大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)故障診斷與分析

仲崇成 王柏武

摘要：大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是工業(yè)革命時(shí)代的產(chǎn)物，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。電控系統(tǒng)是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)相互結(jié)合的產(chǎn)物，也是大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的必然趨勢(shì)，大幅度提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，電控系統(tǒng)通過發(fā)電機(jī)內(nèi)的傳感器，感知外界的刺激并及時(shí)作出反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的控制。因此在大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的故障代碼和發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)精確的維修，確保大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)高效運(yùn)行。本文基于此，重點(diǎn)介紹大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)，闡述發(fā)電機(jī)故障和電控系統(tǒng)故障的診斷方法，并對(duì)電控維修人員提出了具體的基本要求。

關(guān)鍵詞：大功率;柴油發(fā)動(dòng)機(jī);電控系統(tǒng);故障診斷

1? 大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的概述

1.1 電控系統(tǒng)的組成

在計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的背景下，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)也不例外，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的主要內(nèi)容，因此在大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)基本相似，并借助計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、精確和高效運(yùn)行[1]。

大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)主要有供油系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)組成，電子控制系統(tǒng)包括傳感器、電子控制模塊、執(zhí)行器;進(jìn)氣系統(tǒng)包括空氣濾清器和進(jìn)氣歧管;供油系統(tǒng)包括濾清器、輸油泵、壓力調(diào)節(jié)器、燃油箱和供油軌道[2]。

在大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中，傳感器的地位和作用重大，且是電子控制系統(tǒng)中最重要的部件，從整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作來看，傳感器是類似于中樞神經(jīng)，是控制系統(tǒng)的輸入模塊，能夠有效感知整個(gè)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)作狀況，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的作用。一旦發(fā)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)發(fā)生變化，傳感器就在第一時(shí)間內(nèi)警報(bào)，比如發(fā)電機(jī)的進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度、柴油燃燒溫度、油門大小、車速等等，都在傳感器的監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)。

由于大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)比較復(fù)雜，所以必須要結(jié)合供油系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制，在整個(gè)控制系統(tǒng)中，傳感器關(guān)系發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。

1.2 電控系統(tǒng)的工作過程

在大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中，供油系統(tǒng)是確保發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的另一個(gè)重要系統(tǒng)，輸油泵和壓力調(diào)節(jié)器是確保公共油道上的壓力均衡，傳感器則是感知油道內(nèi)的壓力是否均衡，并通過控制壓力調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)對(duì)油道內(nèi)壓力的調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)壓力恒定的目的[3]。然后公共油道內(nèi)的柴油就會(huì)向指定的氣缸內(nèi)輸送，輸送柴油的大小是有噴油器上的電磁閥大小控制的，因?yàn)橛凸軆?nèi)的壓力是恒定的，所以電磁閥的開口越大，說明向氣缸內(nèi)輸送柴油的量就越多，發(fā)動(dòng)機(jī)做功也因此增加。而電磁閥開口大小主要是由油門踏板位置控制決定的。油門踏板位置變化越大，說明電磁閥的開口就越大，那么向各個(gè)氣缸內(nèi)輸送的油量就越多，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力就越大。

在整個(gè)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，電子控制模塊實(shí)現(xiàn)各個(gè)部件相互協(xié)作，確保發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。電子控制模塊需要儲(chǔ)備大量的信息，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的目標(biāo)數(shù)據(jù)和整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制參數(shù)，因此具有RAM、EEPROM和ROM三個(gè)儲(chǔ)存器。比如，在踩油門的時(shí)候，電子控制模塊會(huì)先對(duì)儲(chǔ)存中的信息進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)發(fā)現(xiàn)與儲(chǔ)存信息不吻合時(shí)，則會(huì)立刻做出反饋，并修改發(fā)動(dòng)機(jī)存儲(chǔ)參數(shù)。

在大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率以及各種相關(guān)的參數(shù)全部存在EEPROM中，燃油的主要控制程序存放在ROM中，EEPROM是為了滿足人們的基本需求，而RAM則是根據(jù)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，并把監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)發(fā)送給電子控制模塊，確保電子控制模塊不間斷的運(yùn)行，確保大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)[4]。

2? 電控系統(tǒng)故障診斷

2.1 故障碼的讀取

大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行過程中，經(jīng)常會(huì)遇到一些意外因素導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)電控出現(xiàn)故障，電控系統(tǒng)故障就是有傳感器在監(jiān)測(cè)過程中接收到外界的刺激，并在第一時(shí)間做出反應(yīng)，猶如駕駛員猛踩油門一樣。

電控系統(tǒng)的作用就是對(duì)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行全面的控制，當(dāng)出現(xiàn)故障碼時(shí)，則說明發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)發(fā)生對(duì)應(yīng)的故障。正因?yàn)槿绱?，電控系統(tǒng)中存儲(chǔ)著各種各樣的發(fā)動(dòng)機(jī)故障信息，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)電控系統(tǒng)就會(huì)對(duì)其進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的故障編碼[5]。要想對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行高效的維修，必須要讀懂故障碼，讀取故障碼的方式有兩種，一種是根據(jù)故障指示燈直接讀取故障信息，然后對(duì)其進(jìn)行有效的維修，此故障碼讀取則是通過故障檢測(cè)插座實(shí)現(xiàn)不同的跨線連接，然后在儀表盤上現(xiàn)實(shí)對(duì)應(yīng)的故障碼，在儀表盤上的故障碼種類有很多種，只有專業(yè)人員才能了解其中的意思;另外一種，則是利用故障檢測(cè)儀器進(jìn)度讀取故障信息，此種讀取方法則是直接將儀器連接到故障讀取插座，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障碼的讀取。

2.2 故障碼的清除

當(dāng)大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障碼時(shí)，必須要對(duì)其進(jìn)行專業(yè)的檢測(cè)，了解具體的故障，然后針對(duì)性進(jìn)行維修，從而準(zhǔn)確排除故障。一般情況下，只要排除故障，故障碼則會(huì)自動(dòng)消失，所以清楚故障碼就是清楚故障。常見排除故障的方法有兩種，一種是直接關(guān)掉發(fā)電機(jī)，然后將電子控制模塊進(jìn)行拆除，等待15s左右后在對(duì)電子控制模塊進(jìn)行安裝，并確認(rèn)故障碼是否存在;第二種就是直接清除發(fā)動(dòng)機(jī)故障碼或者是使用故障診斷儀進(jìn)行清除[6]。

3? 發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷

隨著大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提升，電控系統(tǒng)向復(fù)雜化方向發(fā)展，因此發(fā)動(dòng)機(jī)故障也呈現(xiàn)出多元化的特征，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中必須要完整的故障診斷方法，這樣才能實(shí)現(xiàn)高效、精準(zhǔn)的維修。發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷以電動(dòng)系統(tǒng)正確運(yùn)行條件為基礎(chǔ)，通過使用特定的手法實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)功能失調(diào)原因的查明，從而找出準(zhǔn)確的故障位置，并判斷故障是否會(huì)進(jìn)一步發(fā)展。常見的故障診斷方法有三種，具體如下：

3.1 隨車診斷

在大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)，具有自診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)只有在出現(xiàn)故障時(shí)，才會(huì)發(fā)生其作用。除了大功率柴油發(fā)電機(jī)電控系統(tǒng)擁有此功能外，其它類型的電子管理系統(tǒng)也擁有此功能，故障診斷程序不在電子控制模塊，而是儲(chǔ)存在電動(dòng)單元中，如果發(fā)動(dòng)機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)，故障診斷功能是不發(fā)揮作用的，只有正常運(yùn)行，才能監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械狀態(tài)，監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)工作過程，監(jiān)測(cè)電控系統(tǒng)的所有部件是否正常。

3.2 車外診斷

由于大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)比較復(fù)雜，所以并不是所有的故障都能利用本身故障診斷功能準(zhǔn)確查明，需要借助各種診斷儀器實(shí)施全面的檢測(cè)，才能找出故障的準(zhǔn)確位置，查明故障原因，對(duì)于維修人員而言，必須要專業(yè)的技術(shù)和對(duì)診斷儀器的熟練使用[7]。另外維修人員是故障診斷的主要參與者，所以維修效率和診斷精度都會(huì)受維修人員的能力以及故障診斷儀器的影響。

3.3 集成診斷

集成診斷在大功率柴油發(fā)電機(jī)電控系統(tǒng)故障診斷中，是最有效的故障診斷方法，且是車輛診斷技術(shù)的發(fā)展方向，結(jié)合診斷手段和診斷技術(shù)，將各種有效的診斷功能集成到儀器，實(shí)現(xiàn)前兩種診斷方法的有機(jī)結(jié)合，且具有電子信息檢索技術(shù)于專家系統(tǒng)集成、診斷功能集成和容錯(cuò)功能強(qiáng)的特征。

4? 維修人員的基本要求

4.1 維修人員應(yīng)具備的基本知識(shí)

對(duì)大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)有著全面的了解的，特別是電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理。了解發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的各種故障，并具有對(duì)整個(gè)電控系統(tǒng)的故障清楚能力。此外，要具有故障診斷綜合分析能力，準(zhǔn)確判斷故障性質(zhì)、原因、系統(tǒng)分析，抓住主要矛盾，壓縮故障范圍，找出故障的準(zhǔn)確部位。

4.2 基礎(chǔ)故障診斷能力

大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)故障主要分為三種：電路故障、油路故障和機(jī)械故障，因此在正常運(yùn)行狀態(tài)下，按照電路、油路、機(jī)械等前后順序?qū)崿F(xiàn)對(duì)故障的診斷，找出故障原因和位置。例如，在實(shí)際維護(hù)中，可以大致診斷出以下情況：如果在打開電氣開關(guān)后車輛的電氣設(shè)備不工作，喇叭不響，燈不亮以及啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)不工作，可以確定啟動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，常見原因包括啟動(dòng)線接觸不良，蓄電池放電過度，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)或啟動(dòng)繼電器故障等。如果啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行，則發(fā)動(dòng)機(jī)有起火跡象，但起火后無法正常啟動(dòng)，并且火焰逐漸熄滅，主要是機(jī)油系統(tǒng)供油壓力不足[8]。如果起動(dòng)電機(jī)在電起動(dòng)過程中正常運(yùn)行，但是發(fā)動(dòng)機(jī)沒有點(diǎn)火跡象，則可以確定機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或點(diǎn)火系統(tǒng)有故障。

4.3 電控故障診斷能力

在大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，維修人員需要根據(jù)故障對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行判斷，先借助故障診斷儀進(jìn)行檢查，然后確認(rèn)故障碼是否對(duì)應(yīng)觀察檢測(cè)結(jié)果，如果有故障則需要對(duì)其進(jìn)行維修，則可認(rèn)為故障發(fā)生在電控部分，檢索故障碼表，進(jìn)一步判定是發(fā)動(dòng)機(jī)ECU故障、燃油噴射系統(tǒng)故障、點(diǎn)火系統(tǒng)故障、傳感器故障、執(zhí)行器故障、線束接觸不良或是斷路短路故障;若沒有故障則可初步認(rèn)為是機(jī)械部分故障，一般采用經(jīng)驗(yàn)檢查法或儀器檢測(cè)法進(jìn)一步查明故障所在位置。

5? 結(jié)語

總之，在大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)全面發(fā)展的背景下，必須要擁有一套完整成熟的系統(tǒng)故障診斷方法，這樣才能確保故障得以準(zhǔn)確、高效的處理，發(fā)揮柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的作用和價(jià)值，另外維修人員影響到故障診斷和維修效率，必須要提高維修人員的專業(yè)技能，確保大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)高效檢修。

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