2011年長城風駿3柴油共軌發動機熱車加速熄火

秦皇島/王憲文

2011年長城風駿3柴油共軌發動機熱車加速熄火

秦皇島/王憲文

VIN：LGWCBC175BC××××××。

行駛里程：183580km。

車型：一輛長城汽車股份有限公司生產的皮卡汽車，車型編號CC1031PS43,發動機型號為GW2.8TC-CB18型增壓共軌柴油發動機，發動機排量為2.8L，變速器型號為5DYA型5速手動變速器。

故障現象：客戶反映前幾天車輛在行駛途中，先是加不上油，后來自動熄火，再就啟動不著車了，被救援到附近修理廠，維修師傅檢查時，打開油水分離器放水閥，油水分離器內有大量的水和沉積物，再拆下柴油濾清器檢查，濾清器內也全是水，兩個濾芯倒出半盆水（如圖1所示）。于是更換了柴油濾清器和油水分離器，對低壓油路排氣后，啟動發動機，發動機可以著車了，而且發動機運轉平穩，發動機加速良好，把車輛開回來，跑了兩天好車，今天又加不上速了，有時一加速發動機就熄火。

圖1 油水分離器倒出的水和污物

故障診斷：維修技師接車后，用診斷儀讀取車輛的版本信息：控制單元為EDC16C39、發動機型號為GW2.8TC-CB18型（如圖2所示）；再檢測故障碼，診斷儀顯示有4個故障碼（如圖3所示）： P0401實際空氣進氣量大于設定目標進氣量；P2246柴油濾清器的油水分離器的水位傳感器故障； P1011軌壓控制器正偏差超過上限； P1012軌壓控制器正偏差嚴重超過上限。故障碼的含義都是與燃油方面有關的，故障碼可以清除，維修技師認為都是濾清器有水時燃油供油不足記錄的故障碼。路試車輛，行駛4km左右出現加速不良現象，然后熄火，啟動著車后再行駛500m左右就熄火一次，熄火越來越頻繁，而且需要長時間等待再啟動才能著車。經過試車確認了車輛熱車后，在行駛中存在發動機加速不良和加速熄火現象 。

圖2 讀取到的車輛版本信息

圖3 檢測到4個故障碼

分析柴油發動機高壓共軌系統的工作原理。

GW2.8TC-CB18型柴油共軌發動機，采用了BOSCH公司的CRS2.0高壓共軌式供油系統（如圖4所示），系統的最大供油壓力為145MPa，供油過程由BOSCH EDC16C39-6H型電子控制單元（EDC）進行控制。GW2.8TCCB18型柴油共軌發動機供油系統由高壓部分和低壓部分組成。

（1）供油系統低壓部分主要部件

由油箱、燃油濾清器（及油水分離器）、低壓回路的進/出油管、高壓油泵的低壓區和輸油泵等組成。

油水分離器總成（第2道燃油濾清器）帶有含水率（水量）傳感器、燃油加熱器、燃油溫度傳感器，還有手動輸油泵。

圖4 高壓共軌系統

含水率傳感器是燃油濾清器中必配的電子元件，根據傳感器反饋的信息，使儀表上警告燈適時點亮。燃油溫度傳感器和普通溫度傳感器的特性基本相同，向發動機控制單元（EDC）提供燃油溫度信息。燃油加熱器是一個電阻式加熱器，發動機控制單元（EDC）根據燃油溫度傳感器提供的信息，決定是否控制燃油加熱器繼電器接通對燃油進行加熱。

低壓輸油泵（齒輪式輸油泵），由高壓泵的軸驅動，把油從油箱中吸出并輸送到高壓泵（齒輪泵不需要維護），首次啟動前，需要借助燃油濾清器上的手動輸油泵對低壓油路排氣。低壓油路必須為高壓油路供給足夠的油量，低壓供油系統有故障時，不能給高壓泵提供足夠的燃油，會造成無法建立高壓或高壓過低現象，使發動機產生加速不良或自動熄火故障。

（2）供油系統高壓部分主要部件

由高壓發生器（高壓泵）、壓力蓄能器、進油計量比例電磁閥、燃油導軌、共軌壓力傳感器、高壓油管和噴油器等組成。

在電控高壓共軌系統中，高壓油泵是獨立的燃油壓力源，共軌噴射系統高壓的產生和噴油控制分別是獨立進行的。因此，可以根據發動機的負荷以及轉速等各種運行工況，在20～140MPa的范圍內，根據需要改變噴油壓力和噴油速率。

高壓的產生。當高壓泵的柱塞在吸油行程且輸油泵供油壓力超過進油閥開啟壓力時（進油閥的開啟壓力為0.05～0.15MPa），燃油進入油泵柱塞室，當柱塞經過下止點時，進油閥關閉。柱塞上升行程時燃油被升壓。當被升壓的燃油壓力大于當前共軌壓力時，被升壓的燃油就進入了高壓油路。柱塞下降時（吸油行程），只要柱塞腔內的壓力低于輸油泵壓力，進油閥又開啟，泵油過程又開始。產生高壓、燃油分配和燃油計量都在高壓部分完成，高壓控制閥通過控制回油，控制高壓壓力。高壓供油部分除產生高壓燃油外，還進行燃油分配和燃油壓力測量。

在高壓系統中，燃油壓力通過共軌壓力傳感器、壓力控制閥和發動機控制單元（EDC），實現燃油壓力的閉環調節。共軌壓力傳感器安裝在高壓油軌管上（在吸氣歧管下面），能準確測量共軌管內的壓力，并向發動機控制單元（EDC）提供高壓油軌的壓力信號。液流緩沖器（限流器）能保證在噴油器出現燃油漏泄故障時，切斷向噴油器的供油，并可減小共軌和高壓油管中的壓力波動，系統中壓力限流器的開啟壓力為140MPa，壓力限流器保證高壓油軌在出現壓力異常時，迅速進行泄放高壓油軌中的壓力。高壓油泵階躍回油閥與進油計量比例閥油路并聯在一起，能使進油計量比例閥輸入的燃油壓力保持恒定，這是保證系統能運行的先決條件。同時在工作時通過它增大進入高壓泵的潤滑和冷卻油量。進油計量比例閥工作原理，進油計量比例閥安裝在高壓油泵的進油位置，用于調整燃油供給量和燃油壓力值，而其調整要求受發動機控制單元（EDC）控制，進油計量比例閥在控制線圈沒有通電時，油計量比例閥是導通的，可以提供最大流量的燃油，發動機控制單元（EDC）通過脈沖信號（占空比）改變高壓油泵進油截面積而增大或減小油量，通電泄油，通常怠速情況下以1kHz的頻率工作。

當點火開關打到啟動擋時，發動機控制單元（EDC）根據水溫傳感器信號,計算燃燒室預熱及預熱時間，提升燃燒室溫度。發動機控制單元（EDC）設定一個對應于發動機負荷的共軌壓力，并且將它保持在這一水平。當共軌壓力過大，壓力控制閥打開，一部分燃油經回油管路流回油箱；當共軌壓力過小，壓力控制閥關閉，并將高壓與低壓段密封隔開。壓力控制閥未通電時，共軌內部的壓力由控制閥樞軸的彈簧作用，共軌內部保持60MPa的壓力，壓力控制閥通電時控制閥樞軸在彈簧力和電磁力的共同作用下，使共軌內部產生較高壓力。發動機運轉時，曲軸旋轉帶動高壓油泵，把高壓油泵中的燃油壓入共軌管中，送入電控噴油器。

電控噴油器由孔式噴油器、液壓伺服系統和電磁閥組成。是共軌式燃油系統中關鍵的部件，它根據發動機控制單元（EDC）發出的控制信號，通過控制電磁閥的開啟和關閉，將高壓油軌中的燃油以最佳的噴油定時、噴油量和噴油率噴入柴油機的燃燒室。

圖5 噴油器

噴油器的工作過程（如圖5所示），來自于高壓油路的燃油，經通道流向噴油器，同時經節流孔流向控制腔，控制腔與回油管路相連，途經一個受電磁閥控制其開關的泄油孔。泄油孔關閉時，作用于針閥控制活塞的液壓力超過了它在噴油器針閥承壓面的力，針閥被迫進入閥座且將高壓通道與燃燒室隔離。當噴油器的電磁閥被觸發時，泄油孔被打開，針閥控制腔的壓力下降，作用于活塞頂部的壓力也隨之下降。一旦壓力降至低于作用于噴油器針閥承壓面上的力，針閥被打開，燃油經噴孔噴入燃燒室。即采用了一套液壓放大系統，電磁閥打開泄油孔使得針閥控制腔壓力降低，從而產生控制柱塞的上下壓差，在壓差作用下打開針閥。此外，燃油還在針閥和控制柱塞處產生泄漏，這些油通過回油管，會同高壓泵和壓力控制閥出來的回油共同流回油箱。

噴油器與汽缸一一對應于博世公司生產的高壓共軌系統，其噴油器的外表面印有噴油器油量修正代碼（IQA碼），用于對單個噴油器依據實際工況修正其噴油量。每個噴油器的IQA碼各不相同，并且已經存儲在EDC中，噴油器油量修正代碼與各汽缸是對應的。因此在維修中，不能將噴油器與原來對應的汽缸混淆。

根據檢測到的故障碼及故障現象分析柴油發動機熱車加速熄火故障可能的原因有：

（1）供油系統低壓油路故障。

（2）廢氣再循環系統EGR閥及控制電磁閥故障。

（3）共軌系統主要傳感器故障。

（4）發動機控制單元（EDC）及噴油器控制線路故障。

（5）供油系統高壓部分（噴油器）故障。

根據故障可能的原因分析，對柴油共軌發動機進行以下檢查：

（1）檢查供油系統低壓油路故障。

故障碼P2246柴油濾清器的油水分離器的水位傳感器故障，是低壓油路中油水分離器有問題記錄的。

檢查低壓油路，2個燃油濾清器已經更換過是新的，于是檢查油箱內是否有水或過臟，拆下燃油箱，取出燃油箱內的吸油管，看到油箱內的油質很差非常渾濁（如圖6所示），在吸油管濾網內發現有大量的污垢，已經堵塞了吸油管濾網（如圖7所示），維修技師以為故障點找到了。立即對燃油箱和吸油管濾網進行了徹底的清洗，裝復完畢后，認為故障可以排除了。對車輛進行路試，車輛行駛大約5km后加速熄火現象又出現了，在自動熄火后，立即啟動車輛，發動機可以著車，車輛行駛500m左右再次熄火。重新啟動發動機著車后，不行駛車輛，原地加速發動機，發動機不熄火，車輛一行駛發動機就熄火。打開油水分離器放水開關，沒有放出水和沉淀物，用手動泵排氣，排出的是燃油沒有空氣存在。清洗了臟污的燃油箱和堵塞的吸油管濾網，熱車發動機加速不良、加速自動熄火故障沒有排除。

圖6 燃油箱內油質很臟

圖7 取出吸油管濾網以被臟物堵塞

（2）檢查廢氣再循環系統EGR閥及控制電磁閥故障。

檢測到的故障碼P0401實際空氣進氣量大于設定目標進氣量，應該是EGR閥異常打開，有額外的空氣進入才記錄故障碼。EGR閥有積炭、閥門卡滯或真空控制閥的管路連接錯誤，都會引起EGR閥異常打開或工作不良。拆下EGR閥總成，檢查EGR閥門有很多積炭，用節氣門清洗劑清洗了EGR閥門，EGR閥門運動靈活無卡滯現象；再檢查EGR閥控制電磁閥和真空管路，電磁閥通電后可以打開，斷電后可以關閉；檢查真空管路連接正確、無漏氣或脫落現象。廢氣再循環系統EGR閥及控制電磁閥真空管路檢查沒有問題。

（3）檢查共軌系統主要傳感器故障。

在電控共軌式燃油噴射系統中，發動機控制單元（EDC）根據各傳感器（曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、共軌壓力傳感器）的信號，對執行器發出最佳的噴油及其他執行器控制信號。

①檢查曲軸位置傳感器及工作情況。在共軌噴射系統中，曲軸位置傳感器信號不良，會導致發動機出現加速不良或加速熄火現象。用萬用表測量曲軸位置傳感器，測量曲軸位置傳感器線圈的電阻為856Ω；檢查曲軸位置傳感器與信號輪間的間隙為1.2mm；檢查曲軸位置傳感器線路無斷路、短路現象，檢查結果線圈阻值和工作間隙都在正常范圍。在發動機運轉時，用診斷儀讀數據流，加速時可以看到發動機轉速數據流與加速踏板同步上升，曲軸位置傳感器工作正常。

②檢查凸輪軸位置傳感器及線路故障。發動機正時皮帶罩蓋變形會影響凸輪軸位置傳感器的工作間隙，拆下凸輪軸位置傳感器檢查，未發現有金屬雜質或損壞現象；檢查發動機正時皮帶罩蓋無變形和損壞現象，凸輪軸位置傳感器工作間隙為1.10mm，工作間隙在正常范圍。用萬用表測量傳感器連接器與發動機控制單元（EDC）之間導線阻值，測量結果3條導線都無短路、斷路現象，線路導通良好。

③檢查共軌壓力傳感器故障。在發動機高壓共軌噴射系統中，壓力傳感器能準確地為發動機控制單元（EDC）提供油軌管內的壓力信號，共軌壓力傳感器的測量范圍為20～180MPa。用診斷儀讀數據流，啟動時共軌壓力超過20MPa，發動機怠速時的油軌壓力數據39.77MPa,與軌壓設定值基本一致，供軌壓力數據在正常范圍內（如圖8所示）。

圖8 怠速時的共軌壓力數據

（4）檢查發動機控制單元（EDC）及噴油器控制線路故障。

在電控共軌式燃油噴射系統中，噴油器的噴油時刻和噴油量的調整是通過電子觸發的噴油器實現的，發動機控制單元（EDC）根據各傳感器的信號，對噴油器發出控制信號。發動機控制單元（EDC）在熱車后輸出給執行器的信號弱、信號缺失或噴油器控制線路導通不良，都會引起發動機加速不良或加速熄火現象。首先檢查控制單元相關線束連接情況，發動機控制單元（EDC）連接器端子無退出現象，連接器連接牢固。接下來用萬用表分別測量4個噴油器電磁閥，電阻值都在0.60Ω左右，線圈阻值在正常范圍。再檢查電控噴油器線束，測量4個噴油器供電導線和控制信號導線都無斷路、短路現象，導通良好，4個噴油器連接器連接牢固。

再用試燈的兩個探針分別插在噴油器電磁閥線束側的端子上，運轉發動機，試燈閃爍，有噴油脈沖控制信號，說明發動機控制單元（EDC）輸出的噴油器工作信號正常。

（5）檢查供油系統高壓部分（噴油器）故障。

故障碼P1011軌壓控制器正偏差超過上限，P1012軌壓控制器正偏差嚴重超過上限，兩個故障碼的含義都是與高壓供油部分有關的。對于高壓共軌柴油發動機來說，燃油共軌系統高壓油泵或進油計量比例電磁閥有故障不能建立高壓，會使軌壓控制器壓力異常出現軌壓正偏差超過上限故障碼。但是高壓部分的電控噴油器機械故障也會引起發動機加速不良和加速熄火故障的發生。

圖9 上試驗臺測噴油器、回油量

就車檢查噴油器的回油量。通過測量回油量，可以大致判斷噴油器的技術狀態，其基本方法是：將各噴油器的回油管分別引導到量杯中，然后啟動柴油機，再測量各缸噴油器的回油量，如果某缸的回油量明顯偏多或偏少，說明該噴油器失常。拆下4個噴油器的回油管，接上量杯，啟動發動機觀察到第2缸噴油器回油最少，1缸、3缸、4缸3個噴油器回油量大。4個噴油器回油量不一致，初步確認2缸噴油器回油量基本正常，1缸、3缸、4缸3個噴油器有堵塞或有卡滯現象存在，需要上噴油器試驗臺檢查校正噴油器噴油的工作情況。

上試驗臺測試噴油器（噴油壓力、噴油量和回油量）。從車上拆下4個噴油器總成，分別上試驗臺測試檢查回油和噴油壓力（如圖9所示），從試驗臺顯示屏上的清洗數據（如圖10所示）、全負荷時數據（如圖11所示），觀察到回油和噴油壓力都不在正常范圍，說明噴油器內部閥組件都有問題。

圖10 上噴油器試驗臺清洗時的數據

圖11 全負荷時回油數據

圖12 分解噴油器

圖13 生銹的噴油器閥組件

檢查噴油器閥組件。分解4個噴油器總成檢查（如圖12所示），取出噴油器閥組件，看到4個噴油器控制活塞上都有不同的銹蝕現象（如圖13所示），銹蝕的控制活塞在發動機熱車時運動受阻、產生卡滯現象，可以使發動機在熱車時出現加速不良和加速熄火故障。

故障排除：更換電控噴油器銹蝕的閥組件（如圖14所示），共軌噴油器閥組件型號：F00RJ02005，將4個噴油器組裝完畢，在試驗臺校正其噴油量都一致后，根據噴油器IQA碼（油量修正代碼）與各汽缸一一對應的安裝到發動機上。啟動車輛，發動機順利著車，路試車輛，車輛行駛20km時加速不良和自動熄火現象不再出現。發動機噴油器故障引起的車輛熱車后行駛中加速不良和加速熄火故障徹底排除。

圖14 更換噴油器閥組件

故障總結：在該車的故障排除過程中可以看出，故障的真正原因是在發動機燃油系統進水3天后，噴油器內閥組件（控制活塞）生銹，噴油器控制活塞在發動機熱車時移動不靈活，產生卡滯現象，發動機加速時燃油不能正常的噴射，導致發動機出現熱車加速不良和加速熄火故障。故障碼“P1011軌壓控制器正偏差超過上限、P1012軌壓控制器正偏差嚴重超過上限”，兩個故障碼的含義與高壓供油不正常有關，故障碼的存儲都是噴油器有故障不能正常噴油存儲的。在維修過程中遇到這兩個故障碼，在排除低壓油路（燃油濾清器）故障或檢查回油量過大時，可以優先考慮檢查噴油器有故障存在，可以快速確認故障部位排除故障。