（常州交通技師學(xué)院，江蘇 常州 213016）

高壓共軌柴油機(jī)燃油壓力不正常的探討

顏華平

（常州交通技師學(xué)院，江蘇 常州 213016）

現(xiàn)代柴油機(jī)與汽油機(jī)比不僅可以節(jié)油15%到30%，而且在溫室效應(yīng)氣體排放方面降低了45%。在20世紀(jì)90年代以來(lái)柴油在車用動(dòng)力中占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。目前歐美國(guó)家有100%重型車、90%輕型車采用了柴油機(jī)，歐洲柴油轎車已占轎車年產(chǎn)量的50%以上?，F(xiàn)代高壓共軌柴油機(jī)具有，柴油噴射壓力從10MPa提高到200MPa；獨(dú)立的噴射壓力控制技術(shù)；獨(dú)立的燃油噴射正時(shí)控制技術(shù)；可變的預(yù)噴射控制能力；最小油量的控制能力；快速斷油能力；降低驅(qū)動(dòng)扭矩沖擊載荷等特點(diǎn)。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的管理系統(tǒng)采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，柴油機(jī)性能檢測(cè)、故障診斷與傳統(tǒng)的相比就變的復(fù)雜和困難。抓住對(duì)噴射電控執(zhí)行器及電控噴射系統(tǒng)多樣化的研究。對(duì)高壓共軌柴油機(jī)燃油壓力的探討，設(shè)計(jì)一套準(zhǔn)確簡(jiǎn)便的檢測(cè)思路，能夠在教學(xué)中提高教學(xué)質(zhì)量，在生產(chǎn)實(shí)踐中提高生產(chǎn)效率，減少誤判少走彎路。

高壓共軌柴油機(jī)；燃油壓力

1 引言

現(xiàn)代共軌柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油供給系統(tǒng)比傳統(tǒng)柴油機(jī)要復(fù)雜的多，特別是高壓部分的壓力比傳統(tǒng)柴油機(jī)要高出幾十倍。共軌柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的的燃油壓力如果出現(xiàn)故障將直接導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常工作。通過(guò)對(duì)燃油供給系統(tǒng)的細(xì)致研究，以從簡(jiǎn)到難，由外到內(nèi)的原則，設(shè)計(jì)一套檢測(cè)工藝流程勢(shì)在必行。

2 共軌柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油供給系統(tǒng)

共軌柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油供給系統(tǒng)主要由低壓﹑高壓﹑回流及電控四部分組成。如圖1 燃油供給系統(tǒng)。

2.1 低壓部分

低壓部分的主要任務(wù)是將燃油從油箱輸送至高壓泵，在輸送途中將燃油過(guò)濾干凈。送至高壓泵的燃油保證清潔﹑無(wú)空氣及滿足最大負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)所需的燃油量。

燃油在燃油箱（帶有濾網(wǎng)）被輸油泵吸出，經(jīng)加壓過(guò)的燃油通過(guò)低壓管道進(jìn)入燃油濾清器，燃油被過(guò)濾后通過(guò)低壓管道輸送到高壓油泵。如圖1 燃油供給系統(tǒng)淺黃色區(qū)域。

2.2 高壓部分

高壓部分的主要任務(wù)是將需要升壓的燃油升至230 - 1600 bar的工作壓力，將燃油輸送至噴嘴。

燃油進(jìn)入高壓泵后被升壓。高壓燃油通過(guò)高壓輸油管進(jìn)入高壓油軌（高壓儲(chǔ)存器），燃油通過(guò)安裝在高壓油軌上的高壓輸油管到達(dá)噴嘴。如圖1 燃油供給系統(tǒng)深黃色區(qū)域。

2.3 回流部分：

回流部分的主要任務(wù)是將高壓泵﹑高壓油軌﹑噴嘴多余的燃油流回油箱。且噴嘴的回流壓力保持在10bar，保證噴嘴正常工作。

輸送到高壓泵的多余的燃油從回油口流出，經(jīng)低壓油管流回油箱。

圖1

過(guò)高的燃油從高壓油軌上的壓力限制器流出，經(jīng)低壓油管流回油箱。

從潤(rùn)滑噴嘴流出的燃油，通過(guò)壓力保持閥，將系統(tǒng)保持10bar壓力，大于10bar壓力的燃油經(jīng)低壓油管流回油箱。如圖1 燃油供給系統(tǒng)淺黃色區(qū)域。

流回油箱的燃油需經(jīng)雙金屬預(yù)熱閥。

當(dāng)燃油的溫度低于5℃，膨脹元件就會(huì)完全收縮，柱塞在彈簧力的作用下將流回燃油箱的通道封閉。于是回流的暖燃油就被引至燃油濾清器，把濾清器的燃油加熱。

當(dāng)燃油的溫度高于35℃，那么預(yù)熱閥內(nèi)的膨脹元件就會(huì)完全打開(kāi)，回流的暖燃油直接流進(jìn)燃油箱。如圖2雙金屬預(yù)熱閥工作過(guò)程。

2.4 電控部分

電控部分的主要任務(wù)是通過(guò)ECU檢測(cè)的各種信號(hào)，進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)執(zhí)行器合理控制高壓油軌的壓力。

高壓油軌的壓力是通過(guò)高壓泵上的燃油計(jì)量閥調(diào)節(jié)，使高壓泵滿足當(dāng)前工況所需要的壓力。

當(dāng)燃油計(jì)量閥未通電時(shí)，只有非常少的燃油進(jìn)入高壓泵的壓縮室。

圖2

當(dāng)燃油計(jì)量閥被ECU采用脈沖寬度調(diào)制信號(hào)激活。高壓泵的燃油壓力隨著占空比的改變而改變。

ECU通過(guò)高壓油軌上的壓力傳感器感知高壓油軌中的壓力大小。通過(guò)安裝在燃油濾清器到高壓泵管路中的燃油溫度傳感器感知燃油的溫度。

3 高壓共軌柴油機(jī)燃油壓力建壓過(guò)程的描述

供油時(shí)，燃油由電動(dòng)燃油泵從油箱中吸出，通過(guò)燃油濾清器經(jīng)機(jī)械式齒輪泵送往高壓泵。高壓泵會(huì)產(chǎn)生出所需要的高壓噴油壓力，并會(huì)將這個(gè)高壓儲(chǔ)存到高壓油軌中。

圖3

4 高壓共軌柴油機(jī)燃油壓力不正常的診斷

高壓共軌柴油機(jī)因共軌壓力非常高，采用直接測(cè)量，受到條件有限，一般學(xué)校及維修企業(yè)無(wú)法擁有這些昂貴的檢測(cè)設(shè)備。采用現(xiàn)有的設(shè)備，編制合理的工藝，將能達(dá)到事半功倍的目的。歸納以上的原理，對(duì)燃油壓力的的診斷，需完成如下項(xiàng)目：

（1）讀故障碼

（2）讀實(shí)際值

（3）低壓檢測(cè)

（4）高壓壓力實(shí)際值

（5）回流壓力

為了達(dá)到提高維修效率和一次修復(fù)率的目的，特設(shè)計(jì)如圖3 故障診斷流程圖。

4.1 讀故障碼

高壓共軌柴油機(jī)關(guān)于燃油壓力的故障碼不多，查閱維修手冊(cè)的故障代碼表，接合控制單元的電路的分析，其故障范圍有：油泵繼電器﹑油溫傳感器﹑燃油計(jì)量閥及油壓傳感器等故障。

如果出現(xiàn)上述元件的故障代碼，則說(shuō)明控制單元已經(jīng)檢測(cè)出元件有故障。在檢修前必須理解其故障含義，同時(shí)驗(yàn)證故障癥狀與故障內(nèi)容是否一致。這樣維修才有針對(duì)性。

在維修過(guò)程中，必須將故障碼消除后才能做后面的工序。

4.2 讀實(shí)際值

當(dāng)控制單元沒(méi)有故障碼，通過(guò)分析實(shí)際值將能發(fā)現(xiàn)故障的蛛絲馬跡。關(guān)于燃油壓力的主要實(shí)際值如圖4實(shí)際值所示。實(shí)際油軌壓力值反映油軌壓力傳感器感知油軌內(nèi)的壓力，這一值將油軌內(nèi)的壓力﹑壓力傳感器﹑壓力傳感器至ECU的線束及ECU的好壞反映出來(lái)。額定油軌壓力反映ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工況油軌需要達(dá)到的壓力值。額定油軌壓力與實(shí)際油軌壓力對(duì)比，就能反映出壓力是否符合要求。通過(guò)斷開(kāi)壓力傳感器的導(dǎo)線，在導(dǎo)線端子上加壓模擬壓力信號(hào)，觀察實(shí)際油軌壓力值的變化情況，就能將故障范圍區(qū)別開(kāi)來(lái)。隨模擬信號(hào)正常變化的說(shuō)明導(dǎo)線ECU沒(méi)有問(wèn)題。

4.3 低壓檢測(cè)

低壓檢測(cè)有壓力及流量?jī)蓚€(gè)項(xiàng)目。

將如圖5壓力表接入高壓泵入口連接處，打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，控制單元將汽油泵運(yùn)行幾秒， 電動(dòng)燃油泵將燃油充滿系統(tǒng) （最大絕對(duì)壓力. 1.5bar ） ，我們先觀察壓力是否達(dá)到要求，壓力負(fù)荷要求后，測(cè)試流量，同時(shí)觀察油管流出的燃油是否夾雜大量氣泡。

壓力不符合要求，只需對(duì)燃油泵進(jìn)行維修。流量不夠，說(shuō)明系統(tǒng)有節(jié)流，查出堵點(diǎn)加以維修。當(dāng)系統(tǒng)夾雜大量氣泡，說(shuō)明系統(tǒng)有空氣，查明漏氣部位。

圖4 實(shí)際值

圖5 壓力表

4.4 高壓壓力實(shí)際值

在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行或啟動(dòng)時(shí)，在實(shí)際值中高壓傳感器讀取高壓壓力的數(shù)值。高壓壓力是通過(guò)調(diào)節(jié)流量閥調(diào)節(jié)后實(shí)現(xiàn)的。

如果是控制單元調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)流量閥引起高壓壓力不正常，可采用隔離的方法，將調(diào)節(jié)流量閥與電控單元的端子拔掉，壓力恢復(fù)正常，說(shuō)明的確是控制單元引起的，更換ECU。如果壓力還是不正常，說(shuō)明調(diào)節(jié)流量閥﹑高壓泵﹑或燃油壓力調(diào)節(jié)閥有故障。

燃油壓力調(diào)節(jié)閥影響燃油壓力只能是調(diào)節(jié)閥關(guān)閉不嚴(yán)，按這原理特點(diǎn)，我們只需將調(diào)節(jié)閥回至油箱的接頭打開(kāi)，斷開(kāi)與控制單元的導(dǎo)線連接，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候，觀察接頭是否有油流出，有大量油流出，說(shuō)明燃油壓力調(diào)節(jié)閥密閉不嚴(yán)需更換。如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)油流出，則采用排除法，更換高壓泵。

4.5 回流壓力

將如圖5壓力表接入噴嘴與壓力保持閥的回油管路中。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，壓力表正常顯示10bar。如果大于10bar，說(shuō)明壓力保持閥卡死在關(guān)閉位置；如果小于10bar，馬上將壓力保持閥去往燃油箱的管路用鉗子夾癟，壓力馬上上升，說(shuō)明壓力保持閥關(guān)閉不嚴(yán)，如果壓力沒(méi)有上來(lái)，則是高壓的問(wèn)題。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)設(shè)計(jì)合理完整的診斷流程，以故障癥狀入手，注重從原理分析，充分利用現(xiàn)有檢測(cè)設(shè)備，以數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證判斷，盡可能少的拆解步驟，提高了診斷效率及準(zhǔn)確率。大量減少了不必要的拆解步驟，無(wú)論是在教學(xué)中還是在生產(chǎn)實(shí)踐工作，將起到很好的指引作用。使一些盲區(qū)及疑難雜癥迎刃而解。培養(yǎng)應(yīng)用設(shè)備分析問(wèn)題的能力。

[1]朱軍 ．汽車故障診斷方法[M]． 人們交通出版社，2008．

[2]吳森． BOSCH柴油機(jī)管理系統(tǒng)[M]．北京理工大學(xué)出版社，2010．

[3]最新電控柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電路維修圖集及案例分析[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011．

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