淺談工程機械電噴柴油發動機的特點及故障診斷

黃印

摘要： 本文簡述了電噴柴油發動機的發展概況、分類及相關技術特點，并結合國際工程的機械設備，對各類柴油電子噴射系統的常見故障進行了原因分析及實例排查，具有一定的指導意義。

關鍵詞： 電噴柴油發動機;特點;故障診斷

引言

電噴柴油發動機是在傳統的機械控制柴油機的基礎上發展起來的。最早的全電控柴油發動機是Detroit Diese（底特律柴油機）公司于1985年9月采用的DDCE1系統的二沖程92系列發動機。電控燃油系統能夠對發動機的燃油經濟性、排氣煙度和污染物進行優化控制，改善發動機冷起動性，還能使發動機具備故障診斷功能及多種自動保護功能。

故障排查與處理

電控式直列柱塞泵燃油系統

電控式直列柱塞泵燃油系統同傳統的直列泵式噴油泵-高壓油管-噴油嘴（PLN）系統一樣，燃油噴射所需要的高壓依然由在套筒內作往復運動的柱塞產生，但不同之處在于，油量控制齒條位置及一定油門位置和負荷下和噴油量則都是由電子控制單元（ECU）進行控制，ECU根據各傳感器提供的信號按照設定程序向調速器或控制齒條輸出相應的控制信號。而噴油開始時間則是由套在泵油柱塞上的控制滑套或由可隨機油壓力變化而改變預行程的可變柱塞來進行控制。二者的實質都是通過可變的柱塞預行程來實現噴油始點的提前或延后。而實際的供油速率可以通過設計噴油泵凸輪軸的凸輪廓線進行改變。

故障排查：一臺三一混凝土罐車（采用日野發動機，BOSCH的IE預行程PLN燃油系統）在怠速及低速工作正常，但轉速達到1400轉/分或更高轉速時就出現發動機冒白煙，工作無力現象。通過分析，初步判斷為發動機高速時噴油時間過早所導致。對駕駛室儀表故障指示系統進行檢查，發現故障代碼為16-4，對照故障代碼表得知，此故障為預行程執行器電源異常，于是對預行程執行器電源繼電器進行檢查，拆開繼電器后發現4號和5號腿觸點有燒蝕現象，由于接觸不好，高速時預執行器電源虛接，導致預執行器無法正常對噴油時刻進行準確調整，致使發動機功率下降及冒白煙，在對觸點進行重新打磨修復后，發動機工作正常。

電控式分配泵燃油系統

該系統是通過對分配泵的噴油正時和噴油量進行電子控制來實現燃油噴射的精準控制的，主要有兩類：一、通過電子控制系統控制分配泵徑向壓縮行程等來控制噴油量，用控制凸輪環位置來控制噴油正時。二、在Bosch公司VE分配泵基礎上改進，取消了原VE泵上的溢流環，而在其泄油通道上設置了一個溢流控制閥。

故障排查：一臺DANAPAC壓路機在發動機拆裝高壓燃油泵后，出現加速時冒黑煙、功率下降的故障。通過對煙色的分析，初步懷疑為噴油正時錯誤。我們知道，VP44噴油泵的靜態噴油正時由油泵輸入軸上的半圓鍵進行控制，不同的半圓鍵對應不同的噴油正時。每一種半圓鍵都在指示安裝方向的箭頭后標有其Bosch零件號的最后三位數字，VP44泵的銘牌上注明對應的半圓鍵號，且安裝時半圓鍵的箭頭必須指向噴油泵體，反向安裝將導致噴油正時錯誤。在將VP44噴油泵拆下后發現，由于修理人員的疏漏，在裝配噴油泵時將ISB的靜態定時的半圓鍵裝反。將半圓鍵旋轉180度重新安裝后，發動機工作恢復正常。

電控式單體噴油泵（EUP）燃油系統

電控EUP燃油系統是在傳統的單體泵燃油系統的基礎上發展而來的，它主要帶高速電磁閥的單體泵，高壓油管以及噴油嘴組成，單體泵由凸輪軸驅動，單體泵內的滾輪隨動機構推動套筒內的柱塞向上運動，產生噴油所需的高壓，并通過受發動機ECU電信號控制的高速電磁閥的開閉來實現定時、定量的噴射燃油。

電控式單體噴油器（EUI）燃油系統

常規電噴單體噴油器（EUI）系統

此系統將噴油器、噴油泵和電磁閥組合為一個整體，EUI系統的優勢在于噴油壓力高，噴油壓力升高曲線接近理想，并采用了二次升程和先導噴油，改善了噴油速率曲線形狀，是一種非常理想的電噴形式。

故障排查：首先我們把注意力放在了電子控制線路出現虛接的情況上，但通過對所有電氣接頭，電子元件檢測后，并未發現異常。考慮到如果供油管路或油箱有混有雜物，在工作的某個時刻，剛好雜物吸附堵塞了油道，也會造成了發動機供油不足而熄火，于是我們又對燃油系統進行了徹底的清理，但結果故障依然存在。在排除了這兩個可能后，通過仔細分析發動機控制原理及故障保護情況，發現如果發動機轉速及正時傳感器出現故障，無法給ECM提供正確的正時信號，就會造成發動機無法識別噴油時刻而熄火，從而造成停機。順著這個思路，我們對3196發動機的轉速傳感器進行了檢查。在拆下凸輪軸轉速傳感器時，發現此傳感器吸附了很多鐵屑，這些鐵屑如在某個時候剛好擋住了傳感器的感測頭，就會造成正時信號無法正常傳遞。在將鐵屑清除并重新安裝好傳感器后，故障排除。

Cummins ISX及Signature燃油系統

此系統為Cummins公司自行開發設計的燃油系統，ECM的定時控制保證在給定時刻只有一只噴油器能夠得到燃油供應。噴油器的供給油量決定了發動機的轉矩和功率。

共軌式電控噴射燃油系統

HEUI燃油系統

HEUI系統屬于中壓共軌電控液壓式噴射系統，由Caterpilla公司和International Truck Transportation（Navistar）公司共同開發，是一種相對獨特的電控噴油系統。

蓄能式高壓共軌電噴燃油系統

此系統屬于高壓共軌電控液壓式噴射系統，它主要由低壓燃油泵、高壓油泵、高壓蓄能器（油軌）、壓力控制閥、油軌壓力傳感器、噴油器及電子控制（ECM）組成。

結束語

現在，電控柴油噴射系統已經被發動機制造商廣泛應用于各自生產的各類發動機上。學習并掌握好電噴柴油發動機的原理及特點，對發動機技術人員具有非常重要的意義。