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高压共轨电喷柴油机原理、故障检修和诊断方法
发布时间:2023-11-12 18:07:53  ▏阅读:

 

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高压共轨电喷柴油机原理、故障检修和诊断方法

 

摘要:传统柴油机振动频率强、噪声污染大,实际运作时会引起严重的空气污染。而康明斯共轨喷射系统的运用能有效克服上述缺陷,在发动机运作时配合共轨喷射系统,能提高喷油压力,加大对发动机负荷状态的控制,确保柴油发电机的排放性和经济性。此外,还可起到加强低温能动性的作用,降低排放气体中的氮氧化物,进而提高发动机运作效率。康明斯公司在本文主要针对柴油发电机共轨喷射系统故障诊断方法进行分析,从该系统运行实际状况出发,及时解决系统故障问题,从而加大对系统性能的保护,减少后期维修成本,确保发动机运作性能良好。

 

一、共轨喷射系统结构和工作原理

 

      随着柴油发电机改造技术不断进步,能有效减少柴油发电机排放物中的颗粒物和有害气体,将绿色理念渗透到柴油发电机设计和制造上。康明斯高压共轨系统主要包括空气流量计、电控单元、油轨、高压油泵、喷油器、柴油滤清器和传感器等构成部分(如图2所示)。在共轨喷射系统运行时,会收集多种传感器信号,将其输入到电控单元,在电控单元数据存储器中,包含发动机调控参数和不同状态下的目标数据,以促使柴油发电机达到最佳运行状态为目的,通过实测和统计分析方法得到目标数据,为之后发动机功能模块运行提供有效指令。当传感器检测到柴油发电机某一参数传入到电控单元后,将与最佳运行数据比较,当两者相同时,系统维持原运作状态。如果实际参数和目标数据不一致,则控制中心根据偏离情况计算出控制指令,进行喷油时间、喷油压力和喷油量的控制,确保柴油发电机处于最优运作状态。

      柴油发电机电控单元在发动机运行状态控制上起到重要作用。其主要具有以下功能:

1、确定喷油正时

      基于共轨电控喷射系统的柴油发电机,其喷油正时是结合发动机加速踏板角度和转速计算的,确定最恰当的喷油正时。电控单元可自由控制柴油发电机喷油时间。

2、修正喷油量

      共轨喷油系统能根据传感器提供的曲轴转速信息,判定不同缸内喷油量变化,并通过调节电磁溢流阀,及时修正喷油量,以便提高发动机运行稳定性。

3、控制起动预热

      在电控单元作用下,控制起动预热塞运行状态,由此加强柴油发电机低温能动性。

 

柴油机电控系统实物零件组成图.png

图1  柴油机电控系统实物零件组成图

电控喷油器实物图.png

图2  柴油机电控喷油器实物图

 

二、共轨喷射系统故障诊断方法

 

       为了保证柴油发电机共轨喷射系统功能的实现,要确保系统故障诊断的及时性和准确性,为系统运行创造良好条件。

1、从系统电路图中确定故障类型

      不同康明斯发电机组生产厂家在运用共轨电控喷射系统时,会结合实际需求设计系统结构体系,由此产生多样化线路连接方式。在进行系统故障诊断时,应充分利用电控电路图(控制电路如图3所示,系统电路如图4所示),在明确电路体系的情况下,确定故障诊断要点。进行电控单元线路连接故障检查时,在ECU端子上插入大头针,判断传感器是否正常作业。例如,某一发动机行驶过程中发出故障信号,在连接检测仪后,测得故障原因为缺少另一个加速踏板信号。针对这一问题采取更换加速踏板的措施,之后发现故障问题仍然存在。这时拔下电控单元导线连接器,清理连接器表面后重新尝试,发现发动机正常运作。由此可知,在柴油发电机共轨喷射系统故障诊断方面,应逐步排查故障,结合电控电路图,有序进行故障诊断作业,有助于提高诊断效率和准确性,为系统正常运作提供保障。

2、利用专用故障诊断仪器读取故障码

       共轨喷射系统中设备发生故障时,则设备无法正常运作,这时设备维修工作难度较大,并且严重影响了发动机运行效益。在设备故障发生前要及时进行维护和管理,尽可能避免故障的发生。在进行柴油发电机共轨电控喷射系统故障诊断时,应充分利用诊断仪器,将故障对应的故障码输入系统中,能显示出故障发生部位和应对措施。随着系统存储器中各类数据信息的丰富,可为系统故障及时诊断提供条件。当设备发生多个故障时,需要同时输入对应的故障码,确保故障诊断全面性,及时消除故障问题[2]。大部分故障条码安装在发动机内侧,根据传感器信号来调控电磁阀,提高柴油发电机运行质量。具体来说,采用故障码来判断共轨喷射系统故障问题,能实现系统自我诊断,及时解决故障问题。

3、利用专用故障诊断仪器排除故障

      采用读取故障码的故障诊断方法时,能明确故障发生时间,同时可检测出故障具体发生部位,为之后维修作业的展开提供依据。进行故障记录后的故障码,可在柴油发电机运作过程中进行检测,简化了故障诊断步骤。实践表明,运用故障检测仪来检测故障码,可及时排查故障,采取针对性处理措施。在维修检测中,要适当拧松进油管,这一过程中将有大量燃油流出,是高压泵正常现象。故障码为柴油发电机共轨喷射系统故障诊断提供了信息依据,同时需要借助故障诊断仪器清除故障码,根据仪器上显示的数据,明确故障类型和位置,并且可自由选择检测模式,进行设备保养和维护,使发动机始终保持稳定运行状态。

4、人工排除故障

       为了保证柴油发电机共轨喷射系统故障问题及时解决,要逐步排除故障,如上文所述,当拧松高压泵供油管时,流出较多燃油,表明高压泵之前供油正常。当拧松高压泵和轨道间的出油管时,没有燃油流出,确定故障位置为该压泵,在排除故障时,要分解高压泵,清洗出油阀后安装在设备上,保证设备正常运作。柴油发电机核心部分为燃油系统,将电子技术应用在燃油喷射系统中,能实现喷射系统性能良好,根据发动机实时运行状态控制电磁阀,调整喷射的开始和停止。在故障检查中,需要合理运用辅助软件,检测需要的数据,通过计算确定故障部位,及时处理柴油发电机共轨喷射系统中的各种故障。

 

独立喷射式喷油器控制电路图.png

图3  柴油机喷油器控制电路图

柴油机高压共轨系统电路图.png

图4  柴油机高压共轨系统电路图

 

三、电控喷射系统的常见故障检修

 

1、故障一

(1)故障现象:

       发动机动力下降,怠速发抖,起动困难,严重时甚至不能起动。

(2)故障原因:

      喷油器堵塞,喷油雾状不良,喷油器卡滞等,造成喷油量减少或各喷油器的喷油量相差太大;或者是某个喷油器卡死或线圈有故障,造成个别喷油器不喷油所致。

(3)故障检测:

① 检测电磁喷油器线圈的电阻值

      喷油器按线圈电阻值分为低阻值型(2~3欧姆)和高阻值型(11~17欧姆)两种,多数车型采用高阻值的线圈。检测时,拔下喷油器的接头,将数字万用表两表棒接到喷油器的两个接线端,测量喷油器线圈的电阻值,要求电阻值应符合要求,各缸喷油器的阻值应相等。否则,应更换喷油器。

② 检测喷油器工作情况

      首先,拔下喷油器的接头,然后,将蓄电池12伏的电压接到喷油器线圈的两接线端,单独给喷油器通电,应能听到清脆的吸合声,否则是喷油器有卡滞,应换新件。低阻型的喷油器检测时,要串联一个合适的电阻器。在检测中每次通电的时间要短,以免线圈过热烧毁。

③ 检测喷油量和喷油雾状

      首先,将喷油器和供油总管一起拆下来,然后,将蓄电池的电压接到燃油泵的继电器的插座上,使燃油泵连续工作,接着,拔下喷油器的接头,并接上12伏的工作电压,使喷油器单独通电,测量连续喷油15秒的喷油量,要求应为50~60毫升,各个喷油器的喷油量相差应少于5毫升。同时观察喷出的汽油应形成均匀并分散成一定锥度的良好雾状。否则,清洗或者更换喷油器。

2、故障二

(1)故障现象:

      发动机热起动困难,油耗高,严重时还会冒黑烟。

(2)故障原因:

      喷油器漏油,造成混合气过浓,发动机熄灭后,汽油还不断地滴入进气管内,造成热车起动困难。

(3)故障检测

 ① 喷油器漏油的检查,首先,应保持燃油泵连续工作,使油压达到正常,然后,将喷油器的喷口擦拭干净,观察其漏油情况,要求滴油量每分钟不能超过1滴,否则,应清洗或者更换喷油器。

② 喷油控制信号的检查,应先在喷油器的控制接线端接上示波器,然后,起动发动机运转,观察控制信号的喷油时间,正常怠速的喷油时间一般为2~3毫秒,加速时的喷油时间应随着转速增加而增加,特别是急加速时,喷油时间可增加到7~12毫秒。

③ 喷油时间不正常或没有控制信号,应检查与喷油量有关的各传感器信号、喷油器与ECU的连接线路、ECU等是否正常,该故障和喷油器本身无关。

 

总结:

    综上所述,为了促进康明斯发电机组和机械设备领域发展,需要注重柴油发电机运行性能的不断优化,提高发动机能动性,达到减少环境污染和提高运行效益的目的。通过运用共轨喷射系统,能有效实现上述目的,为了突出柴油发电机运行优势,有必要加大对共轨喷射系统故障诊断方法的研究,旨在及时掌握系统故障问题并制定处理策略,确保柴油发电机正常运行。

 


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