康明斯动力设备（深圳）有限公司

 

故障检修与技术维护

轨压过低或过高对柴油发电机的影响及原因分析

 

导读：康明斯公司在本文通过设计合理完整的诊断流程，以故障症状入手，注重从原理分析，充分利用现有检测设备，以数据来验证判断，尽可能少的拆解步骤，提高了诊断效率及准确率。大量减少了不必要的拆解步骤，无论是在教学中还是在柴油发电机维修实践工作，将起到很好的指引作用。并且使一些盲区及疑难杂症迎刃而解，培养应用设备分析问题的能力。因此，康明斯公司将以柴油发电机高压共轨燃油系统为例，在本文中简述了高压共轨燃油压力检查方法、分析轨压过低和过高的常见原因以及排查办法。

 

一、高压共轨燃油压力检查方法

 

      高压共轨柴油机因共轨压力非常高，采用直接测量，受到条件有限，一般用户是无法拥有这些昂贵的检测设备，系统组成如图1所示，试验后的压力曲线如图2所示。但是即使采用现有的设备，如果能够编制合理的工艺，将能达到事半功倍的目的。归纳以上的原理，对燃油压力的的诊断，需完成如下项目：

1、读故障码

      高压共轨柴油机关于燃油压力的故障码不多，查阅维修手册的故障代码表，接合控制单元的电路的分析，其故障范围有油泵继电器、油温传感器、燃油计量阀及油压传感器等故障。如果出现上述元件的故障代码，则说明控制单元已经检测出元件有故障。在检修前必须理解其故障含义，同时验证故障症状与故障内容是否一致。这样维修才有针对性。在维修过程中，必须将故障码消除后才能做后面的工序。

2、读实际值

      当控制单元没有故障码，通过分析实际值将能发现故障的蛛丝马迹。实际油轨压力值反映油轨压力传感器感知油轨内的压力，这一值将油轨内的压力、压力传感器、压力传感器至ECU的线束及ECU的好坏反映出来。额定油轨压力反映ECU根据发动机实际工况油轨需要达到的压力值。额定油轨压力与实际油轨压力对比，就能反映出压力是否符合要求。通过断开压力传感器的导线，在导线端子上加压模拟压力信号，观察实际油轨压力值的变化情况，就能将故障范围区别开来。随模拟信号正常变化的说明导线ECU没有问题。

3、低压检测

      低压检测有压力及流量两个项目。

      将压力表接入高压泵入口连接处，打开点火开关，控制单元将汽油泵运行几秒，电动燃油泵将燃油充满系统（最大绝对压力.1.5bar），我们先观察压力是否达到要求，压力负荷要求后，测试流量，同时观察油管流出的燃油是否夹杂大量气泡。压力不符合要求，只需对燃油泵进行维修。流量不够，说明系统有节流，查出堵点加以维修。当系统夹杂大量气泡，说明系统有空气，查明漏气部位。

4、高压压力实际值

      在发动机运行或启动时，在实际值中高压传感器读取高压压力的数值。高压压力是通过调节流量阀调节后实现的。

      如果是控制单元调节调节流量阀引起高压压力不正常，可采用隔离的方法，将调节流量阀与电控单元的端子拔掉，压力恢复正常，说明的确是控制单元引起的，更换ECU。如果压力还是不正常，说明调节流量阀、高压泵、或燃油压力调节阀有故障。

      燃油压力调节阀影响燃油压力只能是调节阀关闭不严，按这原理特点，我们只需将调节阀回至油箱的接头打开，断开与控制单元的导线连接，在发动机启动的时候，观察接头是否有油流出，有大量油流出，说明燃油压力调节阀密闭不严需更换。如果没有发现油流出，则采用排除法，更换高压泵。

5、回流压力

      将压力表接入喷嘴与压力保持阀的回油管路中。在发动机工作时，压力表正常显示10bar。如果大于10bar，说明压力保持阀卡死在关闭位置；如果小于10bar，马上将压力保持阀去往燃油箱的管路用钳子夹瘪，压力马上上升，说明压力保持阀关闭不严，如果压力没有上来，则是高压的问题。

 

图1  柴油机高压共轨燃油压力检测装置

图2  柴油机高压共轨燃油压力曲线图

 

二、轨压过低的原因和排除

 

      柴油发电机轨压过低主要表现为实际轨压低于设定轨压。轨压偏低会直接导致喷油量不足、燃油雾化不良，柴油发电机动力性和经济性均会受到影响。轨压严重偏低时甚至无法起动柴油发电机。对于柴油机来说，喷油系统的正常工作非常重要，因此当发现柴油机轨压低时，需要及时采取措施进行排除。

1、轨压过低的原因

      轨压过低的主要原因有高压油泵故障、低压供油偏少（低压燃油压力低、油量计量单元故障和轨压传感器信号失准）及高压油路泄漏等。

（1）高压油泵故障。

      高压燃油泵外观结构如图3所示。常见故障如高压油泵柱塞磨损、进油单向阀和出油单向阀关闭不严等。

（2）油量计量单元故障。

      如计量单元柱塞卡滞不能有效打开，计量单元线路故障。

（3）轨压传感器信号电压偏高。

      轨压传感器安装在油轨的一端，主要是测量共轨管中的燃油压力。它通过硅膜(传感单元)测量轨中瞬间的燃油压力，传感器元件安装在硅膜上，把燃油压力转化为电压输出。

（4）低压油路燃油压力低。

      齿轮泵磨损，致使油泵内漏增加。安全阀泄漏或弹簧弹力过小，打开过早。压力侧燃油滤清器堵塞，管路堵塞或漏油。吸人侧燃油滤清器堵塞，管路堵塞或漏气；燃油箱液位低，致使油路进气。低温环境下，燃油标号偏低，燃油流动性变差。

（5）高压油路泄漏。

      常见情况是内漏，如油轨减压阀泄漏；喷油器泄漏导致的喷油器回油量增大；高压油泵柱塞磨损导致的回油量增加等。

（6）油路堵塞或者油里面水分太多导致油轨压力低

      所有气缸的喷嘴都连接着一根公共的油管（如图4所示），导轨里始终有恒定的压力，燃油导轨在整个喷射过程中基本保持不变，且独立于发动机的转速和负荷而自由选择，如果损坏就会导致油轨压力低。

（7）喷油器堵塞损坏引起油轨压力低。

      高压油轨，用来存贮燃油，同时抑制由于高压泵供油和喷油器喷油产生的压力波动，确保系统压力稳定，高压油轨为各缸共同所有，其为共轨系统的标志。

      轨压偏低通过监测数据流中实际轨压低于设定轨压来确认。为确定故障原因，可以对低压油路压力和高压油路回油进行检测。

2、轨压低的排查方法

（1）高压油路：

①测量喷油器回油量。

② 停机状态下松开油泵出油口，打火时查看出油情况:如不出油，则考虑油泵异常如出油，使用高压工具测量出油压力。

③ 检查油轨油路接头及泄压阀存不存在泄漏。

（2）低压油路：

      排查顺序遵照：油箱-粗滤-齿轮泵-精滤-高压泵-轨-喷油器，使用低压工具逐段查油压。

① 油箱是否清洁，无异物，通气孔是否堵塞。

② 整个管路是否存在弯折，所有接口是否密封不漏气。

③ 滤清器上排气螺栓是否松动。

④ 手油泵处是否密封无漏气。

⑤ 高压油泵的进油、出油、回油口连接是否正确。

 

图3  高压共轨系统燃油泵外部结构图

图4  共轨柴油机燃油系统油道分布图

 

 

三、轨压过高的原因和排除

 

1、高轨压的目的

       轨压是指高压油管中的压力，它是由高压油泵提供的。高压油泵将燃油压缩到一定的压力，然后通过喷油嘴喷入气缸中，从而实现燃烧。轨压越高，燃油的喷射速度就越快，燃烧效率也就越高。高压共轨系统结构与原理如图5所示，电路控制如图6所示。

      那么，为什么要提高轨压呢？首先，高轨压可以提高燃油的喷射速度，从而使燃油更加充分地燃烧，提高发动机的功率和效率。其次，高轨压可以提高燃油的喷射精度，从而减少燃油的浪费和排放。此外，高轨压还可以提高发动机的可靠性和耐久性，减少故障和维修成本。 然而，要提高轨压并不是一件容易的事情。首先，高轨压会增加高压油泵和喷油嘴的负荷，从而增加它们的磨损和故障率。高轨压也会增加燃油的温度和压力，从而增加燃油的氧化和老化速度，降低燃油的质量和稳定性。因此，要提高轨压必须要选择合适的高压油泵和喷油嘴，并且要保证燃油的质量和稳定性。

      柴油发动机轨压高的原因是为了提高发动机的性能和效率，减少燃油的浪费和排放，提高发动机的可靠性和耐久性。然而，要提高轨压并不意味着轨压无限大，不能超过设定的轨压值，否则代表着出现了轨压过高故障。

 

图5  柴油机高压共轨燃油系统结构图

图6  柴油机共轨燃油系统控制电路图

 

2、轨压过高的原因

       当轨压高于安全压力时，会报油轨工作压力过高故障（p0088）。轨压过高指实际轨压高于设定轨压的现象。其主要原因如下：

（1）回油管直径小、弯折或者堵塞导致油泵回油不畅，过多燃油进入油泵柱塞造成轨压高。

（2）燃油泵执行器柱塞卡滞，燃油泵执行器O形圈损坏。

（3）燃油泵执行器线路故障。

（4）油泵燃油计量单元处在常开或开度较大的位置，或者计量单元接头开路导致轨压高

（5） 油泵溢流阀处在常闭或开度较小的位置，导致轨压高。

（6）轨压传感器故障、ECU内部故障导致控制电路存在故障。

3、轨压高的排查方法

（1）油泵回油管路：

①测量油泵回油口油压，通常压力值须小于1.2bar。如果压力高于1.2bar则油泵回油管存在堵塞。

② 松开油泵回油管，起动发动机，看故障是否消失。故障消失则油泵回油管堵塞。故障没有消失检查高压油泵本身故障。

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