我们还是先来了解一下电控高压共轨柴油发动机电控系统的原理:
电控高压共轨柴油发动机电控系统虽然复杂,但道理还是比较容易理解的。电控系统有三类电气原件:传感器与信号输入元件(检测元件)、控制单元模块(ECU,分析计算元件)、电磁阀执行机构(执行原件)。传感器相当人的感觉器官,ECU相当人的大脑,执行原件相当人的手、脚。比如:当人发现环境变化的时候,靠感觉器官将信息传给大脑,大脑思考做出决定后,由手、脚做出行动。电控系统也是这样:发动电控系统有进气压力传感器、进气温度传感器、燃油温度传传器、曲轴转速传感器、凸轮轴角度传感器、共轨压力传感器等,它们检测到发动机的工作状态,结合人输入的控制信号,ECU计算出结果,最终通过喷油器(电磁阀)、高压油泵(电磁阀)、废气再循环系统(EGR)、尾气处理系统实现对发动机工作状态的控制。
柴油发动机电控系统方框图
学会使用修理柴油发动机电控系统专用仪器
为了方便修理工程机械电控系统及发动机电控系统,通常生产厂商会配置一套传门用来诊断电控系统故障、调整系统参数的仪器,虽然它们名称、用法可能有不同,但作用是一样的。通过使用这样的仪器,可以读取机器的历史工作数据,查看故障代码及维修建议,调整机械的工作参数等。(现在,很多厂家的工程机械已使用了多功能的电子显示监控仪表盘,也可以对整机的部分故障及修理提供一些信息)如果没有专用的仪器,修理整机电控系统及功能设置、调整会有很大困难,有些故障也可能无法修理。所以,准备并学会使用专用的仪器很重要。
日立专用修理仪器及软件使用
五十铃电控柴油发动机维修专用仪器
要收集并学会使用故障代码分析故障
现代的工程机械电控系统有很强大的功能,不仅可以对机械或发动机实现控制功能,还可以进行自我诊断、故障原因显示(故障代码),历史数据存储等多项功能。如果能了解了故障码的含义,对分析发动机故障原因及修理会有很大帮助。有些故障代码显示的内容就是故障本质,直接更换部件就能解决问题。
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要了解软件系统的控制方式
柴油发动机电控系统除了包括可以看到的电气元件外,还有看不到的控制软件,而且这些软件有时还需要升级。工程机械电控系统是软件对机械的控制,传感器、电脑板本身、执行电磁阀等元件是实现电控的条件,软件是电控的核心。所以要了解电控系统中软件的控制条件及方式,有利于对发动机故障的分析。因为软件的控制方式,厂家是不会对外公布的,就是研发机构内部,也只有少数人知道,所以需要我们技术人员在机器上实验并积累。
比如:很多电控燃油系统发动机喷油器喷油的条件(设计原理)是(除系统硬件、软件、电原等工作都须正常工作外的条件):凸轮轴角度传感器、曲轴转速传感器检测到的信号正常,电脑能分析出发动机第一缸压缩冲程上止点的时间;发动机转速达到最低喷油转速,电脑板才会发出控制电流,使喷油器打开,实现喷油。否则,其它系统都正常,喷油器仍然不喷油,发动机不能起动。
所以,这类发动机如果大修时,发动机凸轮轴安装不对,电脑检测到的信号不满足电脑板发出电流的条件,喷油器不喷油,发动机当然不能起动。
五十铃电控高压共轨4HK1发动机凸轮轴安装位置图
柴油发动机电控系统多发故障
1.线束类故障
由于工程机械工作环境恶劣,发动机机体温度较高,工程机械工作中机体振动较大,所以发动机电控系统故障线束类故障较多。
通常由于线束固定不到位,常期抖动,导致线束磨损断开、导线漏电等故障最为常见,加之机体脏乱,有时很难查找。这部分故障,如果是与传感器连接的线束发生问题,通常会有故障代码,通过解读取故障代码,可以分析出原因,大致划出故障范围,然后认真查找线束故障点,即可找到故障;如果是与执行元件连接的线束有问题,通常没有故障代码,大部分会熔断相应的保险,所以当检查发现保险有熔断时,不能直接更换保险,(尤其是第一次更换保险后又熔断时)必须要找到漏电的原因,解决后才能更换保险,否则保险还会熔断;如果是供电的导线短路,通常会熔断供电保险,这时需要查找到故障点,解决问题后再更换保险,更不能盲目更换大容量的保险或用导线代之,否则有发生火灾的可能,导致重大事故。
最难的是上述三类故障原因有时会出现第四类故障现象:线束由于被磨损而漏电,但线束抖动,漏电现象时有时无,机械工作情况时好时坏,即所谓“幽灵”故障。这类故障难度最大,只能靠认真观察,抓住细微,仔细分析解决问题。理论上,解决问题的方法与上述三种方法相同。
线束连接器(线束故障多发点)
2.执行元件故障
执行原件本身故障一般没有故障代码,如果显示故障代码,显示的也不是元件本身故障,显示的是故障现象代码。这种故障,需要通过现象或故障代码进行分析,才能找到原因。
下边以日立ZX330-3挖掘机为例,做一下说明。
客户反应,挖掘机动力不足,有时会熄火。严重的时候可能发动机不能起动。
如修哥《学会将柴油发动机系统独立,维修从难变易》(点击查看)一文所述,日立ZX330-3挖掘机使用的是五十铃6HK1电控高压共轨柴油发动机,日本电装公司的电控高压共轨燃油系统。如果燃油系统低压部份供油不足;共轨压力不足;发动机缺缸工作,都可能导致上述现象。
燃油滤芯堵塞;低压电子燃油泵故障;高压油泵上的摆线齿轮泵磨损,燃油系统低压部分供油不足,会出现发动机动力不足。此部分故障,发动机控制系统无故障代码。
高压共轨压力限制阀漏油,高压油泵供油电磁阀(PCV阀)故障,导致共轨压力不足(故障码1239-1),也会出现上述故障现象。此部分故障,有故障代码,但代码指示的不是故障元件,是现故障象代码(高压共轨燃油不足)。
喷油器故障,严重时发动机缺缸工作,也会出现上述故障。此部分故障也无故障代码。
执行元件故障,只能通过分析锁定故障元件。如果需要进行更换元件试验来找到故障部位,原则是:先更换容易拆装的部件,然后更换不容易拆装的部件;先更换价格便宜的部件后更换价格昂贵的部件;更换的顺序是先更换外部部件后内部部件,即所谓的:先易后难,先便宜后昂贵,先外边后内部。
五十铃电控高压共轨4HK1发动机高压油泵电磁阀(SCV阀)
3.传感器类故障
传感器类故障,通常有故障代码。代感器故障,可以使用更换法进行实验。如更换后故障及代码依旧,就要考虑线束或电脑板故障了。
4.电脑板(ECU,电脑控制单元)类故障
上述故障部位都检查过了,依然不能解决问题,就要考虑电脑板故障了。电脑板故障,在没有专用检测设备的情况下,只能采用更换法进行试验了。因为电脑板价格昂贵,所以通常要对其外围元件先进行检查。需要提示的是:如果电原供电有问题,电脑板不会正常工作;传感器故障,通常不会损坏电脑板本身,外围元件故障或线束故障可能导致电脑板不能正常工作;电磁阀、线束等故障,可能会损坏电脑板;电脑板故障分硬件故障与软件故障,电脑板硬件故障需要更换电脑板,软件有故障时可以通过软件更新的办法修复;工程机械电子控制系统中,不同的电脑板之间可能会因自身软、硬件故障导致其它电脑板软、硬件的损坏。综上所述,更换工程机械电脑板时,一定要慎重。
五十铃电控高压共轨4HK1发动机控制模块(电脑板,ECM)
以上是修哥学习及修理工作中的一些体会与经验,与大家共享。欢迎行业专家们批评指正。后续修哥还会就柴油发动机的电控高压共轨燃油系统的修理与电控高压共轨柴油发动机大修问题与大家交流,欢迎关注。
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