B5控高压共轨柴油机工作原理与故障诊断.docx

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1、康明斯电控柴油机高压油轨油压过低的故障诊断摘要：本文主要介绍康明斯电控高压共轨柴油发动机，由于喷油器泄漏，引起蓄压器（油轨）内燃油压力下降，导致发动机启动困难，动力下降的故障现象，通过限制过程分析和油压测试等方法进行诊断，并解除故障。关健词：高压共轨工作原理油压测试故障诊断前言：随着我国汽车工业的发展，汽车技术也随之日新月异，作为汽车动力核心的发动机，也从原来的传统式柴油发动机转变为电控燃油啧射式发动机。柴油机电控技术的发展经验了位置限制到时间限制，现已经发展到时间-压力限制方式，即高压共轨系统.随着高压共轨电控柴油机的大量应用，其运用修理问题也日益突出。本人在对一台康明斯ISBe220-31

2、型电控高压共轨柴油发动机起动困难，动力下降，油耗增大的故障诊断过程中，为了弄清问题解除故障，我作了比较深化的系统限制过程分析和诊断.一.故障现象我公司在2007年新购进了45台金龙K1.Q6891GA的大客车，该车采纳康明斯SBe22031型电控高压共轨柴油发动机.有一天，一台车的主班司机进厂报修故障是这两天来发动机起动困难，动力下降，油耗增大，经过和司机的交谈，进一步了解到，无论是冷车、热车都起动困难，这种故障不但对汽车的动力性、经济性有影响，而且大大缩短蓄电池的运用寿命.二、验证故障现象试启动发动机，连续5次启动，都没有着车迹象，第6次才牵强启动,启动后，发动机空转一切正常，仪表显示正常（

3、水温表指示85C）故障灯也不亮，再进行路试，感觉发动机动力明显不如以前足够。三、初步检查1、检查起动系工作状况起动发动机，视察起动时起动机运转有力，转速应为足够.(ISBe柴油机所需发动机最低启动转速为150rnin),用万用表检查起动时蓄电池电压为22V,正常，说明起动系工作正常.2、目视检查电控系统各线束接头连接正常.高压/低压燃油管、燃油滤清器、高压油泵、蓄压器都无渗漏清油现象。发动机运转时，视查曲轴箱通风口排出的废气很小，以阅历推断发动机应当没有拉缸，断活塞环现象.视查排气管排出的废气，消声器，排气管应当是畅通的.3、检查低压燃油拆下燃油滤清器出口的低压油管，用手压动手摇泵，发觉满管的

4、燃油流出来，也没带气泡，再装上油管，压动手摇泵，感觉阻力很大，以阅历推断低压油路应当没问题。常规检查没有发觉问题.为了找寻故障缘由，先弄清晰发动机的限制过程.四、高压共轨系统的结构组成与限制过程1、系统概述柴油机电控技术的发展经验了位置限制到时间限制，现已经发展到时间压力限制方式，即高压共轨系统。高压共轨燃油喷射技术，德国博世公司也已将该技术发展到了第三代.康明斯ISBe发动机用的是德国博世公司生产的第一代高压共轨燃油喷燃系统，其参数特征见表1表1德国博世公司第一代高压共轨燃油喷燃系统特征参数特性第一代共轨燃油喷射系统最大喷射压力1350bar喷油卷带电磁阀的喷油嚼，臂油孔型式柱式,内外一样）

5、喂孔直径和数*0.2mm;5孔喷射次数依据发动机负荷和排放要求有预喷、主喷1次2次达到的尾气排放标准欧In2、电子共轨系统的结构组成电子限制高压共轨系统由电子限制和燃油供应两大部分组成，如图1图1康明斯电子限制共轨系统的姐成1）电子限制部分电子限制部分由各种传感器（如曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、油门踏板传感器、各种温度和压力传感器等）、ECM和执行器（如喷油器、电磁阀）等组成。电控系统的功能是依据各种传感器输入的信号，由ECM经过比较，运算、处理后得出最佳啧油时刻和喷油量,向喷油器发出开启或关闭电磁阀的指令,从而精确限制与发动机负荷相适应的喷油量。（2）燃油供应部分高压共轨系统为蓄压器共

6、轨系统，该系统由油箱、柴油滤清器、轴油泵、VP安排式高压油泵、高压/低压燃油管、誓压器(油轨)、喷油器和回油管等组成.如图2所示，燃油供应系统又分为低压部分和高压部分.*.*a图2康明斯电子限制共轨燃油系统的燃油供应部分细圻头部分为低压部分粗筋头部分为高压部分(3)高压共轨系统的工作过程燃油由发动机凸轮轴驱动的齿轮泵从油箱中抽出,经油水分别器和滤清器滤清后，进入供油泵，此时燃油压力为02Mpa.然后，油流分为两路:一路经过平安阀的小孔作为冷却油通过供油泵的凸轮轴流入压力限制阀，然后流回油箱；另一路充入VP安排式高压泵中。在VP安排式高压泵中,燃油被加压，通过安装在油泵上的电控燃油压力限制阀，将

7、油泵输出油压调整到25140MPa后输送到高压油轨，以适应不同工况对高压油轨油压的帚求.油轨上安装了传感器和压力限制阀，用压力限制阀来限制共轨压力不高于140MPa.高压柴油从高压油轨经高压油管进入喷油器后，又分两路，一路干脆入燃烧室；另一路在啧油期间针阀导向部分和套筒与柱塞缝隙处泄漏的多余燃油一起流回油箱，如图3所示.图3康明斯电子限制系统的工作原理五、故障诊断依据以上对电控高压共轨的工作过程分析，从中得知，发动机的传感器对发动机的启动性能和动力性起到关健性的作用并结合故障现象对主要的几个传感器进行检查1、检查水温传感器水温传感器是柴油机起动时限制喷油的主信号。拨下水温传感器配线插头，打开点

8、火开关，测得电压为4.7V属于正常.测得水温传感器电阻为1.9KQ当时环境温度约为25C,正常值为1700-2500Q,水温传感器正常。2、检查油门踏板位置传感器油门踏板位置传感器和发动机转速传感器协作，计算出基本喷油量和基本喷油时刻，是发动机运转时限制喷油的主信号。拔下油门踏板位宣传感器配线插头，打开点火开关，测量整针A与触针C之间的电压，测得电压为4.98V属于正常油门踏板位置传感器的电阻测量值见表2从表2看出，油门踏板位宣传感器正常。表2油门踏板位置传感器的电阻测量值油踏板位Jti*子名称电阻流量值电阻窝MW骅放油仃*板触针B与触轩C之间二.77Ka26o03o踩下油门蹒板做针B与触针C

9、之间1.03KQ25oai5oo0踏板在拜放或踩下位置I触针A与触针C之间2.89KQ2oo3Qo从故障现象和故障灯不亮来分析，曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器应当没问题。以上测得各主要传感器的电压，电阻值都在正常范圉，使检查工作很难接着，经过我对故障现象的深思，确定围绕柴油发动机的三要索进行检查一柴油发动机正常工作必需满意以下三个条件：合适的喷油量和喷油正时I足够的气缸压力I预热系统正常.这堪称柴油发动机三要素。预热系统为冷起动的协助功能，因为此车故障在热车也有，发动机带涡轮增压器，此系统可以暂不考虑检查.足够的气缸压力：如气缸内压缩压力不够柴油是很难燃烧的。查找修理档案，发觉此车三个月前刚

10、大修过，发动机也不烧机油，前面也检查过曲轴箱通气口的废气，以阅历推断，气缸压力应当没问题。合适的啧油量和喷油正时：从电控高压共轨的工作过程得知，电控系统依据各种传感器输入的信号，由ECM经过比较，运算，处理后得出最佳喷油时间和喷油量.依据以上的检查结果和故障现象分析，电控部分没有显示故障。喷油压力影响喷油量，燃油压力越大，喷油能量愈高，喷雾盒细，混合气形成和燃烧愈完全，柴油机的排放性能和动力性，经济性都会得到进步改善，同时又可以缩短着火落后区。为了尽快从燃油供应部分找出问题,我确定用测试油压的方法来进行排查.六油压测试表3是康明斯ISBe柴油机燃油系技术数据.表3康明斯ISBe柴油机燃油系技术

11、数据项目ft据项目数据发动机息速转速/（r三in）600800量高进油温度IP80齿轮泵的最大燃油进油阻力/kPa50.7发动机最低启动转速/（rmin）150油轨压力/bar2501400柒油型号举荐运用ASTM2号燃油流清野出口的燃油压力/bar3011.0侬动机B动时）在环境温度低于P时建议运用2号和1号燃油流清卷进口的燃油压力/bar513（发动机启动时）40C时柴油黏度必需超过2.Ocst燃油滤清卷大压降/bar2.0燃油回油管最大阻力/bar1.2柴油含玻量我厂油压表量程量高为600bar,为防止油压过高油压表爆裂,以下测量的油压为拆下曲轴位传感器打马达起动发动机时（发动机未运转）

12、的油压.检查低压部分：拆下燃油滤清器出口的低压油管，将燃油压力表插入燃油滤清器座，起动发动机（ISBe220-31型发动机输油泵为机械泵），所测得压力为IObar,从表3可以看出燃油灌清器出口的燃油压力为3.0-I1.Obar,属于正常范围，说明柴油滤清器，油水分别器、油管无堵塞，输油泵工作正常。也证明前面的推断是正确的.再检查高压部分，先拆下高压油泵到油轨的高压油管，将燃油压力表装在高压油泵出油口处，此时高压油没有进入高压油轨，起动发动机，所测得压力大约为350bar.从表三可以看出正常压力为2501400bar,属于正常范围，说明高压油泵和电控燃油压力限制阀工作正常。装上高压油泵到油轨的高

13、压油管，拆下燃油压力传感器，将燃油压力表装在油轨上，起动发动机5次，压力表指针在180bar-200bar之间徘徊，从表3可以看出正常压力为2501400bar,实测压力明显偏低，说明喷油晶和/或限压阀有泄漏.从以上通过测试油压得出结论，限压阀、喷油舞可能有泄漏，下一步先来对限压阀、喷油器的工作原理进行了解.3.限压阀的构造与工作过程限压阀的构造与工作过程：限压阀是个机械装置，包括底座螺丝拧到轨道上一端连接到油箱的回油管，可移动的柱塞，弹簧等部件如图4所示。图4康明斯限压间的构造限压阀连接到轨道上以后，底座上有一个通道，一个圆锥形的柱塞与底座的表面接角，形成密封面，在正常的工作压力135MPa

14、下，弹簧推动柱塞与底座接合，轨道保持压力.当压力过高达到140MPa时，柱客被轨道压力推动，克服弹簧压力，燃油通过压力内部的通道流回油箱，当阀门打开时，轨道中的压力便会降低.通过以上对压力阀的工作过程分析得知；假如压力阀有泄漏，回油管也定有燃油流出，拆下回油管，起动发动机，没有发觉回油口流出燃油，说明压力阀工作正常。那么，泄漏高压燃油的故障只有是喷油器造成的。4、喷油器的构造与工作过程喷油器的构造：燃油器主要由喷油嘴部分，油压活塞部分和电磁阀部分组成，如图5所示.f懵44TU*V图5康明斯喷油器的结构喷油器的工作过程I如图所示5,当喷油器电磁斶未被触发时，泄油量孔2在小弹簧弹力作用下也关闭，共

15、轨高压油经量孔1进入限制室，限制室内形成共轨高压油，高压油压在油压活塞端面上使喷油器处于关闭状态。同样，在喷嘴腔内也形成共轨高压，共轨高力对油压活塞端面的压力和喷嘴弹簧的压力与高压燃油作用在针阀锥面上的向上压力相平衡，使针阀保持关闭状态.当电磁阀被触发时，电磁力将泄油量孔2打开，燃油从限制室流到上方的空腔中，并从空腔通过回油通道返回油箱，使限制室中的压力下降，限制室中的压力降低，减小了作用在油压活塞端面上的压力，这时喷针阀被打开，喷油器起先喷油.五.故障的解除通过以上对喷油器的工作过程分析得知，喷油器存在两处泄漏的地方,一个是喷油嘴密封不严，造成燃油干脆漏入气缸，另一个是限制室密封不严，造成泄油量孔2关闭时泄漏.而发动机有六个喷油器，究竟是哪一个出了问题呢？因为喷油器出的是机械故障，所以诊断系统不行能诊断出故障码.我确定用一个比较传统的方法，加工一个油塞，逐一对六个缸的高压油管进行堵塞。假如塞到哪个缸的高压油管，发动机能顺当启动，说明就是哪个缸的喷油器有泄漏。当塞到第三缸时，发动机顺当启动，