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故障檢修與技術維護 |
電控柴油機故障碼讀取方法和診斷原則 |
摘要：電控柴油機與傳統柴油機故障診斷最大的不同就是電控機型若不用讀數據流的方法，單單靠經驗是很難判斷故障的原因的，但通過數據分析卻可以馬上找出故障原因。本文闡述了傳統與電控柴油發電機在原理上的區別, 并以實例說明故障的診斷方法, 以供同行探討。此外，由于柴油機不同品牌和機型其電控系統也會不同，故障原因肯定會有所差異。因此，電噴柴油機故障的診斷與排除則應結合具體設備型號，并參考發電機廠家附送的隨機技術資料進行維修工作。
一、電控柴油機的概述
現代柴油發電機以其經濟、環保、省油、動力強的優點, 在備用電源保有量中的比例也不斷上升。隨著我國排放法規的日益嚴格，柴油機的技術也發生了天翻地覆的變化，傳統柴油機因其排放難以達標, 將面臨淘汰，取而代之的是能滿足歐ⅲ排放標準，并具有歐ⅳ排放潛力電控柴油機，所以柴油發電機組OEM工廠都開始安裝了電控高壓共軌系統或電控的單體泵系統的柴油機。
這些新技術，為社會帶來了更經濟環保的新型柴油機動力，但也給維修給我們帶來了一定難度，使不少在維修傳統柴油發電機有豐富經驗的機修工們，感到非常的頭痛，當柴油機出現故障時，就會感到束手無策。在電控柴油機的維修上他們遇到了技術瓶頸，如何突破這些技術瓶頸是擺在機修工面前第一個難題。
電控柴油機的故障診斷對現在的許多維修工和技術人員來說，是一項比較復雜的工作。傳統柴油機的維修可能就是單純的機修，而電控柴油機則是一項機電一體的維修工作。電控柴油機故障診斷也是有規可循的。關鍵是維修工和技術人員對電控柴油機原理還不了解。
只要掌握了電控柴油機的原理后，維修的許多困難都會迎刃而解，當柴油機出現故障時，如果是機械故障，我們仍然按照傳統柴油發電機故障診斷的方法去排除，但必須強調, 在斷火檢查各缸的運行情況前, 必須先把電源開關斷開。若是電控系統故障，可以利用電控系統的自診斷系統來進行檢測，這自診斷系統，可以清楚的了解柴油機各種工況下的運行參數，對我們進行故障診斷會有很大幫助。
要掌握電控柴油機的故障診斷與維修，首先是要對電控電控柴油發動機原理有清楚的認識。電控柴油機工作原理十分復雜，需要多個部件和系統的配合才能實現。為了讓柴油機能夠高效工作，電子控制單元（ECU）起著至關重要的作用。電控柴油機通過ECU對各個系統進行精準控制，實現了燃油噴射、空氣供給、點火等過程的優化，提高了柴油機的燃油經濟性、動力輸出和環境友好性。電控柴油機高壓共軌系統結構如圖1所示，燃油噴射管路連接如圖2所示。
二、電控系統故障診斷的原則和方法
1、故障診斷基本原則
（1）先簡后繁、先易后難的原則。
（2）先思后行、先熟后生的原則。
（3）先上后下、先外后里的原則。
（4）先備后用、代碼優先的原則。
2、故障診斷的基本方法
（1）詢問用戶故障產生的時間、現象和當時的情況，發生故障時的原因以及是否經過檢修和拆卸等。
（2）初步確定故障范圍及部位。
（3）調出故障碼，并查出故障的內容。
（4）按故障碼顯示的故障范圍，進行檢修。尤其注意接頭是否松動、脫落，導線連接是否正確。
（5）檢修完畢，應驗證故障是否確已排除。
（5）如果調不出故障碼，或者調出后查不出故障內容，則根據故障現象，大致判斷出故障范圍，采用逐個檢查元件工作性能的方法加以排除。
3、特殊機型維修要求
同時，因柴油發電機電控系統的特殊性，其維修還有下述特別的要求：
（1）只有經過該系統專業知識培訓的技師才能從事新型電控柴油系統的故障診斷。
（2）應用合適的診斷設備、專用工具進行電控柴油系統的故障診斷。
（3）故障診斷前需要詳細閱讀發動機制造廠的操作指南和技術說明。
（4）電控柴油發電機系統故障診斷宜先用診斷設備找出故障的可能原因，然后從外圍設備到控制單元逐步尋找故障所在的部位，最后加以解決。
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圖1 電控柴油機高壓共軌系統結構圖 |
圖2 電噴柴油機噴油器管路連接圖 |
三、柴油機故障產生的因素
1、工作機構分析
柴油機超載運轉是導致重要零件早期損壞的主要原因.通常認為，超載就是曲軸上載荷超過允許限度。實際上即使曲軸上載荷正常。從應力的角度來說,也可能嚴重超載。例如，由于主軸承磨損不均而破壞其同軸性時，將使曲軸產生附加彎曲應力，這是因為軸承磨損可引起較大的彎曲變形，可使附加彎曲應力的幅度超過正常工作應力，所以主軸承磨損超過一定限度后,曲軸就經常處于超載狀態。這說明工作機構發生故障的基本因素是配合間隙的變化。
2、潤滑系統故障及分析
潤滑系統應滿足三項基本條件：機油泵的出口壓力和流量滿足需要；各潤滑點的流量分配滿足需要；潤滑油的理化性能滿足要求要保證柴油機運轉可靠，這三項條件必須同時滿足通常情況，主油道的油壓和油溫正常，潤滑系統的工作就是正常的，但這只能說明機油泵工作正常并不能反映流量分配是否正常。齒輪泵出口安裝有溢流閥，如并聯油路中某一條受阻，流量的變化就不可能從主油道的油壓指示得到判斷。發生這種情形時,由于個別軸承的不正常磨損而形成事故隱患，嚴重時可發生燒瓦事故.潤滑油的溫度與磨損存在密切聯系。溫度較低時，潤滑油粘度高增加流動阻力，可能發生供油不足造成半干磨；溫度較高時.潤滑油粘度低可能破壞油膜，也會發生半干磨.油溫過高和過低不但損傷軸承，還會加速潤滑油的氧化變質，進而引起意外損傷甚至燒瓦。
3、燃油系統故障及分析
燃油系統工作不正常的結果是直接降低功率和熱效率。功率下降后，必須增加供油量以滿足增大功率的需要;熱效率降低則使廢熱大量增加。增加的廢熱往往成為引發一些重大故障的根源，如活塞過熱、排氣門燒蝕、潤滑油結焦和水溫、潤滑油溫異常升高等。
4、冷卻系統故障及分析
冷卻系統工作不正常的影響是引起柴油機的過熱故障，如功率下降、氣缸活塞受強烈摩擦而損壞以及缸蓋產生裂紋等.據資料介紹，水冷系統影響可靠性的一個特殊問題是缸套穴蝕，但不是所有水冷柴油機都存在穴蝕問題.
5、使用維護規程得不到有效貫徹
康明斯各系列柴油機在使用維護規程中制定了相應的技術措施。如果嚴格實施維護規程的規定，一般來說柴油機的運轉是可靠的，但使用維護規程在實際生產工作中往往難以全面有效貫徹，運轉可靠性也就難以保證。因此，柴油機經常發生故障甚至重大事故。
四、用診斷儀讀取故障碼和數據流
1、讀取故障碼
電控柴油發電機的故障碼是電控柴油發電機診斷和排除的基礎。因此，優先讀取故障碼，以最小限度地確定故障范圍。
2、故障碼的檢測方法
（1）將點火開關由OFF位置旋至ON位置，不要起動柴油發電機，這時操作儀表盤上的故障指示燈應亮。
（2）這時發動機電控系統進行自檢，如果電控系統無當前故障和歷史故障，柴油發電機故障指示燈常亮而不閃爍，即可正常起動柴油發電機。
（3）如果電控系統發現系統存在當前故障或歷史故障，柴油發電機故障指示燈不斷閃爍，這時打開故障診斷開關，故障指示燈以故障碼的形式顯示。操作人必須排除當前故障，如果是歷史故障，操作人必須確認故障已經排除，才可以正常起動柴油發電機。
（4）當柴油發電機無故障正常起動后，故障指示燈應熄滅。
在維修完畢后，需要清除故障碼。清除故障碼的方法與讀取故障碼方式相似，只需要按照診斷儀的提示，點擊清除故障碼即可清除儲存在發動機控制單元內的所有故障碼。當清除故障碼后，仍需起動發動機運行，觀察故障指示燈是否依然亮，若亮，說明原故障沒有完全修復或自診斷系統又檢測到有故障，必須再次維修，直至將故障完全修復為止。
3、柴油發電機數據流
發動機數據流是指發動機ECU與其傳感器和執行器交流的數據參數。這種參數有些是從傳感器、開關輸送給ECU以供進行運算和分析的基礎數據，有些則是從ECU輸送給執行器的控制指令。這些數據在發動機運行控制過程中發揮了決定性的作用。同時，因發動機運行時各種物理狀態數據值在不斷變化（例如進氣量、冷卻液溫度、噴油脈寬等），所以進行交換的數據參數的數值也在實時變化。當用發電機組故障診斷儀與診斷接口（OBD-II）駁接后，診斷儀就可以與發電機組上的包括發動機ECU在內的所有控制單元構成通信。則參數數據的傳輸就像隊伍排隊一樣，一個一個通過診斷接口流向診斷儀，且隨時間和工況實時變化。這樣，維修人員就可以通過診斷儀觀察和讀取到數據，發電機組ECU中所記憶的數據流真實地反映了各傳感器和執行器的工作電壓和狀態，為發電機組故障診斷提供了判斷依據。
4、讀取數據流
在康明斯故障診斷儀上讀取柴油機控制系統的數據流的操作與讀取汽車控制系統是類似的，診斷儀組成如圖3所示，關鍵軟件系統外觀如圖4所示。按照菜單指示就能進入讀取數據流的界面。因不同診斷儀在使用操作上大同小異，在實際使用中，只需要遵照對應診斷儀的使用說明書正確操作就能讀取到對應的數據流。需要指出的是，讀取到的數據流需要與對應機型的維修手冊中標準數據進行對照，判斷出哪些數據流正常和失常，才能進入下一步的診斷工作。
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圖3 康明斯故障診斷儀零件組成圖 |
圖4 康明斯故障診斷儀軟件示意圖 |
總結：
電控柴油機的故障診斷是有規律可循的，只要能按故障診斷的一些基本原則去查找故障，逐一排除非故障原因, 就有可能準確、迅速地找出故障所在。當發動機出現故障時，第一個基本原則是先外后內，由簡單到復雜。例如先對電子控制系統以外的可能故障部位予以檢查，這樣可避免本來是一個電子控制系統無關的障礙，卻對系統的傳感器、電腦、執行器、結束等進行不必要的檢查。
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