高壓共軌柴油機傳感器的故障檢測

朱路生　徐敏雅

摘 要：隨著國家對柴油機的排放越來越嚴格，電控高壓共軌柴油機在農業機械上應用日益廣泛。以東風1004拖拉機為例，闡述高壓共軌柴油機的傳感器故障檢測與排除，為此類發動機的維修提供一定的參考。

關鍵詞：柴油機;傳感器;維修

中圖分類號：S219.01文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.10.018

0 引言

高壓共軌柴油機具有燃油經濟性好、排放污染少、運轉平穩、調速精確、響應快、具有自診斷功能等優點。主要由傳感器、電控單元（ECU）和執行器組成。其中傳感器的作用是采集發動機的主要工作參數，作為計算噴油量和判缸的依據。如果傳感器出現故障，可能會導致發動機無法啟動、加速不良、油耗過高和排放性能差等問題。本文針對傳感器故障，闡述其檢測與排除方法。

1 主要傳感器及其作用

（1）曲軸轉速傳感器。曲軸轉速傳感器的主要作用是確定曲軸位置、檢測活塞上止點和曲軸的轉速，是ECU得到的第一個發動機轉動信號。ECU根據此信號和凸輪軸位置信號共同完成噴油順序和噴油時間的計算。其主要的類型是電磁式。

（2）凸輪軸位置傳感器。凸輪軸位置傳感器的作用是判斷發動機活塞是處于壓縮上止點還是排氣上止點，和曲軸轉速傳感器共同完成噴油順序和時刻的計算，是發動機的重要傳感器之一。現在此種傳感器的主要類型是霍爾式。

（3）水溫傳感器。水溫傳感器為發動機提供基本噴油量修正信號，特別是在冷車啟動時對噴油器有加濃的作用，也是柴油機冷車預熱的主要依據。其主要工作原理是內部一個負溫度系數的熱敏電阻，隨溫度的升高，阻值降低。測量范圍為-40～130 ℃。

（4）進氣溫度壓力傳感器。進氣溫度壓力傳感器的主要作用是測量進氣的溫度和壓力大小，以此計算進氣的流量，使發動機能夠適應外界環境溫度和壓力的變化，修正噴油量，使發動機處于最佳工作狀態。溫度的測量原理與水溫傳感器類似，壓力的測量是采用半導體的壓阻效應。

（5）機油溫度壓力傳感器。為ECU提供機油溫度和機油壓力的參數，也是計算噴油修正量的依據。其工作原理與進氣溫度壓力傳感器類似。

（6）高壓共軌管壓力傳感器。共軌壓力傳感器的作用是以足夠的精度，在短時間內，精確測量共軌管的燃油壓力。ECU根據此信號，對燃油計量單元（PCV）[1]實施反饋控制，通過調整供油量的大小調節共軌管中的壓力，使其維持在規定范圍內。其原理與上述壓力傳感器類似。

（7）加速踏板位置傳感器。其作用是反應駕駛員的意圖，進而表示發動機的負荷。將負荷信號變為電信號傳輸給ECU，作為噴油量修正信號，以實現對噴油量的精確控制。目前，常用的加速踏板位置傳感器的類型是線控驅動式。

2 傳感器檢測流程

傳感器的檢測步驟如圖1所示，首先使用專用的解碼器讀出發動機故障碼，判斷故障位置。東風1004拖拉機的專用解碼器如圖2，此解碼器可以通過無線網與PC端連接。然后檢查傳感器線路是否異常，主要包括線路是否斷路、短路（包括互短、對地短路、對正極短路）、傳感器本體損壞。

對于斷路、短路可以使用萬用表檢測。用萬用表的電阻檔測量某一根線是否斷路，如果電阻無窮大，則表示斷路。如果電阻小于2 Ω，則表示線路正常。短路也可用萬用表電阻檔測量，當測量某兩根線是否互短，或者對地、對電源是否短路時，如果電阻無窮大，則沒有短路。如果電阻小于2 Ω，則表示存在短路。

對于傳感器本體故障，結合傳感器工作原理，可使用萬用表或者示波器進行檢測，根據示波器測量波形判斷是否存在故障。

3 傳感器檢測過程

傳感器的工作原理類似，本文不一一列舉。僅闡述主要的傳感器檢測過程。

3.1 傳感器線路檢測

對于所有傳感器的線路故障，其檢測步驟類似。根據維修手冊[2]，確定傳感器與ECU連接的正確端子號。例如，共軌管壓力傳感器的1號端子、2號端子、3號端子分別與ECU的X2-55、X2-66、X2-52號針腳連接（如圖3）。傳感器的1號端子為接地線，2號端子是信號輸出線，3號端子是5 V電源線。拆下蓄電池負極，拔下傳感器和ECU插接器，采用上述方法，排除線路故障。

3.2 傳感器本體檢測

（1）曲軸轉速傳感器檢測。用萬用表測量電阻，兩端子間線圈的電阻在20 ℃時為860±86 Ω。用示波器測試波形，如圖4。波形應該是一個標準的正弦波，周期隨發動機轉速上升而降低。測量傳感器頭部與信號盤的間隙，應為0.8～1.0 mm。

（2）凸輪軸位置傳感器檢測。用示波器測試凸輪軸位置傳感器信號，波形如圖5，周期隨發動機轉速上升而降低。測量傳感器頭部與感應鐵之間的間隙，應為0.1～1.5 mm。

（3）水溫傳感器。用萬用表測量不同溫度下水溫傳感器的電阻值，并與維修手冊中的標準值進行對比。表中是東風1004拖拉機的發動機水溫傳感器在4種溫度下的電阻值[2]，若實際測量結果不符合要求，即可判定傳感器失效。

（4）共軌管壓力傳感器。共軌管壓傳感器信號特性如圖6，信號電壓與軌壓成線性關系。當軌壓為0時，傳感器輸出電壓應為0.5 V，當達到最大值時，傳感器輸出電壓應為4.5 V[3]。

（5）加速踏板位置傳感器。加速踏板位置傳感器的信號與踏板位置成線性關系，如圖7。測得電壓值應符合維修手冊中的標準要求，否則判定傳感器失效。

4 結論

在檢測傳感器故障時，要理解傳感器的基本工作原理，首先排除線路故障。有時傳感器失效的原因可能是ECU故障，但由于概率較低，本文沒有討論，然后再排除傳感器本體故障。對于具有周期性的信號電壓，需選用示波器進行測試。

參考文獻：

[1]楊維俊.電控柴油發動機結構原理與維修[M].北京：機械工業出版社，2015：80-81.

[2]濰柴非道路三階段電控高壓共軌柴油機故障診斷指導與案例分析[M]. 濰坊：2016：50-52.

[3]譚小鋒，張奇峰，蒲德星.汽車柴油發動機電控高壓共軌維修技術的應用[J].商業故事，2016（8）：29.

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