第九节:电控共轨燃油喷射系统的故障诊断

第九节：电控共轨燃油喷射系统的故障诊断

时间:2012-08-06 15:18来源:未知 作者:秦岭 点击: 186 次

一、Dci11电控共轨喷射系统柴油机故障诊断 Dci11电控共轨式发动机是一有机的整体，其零部件间相互关联，紧密配合，共同完成整机能量转换。在使用中由于各种不可预见的因素而会产生故障，牵涉到燃油供给系统的常见故障症状主要有起动困难、功率不足、运转不稳

一、Dci11电控共轨喷射系统柴油机故障诊断

Dci11电控共轨式发动机是一有机的整体，其零部件间相互关联，紧密配合，共同完成整机能量转换。在使用中由于各种不可预见的因素而会产生故障，牵涉到燃油供给系统的常见故障症状主要有起动困难、功率不足、运转不稳、排烟异常等，其造成的原因不外乎供油系统零部件出现堵、漏、卡、坏。 Dci11电控共轨发动机具有随机故障自诊断系统和专用诊断仪接口，对诊断故障提供了一定的帮助，该机故障诊断仪采用的是深圳远征生产的X-431电眼睛，它是用计算机技术对发动机电控系统进行自动化检测，检测结果以文字、数据、波形等形式显示在液晶显示屏上，依需要也可打印出来。所以我们在排除故障时灵活运用诊断仪，结合必要的常规检查，就能迅速排除故障。

1、起动困难：

对于电控共轨式发动机，一般起动发动机旋了3～4转，即能着车。若用起动机带动发动机曲轴正常速度转动，虽有明显着车征兆，但不能着火运转或需要多次起动或长时间启用起动机起动或起动后出现熄火。均是起动困难。

（1）故障主要原因：

①燃油不达标；

②燃油系统压力低；

③油路有空气、喷油器漏油等。

（2）诊断与排除：

①先进行故障自诊断：检查仪表板信息显示屏故障信息，可按显示的故障或信息查找相应的故障部位。必要时可用Dci11发动机东风商用车诊断仪X- 431电眼睛进行检测，读取故障码，确认故障部位。该仪表故障信息显示屏和诊断仪显示屏为汉字显示。

②燃油箱无油或燃油品质不达标：电控共轨燃油喷射系统，喷油器为高压小孔径预喷电控技术，燃油品质要求较高，对燃油的污染十分敏感。燃油应选用符合北京地区国Ⅲ柴油标准的DD11/239规定的轻柴油，并随地区环境气温的不

同而选用不同型号的柴油，一般夏季选用0号，冬季选用-10号，当环境温度为-20℃时，应选用-20号，当环境温度为-30℃时应选用-35号。若加注品质低劣的柴油，可能会造成油路堵塞，过油不畅，喷油器雾化不良，燃烧不充分，导致起动困难。--分页--

③轨压无法建立的检查：此时可能从诊断仪显示故障信息或使发动机专用诊断仪检测共轨压力，确认故障部位。实际轨压值小于设定的轨压值500bar 时，发动机无法起动。轨压不能建立的原因有两种可能：一是低压油路有堵塞泄漏；二是高压油路有泄漏，严重的泄漏会造成共轨油压无法建立。常规的判断办法：用手触摸高压油管，起动发动机，如明显感觉有较强的脉动油流，则说明共轨能提供一定压力的燃油，其次，查看喷油器回油管回油情况是否均正常，反之回油过于太多泄漏，导致共轨系统中燃油压力低。喷油器失常的检查；检查比较各缸回油情况来判定喷油器的好坏，若出现某个回油管出现异常过多泄漏，则表明喷油器柱塞卡死在封闭位置，喷嘴不能正常喷油，燃油不能进缸造成起动困难。其次，高压油泵中燃油计量阀或共轨控制装置出现故障，也不能为共轨提供足够的油量，共轨中不能建立足够的燃油压力，喷油器电磁阀损坏，都会造成起动困难。 ④低压油路堵塞、进入空气的简单诊断：该机低压油路配置了手动油泵，可用手油泵判断油路故障：压动手油泵，应有明显反弹阻力，能感到柴油在流动，并能听到手泵阀门“吱吱”响，压下去有弹力，拉上来有吸力，松开放气螺钉，柴油喷涌而出，感到压力很大，而且没有气泡和油沫，则证明油路正常；反之则说明低压油路有问题，低压油路堵塞检查：打开手油泵压动几下，感觉阻力较大，有时甚至压不下去，可能原因是柴油只进不出，说明手油泵后端到输油泵进油口前的油路有堵塞现象，排除方法：逐个松开该段油路部件的油管接头，一边松开一边泵油，就能很快找到堵塞部位。低压油路进空气的检查：利用手油泵泵油时，燃油流量不是很大，泵出的油夹杂着气泡或泡沫，总感觉空气排不尽。可能原因是手油泵进油口前端到油箱有进气现象，可能的原因：柴油箱油面过低，吸油立管脱焊裂缝、ECU 冷却板内泄，ECU 出油管处焊接不实，有裂缝等。注意：共轨式发动机禁止运转时拧松高压管路接头进行排气，禁止使用起动机拖动发动机进行燃油系统排气。

⑤高压泵供油能力的诊断：

首先，将高压泵出油阀处的出油接头松开，不能完全拧开，只须拧开3～4扣的螺纹，此时启动发动机，如果接头燃油溢出，则表明低压油路正常。若该接头无油流出，则可能是低压油路堵塞或泄漏或是高压油泵回油压力阀，电子计量单元溢流阀封闭不严（如存在铁屑或异物，导致阀处于常开状态）造成低压油路

不来油。 2、发动机动力不足：

所谓发动机动力不足，主要指发动机转速达不到标定的转速，其扭矩达不到使用规定要求的最大扭矩指标。其主要表现发动机无负荷运转时基本正常，带负荷运转加速缓慢，上坡无力，油门踏到底仍感到动力不足，转速提不高，达不到最高车速。

（1）故障主要原因：

①燃油品质差；

②系统油压力低；

③高压油泵、喷油器出现问题等。

（2）诊断排除：

①先进行故障自诊断或用专用诊断仪检测，如有故障信息则按故障信息指示查找相应的故障原因。

②检查燃油是否油品达到国Ⅲ标准，若燃油中有过多杂质，将会造成喷油器雾化效果不佳，燃烧不充分。

③检测燃油系统压力：使用发动机专用诊断仪检测共轨压力是否正常，共轨管压力偏低的可能原因油路供油不畅，这样将不可能保证共轨中的所需足够的压力，共轨压力不足，导致喷油器不能正常足量喷射。

④高压油泵柱塞偶件、溢油阀偶件磨损过大，造成燃油泄漏压力降低；个别喷油器雾化不良或堵塞，将会造成发动机动力不足。

（3）动力不足的简单诊断：

发动机在无负荷运转时，慢速度加油门到最大位置，同时观察仪表盘发动机转速表能否直达最高标定转速，不能的原因可能是油路堵塞较严重，反之则进行下一步检查；快速度加油门到最大位置，同时观察仪表盘发动机转速表能否快速达到最高标定转速，若一瞬间达到最高标定转速，随之立即转速下降到额定转速时。遇此情况，可能是油路有轻度堵塞。验证方法：可采用短路连接法，把连接燃油滤清器头一个进油管和末端出油管连接。（短接滤清器）着车试验，比较转速和未短接前变化，这时快速加油门，发动机转速表能快速达到最高标定转速，不再降速，说明故障是滤清器滤芯堵塞。也可采用打“点滴”的方法，来界定高、低压油路故障，其方法简便易行：自制一小油箱内装电动燃油泵，（也可用气囊式手动输油泵）将自制油箱的输油管接到滤清器输油端口或输油泵进油口，可视方便程度选接。然后将电动油泵导线接通电源，着车运转，从怠速快速加油门，转速能随油门加速立即上升，说明故障在低压油路处，反之，说明燃油系统高压油路可能存在堵塞问题，可参照上述轨压无法建立排查方法去排查。

3、发动机工作不稳：

发动机起动着车后，不论是怠速或全负荷运转，发动机均出现抖动，怠速约750r/min并易熄火。

（1）故障主要原因：

①燃油品质低劣；

②燃油系统油路不通畅；

③高压油泵、喷油器出现故障等。

（2）诊断排除：

①先进行故障自诊断或用专用诊断仪检测，确认故障部位；

②供油系统燃油不佳，夹杂水分杂质，或少量空气进入，各缸喷油器之间

的喷油差异变大，使各缸喷油不能保证均匀。

③燃油系统有轻度堵塞，造成系统燃油压力过低，不能保证怠速所需的供油压力。

④喷油器工作不良，喷油器喷嘴烧死或喷油器电磁阀损坏，都可能造成某缸工作不良，使发动机产生抖动。检查喷油器电磁阀是否损坏，可用数字万用表测量喷油器电磁阀阻值是否在0.33Ω／20℃标准内，否则将更换。

⑤高压油泵内部精密元件出现磨损形成泄漏，共轨压力传感器出现故障信号失误，ECU 将控制共轨流量限制器出现错误，在没有达到规定压力时，便泄压使发动机抖振。

⑥直观回油法检测故障：我们知道，电控共轨发动机，发动机所需的燃油喷射量，是根据ECU 给喷油器的通电开启时间长短指令来控制，如果不控制燃油压力为相对恒定值，即使给喷油器的通电时间相同，当燃油压力高时，喷油量就多，反之，喷油量就少，势必造成发动机工作不稳定，所以电控共轨发动机采用燃油计量阀，压力传感器和ECU 组成的闭环系统对共轨油压进行精确的控制，以提高喷油量控制的计量精度，故在供油系统中设有三种油压过高保护装置：

1）高压油泵总成回油，通过泵的回油压力阀，经回油管将多余燃油回到油箱。

2）共轨管高压保护回油，当共轨中燃油压力过高时，轨压卸压阀打开放油孔卸压，将多余燃油流回油箱。

3）喷油器回油，喷油器工作后剩余的燃油经缸盖回油孔回到预滤器进入油管处。若这些回油管出现异常的回油，除会出现上述故障外，还可能造成难以起动和无法起动的故障，检查这三处是否存在故障时，可直观回油管泄油量进行判断，高压油泵总成回油过多，可能是回油压力阀出现了故障，存有杂质异物、导致阀门处于关闭不严或常开状态；共轨管高压回油这种情况发生机率低，一般不会泄油，达不到这么高的油压。

若共轨管泄压阀出现了泄油，可能发动机在异常的高压下运行，燃油喷射压力超过工作范围，燃油流量调节电磁阀出现故障，故障排除后也须将共轨管卸压阀更换。喷油器回油管泄油过多，可能是喷油器出现了故障，检查方法如下： ⑦喷油器工作情况的简单诊断：

电控共轨发动机燃油喷射压力可高达1650bar ，为防止对维修人员造成伤害，厂家警示：严禁采用高压断油法对喷油器工作好坏判断。那么喷油器工作好坏如何判断呢？应采用DCi11发动机专用诊断仪断缸检测发动机工作情况，来判断喷油器的工作性能。常规检查：发动机起动后刚开始工作时，用手摸各缸排气管温度上升情况，若某缸温度上升明显低于其它缸，说明该缸不工作。

然后进一步检查，用手触摸通往喷油器的各缸高压油管，应明显感觉到均有较强的脉动情况，节奏随转速成正比，若某缸节奏重，可能该缸喷油器柱塞卡死在常闭位置或半开半封闭位置，此时该缸回油管明显感觉泄油偏多。若某缸节奏轻滑，可能喷油器柱塞卡在常开位置，喷油器喷嘴将会给气缸内连续喷射高压燃油，造成发动机工作不稳，排气管伴有大量白烟，而且发动机缸内发出类似的“敲缸”声， 就有可能是喷油器故障。

二、小松PC600-6挖掘机共轨柴油机故障

本世纪初进入我国的日本小松PC600-6挖掘机配备高压柴油电控喷射系统、带涡轮增压的4冲程直列6缸水冷柴油发动机，该机型的高压柴油电控喷射系统对我国的燃油品不适应，在使用过程中，高压柴油电控喷射系统故障率和维护费

用较高。

（1）发动机控制系统组成和工作原理

PC600-6挖掘机配备的柴油发动机型号为SA6D140-3，额定功率287kW ，额定转速1950r/min，燃油喷射压力为18-130MPa 。

发动机高压柴油电控喷射系统的电控部分包括：发动机ECU 、操作控制面板、钥匙开关、油门控制旋钮、曲轴传感器NE 、凸轮轴传感器G 、燃油压力传感器、进气管空气压力传感器、燃油温度传感器、水温传感器、机油压力传感器、高压燃油泵的PVC 电磁阀、喷油器的电磁阀TWV 。燃油系统包括：燃油箱、燃油冷却器、低压泵、低压阀、燃油过滤器、高压燃油泵、共轨槽、限压阀、高压油管、喷油器、回油管。

①燃油供给

低压油路：燃油从油箱经冷却器流到低压泵，低压泵对燃油加压供给高压燃油泵，多余的柴油经低压阀溢回燃油箱。

高压油路及燃油压力控制：低压燃油由2个并联的高压燃油泵加压送往高压燃油共轨槽，再由共轨槽通过高压油管分别供给6个缸的喷油器，高压燃油泵的供油量由其PVC 电磁阀控制，而PVC 电磁阀由发动机ECU 根据各个传感器和工作模式等参数进行控制。具体是：发动机ECU 根据发动机不同的工况确定不同的燃油压力设定值，并通过共轨槽燃油压力传感器检测实际高压燃油压力，将两者进行比较，当实际压力低于设定值时则控制PVC 电磁阀加大供油量，反之则减少供油量，使实际压力趋于设定值，而设定值又随工况的变化而变化。共轨槽上的限压阀设定压力为140MPa ，高于140MPa 的燃油将经限压阀溢流流回油箱，从而避免燃油压力过高。

②发动机转速控制

发动机ECU 根据操作控制面板、钥匙开关、液压控制ECU 等所供数据，以油门控制旋钮位置确定发动机目标转速值，通过曲轴传感器NE 、凸轮轴传感器G 检测发动机实际转速和凸轮轴位置，对目标值和实际值进行比较，由此确定喷油量，并根据凸轮轴位置等参数分别对6个缸的喷油器上的TWV 电磁阀进行控制，以精确控制喷油器的喷油量和喷油时间，从而控制发动机实际转速趋于目标值；发动机ECU 还根据进气管空气压力传感器参数感知进气量，控制喷油器的最大喷油量，避免喷油过量，保证环保和节能。

③故障保护功能

当发动机ECU 感知控制电路故障或运行不正常时，将根据故障情况进入限制发动机最高转速或停机等保护程序，同时通过控制面板进行报警。例如：当水温传感器感知冷却水过热（“开锅”），发动机ECU 立即控制喷油量使发动机处于怠速状态而不受油门旋钮控制，直到水温降到正常值为止，并通过控制面板进行报警。

（2）柴油机电控共轨燃油喷射系统故障诊断

PC600-6挖掘机配备有故障自我诊断系统，以故障码形式存储，方便维护人员进行故障诊断。PC600-6挖掘机发动机故障码调取方法有两种： ①通过控制面板调取（方法与PC200-6相同）；

②通过发动机ECU 上面的数码显示器读取。

PC600-6挖掘机最常见故障表现为开机正常，工作哦1-2h 后，在做某个长时间重挖掘动作时机器报警显示E05，发动机最高转速下降至1600r/min左右，相当于“微动操作”，无法进行正常挖掘工作；停机再起动后工作正常，工作一

段时间后故障再次出现，气温越高故障频率越高；随着时间的推移，出现故障的频率越来越高（重新起动均正常），很快达到热机无法起动（需半小时左右冷却），严重影响挖掘工作的连续性，工作效率十分低下。

一般处理方式为直接更换全套喷油器总成（每个喷油器价格在5000-6000元）。这种喷油器设计寿命约5000h ，实际使用寿命大多在1000-2000h ，有时500h 就无法使用，因此喷油器的维持费用偏高。

（3）故障分析与改进

①故障分析

故障发生时，控制面板调取故障码为E97b ，发动机ECU 显示E7b ，故障码说明该故障为“1#高压燃油泵工作异常”，而检查结果包括1#高压燃油泵在内所有电路均工作正常。

分析原因：由于其电控喷射系统设计的喷油压力高（最高达130MPa ），目前国内燃油品质无法满足其电控喷射系统设计要求，引起喷油器中的柱塞过早磨损，导致喷油器泄油量过大，高压燃油系统无法达到最高压力，使喷油器最大喷油量不足，引起机器在持续重负荷时输出功率不足造成转速下降过大，发动机ECU 从燃油压力和转速2个参数误判高压燃油泵供油不足，故ECU 进入报警和发动机限速保护程序。至于热机无法起动则是由于后期喷油器磨损加大，高温燃油黏度变稀，泄油量更大，起动时由于转速过低油压无法达到喷油器的出油压力所致。

②改进方法

1）尽可能使用优质的燃油，加装油水分离器，减少燃油含水量。

2）在原燃油冷却器的基础上加装另一个燃油冷却器，目的是降低燃油温度，增加燃油黏度，减少高压油泵和喷油器的磨损速度和泄油量。

3）增加热复位按钮。从发动机ECU 中的有关单片机芯片复位脚引出导线，在开关控制面板上设置复位按钮，在工作中出现以上故障时，不需停机通过按压复位按钮即可使发动机ECU 退出限速保护程序，回到正常工作状态并消除故障报警，避免热机难起动影响挖掘工作的连续性，提高工作效率。

4）加装油水分离器，详见本书第三章第四节：单体泵供油系统的使用要求之二、建议加装油水分离器。

③实践效果

通过对2台PC600-6挖掘机改造前后进行比较：改进前喷油器寿命大多在1000-2000h ，且后期500h 左右常因热机难起动严重影响挖掘工作的连续性，无法与其他机械配合施工，效率十分低下；改进后喷油器使用寿命普遍达到3000h 以上，明显降低了维护成本，由于设有热复位按钮，保证挖掘工作的连续性，确保施工的协作性和工作效率。