胡志慧 上海鐵路局杭州供電段

1 引言

接觸網(wǎng)作業(yè)車是鐵路接觸網(wǎng)線路的施工與檢修用車，它由走行系統(tǒng)、動力傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等組成。動力傳動系統(tǒng)中發(fā)動機的燃油供給系統(tǒng)，因為承受較大的機械負荷與熱負荷，在柴油機系統(tǒng)中經(jīng)常發(fā)生故障，因此供油系統(tǒng)性能的好壞直接影響發(fā)動機的性能和可靠性。電控高壓共軌系統(tǒng)是一種比傳統(tǒng)柴油機燃油供給系統(tǒng)具有更好的動力性和經(jīng)濟性的燃油供給系統(tǒng)。

本文以博世公司高壓共軌系統(tǒng)為例，圍繞其在接觸網(wǎng)作業(yè)車中應(yīng)用時維修方式及常見的故障展開分析。

2 電控高壓共軌系統(tǒng)概述

高壓共軌系統(tǒng)由電子控制系統(tǒng)和燃油供給系統(tǒng)兩部分組成。電控高壓共軌系統(tǒng)和傳統(tǒng)的燃油供給系統(tǒng)最大的差別是高壓油泵不與噴油器直接連接，中間增加了存儲和保存油壓的燃油油軌。這樣噴油器和高壓油泵的工作狀態(tài)不發(fā)生直接聯(lián)系。高壓柴油共軌系統(tǒng)是在高壓油泵、壓力傳感器和電子控制模塊ECM組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開的一種供油系統(tǒng)。如圖1所示。這種系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)柴油機供油系統(tǒng)中供油壓力隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的供油方式而言，它可以根據(jù)燃油軌壓力和電磁閥開啟時間的長短來精確控制噴油量，使發(fā)動機始終處在最佳工作狀態(tài)，同時最大程度控制發(fā)動機的排放量，將污染降到最低。

3 高壓共軌電控系統(tǒng)的工作原理、檢修方式與故障分析

高壓共軌系統(tǒng)的電子控制系統(tǒng)具有故障診斷功能，電控系統(tǒng)由ECM、各種傳感器和執(zhí)行器組成。電子控制模塊ECM根據(jù)各種傳感器的輸入信號，由ECM經(jīng)過比較、運算、處理后，將指令發(fā)送到燃油系統(tǒng)、車輛和發(fā)動機執(zhí)行器，進行噴油時間和噴油量的最佳控制，向噴油控制閥發(fā)出開啟或關(guān)閉指令，從而精確控制發(fā)動機的工作過程。由此可見，傳感器的狀態(tài)是否良好，在高壓共軌系統(tǒng)的正常運行中起著十分重要的作用。

圖1 電控高壓共軌燃油系統(tǒng)的組成

3.1 油門位置傳感器APPS

3.1.1 油門位置傳感器的工作原理

油門位置傳感器安裝在加速踏板上，當駕駛員踩下加速踏板時，油門位置傳感器將油門位置信號傳輸給ECM。油門位置傳感器電路有3條導線，即信號導線、電源導線和回路線。油門位置傳感器常見形式有雙電位計式、帶有冗余的雙電位計式、帶怠速觸點單電位計式等。圖2為雙電位計式油門位置傳感器電路。油門位置傳感器同時輸出兩路信號給ECM，兩個電壓信號成比例變化，一個是另一個的兩倍，這樣有助于提高輸出信號的可靠性。

圖2 油門位置傳感器電路

電位計式加速踏板位置傳感器以分壓電路原理工作，ECM供給傳感器電路5V電壓。電子油門踏板通過轉(zhuǎn)軸與傳感器內(nèi)部的滑動變阻器的電刷連接，加速踏板位置傳感器的位置改變時，電刷與接地端的電壓發(fā)生改變，ECM將該電壓轉(zhuǎn)變成加速踏板的位置信號。

3.1.2 油門位置傳感器的檢修

為了避免損壞傳感器的觸針和線束，進行測量時應(yīng)使用專用測試連接器和連接導線。

（1）檢查傳感器的電阻值。在釋放和踩下加速踏板時，測量傳感器的+5 V電源觸針和回路觸針間電阻，其電阻值應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)。

（2）檢查傳感器觸針間電阻值。在釋放和踩下加速踏板時，測量傳感器的電源觸針和信號觸針間電阻，其電阻值應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)。

（3）檢查是否存在短路接地。分別測量傳感器的電源觸針與接地之間的電阻、信號觸針與接地之間的電阻，應(yīng)大于100 kΩ。

（4）檢查是否存在開路。分別測量電源線、信號線、回路線間電阻，應(yīng)小于10 Ω。

3.1.3 油門位置傳感器的故障分析

（1）無法測得油門位置信號

原因：ECM至傳感器之間的線路斷路。

（2）發(fā)動機加速無力

原因：傳感器內(nèi)部2套電阻之間不能夠相互檢測，ECM無法獲得當前油門踏板的正確位置，出現(xiàn)發(fā)動機加速無力的故障現(xiàn)象；電位計中某一套電阻失效導致ECM接收錯誤信號。

（3）發(fā)動機不能加速

原因：電子油門踏板內(nèi)電位計失效或者線路斷路。

3.2 進氣歧管溫度傳感器MAT

3.2.1 進氣歧管溫度傳感器的工作原理

進氣溫度傳感器用于測量進氣溫度，并將其轉(zhuǎn)換成電信號傳輸給ECM。進氣溫度傳感器是一個負溫度系數(shù)的熱敏電阻，其電阻隨進氣溫度變化而變化。進氣溫度傳感器可以安裝在進氣壓力傳感器內(nèi)，發(fā)動機進氣溫度高時控制單元會減少噴油量，反之則增加噴油量。圖3所示為進氣歧管溫度傳感器電路。

圖3 進氣歧管溫度傳感器電路

3.2.2 進氣歧管溫度傳感器的檢修

（1）檢查進氣歧管溫度傳感器，其溫度與電阻的對應(yīng)值應(yīng)符合規(guī)定。

（2）檢查傳感器電阻。測量傳感器連接器中的1號觸針和2號觸針間的電阻，其電阻值應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)。

（3）檢查是否存在開路。測量ECM上21號觸針和傳感器線束側(cè)的1號觸針、29號觸針和2號觸針間的電阻，電阻均應(yīng)小于10 Ω。

（4）檢查是否短路接地。分別測量21號觸針、29號觸針與機體間的電阻，電阻均應(yīng)大于100 kΩ。

（5）檢查觸針與觸針間是否短路。分別測量21號觸針、29號觸針與其他所有觸針間的電阻，電阻值均應(yīng)大于100 kΩ。

3.2.3 進氣歧管溫度傳感器的故障分析

如果進氣歧管溫度傳感器存在故障會產(chǎn)生發(fā)動機熄火、怠速不良等故障現(xiàn)象。負溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器常見故障為信號不正常，傳感器或線束短路，會出現(xiàn)虛假的高溫信號；傳感器或線束開路、端子進水或回路線接觸不良，會出現(xiàn)虛假的低溫信號。

（1）當傳感器數(shù)據(jù)流出現(xiàn)虛假的高溫信號時，ECM會減少噴油量，使混合氣體過稀，造成發(fā)動機輸出功率不足，起動無力，排氣管冒白煙。

（2）當傳感器數(shù)據(jù)流出現(xiàn)虛假的低溫信號時，ECM會增加噴油量，造成燃油的消耗量過高，混合氣體過濃，排氣管冒黑煙。

3.3 進氣歧管壓力傳感器MAP

3.3.1 進氣歧管壓力傳感器工作原理

進氣歧管壓力傳感器用于檢測進氣壓力，ECM根據(jù)進氣壓力大小轉(zhuǎn)換成空氣質(zhì)量流量大小，ECM按空燃比控制噴油量。

單晶硅材料在受到應(yīng)力作用后，其電阻率發(fā)生明顯變化的現(xiàn)象，這種效應(yīng)稱為壓阻效應(yīng)。進氣歧管絕對壓力傳感器就是利用這種效應(yīng)制成的。圖4為進氣歧管壓力傳感器電路。

圖4 進氣歧管壓力傳感器電路

3.3.2 進氣歧管壓力傳感器的檢修

（1）檢查傳感器和發(fā)動機線束連接器觸針。從傳感器上拆下發(fā)動機線束，檢查觸針應(yīng)不存在損壞為合格。

（2）測量傳感器的3號觸針與4號觸針間電阻，電阻值應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)，否則應(yīng)更換傳感器。

（3）測量電源電壓。測量傳感器連接器的1號觸針與3號觸針間的電源電壓，電壓應(yīng)為4.75 V～5.25 V為合格。

（4）測量信號電壓。測量傳感器連接器的4號觸針和蓄電池負極接線柱之間的信號電壓，電壓值應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)。

（5）測量傳感器連接器的3號觸針和蓄電池負極接線柱之間的電源電壓，電壓應(yīng)為4.75 V～5.25 V為合格。

（6）檢查傳感器連接器和蓄電池負極間回路電阻值。測量傳感器連接器的1號觸針和蓄電池負極間回路電阻值，小于10 Ω為合格。

（7）檢查是否存在開路。

分別測量10號觸針與3號觸針間的電阻，21號觸針與1號觸針間，28號觸針與4號觸針間的電阻值，小于10 Ω為合格。

3.3.3 進氣歧管壓力傳感器故障分析

如果進氣壓力傳感器發(fā)生故障，會發(fā)生怠速不穩(wěn)，加速響應(yīng)慢，發(fā)動機無力，油耗增加等現(xiàn)象。

（1）當傳感器數(shù)據(jù)流出現(xiàn)虛假的低壓信號時，ECM會減少噴油量，使混合氣體過稀，在氣缸內(nèi)燃燒火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p慢，導致發(fā)動機不易啟動，啟動后轉(zhuǎn)速不易提高，動力不足。

（2）當傳感器數(shù)據(jù)流出現(xiàn)虛假的高壓信號時，ECM會增加噴油量，使混合氣體過濃，由于燃燒不完全，氣缸蓋、活塞頂、氣門和火花塞將嚴重積炭，排氣管放炮、冒黑煙，發(fā)動機動力不足，并且燃油消耗增加。

3.3.4 進氣歧管壓力/溫度傳感器故障原因

（1）使用過程中有不正常的高電壓或反向大電流。

（2）維修過程中使真空元件受損。在對進氣歧管壓力和溫度傳感器進行操作時應(yīng)注意，禁止用高壓氣體向真空元件沖擊。

4 結(jié)束語

目前，上海鐵路局杭州供電段管轄范圍內(nèi)高壓共軌柴油機作為一項新技術(shù)，僅用于高鐵線路上的接觸網(wǎng)作業(yè)車，鑒于高壓共軌技術(shù)的環(huán)保性和經(jīng)濟性，相信該技術(shù)將在今后的接觸網(wǎng)作業(yè)車中得到廣泛的應(yīng)用。

[1]曾文，《康明斯電控高壓共軌式柴油機故障分析與排除》，《汽車維修》，2009年11月.

[2]宋福昌，《康明斯高壓共軌柴油機維修手冊》，機械工業(yè)出版社，2009年11月.