故障檢修與技術維護

軌壓過低或過高對柴油發電機的影響及原因分析

 

導讀：康明斯公司在本文通過設計合理完整的診斷流程，以故障癥狀入手，注重從原理分析，充分利用現有檢測設備，以數據來驗證判斷，盡可能少的拆解步驟，提高了診斷效率及準確率。大量減少了不必要的拆解步驟，無論是在教學中還是在柴油發電機維修實踐工作，將起到很好的指引作用。并且使一些盲區及疑難雜癥迎刃而解，培養應用設備分析問題的能力。因此，康明斯公司將以柴油發電機高壓共軌燃油系統為例，在本文中簡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

 

      高壓共軌柴油機因共軌壓力非常高，采用直接測量，受到條件有限，一般用戶是無法擁有這些昂貴的檢測設備，系統組成如圖1所示，試驗后的壓力曲線如圖2所示。但是即使采用現有的設備，如果能夠編制合理的工藝，將能達到事半功倍的目的。歸納以上的原理，對燃油壓力的的診斷，需完成如下項目：

1、讀故障碼

      高壓共軌柴油機關于燃油壓力的故障碼不多，查閱維修手冊的故障代碼表，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、燃油計量閥及油壓傳感器等故障。如果出現上述元件的故障代碼，則說明控制單元已經檢測出元件有故障。在檢修前必須理解其故障含義，同時驗證故障癥狀與故障內容是否一致。這樣維修才有針對性。在維修過程中，必須將故障碼消除后才能做后面的工序。

2、讀實際值

      當控制單元沒有故障碼，通過分析實際值將能發現故障的蛛絲馬跡。實際油軌壓力值反映油軌壓力傳感器感知油軌內的壓力，這一值將油軌內的壓力、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根據發動機實際工況油軌需要達到的壓力值。額定油軌壓力與實際油軌壓力對比，就能反映出壓力是否符合要求。通過斷開壓力傳感器的導線，在導線端子上加壓模擬壓力信號，觀察實際油軌壓力值的變化情況，就能將故障范圍區別開來。隨模擬信號正常變化的說明導線ECU沒有問題。

3、低壓檢測

      低壓檢測有壓力及流量兩個項目。

      將壓力表接入高壓泵入口連接處，打開點火開關，控制單元將汽油泵運行幾秒，電動燃油泵將燃油充滿系統（最大絕對壓力.1.5bar），我們先觀察壓力是否達到要求，壓力負荷要求后，測試流量，同時觀察油管流出的燃油是否夾雜大量氣泡。壓力不符合要求，只需對燃油泵進行維修。流量不夠，說明系統有節流，查出堵點加以維修。當系統夾雜大量氣泡，說明系統有空氣，查明漏氣部位。

4、高壓壓力實際值

      在發動機運行或啟動時，在實際值中高壓傳感器讀取高壓壓力的數值。高壓壓力是通過調節流量閥調節后實現的。

      如果是控制單元調節調節流量閥引起高壓壓力不正常，可采用隔離的方法，將調節流量閥與電控單元的端子拔掉，壓力恢復正常，說明的確是控制單元引起的，更換ECU。如果壓力還是不正常，說明調節流量閥、高壓泵、或燃油壓力調節閥有故障。

      燃油壓力調節閥影響燃油壓力只能是調節閥關閉不嚴，按這原理特點，我們只需將調節閥回至油箱的接頭打開，斷開與控制單元的導線連接，在發動機啟動的時候，觀察接頭是否有油流出，有大量油流出，說明燃油壓力調節閥密閉不嚴需更換。如果沒有發現油流出，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。在發動機工作時，壓力表正常顯示10bar。如果大于10bar，說明壓力保持閥卡死在關閉位置；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，說明壓力保持閥關閉不嚴，如果壓力沒有上來，則是高壓的問題。

 

圖1  柴油機高壓共軌燃油壓力檢測裝置

圖2  柴油機高壓共軌燃油壓力曲線圖

 

二、軌壓過低的原因和排除

 

      柴油發電機軌壓過低主要表現為實際軌壓低于設定軌壓。軌壓偏低會直接導致噴油量不足、燃油霧化不良，柴油發電機動力性和經濟性均會受到影響。軌壓嚴重偏低時甚至無法起動柴油發電機。對于柴油機來說，噴油系統的正常工作非常重要，因此當發現柴油機軌壓低時，需要及時采取措施進行排除。

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、油量計量單元故障和軌壓傳感器信號失準）及高壓油路泄漏等。

（1）高壓油泵故障。

      高壓燃油泵外觀結構如圖3所示。常見故障如高壓油泵柱塞磨損、進油單向閥和出油單向閥關閉不嚴等。

（2）油量計量單元故障。

      如計量單元柱塞卡滯不能有效打開，計量單元線路故障。

（3）軌壓傳感器信號電壓偏高。

      軌壓傳感器安裝在油軌的一端，主要是測量共軌管中的燃油壓力。它通過硅膜(傳感單元)測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，致使油泵內漏增加。安全閥泄漏或彈簧彈力過小，打開過早。壓力側燃油濾清器堵塞，管路堵塞或漏油。吸人側燃油濾清器堵塞，管路堵塞或漏氣；燃油箱液位低，致使油路進氣。低溫環境下，燃油標號偏低，燃油流動性變差。

（5）高壓油路泄漏。

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

（6）油路堵塞或者油里面水分太多導致油軌壓力低

      所有氣缸的噴嘴都連接著一根公共的油管（如圖4所示），導軌里始終有恒定的壓力，燃油導軌在整個噴射過程中基本保持不變，且獨立于發動機的轉速和負荷而自由選擇，如果損壞就會導致油軌壓力低。

（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，同時抑制由于高壓泵供油和噴油器噴油產生的壓力波動，確保系統壓力穩定，高壓油軌為各缸共同所有，其為共軌系統的標志。

      軌壓偏低通過監測數據流中實際軌壓低于設定軌壓來確認。為確定故障原因，可以對低壓油路壓力和高壓油路回油進行檢測。

2、軌壓低的排查方法

（1）高壓油路：

①測量噴油器回油量。

② 停機狀態下松開油泵出油口，打火時查看出油情況: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。

④ 手油泵處是否密封無漏氣。

⑤ 高壓油泵的進油、出油、回油口連接是否正確。

 

圖3  高壓共軌系統燃油泵外部結構圖

圖4  共軌柴油機燃油系統油道分布圖

 

 

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，從而實現燃燒。軌壓越高，燃油的噴射速度就越快，燃燒效率也就越高。高壓共軌系統結構與原理如圖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，提高發動機的功率和效率。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和排放。此外，高軌壓還可以提高發動機的可靠性和耐久性，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，高軌壓會增加高壓油泵和噴油嘴的負荷，從而增加它們的磨損和故障率。高軌壓也會增加燃油的溫度和壓力，從而增加燃油的氧化和老化速度，降低燃油的質量和穩定性。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量和穩定性。

      柴油發動機軌壓高的原因是為了提高發動機的性能和效率，減少燃油的浪費和排放，提高發動機的可靠性和耐久性。然而，要提高軌壓并不意味著軌壓無限大，不能超過設定的軌壓值，否則代表著出現了軌壓過高故障。

 

圖5  柴油機高壓共軌燃油系統結構圖

圖6  柴油機共軌燃油系統控制電路圖

 

2、軌壓過高的原因

       當軌壓高于安全壓力時，會報油軌工作壓力過高故障（p0088）。軌壓過高指實際軌壓高于設定軌壓的現象。其主要原因如下：

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

（2）燃油泵執行器柱塞卡滯，燃油泵執行器O形圈損壞。

（3）燃油泵執行器線路故障。

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

（5） 油泵溢流閥處在常閉或開度較小的位置，導致軌壓高。

（6）軌壓傳感器故障、ECU內部故障導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，起動發動機，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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