張延召 劉立霞

摘要：自2016年非道路國(guó)三排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來(lái)，電控高壓共軌發(fā)動(dòng)機(jī)越來(lái)越普遍的應(yīng)用在各種工業(yè)設(shè)備中為工程機(jī)械設(shè)備提供動(dòng)力源。由于設(shè)備主機(jī)廠的技術(shù)水平不同，對(duì)電控高壓共軌發(fā)動(dòng)機(jī)的配套和使用經(jīng)驗(yàn)不盡相同。所以經(jīng)常有一些缺乏發(fā)動(dòng)機(jī)使用經(jīng)驗(yàn)的主機(jī)廠在新裝發(fā)動(dòng)機(jī)初次啟動(dòng)時(shí)，遇到發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難或者無(wú)法啟動(dòng)的故障現(xiàn)象。本文通過(guò)一個(gè)典型案例，對(duì)新裝發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)困難問(wèn)題進(jìn)行故障排除和原因分析。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī);啟動(dòng)困難;電控;點(diǎn)火開(kāi)關(guān);柴油管路

1 ?故障描述

某軌道交通設(shè)備有限公司采購(gòu)4臺(tái)進(jìn)口康明斯QSB6.7-C240電控發(fā)動(dòng)機(jī)匹配鐵路軌道檢修車輛，每臺(tái)設(shè)備需要兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)工作裝置和行走系統(tǒng)。裝車前，客戶對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了臺(tái)架測(cè)功試驗(yàn)，期間發(fā)動(dòng)機(jī)順利啟動(dòng)并且運(yùn)行正常。裝機(jī)后客戶對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)其中一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)工作正常，另一臺(tái)無(wú)法啟動(dòng)。

故障現(xiàn)象具體表現(xiàn)為啟動(dòng)機(jī)工作正常，電磁閥有吸合動(dòng)作，啟動(dòng)機(jī)有盤車聲音。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速在180rpm左右，大于發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)單上標(biāo)識(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)最小啟動(dòng)轉(zhuǎn)速。但是整個(gè)盤車過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)打火跡象，排氣尾管沒(méi)有冒煙現(xiàn)象。

客戶檢查后，確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)接線完好。當(dāng)?shù)乜得魉狗?wù)站派服務(wù)工程師到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，用電腦連接發(fā)動(dòng)機(jī)ECM發(fā)現(xiàn)無(wú)現(xiàn)行故障碼，然后對(duì)進(jìn)氣部件和燃油管路進(jìn)行了檢查，無(wú)異常情況。

2 ?故障排查

2.1 故障碼檢查 ?ECM未報(bào)出現(xiàn)行故障代碼，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)本體沒(méi)有故障。不存在發(fā)動(dòng)機(jī)硬件故障導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)的可能性。例如：燃油泵執(zhí)行器卡死，油軌限壓閥失效，噴油器失電，燃油含水報(bào)警器報(bào)警等故障現(xiàn)象。

2.2 檢查發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng) ?空氣濾芯為新裝零件，無(wú)堵塞現(xiàn)象。進(jìn)氣管路無(wú)異物堵塞。中冷器管路暢通無(wú)異物。排除因?yàn)檫M(jìn)氣不足導(dǎo)致的啟動(dòng)困難。

2.3 檢查發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng) ?燃油箱油量充足，管路無(wú)破損，折彎。發(fā)動(dòng)機(jī)盤車過(guò)程中無(wú)打火現(xiàn)象。說(shuō)明在盤車過(guò)程中沒(méi)有燃油從噴油器噴出。排除因燃油管路存在空氣導(dǎo)致的啟動(dòng)困難。

2.4 啟動(dòng)電流檢查 ?發(fā)動(dòng)機(jī)盤車過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于最小要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)速，說(shuō)明啟動(dòng)機(jī)工作正常，啟動(dòng)電路接線正確，而且蓄電池電量充足。排除啟動(dòng)機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)致啟動(dòng)困難的原因。

2.5 檢查發(fā)動(dòng)機(jī)ECM連接插頭線束 ?將鑰匙開(kāi)關(guān)放在ON檔后，測(cè)量到ECM客戶端插頭的第39針腳（key switch）沒(méi)有電壓。而正常情況下，此時(shí)39針腳對(duì)地應(yīng)該有24V電壓產(chǎn)生。判斷是從鑰匙開(kāi)關(guān)ON檔到ECM39針腳這段線束存在斷路故障（見(jiàn)圖1）。重新更換線束后。故障消失，發(fā)動(dòng)機(jī)順利啟動(dòng)。

3 ?原因分析

電控發(fā)動(dòng)機(jī)key switch針腳與鑰匙開(kāi)關(guān)的ON檔相連接。ECM通過(guò)檢測(cè)key switch針腳的通斷狀況來(lái)決定發(fā)動(dòng)機(jī)是否具體啟動(dòng)條件。當(dāng)key switch針腳閉合時(shí)，ECM執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)噴油泵執(zhí)行器的電磁閥打開(kāi)，電子輸油泵開(kāi)始工作，ECM開(kāi)始向總線發(fā)送報(bào)文。此時(shí)如果啟動(dòng)機(jī)盤車，發(fā)動(dòng)機(jī)將進(jìn)入啟動(dòng)模式，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速大于最小啟動(dòng)轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)能順利啟動(dòng)，到達(dá)怠速轉(zhuǎn)速。當(dāng)key switch針腳失電時(shí)，噴油泵執(zhí)行器電磁閥關(guān)閉，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。噴油器停止向氣缸內(nèi)噴油。

Key switch針腳工作原理：

開(kāi)關(guān)下拉輸入引線可以是下列兩種狀態(tài)中的一種：接通（Key-On） （@ Vbatt+） 或斷開(kāi)（Key-Off） （@ 0伏）。鑰匙開(kāi)關(guān)位置按如下檢測(cè)引線狀態(tài)。

①接通（Key-On）。當(dāng)鑰匙開(kāi)關(guān)接通時(shí)，額定引線電流通過(guò)1K的下拉電阻引線產(chǎn)生。接通源電壓可以在連接到ECM接地的引線處測(cè)量。該電壓高于參考電壓值并關(guān)閉運(yùn)算放大器（op amp）。在接通時(shí)關(guān)閉運(yùn)算放大器后，微處理器處于接通狀態(tài)。

②斷開(kāi)（Key-Off）。當(dāng)鑰匙開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，引線電流最小。可在連接到ECM接地的引線處測(cè)量斷開(kāi)源的電壓。該電壓小于參考電壓并接通運(yùn)算放大器（op amp）。當(dāng)斷開(kāi)時(shí)接通運(yùn)算放大器后，微處理器處于斷開(kāi)狀態(tài)。（圖2）

4 ?其他相關(guān)原因

4.1 燃油系統(tǒng)

柴油機(jī)是以壓燃方式進(jìn)行燃燒作功，達(dá)到燃燒必須有三個(gè)條件，即柴油，空氣，合適的缸壓。當(dāng)柴油供應(yīng)不足或燃油管路中有空氣，即發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難現(xiàn)象。由此原因?qū)е碌墓收犀F(xiàn)象是：?jiǎn)?dòng)機(jī)正常工作，發(fā)動(dòng)機(jī)間歇有點(diǎn)火聲音，有時(shí)排氣管有白煙冒出。此白煙為霧化后未燃燒的柴油。此時(shí)應(yīng)該檢查燃油管路中是否進(jìn)有空氣。需對(duì)油路進(jìn)行排氣。

4.2 進(jìn)氣系統(tǒng)

柴油機(jī)因進(jìn)氣不足導(dǎo)致的啟動(dòng)困難，主要表現(xiàn)為：?jiǎn)?dòng)機(jī)正常工作，排氣管有大量黑煙噴出。如果進(jìn)氣道完全封閉，則發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)黑煙冒出。此時(shí)應(yīng)檢查空濾進(jìn)氣口和進(jìn)氣管路是否被異物堵塞。帶進(jìn)氣切斷閥的發(fā)動(dòng)機(jī)（一般是30L以上的大型發(fā)動(dòng)機(jī)）的進(jìn)氣切斷閥是否關(guān)閉。

4.3 電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)引起柴油機(jī)啟動(dòng)困難的主要原因如下：

①蓄電池冷啟動(dòng)能力（CCA）不足，造成啟動(dòng)機(jī)達(dá)不到發(fā)動(dòng)機(jī)要求的最低點(diǎn)火轉(zhuǎn)速。此時(shí)能聽(tīng)到啟動(dòng)馬達(dá)工作，但聲音軟弱無(wú)力，消音器偶爾有白煙冒出。

②啟動(dòng)馬達(dá)損壞或燒毀。此故障現(xiàn)象為：將鑰匙開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到啟動(dòng)檔位，啟動(dòng)機(jī)無(wú)反應(yīng)，或啟動(dòng)機(jī)有工作聲音但發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)。

③發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切斷閥處于閉合狀態(tài)，或ECM的key switch擋未連接。此時(shí)啟動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)能達(dá)到最低啟動(dòng)轉(zhuǎn)速，消音器無(wú)煙冒出。

4.4 環(huán)境因素

①環(huán)境溫度低，蓄電池活性不足，冷啟動(dòng)電路低，電池容量不足。此類故障表現(xiàn)為：?jiǎn)?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)力或無(wú)反應(yīng)，蓄電池電壓低于10.5V或22V。

②環(huán)境溫度低，發(fā)動(dòng)機(jī)需要進(jìn)氣預(yù)熱。此時(shí)故障表現(xiàn)為：?jiǎn)?dòng)機(jī)正常工作，發(fā)動(dòng)機(jī)消音器有間歇性白煙冒出。需要啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣預(yù)熱，必要時(shí)需要采取機(jī)油加熱和冷卻液加熱措施。

5 ?類似問(wèn)題擴(kuò)展

山西一挖機(jī)主機(jī)廠，使用進(jìn)口康明斯QSM11發(fā)動(dòng)機(jī)匹配46T挖機(jī)。整車裝配完成后出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)現(xiàn)象。表現(xiàn)為啟動(dòng)機(jī)正常，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于最小啟動(dòng)轉(zhuǎn)速，無(wú)黑煙和打火跡象。經(jīng)檢查發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)故障碼，燃油和進(jìn)氣管路安裝正常，蓄電池電量充足，判斷ECM key switch 38針腳線路虛接，OEM重新連接后，發(fā)動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)。

北京某工業(yè)水泵主機(jī)廠，其出口用車載水泵產(chǎn)品匹配東風(fēng)康明斯4BTA3.9系列機(jī)械式發(fā)動(dòng)機(jī)，裝配完成后出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)現(xiàn)象。故障現(xiàn)象為啟動(dòng)機(jī)工作正常，發(fā)動(dòng)機(jī)偶爾有打火跡象。檢查進(jìn)氣管路正常，斷油電磁閥工作正常。判定為燃油管路存在空氣。進(jìn)行燃油管路排空氣處理后，發(fā)動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)。

6 ?總結(jié)

一般新出廠的發(fā)動(dòng)機(jī)都經(jīng)過(guò)廠內(nèi)檢測(cè)，極少出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。在新設(shè)備裝機(jī)后的首次啟動(dòng)過(guò)程中，出現(xiàn)啟動(dòng)困難的例子不在少數(shù)。遇到發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難問(wèn)題，首先檢查發(fā)動(dòng)機(jī)的油路和氣路是否正常，對(duì)于電控發(fā)動(dòng)機(jī)，除了檢查燃油和氣路之外，還要確認(rèn)有無(wú)故障碼報(bào)警，然后檢查ECM接線是否正確。

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