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浅谈城市公交车电控柴油机维修技术
来源:汽车维修  作者:佚名  2014-02-25 08:52:41

    自20世纪80年代电子控制技术在汽车柴油机上得到运用,而且电子控制项目所占的比例越来越大,随着微型计算机技术快速发展和集成电路制造工艺的改进,微型计算机愈来愈趋于微型化和数字化,使其作为电控单元(ECU)应用在柴油车辆上,尤其是在柴油客车上电控技术发展的更加迅速。
    一、城市公交车电控技术的发展现状
    公交车作为重要的公共交通工具,在城市公共交通系统中发挥着重要的作用,20世纪80年代柴油车上开始运用电子控制技术,从第一代位置控制,第二代时间控制,’至今已经发展到第三代高压共轨控制。2005年我国第一辆电控共轨柴油公交车投入运营,这标志着我国电控共轨技术已在柴油公交车上得到推广,而不仅限于应用在高端柴油车辆上。与第一代和第二代电控技术的柴油公交车相比较,第三代电控共轨柴油公交车具有更加强劲的动力性能和加速性能,同时可降低5%~10%燃油消耗,而且所排出的尾气中HC、CO和NOx的含量也明显减小,排放达到欧III标准,有效降低对城市大气的污染。
    1.高压共轨电控技术在公交车上的应用现状
      目前城市中所运营的大中型柴油公交车都装配有高压共轨电控系统,高压共轨电控系统实现了对喷油压力、喷油时刻和喷油量的精确控制,喷油压力已经可以达到180MPa,最高喷油压力可达200MPa以上,喷油量的控制精度可以达到0.5mm3以下,最小的喷油间隔时间可以控制到0.1ms以内。
    2.柴油公交车中高压共轨电控系统的组成
    高压共轨电控系统按照功能可分为电子控制系统和燃油供给系统两大部分。
    (1)电控系统
      电控系统是由电子控制单元(ECU)、传感器和执行器组成0 ECU是控制系统的核心,其作用是接收和转换各种传感器输入的信号,经过对数据处理、运算、分析对比后向执行器输出驱动指令,控制执行器动作。传感器的作用是监测发动机的工作状况,并将信号发送给ECU,为处于各种工况下的发动机确定喷油时刻和喷油脉宽,实现对喷油量的精确控制。在公交车上主要使用的传感器有曲轴位置传感器凸轮轴位置传感器、转速传感器、冷却液温度传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、共轨压力传感器、燃油温度传感器、氧传感器、爆震传感器等。执行器的作用是实现ECU的控制功能,高压共轨电控系统中的执行器主要有喷油器、燃油压力控制阀、压力控制通气阀、排气制动阀和起动预热装置。高压共轨电控系统如图1所示。

    (2)燃油供给系统
    分为低压燃油供给系统和高压燃油供给系统,低压燃油供给系统由油箱、输油泵、滤清器及低压管路等组成。高压燃油供给系统由高压泵、油轨、喷油器和高压管路等组成,油轨起到蓄压的作用,可以减小高压泵所产生的油压脉动以及喷油器喷油过程中产生的压力振荡,保证油轨内的油压响应速度,能够迅速跟踪发动机工况的变化(参见图2)。

    二、公交车电控柴油机维修面临的问题和应对措施
      目前许多城市的公交公司和公交集团为了提升服务质量,满足乘客对乘车安全性和舒适性的要求,更换了新型公交车辆,这其中电控柴油机公交车占有很大的比重,近年来电控柴油机公交车中大量地使用了较为精密的电子元器件,系统结构复杂,给公交公司的维修人员带来了不少的问题,也使得公交车的维修成本不断提高。为应对来自于柴油型公交车新技术的应用给公交公司的管理人员和维修人员带来前所未有的新问题与新挑战,需要提升维修人员对柴油机电控系统和高压共轨系统知识的了解,掌握新的维修技术,合理地选用故障诊断仪器。
    维修人员在日常检修过程中需要了解电控燃油喷射系统的结构和工作原理,边学习边提高维修技能,对所排除的故障进行经验积累,按照故障的类型进行总结,比较分析判断故障与实际排除故障结果,认真反思,为以后故障的维修理清思路,制定科学合理的诊断程序,达到事半功倍的效果。
    三、公交车电控柴油机维修技术探究
      目前维修人员对柴油型电控公交车的维修手段,主要是针对公交车所出现的故障进行维修工作,许多都是导致车辆无法正常运行的严重故障,面对这样的故障,少数维修人员仅凭借着以往对传统柴油机故障的维修经验,已经不能适应对柴油机电控系统故障诊断与维修的需要,所以有必要让维修人员系统全面地掌握公交车柴油机电控系统和高压共轨系统的故障诊断与维修技能。
      1.电控系统故障的诊断
    对电控系统的故障检测,要遵循科学合理的故障检测步骤,根据实际故障的难易程度,用较少的时间找出故障点,提升维修效率。柴油公交车电控系统故障诊断主要原则如下。
      (1)由外向内检查。
    (2)要仔细询问司机,通过司机的描述来初步了解故障产生的条件和现象。对于电控系统而言,从外向内对元器件和线路进行直观的检查,先检查暴露在外,容易触及和拆卸的部件,然后再深入检查不易触及和拆卸的部件,如果仪表盘上的故障灯亮,可以运用诊断仪或解码器,通过读取故障码的方式,初步判断故障位置,缩小故障排查的范围,然后再检测相应的传感器、执行器、插接座和线路。
    (3)分析判断,先简后繁排查。
    (4)通过故障所显现出来的现象,凭借之前出现过的类似故障有针对性地进行分析,并查阅维修技术资料,判断导致故障的原因。
    (5)一般情况下大部分故障是较为简单的故障。
    (6)检查过程分清主次。
    首先要检查电源、继电器、保险、线路的短路或断路、搭铁不良,借助简单的检查工具,如测试灯、万用表判别故障的位置,对于较为复杂的故障,可以使用示波器、诊断仪对元器件的信号波形进行分析,判断元器件及连接线路是否存在问题,进而确定故障位置。
      (7)测量比较,确定故障部位。
      对于初步确定故障范围的电器部件,可以采用仪器或仪表来测量其静态和动态电压或电阻等参数,与标准部件或同型号电器部件的性能参数比较,在没有专业检测仪器的情况下,也可以采用替换的方式,观察故障是否有减轻或消失。
      电控系统的故障,按照故障诊断的原则,对于一般性的故障进行初步诊断,判断出原因和大致范围,再进行深入诊断、分析和确定故障部位。可以通过直观诊断、仪器诊断和电脑检测仪相结合的方法进行故障的检测及排除。
    ①直观诊断,就是通过维修人员的感官去看、听、闻、触、试的方式,从外观上对故障进行了解,并凭借对以往故障维修知识的掌握,对故障进行分析和判断,初步确定问题出现的范围,为进一步确定故障位置奠定基础。经验丰富的维修人员,根据对柴油机高压共轨燃油供给系统的认识,可以用直观的方式来判断系统中的故障,通过仔细地查看高压共轨燃油供给系统的类型、结构,结合对控制原理的理解,能够查找出一般性的故障问题;听发动机运行时的声音,是否有爆震、转速游动大、气门异响、进气管回火、排气管放炮的声音;闻发动机舱内是否有焦糊味、较浓的柴油味;轻触传感器和执行器与ECU间的插接座及线束,观察发动机的工况是否发生变化;在一定条件下试车,感受故障现象与司机的描述是否一致。
    ②仪器诊断,使用汽车专用万用表和示波器等仪器测量传感器和执行器的工作电压值、电阻值、喷油脉宽、占空比等参数,并与正常元器件的工作参数进行对比,进而分析和判断出故障。该方法简单,数据较为准确,但对维修人员的技术要求较高,需要维修人员对系统的结构和线束的连接有相对深度的了解,才能利用此方法检查出来难度较大的故障。
    ③电脑检测仪诊断,主要针对采用直观诊断和仪器诊断都无法判断的故障,可以通过柴油汽车电脑检测仪分析和判断故障,因为它的测试功能较多,可检测的项目较为全面,可以直接读取发动机ECU中的故障码,再对故障码所显示的故障元器件有针对性地进行故障排查。在发动机运转或车辆行驶过程中,电脑检测仪可以对发动机的性能参数进行动态测试,对各种传感器和执行器的测试和数据波形监测。运用该检测手段所得到的检测数据更为可靠、准确,提高了故障诊断效率,同时减轻了维修人员的检测劳动强度。需要维修人员熟悉检测仪的使用方法和必要的数据和波形知识。这是目前对于柴油机电控系统的最为方便的故障诊断方法,但检测仪的费用较高,而且需要定期升级。
    对于国内的电控柴油型公交而言,基本上采用的是博世、电装、德尔福、康明斯电控系统,柴油机的生产厂家和型号不尽相同以及各发动机的诊断插座的形式各异,但对于电控系统故障的检测都要遵循合理的原则和科学的方法,不能违规操作,造成对电控系统的破坏。
    2.高压共轨燃油供给系统故障的诊断
    高压共轨燃油供给系统中所使用的传感器和执行器具有数量多、精度高、反馈快的特点,只要有一个元件损坏都会对整个系统产生较大的影响,甚至导致车辆无法正常运行或起动。对于该系统的故障诊断所面临的问题也是最关键的(参见图3)。

    由于高压共轨燃油供给系统的结构和控制方式与传统的柴油机有很大的不同,所以该系统中所出现的故障也更为复杂,一般可以将故障分为以下几种类型。
    (1)低压部分引起的燃油供给系统故障
    ①输油泵问题,故障现象表现为暖车后行驶熄火,怠速不稳,加速无力,可以将油压表串接在油箱与燃油粗滤器油路之间,检查油压值(急加速时油压应大于3bar),判断输油泵泵油状况的好坏,通过维修或更换输油泵排除此故障。
    ②燃油滤清器问题,故障现象表现为冷起动困难,主要是由于滤清器中水分过多或加热器损坏所致,尤其在冬季这种故障最为普遍,在冬季要定期将滤清器中的水排出,并检查加热器的工作状况。
      (2)高压部分引起的燃油供给系统故障
    燃油供给系统的高压部分是利用凸轮驱动高压泵的泵柱塞上下往复运动来完成吸油和泵油过程。
    ①高压泵问题,故障现象表现为行驶中急加速熄火,上坡加速熄火,是由于高压泵中的组件损坏导致高压管路燃油压力不足。可以采用检测仪读取共轨压力传感器故障码和数据流分析的方式来判断高压泵的故障。高压泵构造如图4所示。

    ②共轨压力传感器问题,故障现象为起动后熄火,熄火后无法再次起动,原因为共轨压力传感器量油孔阻塞,或为传感器损坏,导致ECU检测出共轨压力传感器信号失常,强制使发动机熄火。可用万用表或示波器检测传感器的输出电压信号(正常值为0.5~4.5V),从而判断该类故障。
    ③共轨压力限压阀问题,故障现象为起动困难,行驶中怠速不稳,加速无力,原因为共轨压力限压阀泄漏所导致共轨内燃油压力波大,压力不足。可在着车条件下,用检测仪或示波器分析共轨压力传感器的数据流的方式来判断。
    ④电控喷油器问题,故障现象为热车起动困难,排气管冒黑烟,原因为电控喷油器喷油不良或滴油导致混合气过浓。用检示波器或检测仪查看和分析喷油器电流波形,进一步判断喷油器故障,并进行更换。
      3.故障诊断与维修的误区
      在对电控柴油机高压共轨系统进行故障检测和判断的过程中,用电脑检测仪直接读取故障码来诊断故障是一种较为直接的方法,所以许多维修人员将所读取到的故障码直接用来判断故障部位,或试图通过替换故障码所显示部位的元器件来排除故障,然而故障未能排除,因为有故障码并不能说明故障码所指元器件真的存在故障,这是由于ECU对各个元器件所设定故障的条件和阈值是不同的,以及各个元器件之间相互影响作用等因素的存在,所以ECU所存储的故障码有些可以反映故障的真实情况,而有些却不能。例如有些故障是由于机械故障导致,使得传感器的信号产生偏差或超出范围,ECU就会报出该传感器故障,而实际上,该传感器并不是故障点。
    总之,有故障码不代表一定有故障,没有故障码不代表一定没有故障,通过故障码来诊断故障位置只能作为参考,还需要维修人员根据所积累的经验,以及对知识和技术的掌握,经过认真的分析和判断后才能确定重点检查对象,并借助于仪器仪表来检测元器件的性能参数,才能判断故障码的真实性,进而查找出故障的真实原因并确定故障部位。

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关键词:公交车 柴油机

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