康明斯ISBe发动机电控高压共轨柴油喷射系统故障诊断

康明斯ISBe发动机电控高压共轨柴油喷射系统故障诊断 康明斯ISBe发动机电控高压共轨柴油喷射 系统故障诊断 第37卷第5期 2011年10月 农业装备技术 AgriculturalEquipment&Technology V()l-37?.5 0c【.2011 康明斯ISBe发动机电控高压共轨柴油喷射系统故障诊断 马越群,林妙山 (1.海南省海汽运输集团有限公司儋州分公司;2.海南大学机电学院) 摘要:介绍电控高压共轨柴油喷射系统的结构与工作原理,重点阐述高压共轨柴油机电控系统故 障诊断技术,并叙述了电控高压共轨柴油机的使用维护. 关键词:高压共轨柴油机;高压共轨技术;柴油机电控系统故障诊断 1概述 随着美国和欧洲各国排放法规日益严格,柴油 机的燃油喷射系统正向电控高压喷射方向发展.电 控高压柴油喷射系统提高了燃油喷射压力,实现了 喷油量和喷油正时的精确控制,实现了柴油喷射过 程中的预喷,主喷和后喷,改善了燃烧效率,提高了 燃油经济性和降低了排放污染.现采用的电控柴油 喷射系统主要有电控泵喷嘴,电控单体泵和电控高 压共轨燃油喷射系统.其中电控高压共轨燃油喷射 系统是一种燃油压力与发动机转速无关的供油方 式,即喷射压力的产生和喷射过程相互分开,喷油正 时,喷油压力和喷油持续时问可以在较宽的范围内 选择. 2康明斯ISBe电控高压共轨柴油喷射系统 的组成与工作原理 电控高压共轨柴油喷射系统由电子控制和燃油 供给两大部分组成. 2.1电子控制部分 电子控制部分由ECU(电子控制模块),各种传 感器(曲轴转速传感器,凸轮轴位置传感器,油门踏 板位置传感器,各种温度的压力传感器等)和执行器 f喷油器,电磁阀等)组成.其工作原理是:ECU根据各 种传感器输入的发动机实际运行状态信号,经过比 较,运算,处理后,得最佳喷油时间,喷油量和喷油 速率模型参数等,向喷油器电磁阀发出喷油指令,从 而精确控制发动机的T作过程(图1). 2.1.1喷油器控制 为了改善喷油器的敏感度,将驱动电压变为高 电压,从而加速电磁线圈磁化和TwV响应.ECU中 的EDU或充电电路将各自蓄电池电压提高到大约 100V,维持电压12.8V,它通过ECU发的驱动喷 油器的信号而施加到喷油器上(图2). 图1电子控制系统组成 图2喷油器控制原理 2.1.2泵控制阀(PCV) 泵控制阀的作用是调节输油泵的燃油排放量, 以便调节油轨压力.输油泵排放到油轨的燃油量取 决于向PCV施加电流的正时.其执行电路如图3所 示,当点火开关接通或关断PCV继电器,以向PCV 施加电流.ECU对PCV的打开/关闭进行控制.它 根据每个传感器发出的信号,确定提供最佳油轨压 力所需的目标供油量,并控制PCV的打开/关闭正 时,从而达到目标供油量. 总第165期 马越群等:康明斯ISBe发动机电控高压共轨柴油喷射系统故障诊断 捌油 图3泵控制阀工作原理 2.2燃油供给部分 燃油由发动机凸轮轴驱动的齿轮泵经滤清器从 油箱中抽出,通过一个电磁紧急关闭阀流人供油泵. 此时的压力约为0.5MPa,然后,油流分为两路,一路 经安全阀上的小孔作为冷却油通过供油泵的凸轮轴 室流人压力控制阀,然后流回油箱.另一路流入3缸 供油泵.在供油泵内,燃油压力上升到135MPa或更 高,供人共轨.共轨上有一个压力传感器和一个通过 切断油路来控制流量的压力控制阀.用这种方法来 调节控制单元设定的共轨压力.高压燃油从共轨流 人喷油器后又分为两路:一路直接喷入燃烧室,另一 路在喷油期间,与针阀导向部分和控制柱塞处泄漏 出的燃油一起流回油箱(图4). 图4燃油供给系统组成 3康明斯ISBe电控高压共轨柴油喷射系统 故障诊断 高压共轨柴油机的电子控制系统具有故障自诊 总第165期 断功能.在发动机运行过程中,自诊断系统检查传感 器输入的信号,软件的操作是否正确和电子控制模 块(ECM)中的电源驱动电路是否发生了故障等.当检 测到故障时,就会将故障以故障码的形式存储在存 储器中,同时还将根据现行故障的类型和严重程度, 将不同的故障指示灯(故障指示灯包括报警指示灯 "WARNING"停车指示灯"STOP",等待启动指示灯 "WAIT—TO—START"和保养指示灯"MAINTENANCE"1 点亮(见图5).如果报警指示灯"WARNING"灯亮, 表明系统有故障代码存在,但车辆能行驶且需要进 行尽快维修;如果停车指示灯"STOP"点亮,则说明应 尽快安全地使车辆停驶并进行维修,以保护发动机; 如保养指示灯"MAINTENANCE"灯亮,则提醒驾驶员 需要进行发动机系统保养等.当柴油机电控系统出 现故障,应进行故障诊断,查出故障原因并维修.故 障诊断的方法如下: 图5故障代码 3.1故障指示灯自检操作方法 把点火钥匙开关处于"ON"接通位置,诊断开关 "OFF"处于断开位置,如各种指示灯(报警指示灯,停 车指示灯,等待启动指示灯和保养指示灯1依次点亮 约2S,然后熄灭,表明电子控制系统正常,无故障. 如果报警指示灯"WARNING"不熄灭,表明系统存在 故障,如果指示灯"STOP"点亮,则应尽快安全停车 进行维修,以保护发动机. 3.2故障代码的读取 故障代码的读取有两种方法:一种是通过故障 指示灯的闪烁次数读取;另一种是使用专用故障诊 断仪器读取. 3.2.1通过故障指示灯的闪烁读取故障代码方法步 骤 3.2.1.1将点火钥匙开关转到"OFF"位置,将诊断开 农业装备技术 关转到"ON"位置,再将点火钥匙开关转到"ON"位 置,发动机不转.如果电子控制系统未有现行故 障代码,红色指示灯"STOP"和黄色报警指示灯 "WARNING"将依次点亮,然后熄灭并保持熄灭状 态;如果记录有现行故障代码,两个指示灯都将瞬间 点亮,然后开始闪烁出已记录的现行故障代码(图 6). 图6故障代码检查操作 故障代码闪烁顺序示例 ' ' 一 图7故障代码闪烁的顺序 3.2.1.2故障代码闪烁的顺序如图7所示.首先,黄 色报警指示灯"WARNING"闪烁,然后停留1s或2 s,接着红色停车指示灯"STOP"闪烁故障代码,各号 码问会有1s或2s的停顿,在红色指示灯闪烁完号 码后,黄色指示灯再次闪亮.三位数或四位数的代码 将以相同的顺序重复闪烁.如故障代码244的闪烁 顺序为:首先黄色灯闪烁约2s后,红色灯连续闪烁 2次,每次间隔约0.5S,表示为"2",过1.5s后红色 灯又连续闪烁4次,每次间隔约0.5s,表示为"4",再 过1.5s后红色灯又连续闪烁4次,每次间隔约0.5S, 又表示为"4",再过2s后黄色亮,表示该故障代码显 示完毕.为进行下一个故障代码的检查,应将巡航控 制"SET/RESUME"开关扳到"+"(增加位置),这时将 闪烁下一个故障代码.若将"SET/RESUME"开关扳 到"一"(减小位置),就可以回到上一个故障代码.如果 只记录了一个现行故障代码,则无论将此开关扳到 " +"还是"一"位置,总是显示同一个故障代码. 3.2.2使用专用故障诊断仪器读取故障代码 将专用故障诊断仪器与发动机电控系统的诊断 座进行对接,打开点火开关,按专用故障诊断仪器的 ,照步骤即可读取发动机电控系统的故障 代码.将读出的故障代码,通过查询维修资料手册, 可知故障代码含义,再按故障代码指示的故障部位 进行维修,可排除故障. 3.3故障代码的清除 故障排除后,应清除ECU中的故障代码,故障 代码可用专用诊断仪清除,也可将熔断器合的ECU 熔断丝拔下或拆下蓄电池负极搭铁线10s以上后清 除.在拆除蓄电池负极搭铁线时,时钟,音响等电器 设备所存储的信息会丢失,应特别注意. 4电控高压共轨柴油喷射系统的使用与维护 4.1车辆起动 (1)起动发动机前请检查油箱是否缺少燃油,否 则会损坏燃油输送泵. (2)起动发动机时,请不要踩加速踏板或反复踩 加速踏板来,否则会使发动机无法起动. (3)起动时,将钥匙转到第二档接通ECU源,E— CU将自动对所有传感器,喷射通道等进行检测,时 间约为6S,此时故障指示灯会点亮,在此期间不要 起动发动机,若检测没有发现故障则故障指示灯熄 灭,可以正常起动. (4)行车过程注意各种仪表,指示灯是否正常, 故障指示灯常点亮时,说明发动机处于故障运行状 态,请及时就近修理,否则会造成更大故障. (5)起动后冷却液温度低于60~C时,ECU会限 制发动机的最大负荷,此时动力不足属正常现象,车 辆起步前建议先进行怠速预热. 4.2电控系统保养与维护 (1)电控系统的一般检修禁止擅自拆卸与ECU 连接的电器,连接插座,与ECU冷却器连接的油管 及ECU冷却器连接的传感器.当ECU出现故障时, 应及时与当地福田公司服务站联系,禁止私自拆卸, 维修,更换. (2)禁止开启ECU盖板,否则易造成ECU被损 坏,ECU内没有可修复零件. 总第165期 马越群等:康明斯ISBe发动机电控高压共轨柴油喷射系统故障诊断AET (3)ECU应通风情况良好,远离热源,严禁有覆 盖物,避免出现长时间积灰现象;否则会影响ECU 的散热. (4)ECU应避免行车中的泥水飞溅,砂石撞击; 避免腐蚀性液体接触ECU以及控制线束. (5)使用无线电发射设备时请远离ECU,车辆在 电磁波密集区域可能会运行不正常(如电视信号发 射塔附近),此种情况极少发生,远离该区域即可解 决. (6)拆卸导线连接器时,要松开锁卡或按下锁 卡,装复导线连接器时,应插到底并锁止. (7)在进行车辆检查时,应防止对传感器,喷油 器电磁阀等电子元器件的撞击,拉扯,磨损,划伤以 及浸水,浸油等,不要敲打,磕碰共轨系统各部件. (8)禁止打开线束的保护波纹管,应防止对线束 拉扯,划伤以及过度弯曲等,禁止对电器线路进行一 切非法改装. (9)电控发动机在使用中常出现的故障往往是 由线路接触不良,脱落引起的,所以要保持各接线 头,接线柱的清洁和接触可靠. (10)对燃油系统进行维护前,应拆去蓄电池搭 铁线,以免损坏机件. (11)由于电器线路复杂,检查,排除故障切勿粗 心大意,没把握不要轻易拆卸,否则可能造成新的故 障. (12)保养发动机时,若拆卸电喷系统各电线接 头,检查电子控制系统,拆卸ECU及各类传感器和 拔插各类插头前应该先将点火开关关闭,不允许在 点火开关接通或发动机运转的情况下,随意断开蓄 电池和控制电路中的任何一根连线,否则会出现人 为的故障码而影响使用且极易造成ECU烧毁. (13)不允许在不装蓄电池的情况下,用外接起 动设备起动发动机,以免使电控系统损坏. (14)给车辆蓄电池充电时,需拆下蓄电池,安装 更换蓄电池时请注意正,负极并确保点火开关或其 他用电设备处于关闭状态,否则会损坏电控系统. (15)在车身上实施电弧焊作业时,应该先断开 蓄电池的正负两个电极线接头,防止感应脉冲电压 损坏电子元器件. (16)用本车蓄电池帮助其他车辆起动时,一定 确保点火开关处于关闭状态或拆开蓄电池两个电极 总第165期 线接头,否则会因瞬时电压过高造成本车ECU损 坏. (17)严禁用水冲洗发动机和电控元件. (18)电控系统的任何一根线束不得加装其他用 电设备. (19)在蓄电池亏电或电源断路的情况下,禁止 使用反拖的方法起动车辆. 4.3其它方面 (1)请到正规的中石化,中石油的加油站加注符 合的清洁燃油,否则燃油中的杂质会造成发动 机燃油供给系统精密部件(价格昂贵)堵塞或损坏, 给您造成不必要的损失. (2)当发动机运行时共轨系统中的柴油压力达 l600,2000bar,随意拆卸可能造成人体的伤亡. (3)应该定期检查油水分离器并清除积水,防止 其进入共轨系统中. (4)喷油器回油管接头为塑料件,易断裂,车辆 使用维修过程中不要碰撞或拉扯回油管. (5)为防止空气进人燃油管路,燃油箱内燃油不 能用空后再补充,若燃油管路有空气应通过油水分 离器处放气螺栓进行油路放气,不得采用拆开共轨 系统的方法放气. (6)非专业人员不得拆卸高压泵与喷油器之间 的高压油路部件,拆卸不当会造成连接件螺纹密封 不严,使零件报废. (7)康明斯ISBe带涡轮增压系统的发动机,以 下五项操作在车辆使用过程中必须禁止,否则会损 坏增压系统: ?车辆起动后应怠速运行13min,严禁起动 后立即加速或轰车.. ?车辆起动后,应通过仪表板查看机油压力,发 现异常立即熄火检查. ?车辆熄火前,必须怠速空转1,3min,同时怠 速空转时间不宜过长,非紧急情况严禁高转速熄火. ?增压器系统属于精密产品,严禁私自拆卸,出 现故障应到福田公司指定维修站维修. ?严禁采用"加速一熄火一空挡滑行"的操作方 法. 注:ECU即电子控制单元;1bar=1标准大气压 =100000Pa