故障檢修與技術(shù)維護(hù)

電控柴油機(jī)故障碼讀取方法和診斷原則

 

摘要：電控柴油機(jī)與傳統(tǒng)柴油機(jī)故障診斷最大的不同就是電控機(jī)型若不用讀數(shù)據(jù)流的方法，單單靠經(jīng)驗(yàn)是很難判斷故障的原因的，但通過(guò)數(shù)據(jù)分析卻可以馬上找出故障原因。本文闡述了傳統(tǒng)與電控柴油發(fā)電機(jī)在原理上的區(qū)別, 并以實(shí)例說(shuō)明故障的診斷方法, 以供同行探討。此外，由于柴油機(jī)不同品牌和機(jī)型其電控系統(tǒng)也會(huì)不同，故障原因肯定會(huì)有所差異。因此，電噴柴油機(jī)故障的診斷與排除則應(yīng)結(jié)合具體設(shè)備型號(hào)，并參考發(fā)電機(jī)廠家附送的隨機(jī)技術(shù)資料進(jìn)行維修工作。

 

一、電控柴油機(jī)的概述

 

      現(xiàn)代柴油發(fā)電機(jī)以其經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、省油、動(dòng)力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn), 在備用電源保有量中的比例也不斷上升。隨著我國(guó)排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，柴油機(jī)的技術(shù)也發(fā)生了天翻地覆的變化，傳統(tǒng)柴油機(jī)因其排放難以達(dá)標(biāo), 將面臨淘汰，取而代之的是能滿足歐ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)，并具有歐ⅳ排放潛力電控柴油機(jī)，所以柴油發(fā)電機(jī)組OEM工廠都開(kāi)始安裝了電控高壓共軌系統(tǒng)或電控的單體泵系統(tǒng)的柴油機(jī)。

      這些新技術(shù)，為社會(huì)帶來(lái)了更經(jīng)濟(jì)環(huán)保的新型柴油機(jī)動(dòng)力，但也給維修給我們帶來(lái)了一定難度，使不少在維修傳統(tǒng)柴油發(fā)電機(jī)有豐富經(jīng)驗(yàn)的機(jī)修工們，感到非常的頭痛，當(dāng)柴油機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，就會(huì)感到束手無(wú)策。在電控柴油機(jī)的維修上他們遇到了技術(shù)瓶頸，如何突破這些技術(shù)瓶頸是擺在機(jī)修工面前第一個(gè)難題。

      電控柴油機(jī)的故障診斷對(duì)現(xiàn)在的許多維修工和技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作。傳統(tǒng)柴油機(jī)的維修可能就是單純的機(jī)修，而電控柴油機(jī)則是一項(xiàng)機(jī)電一體的維修工作。電控柴油機(jī)故障診斷也是有規(guī)可循的。關(guān)鍵是維修工和技術(shù)人員對(duì)電控柴油機(jī)原理還不了解。

      只要掌握了電控柴油機(jī)的原理后，維修的許多困難都會(huì)迎刃而解，當(dāng)柴油機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，如果是機(jī)械故障，我們?nèi)匀话凑諅鹘y(tǒng)柴油發(fā)電機(jī)故障診斷的方法去排除，但必須強(qiáng)調(diào),   在斷火檢查各缸的運(yùn)行情況前, 必須先把電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。若是電控系統(tǒng)故障，可以利用電控系統(tǒng)的自診斷系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，這自診斷系統(tǒng)，可以清楚的了解柴油機(jī)各種工況下的運(yùn)行參數(shù)，對(duì)我們進(jìn)行故障診斷會(huì)有很大幫助。

      要掌握電控柴油機(jī)的故障診斷與維修，首先是要對(duì)電控電控柴油發(fā)動(dòng)機(jī)原理有清楚的認(rèn)識(shí)。電控柴油機(jī)工作原理十分復(fù)雜，需要多個(gè)部件和系統(tǒng)的配合才能實(shí)現(xiàn)。為了讓柴油機(jī)能夠高效工作，電子控制單元（ECU）起著至關(guān)重要的作用。電控柴油機(jī)通過(guò)ECU對(duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)控制，實(shí)現(xiàn)了燃油噴射、空氣供給、點(diǎn)火等過(guò)程的優(yōu)化，提高了柴油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力輸出和環(huán)境友好性。電控柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，燃油噴射管路連接如圖2所示。

 

二、電控系統(tǒng)故障診斷的原則和方法

 

1、故障診斷基本原則

（1）先簡(jiǎn)后繁、先易后難的原則。

（2）先思后行、先熟后生的原則。

（3）先上后下、先外后里的原則。

（4）先備后用、代碼優(yōu)先的原則。

2、故障診斷的基本方法

（1）詢問(wèn)用戶故障產(chǎn)生的時(shí)間、現(xiàn)象和當(dāng)時(shí)的情況，發(fā)生故障時(shí)的原因以及是否經(jīng)過(guò)檢修和拆卸等。

（2）初步確定故障范圍及部位。

（3）調(diào)出故障碼，并查出故障的內(nèi)容。

（4）按故障碼顯示的故障范圍，進(jìn)行檢修。尤其注意接頭是否松動(dòng)、脫落，導(dǎo)線連接是否正確。

（5）檢修完畢，應(yīng)驗(yàn)證故障是否確已排除。

（5）如果調(diào)不出故障碼，或者調(diào)出后查不出故障內(nèi)容，則根據(jù)故障現(xiàn)象，大致判斷出故障范圍，采用逐個(gè)檢查元件工作性能的方法加以排除。

3、特殊機(jī)型維修要求

      同時(shí)，因柴油發(fā)電機(jī)電控系統(tǒng)的特殊性，其維修還有下述特別的要求：

（1）只有經(jīng)過(guò)該系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)培訓(xùn)的技師才能從事新型電控柴油系統(tǒng)的故障診斷。

（2）應(yīng)用合適的診斷設(shè)備、專用工具進(jìn)行電控柴油系統(tǒng)的故障診斷。

（3）故障診斷前需要詳細(xì)閱讀發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠的操作指南和技術(shù)說(shuō)明。

（4）電控柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)故障診斷宜先用診斷設(shè)備找出故障的可能原因，然后從外圍設(shè)備到控制單元逐步尋找故障所在的部位，最后加以解決。

 

圖1  電控柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2  電噴柴油機(jī)噴油器管路連接圖

 

三、柴油機(jī)故障產(chǎn)生的因素

 

1、工作機(jī)構(gòu)分析

      柴油機(jī)超載運(yùn)轉(zhuǎn)是導(dǎo)致重要零件早期損壞的主要原因.通常認(rèn)為，超載就是曲軸上載荷超過(guò)允許限度。實(shí)際上即使曲軸上載荷正常。從應(yīng)力的角度來(lái)說(shuō),也可能嚴(yán)重超載。例如，由于主軸承磨損不均而破壞其同軸性時(shí)，將使曲軸產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，這是因?yàn)檩S承磨損可引起較大的彎曲變形，可使附加彎曲應(yīng)力的幅度超過(guò)正常工作應(yīng)力，所以主軸承磨損超過(guò)一定限度后,曲軸就經(jīng)常處于超載狀態(tài)。這說(shuō)明工作機(jī)構(gòu)發(fā)生故障的基本因素是配合間隙的變化。

2、潤(rùn)滑系統(tǒng)故障及分析

      潤(rùn)滑系統(tǒng)應(yīng)滿足三項(xiàng)基本條件：機(jī)油泵的出口壓力和流量滿足需要；各潤(rùn)滑點(diǎn)的流量分配滿足需要；潤(rùn)滑油的理化性能滿足要求要保證柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，這三項(xiàng)條件必須同時(shí)滿足通常情況，主油道的油壓和油溫正常，潤(rùn)滑系統(tǒng)的工作就是正常的，但這只能說(shuō)明機(jī)油泵工作正常并不能反映流量分配是否正常。齒輪泵出口安裝有溢流閥，如并聯(lián)油路中某一條受阻，流量的變化就不可能從主油道的油壓指示得到判斷。發(fā)生這種情形時(shí),由于個(gè)別軸承的不正常磨損而形成事故隱患，嚴(yán)重時(shí)可發(fā)生燒瓦事故.潤(rùn)滑油的溫度與磨損存在密切聯(lián)系。溫度較低時(shí)，潤(rùn)滑油粘度高增加流動(dòng)阻力，可能發(fā)生供油不足造成半干磨；溫度較高時(shí).潤(rùn)滑油粘度低可能破壞油膜，也會(huì)發(fā)生半干磨.油溫過(guò)高和過(guò)低不但損傷軸承，還會(huì)加速潤(rùn)滑油的氧化變質(zhì)，進(jìn)而引起意外損傷甚至燒瓦。

3、燃油系統(tǒng)故障及分析

      燃油系統(tǒng)工作不正常的結(jié)果是直接降低功率和熱效率。功率下降后，必須增加供油量以滿足增大功率的需要;熱效率降低則使廢熱大量增加。增加的廢熱往往成為引發(fā)一些重大故障的根源，如活塞過(guò)熱、排氣門(mén)燒蝕、潤(rùn)滑油結(jié)焦和水溫、潤(rùn)滑油溫異常升高等。

4、冷卻系統(tǒng)故障及分析

      冷卻系統(tǒng)工作不正常的影響是引起柴油機(jī)的過(guò)熱故障，如功率下降、氣缸活塞受強(qiáng)烈摩擦而損壞以及缸蓋產(chǎn)生裂紋等.據(jù)資料介紹，水冷系統(tǒng)影響可靠性的一個(gè)特殊問(wèn)題是缸套穴蝕，但不是所有水冷柴油機(jī)都存在穴蝕問(wèn)題.

5、使用維護(hù)規(guī)程得不到有效貫徹

       康明斯各系列柴油機(jī)在使用維護(hù)規(guī)程中制定了相應(yīng)的技術(shù)措施。如果嚴(yán)格實(shí)施維護(hù)規(guī)程的規(guī)定，一般來(lái)說(shuō)柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)是可靠的，但使用維護(hù)規(guī)程在實(shí)際生產(chǎn)工作中往往難以全面有效貫徹，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性也就難以保證。因此，柴油機(jī)經(jīng)常發(fā)生故障甚至重大事故。

 

四、用診斷儀讀取故障碼和數(shù)據(jù)流

 

1、讀取故障碼

      電控柴油發(fā)電機(jī)的故障碼是電控柴油發(fā)電機(jī)診斷和排除的基礎(chǔ)。因此，優(yōu)先讀取故障碼，以最小限度地確定故障范圍。

2、故障碼的檢測(cè)方法

（1）將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)由OFF位置旋至ON位置，不要起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，這時(shí)操作儀表盤(pán)上的故障指示燈應(yīng)亮。

（2）這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行自檢，如果電控系統(tǒng)無(wú)當(dāng)前故障和歷史故障，柴油發(fā)電機(jī)故障指示燈常亮而不閃爍，即可正常起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)。

（3）如果電控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在當(dāng)前故障或歷史故障，柴油發(fā)電機(jī)故障指示燈不斷閃爍，這時(shí)打開(kāi)故障診斷開(kāi)關(guān)，故障指示燈以故障碼的形式顯示。操作人必須排除當(dāng)前故障，如果是歷史故障，操作人必須確認(rèn)故障已經(jīng)排除，才可以正常起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)。

（4）當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)無(wú)故障正常起動(dòng)后，故障指示燈應(yīng)熄滅。

       在維修完畢后，需要清除故障碼。清除故障碼的方法與讀取故障碼方式相似，只需要按照診斷儀的提示，點(diǎn)擊清除故障碼即可清除儲(chǔ)存在發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元內(nèi)的所有故障碼。當(dāng)清除故障碼后，仍需起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，觀察故障指示燈是否依然亮，若亮，說(shuō)明原故障沒(méi)有完全修復(fù)或自診斷系統(tǒng)又檢測(cè)到有故障，必須再次維修，直至將故障完全修復(fù)為止。

3、柴油發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)流

      發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)流是指發(fā)動(dòng)機(jī)ECU與其傳感器和執(zhí)行器交流的數(shù)據(jù)參數(shù)。這種參數(shù)有些是從傳感器、開(kāi)關(guān)輸送給ECU以供進(jìn)行運(yùn)算和分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，有些則是從ECU輸送給執(zhí)行器的控制指令。這些數(shù)據(jù)在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行控制過(guò)程中發(fā)揮了決定性的作用。同時(shí)，因發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)各種物理狀態(tài)數(shù)據(jù)值在不斷變化（例如進(jìn)氣量、冷卻液溫度、噴油脈寬等），所以進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)參數(shù)的數(shù)值也在實(shí)時(shí)變化。當(dāng)用發(fā)電機(jī)組故障診斷儀與診斷接口（OBD-II）駁接后，診斷儀就可以與發(fā)電機(jī)組上的包括發(fā)動(dòng)機(jī)ECU在內(nèi)的所有控制單元構(gòu)成通信。則參數(shù)數(shù)據(jù)的傳輸就像隊(duì)伍排隊(duì)一樣，一個(gè)一個(gè)通過(guò)診斷接口流向診斷儀，且隨時(shí)間和工況實(shí)時(shí)變化。這樣，維修人員就可以通過(guò)診斷儀觀察和讀取到數(shù)據(jù)，發(fā)電機(jī)組ECU中所記憶的數(shù)據(jù)流真實(shí)地反映了各傳感器和執(zhí)行器的工作電壓和狀態(tài)，為發(fā)電機(jī)組故障診斷提供了判斷依據(jù)。

4、讀取數(shù)據(jù)流

       在康明斯故障診斷儀上讀取柴油機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流的操作與讀取汽車控制系統(tǒng)是類似的，診斷儀組成如圖3所示，關(guān)鍵軟件系統(tǒng)外觀如圖4所示。按照菜單指示就能進(jìn)入讀取數(shù)據(jù)流的界面。因不同診斷儀在使用操作上大同小異，在實(shí)際使用中，只需要遵照對(duì)應(yīng)診斷儀的使用說(shuō)明書(shū)正確操作就能讀取到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)流。需要指出的是，讀取到的數(shù)據(jù)流需要與對(duì)應(yīng)機(jī)型的維修手冊(cè)中標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照，判斷出哪些數(shù)據(jù)流正常和失常，才能進(jìn)入下一步的診斷工作。

 

圖3  康明斯故障診斷儀零件組成圖

圖4  康明斯故障診斷儀軟件示意圖

 

總結(jié)：

      電控柴油機(jī)的故障診斷是有規(guī)律可循的，只要能按故障診斷的一些基本原則去查找故障，逐一排除非故障原因, 就有可能準(zhǔn)確、迅速地找出故障所在。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，第一個(gè)基本原則是先外后內(nèi)，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜。例如先對(duì)電子控制系統(tǒng)以外的可能故障部位予以檢查，這樣可避免本來(lái)是一個(gè)電子控制系統(tǒng)無(wú)關(guān)的障礙，卻對(duì)系統(tǒng)的傳感器、電腦、執(zhí)行器、結(jié)束等進(jìn)行不必要的檢查。

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