摘 要：發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的核心部件，其在正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的工況水平直接影響著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量的好壞。如何保證發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量以及提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命是整個(gè)汽車售后服務(wù)行業(yè)亟待解決的難題。文章以東風(fēng)dCi11發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)東風(fēng)dCi11發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及故障數(shù)目和類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，找出典型故障，分析產(chǎn)生原因，提出相應(yīng)改善對(duì)策，以達(dá)到減少發(fā)動(dòng)機(jī)故障數(shù)量提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能和工作可靠性的目的。

關(guān)鍵詞：dCi11發(fā)動(dòng)機(jī);故障;分析;對(duì)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(lái)源及目的

2003年，東風(fēng)汽車公司為適應(yīng)車輛向重型化方向發(fā)展需要，引入了dCi11發(fā)動(dòng)機(jī)。在此基礎(chǔ)上消化吸收再創(chuàng)新并實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。該發(fā)動(dòng)機(jī)采用先進(jìn)的共軌電噴技術(shù)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(fù)雜路況下的使用條件。

伴隨著產(chǎn)品規(guī)?；a(chǎn)及其大量運(yùn)用，東風(fēng)dCi11發(fā)動(dòng)機(jī)也出現(xiàn)了一些典型故障。為了使dCi11發(fā)動(dòng)機(jī)能夠更好的服務(wù)客戶，減少故障帶來(lái)的各種損失，作者仔細(xì)對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)在使用過(guò)程中出現(xiàn)的各種故障進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上分析并總結(jié)了該發(fā)動(dòng)機(jī)典型故障出現(xiàn)的原因并找出設(shè)計(jì)或使用缺陷，提出改進(jìn)措施，制定相應(yīng)對(duì)策，從而實(shí)現(xiàn)減少故障發(fā)生頻次，提高產(chǎn)品應(yīng)用性能和使用可靠性的目的。

1.2 車用柴油機(jī)工作特點(diǎn)

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

首先，車用柴油機(jī)是一種高度隨機(jī)的系統(tǒng)，和在穩(wěn)定環(huán)境下平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)存在明顯區(qū)別，其所面對(duì)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(yīng)力的變動(dòng)范圍大、隨機(jī)性強(qiáng)、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(jì)特性。

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

1.3 車用柴油機(jī)故障診斷方法

車用柴油機(jī)故障診斷主要依據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)結(jié)果，分析在使用過(guò)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(shí)間上的延續(xù)性，確定重點(diǎn)關(guān)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(chǔ)、技術(shù)方法和工程應(yīng)用手段。最終實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)品使用壽命和可靠性的目的。

2 東風(fēng)dCi11發(fā)動(dòng)機(jī)故障統(tǒng)計(jì)分析

2.1 按照故障類別統(tǒng)計(jì)

東風(fēng)dCi11發(fā)動(dòng)機(jī)自2006年上市以來(lái)，出現(xiàn)了各種不同類別的故障，總計(jì)達(dá)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(jì)列表。

通過(guò)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(jī)械故障和電子故障。機(jī)械故障主要表現(xiàn)為總成及各發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)失效，接近失效總數(shù)的10%。

同時(shí)還可以看出，故障主要集中在一些發(fā)動(dòng)機(jī)所帶附件上，比如說(shuō)起動(dòng)機(jī)、增壓器、發(fā)電機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)等，而發(fā)動(dòng)機(jī)主體部分發(fā)生故障的頻率非常低，這說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)主體部分的可靠性是有充分保證的。發(fā)動(dòng)機(jī)附件的損壞可能與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況、發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)頻率等客因素有關(guān)，發(fā)動(dòng)機(jī)附件的損壞也會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，使得發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能下降甚至導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)總成報(bào)廢。因此，解決發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械故障是減少發(fā)動(dòng)機(jī)故障的重要舉措。

2.2 按照故障發(fā)生年份統(tǒng)計(jì)

由于東風(fēng)dCi11發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造復(fù)雜，附件種類繁多，一種零件可能由數(shù)家供應(yīng)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(jìn)行統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。

從表2可以看出東風(fēng)dCi11發(fā)動(dòng)機(jī)在2015年時(shí)的故障率依然非常高，超過(guò)了47%，隨著公司對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)和市場(chǎng)口碑的日益重視，東風(fēng)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(shì)統(tǒng)計(jì)如圖2所示。

3 東風(fēng)dCi11發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)可以正常啟動(dòng)，但啟動(dòng)時(shí)工作粗暴，雜音多、異常抖動(dòng)，燃油燃燒不夠充分，運(yùn)行過(guò)程中排氣管有時(shí)會(huì)伴有黑煙。

檢測(cè)過(guò)程：

首先，連接檢測(cè)儀。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)怠速時(shí)轉(zhuǎn)速不夠穩(wěn)定，燃油噴射率較高;同時(shí)，檢測(cè)結(jié)果顯示共軌壓力穩(wěn)定，計(jì)量單元占空比正常，這可以說(shuō)明高壓油泵和共軌無(wú)異常。

其次，進(jìn)行加載路試。在路試過(guò)程中，隨著油量供給的增加發(fā)動(dòng)機(jī)一般會(huì)加速抖動(dòng)，但發(fā)突卻明顯無(wú)力，有缺缸現(xiàn)象;上坡時(shí)100%油門踏板位置時(shí)增壓壓力較低。

然后，檢查進(jìn)排氣系統(tǒng)。對(duì)排氣制動(dòng)閥、進(jìn)氣管路進(jìn)行短路試驗(yàn)?zāi)軌蛘＿M(jìn)排氣，中冷器、增壓器能夠正常工作。

最后，進(jìn)行斷缸測(cè)試，斷缸測(cè)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(dòng)機(jī)各缸轉(zhuǎn)速雖然比較穩(wěn)定但均低于正常值。通過(guò)以上分析我們可以初步判斷故障為噴油器故障。

解決對(duì)策：更換噴油器及高壓連接管。

更換噴油器后對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行復(fù)查，首先檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速情況下的工作情況，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)聲音平順，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。然后進(jìn)行加載路試，發(fā)動(dòng)機(jī)加速平穩(wěn)無(wú)抖動(dòng)，增壓正常。斷缸測(cè)試結(jié)果如表4 所示。

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

3.2 啟動(dòng)異常故障分析

發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)可能由油路故障或電路故障，需要依次檢查發(fā)動(dòng)機(jī)油路、電路，找出原因排除故障。

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

油路中產(chǎn)生空氣的主要原因?yàn)橛锌諝膺M(jìn)入低壓油路。當(dāng)燃油完全用盡時(shí)，油箱蓋上的通氣孔會(huì)發(fā)生堵塞，導(dǎo)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(dǎo)致空氣進(jìn)入低壓油路。

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

如果在泵油的過(guò)程中沒(méi)有排出空氣，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)仍然不能起動(dòng)，這時(shí)就需要結(jié)合電控系統(tǒng)進(jìn)行診斷。查看在起動(dòng)機(jī)拖轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，共軌內(nèi)的軌壓情況。如果軌壓比設(shè)定值小，并且數(shù)值上一直沒(méi)有明顯變化，這說(shuō)明軌壓異常。使用共軌的柴油機(jī)噴油器是電控的，其噴油的一個(gè)必要條件就是共軌內(nèi)的壓力必須大于所設(shè)定的固定值，車載ECU才會(huì)發(fā)出噴油指令，使發(fā)動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)。這說(shuō)明共軌故障，需要更換共軌重新測(cè)試。

3.3 冷卻系統(tǒng)故障分析

東風(fēng)dCi11發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)故障主要有冷卻水溫度傳感器損壞或進(jìn)氣溫度傳感器損壞、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫高、發(fā)動(dòng)機(jī)水泵損壞等。

溫度傳感器損壞故障描述：發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)困難。

故障分析：水溫傳感器決定著發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)空燃比。溫度與空燃比的濃度成反比。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器失靈或遭到損壞后，ECU由于無(wú)法感知水溫，為保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)其他零部件不受到損壞將會(huì)給水溫傳感器發(fā)送一個(gè)固定值，如果環(huán)境溫度偏低，偏低的固定值將無(wú)法實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)，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(wàn)用表測(cè)量水溫傳感器兩端在不同溫度下的電阻值，檢測(cè)其測(cè)量值是否滿足要求。如果測(cè)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(dòng)機(jī)水溫高故障描述：整車儀表盤顯示“風(fēng)扇轉(zhuǎn)速傳感器對(duì)地導(dǎo)通或短路”，并且水溫表指針在紅刻線以上。

故障分析：導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)水溫高的原一般為風(fēng)扇轉(zhuǎn)速傳感器損壞，風(fēng)扇離合器無(wú)法接受ECU發(fā)出的信號(hào)而不能正常工作，出現(xiàn)散熱不良現(xiàn)象。或者由于風(fēng)扇轉(zhuǎn)速傳感器線束出現(xiàn)故障。

解決方法：更換風(fēng)扇離合器及線束總成。

發(fā)動(dòng)機(jī)水泵損壞故障描述：ECU因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)水溫過(guò)高而報(bào)警，導(dǎo)致車輛無(wú)法行駛，副水箱反水，無(wú)暖風(fēng)。

故障分析：風(fēng)扇轉(zhuǎn)速正常，水溫傳感器正常。更換節(jié)溫器沒(méi)有效果，冷卻水管路沒(méi)有問(wèn)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(rèn)冷卻水沒(méi)有循環(huán)。拆下水泵后發(fā)現(xiàn)水泵葉輪與軸滑脫，導(dǎo)致冷卻水無(wú)壓力在機(jī)體內(nèi)處于靜態(tài)，沒(méi)有循環(huán)。

解決方法：更換水泵。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于東風(fēng)dCi11發(fā)動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境惡劣，運(yùn)行過(guò)程復(fù)雜，因而時(shí)常發(fā)生故障。如何提高發(fā)動(dòng)機(jī)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(shù)研發(fā)人員和使用人員非常關(guān)心的課題。本文圍繞東風(fēng)dCi11發(fā)動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行研究，簡(jiǎn)單闡述了該發(fā)動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，按照不同年份和不同類別對(duì)典型故障進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分析，并對(duì)故障發(fā)生原因進(jìn)行了簡(jiǎn)單探討，最終根據(jù)生產(chǎn)和使用情況提出了相應(yīng)改進(jìn)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(shí)踐價(jià)值。

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