故障檢修與技術(shù)維護(hù)

軌壓過低或過高對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的影響及原因分析

 

導(dǎo)讀：康明斯公司在本文通過設(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，無論是在教學(xué)中還是在柴油發(fā)電機(jī)維修實(shí)踐工作，將起到很好的指引作用。并且使一些盲區(qū)及疑難雜癥迎刃而解，培養(yǎng)應(yīng)用設(shè)備分析問題的能力。因此，康明斯公司將以柴油發(fā)電機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)為例，在本文中簡(jiǎn)述了高壓共軌燃油壓力檢查方法、分析軌壓過低和過高的常見原因以及排查辦法。

 

一、高壓共軌燃油壓力檢查方法

 

      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，一般用戶是無法擁有這些昂貴的檢測(cè)設(shè)備，系統(tǒng)組成如圖1所示，試驗(yàn)后的壓力曲線如圖2所示。但是即使采用現(xiàn)有的設(shè)備，如果能夠編制合理的工藝，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

      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。在維修過程中，必須將故障碼消除后才能做后面的工序。

2、讀實(shí)際值

      當(dāng)控制單元沒有故障碼，通過分析實(shí)際值將能發(fā)現(xiàn)故障的蛛絲馬跡。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。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。通過斷開壓力傳感器的導(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)別開來。隨模擬信號(hào)正常變化的說明導(dǎo)線ECU沒有問題。

3、低壓檢測(cè)

      低壓檢測(cè)有壓力及流量?jī)蓚€(gè)項(xiàng)目。

      將壓力表接入高壓泵入口連接處，打開點(diǎn)火開關(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，說明系統(tǒng)有空氣，查明漏氣部位。

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，說明的確是控制單元引起的，更換ECU。如果壓力還是不正常，說明調(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，斷開與控制單元的導(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，說明燃油壓力調(diào)節(jié)閥密閉不嚴(yán)需更換。如果沒有發(fā)現(xiàn)油流出，則采用排除法，更換高壓泵。

5、回流壓力

      將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，說明壓力保持閥關(guān)閉不嚴(yán)，如果壓力沒有上來，則是高壓的問題。

 

圖1  柴油機(jī)高壓共軌燃油壓力檢測(cè)裝置

圖2  柴油機(jī)高壓共軌燃油壓力曲線圖

 

二、軌壓過低的原因和排除

 

      柴油發(fā)電機(jī)軌壓過低主要表現(xiàn)為實(shí)際軌壓低于設(shè)定軌壓。軌壓偏低會(huì)直接導(dǎo)致噴油量不足、燃油霧化不良，柴油發(fā)電機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性均會(huì)受到影響。軌壓嚴(yán)重偏低時(shí)甚至無法起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)。對(duì)于柴油機(jī)來說，噴油系統(tǒng)的正常工作非常重要，因此當(dāng)發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)軌壓低時(shí)，需要及時(shí)采取措施進(jìn)行排除。

1、軌壓過低的原因

      軌壓過低的主要原因有高壓油泵故障、低壓供油偏少（低壓燃油壓力低、油量計(jì)量單元故障和軌壓傳感器信號(hào)失準(zhǔn)）及高壓油路泄漏等。

（1）高壓油泵故障。

      高壓燃油泵外觀結(jié)構(gòu)如圖3所示。常見故障如高壓油泵柱塞磨損、進(jìn)油單向閥和出油單向閥關(guān)閉不嚴(yán)等。

（2）油量計(jì)量單元故障。

      如計(jì)量單元柱塞卡滯不能有效打開，計(jì)量單元線路故障。

（3）軌壓傳感器信號(hào)電壓偏高。

      軌壓傳感器安裝在油軌的一端，主要是測(cè)量共軌管中的燃油壓力。它通過硅膜(傳感單元)測(cè)量軌中瞬間的燃油壓力，傳感器元件安裝在硅膜上，把燃油壓力轉(zhuǎn)化為電壓輸出。

（4）低壓油路燃油壓力低。

      齒輪泵磨損，致使油泵內(nèi)漏增加。安全閥泄漏或彈簧彈力過小，打開過早。壓力側(cè)燃油濾清器堵塞，管路堵塞或漏油。吸人側(cè)燃油濾清器堵塞，管路堵塞或漏氣；燃油箱液位低，致使油路進(jìn)氣。低溫環(huán)境下，燃油標(biāo)號(hào)偏低，燃油流動(dòng)性變差。

（5）高壓油路泄漏。

      常見情況是內(nèi)漏，如油軌減壓閥泄漏；噴油器泄漏導(dǎo)致的噴油器回油量增大；高壓油泵柱塞磨損導(dǎo)致的回油量增加等。

（6）油路堵塞或者油里面水分太多導(dǎo)致油軌壓力低

      所有氣缸的噴嘴都連接著一根公共的油管（如圖4所示），導(dǎo)軌里始終有恒定的壓力，燃油導(dǎo)軌在整個(gè)噴射過程中基本保持不變，且獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷而自由選擇，如果損壞就會(huì)導(dǎo)致油軌壓力低。

（7）噴油器堵塞損壞引起油軌壓力低。

      高壓油軌，用來存貯燃油，同時(shí)抑制由于高壓泵供油和噴油器噴油產(chǎn)生的壓力波動(dòng)，確保系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，高壓油軌為各缸共同所有，其為共軌系統(tǒng)的標(biāo)志。

      軌壓偏低通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)流中實(shí)際軌壓低于設(shè)定軌壓來確認(rèn)。為確定故障原因，可以對(duì)低壓油路壓力和高壓油路回油進(jìn)行檢測(cè)。

2、軌壓低的排查方法

（1）高壓油路：

①測(cè)量噴油器回油量。

② 停機(jī)狀態(tài)下松開油泵出油口，打火時(shí)查看出油情況:如不出油，則考慮油泵異常如出油，使用高壓工具測(cè)量出油壓力。

③ 檢查油軌油路接頭及泄壓閥存不存在泄漏。

（2）低壓油路：

      排查順序遵照：油箱-粗濾-齒輪泵-精濾-高壓泵-軌-噴油器，使用低壓工具逐段查油壓。

① 油箱是否清潔，無異物，通氣孔是否堵塞。

② 整個(gè)管路是否存在彎折，所有接口是否密封不漏氣。

③ 濾清器上排氣螺栓是否松動(dòng)。

④ 手油泵處是否密封無漏氣。

⑤ 高壓油泵的進(jìn)油、出油、回油口連接是否正確。

 

圖3  高壓共軌系統(tǒng)燃油泵外部結(jié)構(gòu)圖

圖4  共軌柴油機(jī)燃油系統(tǒng)油道分布圖

 

 

三、軌壓過高的原因和排除

 

1、高軌壓的目的

       軌壓是指高壓油管中的壓力，它是由高壓油泵提供的。高壓油泵將燃油壓縮到一定的壓力，然后通過噴油嘴噴入氣缸中，從而實(shí)現(xiàn)燃燒。軌壓越高，燃油的噴射速度就越快，燃燒效率也就越高。高壓共軌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理如圖5所示，電路控制如圖6所示。

      那么，為什么要提高軌壓呢？首先，高軌壓可以提高燃油的噴射速度，從而使燃油更加充分地燃燒，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和效率。其次，高軌壓可以提高燃油的噴射精度，從而減少燃油的浪費(fèi)和排放。此外，高軌壓還可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和耐久性，減少故障和維修成本。 然而，要提高軌壓并不是一件容易的事情。首先，高軌壓會(huì)增加高壓油泵和噴油嘴的負(fù)荷，從而增加它們的磨損和故障率。高軌壓也會(huì)增加燃油的溫度和壓力，從而增加燃油的氧化和老化速度，降低燃油的質(zhì)量和穩(wěn)定性。因此，要提高軌壓必須要選擇合適的高壓油泵和噴油嘴，并且要保證燃油的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

      柴油發(fā)動(dòng)機(jī)軌壓高的原因是為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和效率，減少燃油的浪費(fèi)和排放，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和耐久性。然而，要提高軌壓并不意味著軌壓無限大，不能超過設(shè)定的軌壓值，否則代表著出現(xiàn)了軌壓過高故障。

 

圖5  柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖6  柴油機(jī)共軌燃油系統(tǒng)控制電路圖

 

2、軌壓過高的原因

       當(dāng)軌壓高于安全壓力時(shí)，會(huì)報(bào)油軌工作壓力過高故障（p0088）。軌壓過高指實(shí)際軌壓高于設(shè)定軌壓的現(xiàn)象。其主要原因如下：

（1）回油管直徑小、彎折或者堵塞導(dǎo)致油泵回油不暢，過多燃油進(jìn)入油泵柱塞造成軌壓高。

（2）燃油泵執(zhí)行器柱塞卡滯，燃油泵執(zhí)行器O形圈損壞。

（3）燃油泵執(zhí)行器線路故障。

（4）油泵燃油計(jì)量單元處在常開或開度較大的位置，或者計(jì)量單元接頭開路導(dǎo)致軌壓高

（5） 油泵溢流閥處在常閉或開度較小的位置，導(dǎo)致軌壓高。

（6）軌壓傳感器故障、ECU內(nèi)部故障導(dǎo)致控制電路存在故障。

3、軌壓高的排查方法

（1）油泵回油管路：

①測(cè)量油泵回油口油壓，通常壓力值須小于1.2bar。如果壓力高于1.2bar則油泵回油管存在堵塞。

② 松開油泵回油管，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，看故障是否消失。故障消失則油泵回油管堵塞。故障沒有消失檢查高壓油泵本身故障。

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