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柴油机燃油系统高压、低压油路及控制故障检查 |
摘要：在对电控柴油发电机进行故障检查时，首先需要全面地掌握电控系统的结构、工作原理和线路连接方法，明确电控系统中各部件可能产生的故障以及对整个柴油发电机组的影响。运用科学的故障检查方法对电控系统故障现象进行综合分析、判断，确定故障的性质和可能产生故障的原因和范围；同时需要根据康明斯发电机组技术手册，制定合理的检查程序进行深入诊断和检查。
一、高压共轨系统的概述
1、高压共轨系统的组成
柴油机高压共轨系统主要由4个主要组成部分构成，如图1所示。
（1）高压油泵
高压油泵是高压共轨系统的核心组件之一。它的主要作用是将柴油加压到很高的压力，通常可以达到几百至几千巴的水平。高压油泵通常采用柱塞式结构，通过往复运动使油泵产生压力，从而将燃油送入高压共轨。
（2）高压共轨
高压共轨是一个金属管道，油泵将燃油送入共轨中储存。高压共轨的设计和制造需要考虑高压和高温环境下的耐久性和可靠性，因此通常采用高强度、耐腐蚀的材料制成。共轨的直径通常较小，以使燃油能够以较高的压力被释放到喷油器中。
（3）喷油器
喷油器是将燃油喷射到柴油机燃烧室中的设备。在高压共轨系统中，每个气缸通常都配有一个喷油器。当发动机控制单元（ECU）发出命令时，喷油器会以非常高的压力将燃油喷射到燃烧室中，并在适当的时机结束喷射。喷油器需要具备高压、高温和快速响应的能力，以确保燃油的准确喷射。
（4）轨压传感器
轨压传感器用于监测高压共轨中的燃油压力，并将压力信号反馈给发动机控制单元。发动机控制单元可以根据轨压传感器的信号来控制高压油泵的工作，从而实现精确的燃油喷射控制。
2、高压共轨系统的工作原理
柴油机高压共轨系统的工作原理可以分为以下几个步骤：
（1）燃油供给
当发动机启动时，高压油泵开始工作。高压油泵通过往复运动产生高压燃油，并将其送入高压共轨中储存。
（2）压力调节
高压油泵根据传感器信号和发动机控制单元的指令来调节燃油的压力。发动机控制单元可以根据负载、转速和其他参数来控制燃油压力的大小，以实现最佳燃油喷射效果。
（3）燃油喷射
当发动机控制单元需要喷射燃油时，它会向喷油器发送信号，喷射曲线如图2所示。喷油器接收到信号后，以非常高的压力将燃油喷射到燃烧室中，并在适当的时机结束喷射。燃油的喷射量和喷射时机关键影响着发动机的性能、燃油经济性和排放。通过精确的控制燃油喷射，高压共轨系统可以实现更高的燃烧效率和更低的排放。
（4）压力释放
燃油喷射结束后，高压共轨中的剩余燃油需要被释放或回收。这一过程通常由压力释放阀和回油管路完成。压力释放阀可以将多余的燃油引导回燃油箱或回收到低压油路中，以实现燃油的再利用。
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图1 柴油发动机燃油系统图 |
图2 柴油机电磁阀喷油器喷射曲线 |
二、低压部分的检查
1、检查油箱油位
（1）油箱得油面过低而吸人空气；
（2）油箱到油泵得油路严重阻塞，也容易吸入气体。
2、检查手油泵
（1）松开油路放气螺钉，用手油泵泵油，当向上轻轻抽 动手柄时，如果稍感到油路有吸力，按压手柄时放气螺钉处排出燃油少，说明输油泵得吸油阻力过大。来油减少得原因是：油箱盖上得通气孔堵塞，油箱内出现负压， 影响来油；冬季使用得柴油粘度过大，流动性差。
（2）泵油时，从放气螺钉处溢出得燃油中混有气体，如果按下手柄感到有阻力，同时排出得燃油又少，则是输油泵到高压油泵间得滤芯或油路阻塞，供油减少。
（3）泵油时，从放气螺钉处输出得燃油中混有气体；从放气螺钉到油泵得油管接头没有拧紧；接头密封垫损坏或油路破损等引起漏气，从输油泵上得螺纹连接处或手油泵活塞与外壁得间隙中吸入气体。
（4）不松开放气钉，如果较长时间按压手柄始终感到阻力较小，则是高压油路上得回油阀或输油泵内得进出油阀密封不良，输油泄漏。
3、油路空气检查
检查低压油路是否有气，并排空气（有时低压油路泄漏不明显，需要仔细检查）。
排气方法：主要排粗滤里面的空气。松开粗滤上的放气螺栓，用手压粗滤器上的手压泵，直至放气螺栓处持续出油。
4、低压油路压力检查
低压油路中压力的稳定对柴油发电机的功率输出是至关重要的。在柴油发电机出现功率不足时，应首先测量由回油溢流阀控制的低压油路的压力。而喷油器漏油的主要原因就是低压油路压力不足导致喷油器部件穴蚀造成的。所以，应确保低压油路的压力并及时更换或清洁柴油滤清器。由于单体泵系统对燃油的预压要求较高，因此需要检测燃油系统的压力。如测得的压力低于规定数值时，就必须对输油泵和回油单向阅进行检查。低压油路压力极限值：
（1）对于0.3MPa系统，当n=2200r/min时，P≥0.20MPa；
（2）对于0.5MPa系统，当n=2300r/min时，P≥0.45MPa。
因为柴油发电机的燃油系统需要大量的燃油起冷却作用，因此选用无膜片的转子式输油泵，供油量在供油压力0.5MPa时为12L/min；为确保供油量，在回油管（溢流阀）处，柴油发电机最高空转运转时，应有至少8L/min的回油量。
三、高压部分的检查
柴油发电机突然熄火，无法启动，读故障代码，为主继电器2对地短路。查V2（1.04针脚）和V4（2.03针脚）有对地短路的故障存在，检查后发现是由于排气制动电磁阀所引起，排除该故障后重新启动发电机，仍然无法启动，监测轨压最高值为40bar，同步信号正确。所以确定发电机无法启动是由于轨压无法建立所引起的，喷油器压力必须达到160bar才可以喷油。如果低压油路空气排净后仍不能起动柴油发电机，则需要对高压部分进行检查。
1、判断高压油路空气
判断高压油路是否有空气，如果有也需要排出高压油路的空气。高压油路分布如图3所示。
排气方法：松开某缸高压油管，用起动机带动柴油发电机运转直至高压油管持续出油。
2、检查高压油路泄漏
仔细观察燃油管路是否有泄漏，如果有泄漏，需要及时处理。
3、检查柴油滤清器
检查油路是否通畅，检查柴油滤清器是否堵塞，建议及时更换柴滤芯。
检查方法：松开精滤出口螺栓，用起动机带动柴油发电机运转，看是否有柴油喷出或流出。若只有少量柴油流出，则可以判定滤芯堵塞。
4、检查轨压传感器
检查轨压传感器的初始电压值是否在500mV左右，或设定轨压是否为300~500bar（使用解码器进行读取），若不正常，首先检查接插件是否牢靠。若无检查设备，可以拔掉轨压传感器接插件尝试再起动。
5、检查燃油计量阀
检查燃油计量阀是否完好，拔掉接插件尝试再起动。 燃油计量阀基本结构如图4所示。
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图3 电控柴油机高压油泵燃油油路 |
图4 电控柴油机高压油泵油量计量阀 |
三、控制部分出现故障
1、检查各线束插头的安装情况
用万用表按照线路图的指针定义检查线路的通断。尤其着重对喷油器进行检查，外观和电路如图5、图6所示。
（1）通过检查电喷系统的连接线路来确定是否存在断路或短路的问题。通过使用万用表测量线路的电阻值，可以确定电喷喷油电路是否存在电流问题。此外，还可以检查喷油器的线圈是否正常工作，如果线圈损坏，喷油效果将会受到影响。
（2）通过检查电喷喷油电路的传感器来确认其工作状态。传感器在检测引擎工作状态和环境条件方面起着关键作用。例如，氧传感器用于检测排气中的氧气含量，从而调节喷油器的工作。对于这些传感器，可以通过使用诊断工具来检测其输出信号是否正常。如果传感器输出错误的信号，将需要更换或修理。
（3）通过检查电喷控制单元（ECU）来确认电喷喷油电路的正常运行。ECU是电喷喷油系统的大脑，负责控制喷油器的工作和监控其他系统的运行状态。通过使用车辆诊断仪器连接到ECU，并读取其中的故障码，可以判断ECU是否存在问题。如果有故障码，需要根据相关信息进行故障排除和修复。此外，还可以进行ECU的自适应和学习操作，以确保其工作在最佳状态。
2、对传感器本身进行检查
可以使用解码器，读取相应的故障信息，根据故障提示，对相应的传感器进行检查。此外，如果传感器固定不牢，造成传感器与感应齿之间间隙过大或过小（一般为1mm±0.5mm）就会出现故障。
3、对ECU进行检查
主要是对各插头进行检查，看有无松动等，如果都无故障，最好使用替换法，对ECU进行更换测试。
4、使用专业仪器对控制系统诊断
（1）利用柴发控制器诊断
利用柴油发电机组随机控制屏的故障自诊断系统读取发动机电控燃油喷射系统的有关故障码，然后根据故障码表的故障提示，找出故障所在的部位。
（2）利用通用仪表诊断
就是利用以数字万用表、LED灯和示波器为主的通用仪表，对柴油发电机进行故障检查和诊断。因为电控系统的各部件均有一定的电压、电流和阻值范围，工作时有输出电压信号范围和输出脉冲波形。因此用万用表测量元件的电阻和输出电压及导通性，用LED灯或示波器测试元件工作时的输出电压波形等可判断元件或线路是否正常。
（3）利用专用电脑检测仪诊断
利用电脑检测仪对电控柴油发电机进行读码、清码、数据扫描，包括对传感器输人信号和执行器输出信号参数修正实验，对电控系统参数调整以及系统匹配和标定，防盗密码设定等作业，以便迅速找出故障部位。
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图5 柴油机喷油器示意图 |
图6 电控柴油机喷油器电路连接图 |
总结：
柴油发电机高压共轨电喷技术是指在高压油泵、压力传感器和电子控制单元(ECU)组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式。它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管(Rail)，通过公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发电机的转速无关，可以大幅度减小柴油发电机供油压力随发电机转速变化的程度。柴油发电机共轨系统对燃油油路要求较高，低压油路和高压油路都要保证密闭。任何一个环节出了问题，轨压都不能正常建立，所以需要对整个燃油油路高度重视。总而言之，柴油机高压共轨系统是现代柴油机技术中的重要创新之一。它通过使用高压油泵、高压共轨、喷油器和轨压传感器等组件，实现了对燃油喷射过程的精确控制，从而提高了柴油机的性能、经济性和环保性。在未来的发展中，高压共轨系统将继续得到改进和优化，以适应更高的要求和挑战。
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