淺談工程機(jī)械電噴柴油發(fā)動機(jī)的特點及故障診斷

黃印

摘要： 本文簡述了電噴柴油發(fā)動機(jī)的發(fā)展概況、分類及相關(guān)技術(shù)特點，并結(jié)合國際工程的機(jī)械設(shè)備，對各類柴油電子噴射系統(tǒng)的常見故障進(jìn)行了原因分析及實例排查，具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞： 電噴柴油發(fā)動機(jī);特點;故障診斷

引言

電噴柴油發(fā)動機(jī)是在傳統(tǒng)的機(jī)械控制柴油機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。最早的全電控柴油發(fā)動機(jī)是Detroit Diese（底特律柴油機(jī)）公司于1985年9月采用的DDCE1系統(tǒng)的二沖程92系列發(fā)動機(jī)。電控燃油系統(tǒng)能夠?qū)Πl(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性、排氣煙度和污染物進(jìn)行優(yōu)化控制，改善發(fā)動機(jī)冷起動性，還能使發(fā)動機(jī)具備故障診斷功能及多種自動保護(hù)功能。

故障排查與處理

電控式直列柱塞泵燃油系統(tǒng)

電控式直列柱塞泵燃油系統(tǒng)同傳統(tǒng)的直列泵式噴油泵-高壓油管-噴油嘴（PLN）系統(tǒng)一樣，燃油噴射所需要的高壓依然由在套筒內(nèi)作往復(fù)運動的柱塞產(chǎn)生，但不同之處在于，油量控制齒條位置及一定油門位置和負(fù)荷下和噴油量則都是由電子控制單元（ECU）進(jìn)行控制，ECU根據(jù)各傳感器提供的信號按照設(shè)定程序向調(diào)速器或控制齒條輸出相應(yīng)的控制信號。而噴油開始時間則是由套在泵油柱塞上的控制滑套或由可隨機(jī)油壓力變化而改變預(yù)行程的可變柱塞來進(jìn)行控制。二者的實質(zhì)都是通過可變的柱塞預(yù)行程來實現(xiàn)噴油始點的提前或延后。而實際的供油速率可以通過設(shè)計噴油泵凸輪軸的凸輪廓線進(jìn)行改變。

故障排查：一臺三一混凝土罐車（采用日野發(fā)動機(jī)，BOSCH的IE預(yù)行程PLN燃油系統(tǒng)）在怠速及低速工作正常，但轉(zhuǎn)速達(dá)到1400轉(zhuǎn)/分或更高轉(zhuǎn)速時就出現(xiàn)發(fā)動機(jī)冒白煙，工作無力現(xiàn)象。通過分析，初步判斷為發(fā)動機(jī)高速時噴油時間過早所導(dǎo)致。對駕駛室儀表故障指示系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)故障代碼為16-4，對照故障代碼表得知，此故障為預(yù)行程執(zhí)行器電源異常，于是對預(yù)行程執(zhí)行器電源繼電器進(jìn)行檢查，拆開繼電器后發(fā)現(xiàn)4號和5號腿觸點有燒蝕現(xiàn)象，由于接觸不好，高速時預(yù)執(zhí)行器電源虛接，導(dǎo)致預(yù)執(zhí)行器無法正常對噴油時刻進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)整，致使發(fā)動機(jī)功率下降及冒白煙，在對觸點進(jìn)行重新打磨修復(fù)后，發(fā)動機(jī)工作正常。

電控式分配泵燃油系統(tǒng)

該系統(tǒng)是通過對分配泵的噴油正時和噴油量進(jìn)行電子控制來實現(xiàn)燃油噴射的精準(zhǔn)控制的，主要有兩類：一、通過電子控制系統(tǒng)控制分配泵徑向壓縮行程等來控制噴油量，用控制凸輪環(huán)位置來控制噴油正時。二、在Bosch公司VE分配泵基礎(chǔ)上改進(jìn)，取消了原VE泵上的溢流環(huán)，而在其泄油通道上設(shè)置了一個溢流控制閥。

故障排查：一臺DANAPAC壓路機(jī)在發(fā)動機(jī)拆裝高壓燃油泵后，出現(xiàn)加速時冒黑煙、功率下降的故障。通過對煙色的分析，初步懷疑為噴油正時錯誤。我們知道，VP44噴油泵的靜態(tài)噴油正時由油泵輸入軸上的半圓鍵進(jìn)行控制，不同的半圓鍵對應(yīng)不同的噴油正時。每一種半圓鍵都在指示安裝方向的箭頭后標(biāo)有其Bosch零件號的最后三位數(shù)字，VP44泵的銘牌上注明對應(yīng)的半圓鍵號，且安裝時半圓鍵的箭頭必須指向噴油泵體，反向安裝將導(dǎo)致噴油正時錯誤。在將VP44噴油泵拆下后發(fā)現(xiàn)，由于修理人員的疏漏，在裝配噴油泵時將ISB的靜態(tài)定時的半圓鍵裝反。將半圓鍵旋轉(zhuǎn)180度重新安裝后，發(fā)動機(jī)工作恢復(fù)正常。

電控式單體噴油泵（EUP）燃油系統(tǒng)

電控EUP燃油系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的單體泵燃油系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，它主要帶高速電磁閥的單體泵，高壓油管以及噴油嘴組成，單體泵由凸輪軸驅(qū)動，單體泵內(nèi)的滾輪隨動機(jī)構(gòu)推動套筒內(nèi)的柱塞向上運動，產(chǎn)生噴油所需的高壓，并通過受發(fā)動機(jī)ECU電信號控制的高速電磁閥的開閉來實現(xiàn)定時、定量的噴射燃油。

電控式單體噴油器（EUI）燃油系統(tǒng)

常規(guī)電噴單體噴油器（EUI）系統(tǒng)

此系統(tǒng)將噴油器、噴油泵和電磁閥組合為一個整體，EUI系統(tǒng)的優(yōu)勢在于噴油壓力高，噴油壓力升高曲線接近理想，并采用了二次升程和先導(dǎo)噴油，改善了噴油速率曲線形狀，是一種非常理想的電噴形式。

故障排查：首先我們把注意力放在了電子控制線路出現(xiàn)虛接的情況上，但通過對所有電氣接頭，電子元件檢測后，并未發(fā)現(xiàn)異常?？紤]到如果供油管路或油箱有混有雜物，在工作的某個時刻，剛好雜物吸附堵塞了油道，也會造成了發(fā)動機(jī)供油不足而熄火，于是我們又對燃油系統(tǒng)進(jìn)行了徹底的清理，但結(jié)果故障依然存在。在排除了這兩個可能后，通過仔細(xì)分析發(fā)動機(jī)控制原理及故障保護(hù)情況，發(fā)現(xiàn)如果發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速及正時傳感器出現(xiàn)故障，無法給ECM提供正確的正時信號，就會造成發(fā)動機(jī)無法識別噴油時刻而熄火，從而造成停機(jī)。順著這個思路，我們對3196發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)行了檢查。在拆下凸輪軸轉(zhuǎn)速傳感器時，發(fā)現(xiàn)此傳感器吸附了很多鐵屑，這些鐵屑如在某個時候剛好擋住了傳感器的感測頭，就會造成正時信號無法正常傳遞。在將鐵屑清除并重新安裝好傳感器后，故障排除。

Cummins ISX及Signature燃油系統(tǒng)

此系統(tǒng)為Cummins公司自行開發(fā)設(shè)計的燃油系統(tǒng)，ECM的定時控制保證在給定時刻只有一只噴油器能夠得到燃油供應(yīng)。噴油器的供給油量決定了發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和功率。

共軌式電控噴射燃油系統(tǒng)

HEUI燃油系統(tǒng)

HEUI系統(tǒng)屬于中壓共軌電控液壓式噴射系統(tǒng)，由Caterpilla公司和International Truck Transportation（Navistar）公司共同開發(fā)，是一種相對獨特的電控噴油系統(tǒng)。

蓄能式高壓共軌電噴燃油系統(tǒng)

此系統(tǒng)屬于高壓共軌電控液壓式噴射系統(tǒng)，它主要由低壓燃油泵、高壓油泵、高壓蓄能器（油軌）、壓力控制閥、油軌壓力傳感器、噴油器及電子控制（ECM）組成。

結(jié)束語

現(xiàn)在，電控柴油噴射系統(tǒng)已經(jīng)被發(fā)動機(jī)制造商廣泛應(yīng)用于各自生產(chǎn)的各類發(fā)動機(jī)上。學(xué)習(xí)并掌握好電噴柴油發(fā)動機(jī)的原理及特點，對發(fā)動機(jī)技術(shù)人員具有非常重要的意義。