部件相互協(xié)作，確保發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)。電子控制模塊需要儲備大量的信息，尤其是發(fā)動機運行狀態(tài)的目標數(shù)據(jù)和整個發(fā)動機的控制參數(shù)，因此具有RAM、EEPROM和ROM三個儲存器。比如，在踩油門的時候，電子控制模塊會先對儲存中的信息進行對比，當發(fā)現(xiàn)與儲存信息不吻合時，則會立刻做出反饋，并修改發(fā)動機存儲參數(shù)。

在大功率柴油發(fā)動機中，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、功率以及各種相關(guān)的參數(shù)全部存在EEPROM中，燃油的主要控制程序存放在ROM中，EEPROM是為了滿足人們的基本需求，而RAM則是根據(jù)監(jiān)測發(fā)動機的運行參數(shù)，并把監(jiān)測結(jié)果及時發(fā)送給電子控制模塊，確保電子控制模塊不間斷的運行，確保大功率柴油發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)[4]。

2? 電控系統(tǒng)故障診斷

2.1 故障碼的讀取

大功率柴油發(fā)動機在正常運行過程中，經(jīng)常會遇到一些意外因素導致發(fā)動機電控出現(xiàn)故障，電控系統(tǒng)故障就是有傳感器在監(jiān)測過程中接收到外界的刺激，并在第一時間做出反應(yīng)，猶如駕駛員猛踩油門一樣。

電控系統(tǒng)的作用就是對整個發(fā)動機進行全面的控制，當出現(xiàn)故障碼時，則說明發(fā)動機已經(jīng)發(fā)生對應(yīng)的故障。正因為如此，電控系統(tǒng)中存儲著各種各樣的發(fā)動機故障信息，當出現(xiàn)故障時電控系統(tǒng)就會對其進行分析，根據(jù)分析結(jié)果產(chǎn)生對應(yīng)的故障編碼[5]。要想對發(fā)動機進行高效的維修，必須要讀懂故障碼，讀取故障碼的方式有兩種，一種是根據(jù)故障指示燈直接讀取故障信息，然后對其進行有效的維修，此故障碼讀取則是通過故障檢測插座實現(xiàn)不同的跨線連接，然后在儀表盤上現(xiàn)實對應(yīng)的故障碼，在儀表盤上的故障碼種類有很多種，只有專業(yè)人員才能了解其中的意思;另外一種，則是利用故障檢測儀器進度讀取故障信息，此種讀取方法則是直接將儀器連接到故障讀取插座，實現(xiàn)對故障碼的讀取。

2.2 故障碼的清除

當大功率柴油發(fā)動機電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障碼時，必須要對其進行專業(yè)的檢測，了解具體的故障，然后針對性進行維修，從而準確排除故障。一般情況下，只要排除故障，故障碼則會自動消失，所以清楚故障碼就是清楚故障。常見排除故障的方法有兩種，一種是直接關(guān)掉發(fā)電機，然后將電子控制模塊進行拆除，等待15s左右后在對電子控制模塊進行安裝，并確認故障碼是否存在;第二種就是直接清除發(fā)動機故障碼或者是使用故障診斷儀進行清除[6]。

3? 發(fā)動機故障診斷

隨著大功率柴油發(fā)動機性能的提升，電控系統(tǒng)向復(fù)雜化方向發(fā)展，因此發(fā)動機故障也呈現(xiàn)出多元化的特征，因此在發(fā)動機故障診斷中必須要完整的故障診斷方法，這樣才能實現(xiàn)高效、精準的維修。發(fā)動機故障診斷以電動系統(tǒng)正確運行條件為基礎(chǔ)，通過使用特定的手法實現(xiàn)對發(fā)動機電控系統(tǒng)功能失調(diào)原因的查明，從而找出準確的故障位置，并判斷故障是否會進一步發(fā)展。常見的故障診斷方法有三種，具體如下：

3.1 隨車診斷

在大功率柴油發(fā)動機電控系統(tǒng)，具有自診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)只有在出現(xiàn)故障時，才會發(fā)生其作用。除了大功率柴油發(fā)電機電控系統(tǒng)擁有此功能外，其它類型的電子管理系統(tǒng)也擁有此功能，故障診斷程序不在電子控制模塊，而是儲存在電動單元中，如果發(fā)動機處于停止狀態(tài)，故障診斷功能是不發(fā)揮作用的，只有正常運行，才能監(jiān)測發(fā)動機機械狀態(tài)，監(jiān)測發(fā)動機整個工作過程，監(jiān)測電控系統(tǒng)的所有部件是否正常。

3.2 車外診斷

由于大功率柴油發(fā)動機電控系統(tǒng)比較復(fù)雜，所以并不是所有的故障都能利用本身故障診斷功能準確查明，需要借助各種診斷儀器實施全面的檢測，才能找出故障的準確位置，查明故障原因，對于維修人員而言，必須要專業(yè)的技術(shù)和對診斷儀器的熟練使用[7]。另外維修人員是故障診斷的主要參與者，所以維修效率和診斷精度都會受維修人員的能力以及故障診斷儀器的影響。

3.3 集成診斷

集成診斷在大功率柴油發(fā)電機電控系統(tǒng)故障診斷中，是最有效的故障診斷方法，且是車輛診斷技術(shù)的發(fā)展方向，結(jié)合診斷手段和診斷技術(shù)，將各種有效的診斷功能集成到儀器，實現(xiàn)前兩種診斷方法的有機結(jié)合，且具有電子信息檢索技術(shù)于專家系統(tǒng)集成、診斷功能集成和容錯功能強的特征。

4? 維修人員的基本要求

4.1 維修人員應(yīng)具備的基本知識

對大功率柴油發(fā)動機電控系統(tǒng)有著全面的了解的，特別是電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行原理。了解發(fā)動機電控系統(tǒng)的各種故障，并具有對整個電控系統(tǒng)的故障清楚能力。此外，要具有故障診斷綜合分析能力，準確判斷故障性質(zhì)、原因、系統(tǒng)分析，抓住主要矛盾，壓縮故障范圍，找出故障的準確部位。

4.2 基礎(chǔ)故障診斷能力

大功率柴油發(fā)動機電控系統(tǒng)故障主要分為三種：電路故障、油路故障和機械故障，因此在正常運行狀態(tài)下，按照電路、油路、機械等前后順序?qū)崿F(xiàn)對故障的診斷，找出故障原因和位置。例如，在實際維護中，可以大致診斷出以下情況：如果在打開電氣開關(guān)后車輛的電氣設(shè)備不工作，喇叭不響，燈不亮以及啟動電動機不工作，可以確定啟動系統(tǒng)出現(xiàn)故障，常見原因包括啟動線接觸不良，蓄電池放電過度，啟動電動機或啟動繼電器故障等。如果啟動電動機正常運行，則發(fā)動機有起火跡象，但起火后無法正常啟動，并且火焰逐漸熄滅，主要是機油系統(tǒng)供油壓力不足[8]。如果起動電機在電起動過程中正常運行，但是發(fā)動機沒有點火跡象，則可以確定機械傳動機構(gòu)或點火系統(tǒng)有故障。

4.3 電控故障診斷能力

在大功率柴油發(fā)動機電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，維修人員需要根據(jù)故障對發(fā)動機進行判斷，先借助故障診斷儀進行檢查，然后確認故障碼是否對應(yīng)觀察檢測結(jié)果，如果有故障則需要對其進行維修，則可認為故障發(fā)生在電控部分，檢索故障碼表，進一步判定是發(fā)動機ECU故障、燃油噴射系統(tǒng)故障、點火系統(tǒng)故障、傳感器故障、執(zhí)行器故障、線束接觸不良或是斷路短路故障;若沒有故障則可初步認為是機械部分故障，一般采用經(jīng)驗檢查法或儀器檢測法進一步查明故障所在位置。

5? 結(jié)語

總之，在大功率柴油發(fā)動機電控系統(tǒng)全面發(fā)展的背景下，必須要擁有一套完整成熟的系統(tǒng)故障診斷方法，這樣才能確保故障得以準確、高效的處理，發(fā)揮柴油發(fā)動機的作用和價值，另外維修人員影響到故障診斷和維修效率，必須要提高維修人員的專業(yè)技能，確保大功率柴油發(fā)動機電控系統(tǒng)高效檢修。

參考文獻：

[1]盧龍高.電控系統(tǒng)故障引起共軌柴油機不能啟動的原因及診斷[J].河北農(nóng)機，2015（3）：53-54.

[2]顧汝彬.電控高壓共軌柴油機電控系統(tǒng)故障原因分析[J].汽車運用，2013（2）：39-40.

[3]張岳，周文華，楊騰飛，等.電控柴油機OBD系統(tǒng)監(jiān)控需求及管理研究[J].機電工程，2015，32（2）：265-269.

[4]鄧方，邱志卓.汽車電控發(fā)動機系統(tǒng)故障的診斷與維修研究[J].科學技術(shù)創(chuàng)新，2020（7）：158-159.

[5]張利.汽車電控發(fā)動機系統(tǒng)故障的診斷與故障維修研究[J].價值工程，2018，37（13）：200-201.

[6]劉志永.黑箱法在掘進機電控系統(tǒng)故障檢測中的應(yīng)用探析[J].機電工程技術(shù)，2019，48（12）：233-235.

[7]盧建平.針對汽車電控發(fā)動機系統(tǒng)故障的診斷及維修技術(shù)研究[J].時代汽車，2018（12）：193-194.

[8]孫寶明.柴油機電控共軌系統(tǒng)故障診斷思路分析[J].科技經(jīng)濟導刊，2020，28（08）：57-58.