電控柴油發(fā)動機(jī)的故障檢測與維修方式研究

華占偉

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與新國標(biāo)的實施，當(dāng)前的柴油發(fā)動機(jī)已經(jīng)普遍應(yīng)用了電控技術(shù)，對故障檢測、維修的要求也越來越高。本文分析了電控柴油發(fā)動機(jī)的核心組成，探討電控柴油發(fā)動機(jī)的故障檢測與維修方式。

關(guān)鍵詞：電控柴油發(fā)動機(jī);故障檢測;維修方式;研究

Abstract： With the economic development and the implementation of the new national standard， the current diesel engines have generally applied electronic control technology， and the requirements for fault detection and maintenance are getting higher and higher. This article analyzes the core components of electronically controlled diesel engines and discusses the fault detection and maintenance methods of electronically controlled diesel engines.

0? 引言

在石油能源短缺背景下，對柴油的研究力度也越來越強(qiáng)，電控柴油發(fā)動機(jī)將原料液體、機(jī)電充分結(jié)合，構(gòu)建出互助力機(jī)械，與傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)相較而言，電控柴油發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零件數(shù)量多，在工作過程中，也更容易出現(xiàn)突發(fā)問題，因此，必須要高度重視電控柴油發(fā)動機(jī)的故障檢測與維護(hù)保養(yǎng)，以延長其壽命，提高發(fā)動機(jī)功率。

1? 柴油發(fā)動機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展

1.1 當(dāng)前柴油發(fā)動機(jī)電控技術(shù)的類型

關(guān)于電控技術(shù)的發(fā)展，最早于一百余年前開始，上世紀(jì)末期，電控技術(shù)開始成熟，并呈現(xiàn)多元化趨勢，隨著電控技術(shù)的成熟，被廣泛應(yīng)用到諸多領(lǐng)域中。關(guān)于柴油發(fā)動機(jī)電控技術(shù)的應(yīng)用，從上世紀(jì)70年代開始，到了80年代，德國博世、奔馳汽車;美國通用、卡特彼勒;日本小松等，都相繼研發(fā)成功柴油發(fā)動機(jī)電控技術(shù)，并迅速投入使用。柴油發(fā)動機(jī)有著壽命長、高扭矩、低排放、低友好的特征，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，人們對于柴油發(fā)動機(jī)排放性能、經(jīng)濟(jì)性能、動力技能、噪音污染的要求也越加嚴(yán)格，應(yīng)用以往的機(jī)械控制噴油系統(tǒng)，難以滿足規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)，也無法優(yōu)化噴油壓力、噴油量。隨著傳感器技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)的迅速發(fā)展，電子產(chǎn)品成本大幅下降、可靠性和性能也越來越強(qiáng)。實際上，柴油發(fā)動機(jī)排放的碳?xì)浠衔?、一氧化碳?shù)量要低于汽油機(jī)數(shù)量，氮氧化合物排放量與汽油發(fā)動機(jī)不相上下，但是，顆粒物排放量較大，究其根本原因，是由于柴油發(fā)動機(jī)燃燒機(jī)理，其燃燒過程是一種非均質(zhì)燃燒，燃燒進(jìn)程、排放物生成會受到氣缸氣體流動、燃料霧化質(zhì)量、燃燒室狀態(tài)因素的影響，而要解決上述問題，就要采用分段噴射、預(yù)噴射的方式。研究人員在不斷針對柴油發(fā)動機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，應(yīng)用了高壓共軌、電控噴射、渦輪增壓中冷等技術(shù)，讓柴油發(fā)動機(jī)在排放、噪聲、重量上取得了巨大突破，而在排放控制標(biāo)準(zhǔn)的頒布下，電子控制燃油噴射技術(shù)也開始得到普及與推廣。

關(guān)于柴油發(fā)動機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展，包括兩個階段：

常規(guī)壓力電控噴油系統(tǒng)：這一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、繼承性好，但是控制頻率較低、響應(yīng)速度慢、控制精度低、難以實現(xiàn)獨立操作。

高壓電控噴油系統(tǒng)：這一系統(tǒng)在常規(guī)壓力電控噴油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、架構(gòu)上進(jìn)行了改革，是利用電控共軌式噴油系統(tǒng)來控制噴油正時、噴油量、噴油快慢、噴油規(guī)律，繼而滿足時間-壓力控制要求。

1.2 柴油發(fā)動機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展趨勢

噴射方式更高：為了確保尾氣排放量可以達(dá)到法律法規(guī)的要求，需要適當(dāng)提高柴油噴射壓力，在高噴射壓力下，能夠改善空氣混合質(zhì)量，縮短著火延遲期，讓柴油的燃燒變得更為徹底，從而控制好燃燒溫度，減少廢氣排放量。

獨立噴射壓力控制：柴油發(fā)動機(jī)供油系統(tǒng)噴射壓力與轉(zhuǎn)速負(fù)荷之間息息相關(guān)，如果對轉(zhuǎn)速負(fù)荷的要求不高，即可采用調(diào)整噴射壓力的方式來優(yōu)化著火延遲期，確保在任何運行情況下，都可以將廢氣排放降低至最小化。

獨立噴射正時控制：在汽缸處于高溫狀態(tài)或者高壓狀態(tài)時，能夠優(yōu)化柴油應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性能，但是會增加氮氧化物的排放量，推行獨立噴射正時控制系統(tǒng)，能夠讓柴油消耗、廢氣排放之間可以達(dá)到平衡狀態(tài)。

快速斷油能力：噴射完畢后，要確保柴油發(fā)動機(jī)可以迅速斷油，如果斷油不及時，那么會在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量黑煙，增加碳?xì)浠衔锱欧帕?，為了解決這一問題，即可設(shè)置高速電磁開關(guān)閥裝置。

2? 電控柴油發(fā)動機(jī)的核心組成

電控柴油發(fā)動機(jī)包括信號輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、中央處理器幾個部分組成，具體核心組件包括：

信號輸入設(shè)備包括傳感器、開關(guān)構(gòu)成，能夠采集發(fā)動機(jī)工況、駕駛員期望值、運行環(huán)境參數(shù)。傳感器的類型有進(jìn)氣溫度傳感器、加速踏板位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、大氣壓力傳感器、水溫傳感器、齒桿位置傳感器、針閥運動傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器等。信號開關(guān)則包括制動器開關(guān)、巡航控制開關(guān)、怠速開關(guān)、動力轉(zhuǎn)向開關(guān)、空調(diào)開關(guān)、自動變速器空擋開關(guān)。

電子控制單元：電子控制單元屬于電子綜合控制裝置，能夠接收、存儲、計算、分析信息，根據(jù)參數(shù)得出命令數(shù)值，對比標(biāo)準(zhǔn)值與輸出信息數(shù)值，查找出發(fā)動機(jī)故障。

執(zhí)行器：執(zhí)行器是在ECU控制下運行，在電控柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中，執(zhí)行器包括預(yù)行程控制套驅(qū)動執(zhí)行器、油量控制電磁閥、空調(diào)壓縮機(jī)繼電器、進(jìn)氣拍門繼電器等。

3? 電控柴油發(fā)動機(jī)的故障檢測

3.1 先外后內(nèi)

如果電控柴油發(fā)動機(jī)的運行出現(xiàn)故障，在檢測時，要遵循先外后內(nèi)的原則，先對系統(tǒng)外可能發(fā)生故障的區(qū)域來檢查，這可以避免對系統(tǒng)電腦、傳感器、線路、執(zhí)行器的檢查，這些檢查耗時耗力。在具體操作時，首先觀察故障指示燈，若指示燈不顯示，那么可以基本判定為機(jī)械故障，如果指示燈亮，即可通過閃碼來分析故障位置，進(jìn)行處理。

3.2 先簡后繁

電控柴油發(fā)動機(jī)故障類型多為簡單故障，即便是電氣系統(tǒng)的故障，也不難排查。在檢測時，先對電氣系統(tǒng)進(jìn)行初步檢查，看系統(tǒng)的線束連接是否正常，傳感器、執(zhí)行器連接是否正常，線束有無斷開或者松動，電線有沒有出現(xiàn)短路問題，執(zhí)行器與傳感器有沒有出現(xiàn)損傷。如果采用直觀檢查的方式?jīng)]有找出故障，就要應(yīng)用儀器儀表來檢查。

3.3 代碼優(yōu)先

在電控柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中，都能夠?qū)收线M(jìn)行自診斷，如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，自診斷系統(tǒng)就會檢測到故障，發(fā)出報警，以代碼方式將故障信息存儲下來。此時，按下發(fā)動機(jī)檢查開關(guān)，就會閃出閃碼，根據(jù)故障提示來解決即可。

3.4 新件替換排除

電氣系統(tǒng)中，線路故障也十分常見，這一般是由于連接器、配線之間接觸不良導(dǎo)致，這類故障的排查需要花費大量時間，為實際維修環(huán)節(jié)，為了迅速解決問題，可以優(yōu)先采用新件替換，找到故障部件再進(jìn)行排查。有的情況下，發(fā)動機(jī)故障不一定在電子控制系統(tǒng)中出現(xiàn)，如果發(fā)動機(jī)提示故障，但是故障警告燈沒有亮起，那么，可能故障并不是出現(xiàn)在電控系統(tǒng)中，此時，需要應(yīng)用基本診斷程序來排查故障。

3.5 綜合檢測法

如果采用上述措施無法解決問題，就需要借助診斷儀來檢測。

4? 電控柴油發(fā)動機(jī)常見故障的維修

怠速不穩(wěn)：某發(fā)動機(jī)怠速不穩(wěn)，在運行時，出現(xiàn)抖動問題，故障指示燈量，解碼器顯示，故障代碼P0201，提示一缸噴油器控制線路開路，在維修時，應(yīng)用示波器等，對線路、線圈進(jìn)行詳細(xì)檢查，結(jié)果顯示，出現(xiàn)腳線路開路問題，根據(jù)規(guī)章檢測、維修線路后，故障消除。

發(fā)動機(jī)加速無力：某發(fā)動機(jī)出現(xiàn)加速無力表現(xiàn)，故障指示燈亮，解碼器故障顯示為P0100，顯示連接斷路或者斷路，在維修時，通過儀器對線路和線圈進(jìn)行詳細(xì)檢查，確定為腳線路開路，按照規(guī)程維修后，故障消除。

發(fā)動機(jī)冒黑煙：某發(fā)動機(jī)在運行時冒出黑煙，動力不足，解碼器顯示，未出現(xiàn)故障代碼，根據(jù)故障表現(xiàn)，采用邏輯分析的方式來排查，應(yīng)用解碼器與示波器分析執(zhí)行器、傳感器波形與運行數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示，故障是真空調(diào)節(jié)器柱塞卡滯，按照操作規(guī)章維修執(zhí)行器后，維修質(zhì)量滿足要求。

發(fā)動機(jī)不能啟動：某電控柴油發(fā)動機(jī)無法正常啟動，故障指示燈亮，根據(jù)檢查結(jié)果顯示，起動機(jī)、蓄電池可以正常工作，解碼器顯示，故障代碼P0251，提示進(jìn)油計量比例閥線圈出現(xiàn)了開路，維修時，應(yīng)用示波器詳細(xì)檢查線路、線圈，更換閥線圈開路后，恢復(fù)正常。

發(fā)動機(jī)啟動困難：電控柴油發(fā)動機(jī)一般發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)3、4轉(zhuǎn)，即可著火，如果啟動時，有著火征兆，但是無法正常著火，或者需要多次啟動才能著火、啟動著火，都稱之為發(fā)動機(jī)啟動困難。發(fā)動機(jī)啟動困難的原因為：燃油系統(tǒng)壓力未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)、燃油不達(dá)標(biāo)、噴油器漏油、油路有空氣、電控系統(tǒng)元件運行出現(xiàn)異常。針對這一故障，先進(jìn)行故障自診斷，或者應(yīng)用專用診斷儀來檢測，根據(jù)故障信息指示來找出故障原因。

如果是由于燃油品質(zhì)引起的問題，需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求選擇復(fù)合國III規(guī)定的輕柴油，并根據(jù)氣溫變化選擇型號，夏季一般使用0號、冬季使用-10號，如果溫度低于-20℃，需要使用-20號。添加低品質(zhì)柴油，容易造成油路堵塞，導(dǎo)致柴油燃燒不充分，引起啟動困難問題。

如果是由于曲軸信號、凸輪軸信號丟失引起的問題，一般是由于傳感器損壞，或者傳感器固定不牢引起，針對這一問題，要詳細(xì)檢查傳感器的連接是否牢固，有無發(fā)生松動問題，及時固定。

如果是由于低壓油路中混入空氣引起的問題，可能是有裂縫存在、出油管焊接不實、冷卻板內(nèi)泄等問題因此，需要根據(jù)具體問題成因來更換、維修。

如果是由于低壓油路堵塞引起的問題，這一問題一般可以利用手油泵來判斷，如果在壓動手油泵時，有明顯反彈阻力，手泵有響聲，放氣螺釘放開后，柴油噴涌而出，壓力很大，說明油路正常。反之，說明柴油出現(xiàn)了只進(jìn)不出的問題，只要將油路部件油管接頭逐個松開，邊松開、邊泵油，就可以迅速查找到堵塞位置。

5? 結(jié)語

在當(dāng)前這樣一個全球都注重能源和環(huán)境問題的新形勢下，發(fā)展柴油發(fā)動機(jī)電控技術(shù)，以保持柴油機(jī)相關(guān)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，是充分發(fā)揮柴油發(fā)動機(jī)優(yōu)勢的必然措施。隨著柴油發(fā)動機(jī)電控技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，電控燃油噴射系統(tǒng)也越來越多樣化。經(jīng)研究證實：無論是從潛力還是綜合性能等方面來看，柴油發(fā)動機(jī)電控技術(shù)系統(tǒng)都具有良好的優(yōu)勢。電控柴油發(fā)動機(jī)的故障類型多種多樣，在故障的診斷時，不僅需要借助解碼器，作為維修人員，還要全面掌握各個部件的結(jié)構(gòu)特征、原理，借助檢測儀器分析車輛運行狀態(tài)、故障時間、故障地點、運行環(huán)境、保養(yǎng)情況等，分析故障的原因，盡可能縮短檢查時間，利用科學(xué)的維修方式將故障排除。同時，為了降低故障的發(fā)生率，需要定期按照要求更換過濾器，把控好燃油質(zhì)量，確保供油系統(tǒng)的運行穩(wěn)定。

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