柴油电喷发动机系统的工作原理及诊断维修研究

柴油电喷发动机系统的工作原理及诊断维修研究

程永强

佛山市南海强峰汽车维修厂

摘要：社会经济在经过快速发展后，也带动了汽车行业在我国的进一步发展。随着汽车的不断发展，也带动了汽车诊断技术和维修技术的发展。而出于对动力性和经济性考虑，柴油电喷技术正越来越多应用到众多的家用轿车上。所以，本文从结构原理和诊断维修方面，对电喷柴油发动机进行了重点探讨，希望为汽车柴油电喷发动机方面提供更高水平的故障诊断和维修方法，从而为汽车维修行业的发展略尽一点微薄之力。

关键词： 柴油电喷发动机； 结构原理； 故障原因；故障诊断； 维修方法；

一、 柴油电喷发动机控制系统的结构原理

柴油电喷发动机由以下部件组成：电控单元、高压柴油泵、喷油嘴、共轨管、限压阀、轨压传感器、曲轴传感器、凸轮轴传感器、加速踏板传感器、空气流量计、水温传感器、增压压力传感器、机油压力传感器、油箱、柴油滤清器等。

发动机电控单元ECU，负责接收各种传感器送来的发动机工作运转讯息，进行运算处理后控制各种执行器（喷油嘴等）工作，控制单元ECU里面还有一个监测模块。

二、柴油电喷发动机电控系统产生故障的原因

柴油电喷发动机最易发生故障的部位就是传感器，传感器故障会导致发动机微机控制系统受到影响。其中，如果相关元件在电控系统中的性能出现了病变，就会导致故障的发生。柴油电控发动机在不同工况下，通过电控单元能够实现对供油量的控制，同时，通过电控单元能够为发动机运行提供所需的喷油量。也就是说，需要采用符合发动机具体运转情况的电控系统。发动机必须具有与发动机工况相符的运行参数，才能实现对相应速度的控制提升^[1]。

此外，发动机处于各种工况运转状态时，通过电控单元能够实现对不同范围传感信号的接收，由于电控系统能够实现自诊断，因此，能够确认此类传感器信号与这个范围是否相符。如果信号与规定范围并不相符，那么自诊断系统就不会将其作为控制信号，而经过系统的自诊断能够是实现对此类系统故障的确定，进而发生记忆故障或代码故障。如果信号与实际情况存在较大偏差，但是又属于给定范围，电控单元借助这一不准确信号能够实现对发动机工作的控制，所以发动机就算出现故障，自诊断系统中可能不会产生相应的故障代码。

发动机在使用过程中，各种传感器、执行器和控制电脑如果出现故障，都会引起发动机性能下降。

三、柴油电喷发动机故障诊断排除方法

（一）直观诊断法

直观法虽然具有一定的主观性，但是，直观法累积了检修人员多年来丰富的检修经验。因此，这一检测方法比仪器诊断法更加便捷。在进行直观检测的过程中，最重要的就是观察和试听柴油电喷发动机，然后需要从故障现象和故障特点方面的症状表现，运用所学理论知识和多年的维修经验，进行逻辑推理和仔细分析，然后做出准确判断。直观检测法主要取决于检测人员是否具有成熟的实际工作经验和掌握该车型发动机的结构技术特点，否则，就无法进行准确的直观检测。检测人员如果具有丰富的经验，就能够借助直观检测法来为其他检测法提供辅助，进而开展更加高效、准确的检测工作。此外，社会经济和电子控制技术在经过不断发展后，柴油电喷发动机也具有了越来越复杂的内在结构，所以，仅借助直观法与实际检测要求差距较大。这时，就需要使用仪表或相关电脑诊断仪进行对故障的诊断。

（二）仪器诊断法

在采用仪器诊断发动机故障的过程中，需要借助简单仪表和专用仪器。

1.简单仪表。应用简单仪表进行诊断的主要原因是检测设备无需过高的造价，检测方法并不复杂。缺点就是虽然购买成本低，但是却有着较高的技能诊断要求。在诊断期间，需要十分熟悉系统的各项结构，只有通过对系统结构的全面掌握，才能够获取到满意的检测结果。

2.专业仪器诊断。专业仪器又叫电脑诊断仪，就是采用专业的诊断仪器来诊断发动机故障，通过调取柴油电喷控制系统电脑板（ECU）中故障代码，或根据发动机运转时各部件的实时数据流，对数值不正常的部件进行检测，在排除线速无问题情况下，直接更换有问题的传感器来排除故障，恢复发动机应有性能。专业仪器诊断有着简单高效的优势。但想真正用好诊断仪器来分析发现故障，也需要掌握相关的技术专业知识^[2]。

四、柴油电喷发动机动力不足的故障诊断和排除

当柴油电喷发动机出现加速无力的时候，就是发动机动力不足的症状表现。

1. 检测时首先考虑“油路”是否存在问题，也就是供油量是否充足。此类问题主要源自于“堵”和“漏”。“堵”通常是由于一直没有保养，部分暂赃物堵住了柴油滤清器，增加了供油阻力，因此无法顺畅供油，只能够用于负荷小、油量小的工况下，如果加速时对供油量的需求较大，那么就会由于供油量过少而降低发动机性能。想要顺畅地为系统供油，就需要遵守相应的保养规定。“漏”最常发生于修理保养后，在进行保养的过程中，需要做好对柴油滤清器和柴油管线的拆卸，在进行组装的过程中，如果没有采用严密封闭的接头或没有将密封圈安装到滤清器内，就会导致“漏油”问题的产生。以上两种现象都会引起发动机动力不足。

（2）然后是考虑“气路”是否有问题，也就是进气和排气这两个发动机系统。直喷柴油电喷发动机一般装配有废气涡轮增压器。在排气压力的作用下，发动机排气能够驱动涡轮机转子叶片旋转速度，并将经空气滤网过滤后的空气压缩后输送到进气管道内。由于进气量是经过流量器计量后，以信号形式输送到发动机控制电脑板作为喷油信号，所以，发动机必须要采用完全密封的进气系统和排气系统。如果进气管道或接头存在着漏气问题，或是排气连接涡轮增压器处漏气，增压器转速降低了，那么发动机就无法保持充足的进气压力，自然也会降低发动机动力。此类故障通常出现在管路老化或修理保养后，由于对进气系统和排气系统装配不当，导致密封不严漏气而出现发动机动力不足。

（3）增压器损坏给发动机动力带来的影响最大。一旦烧毁了增压器就会影响发动机动力性能，导致发动机出现明显的动力下降。增压器如果在前期受损，就会出现“排油”现象，就是机油会排到排气和进气这两个管道中。如果出现了严重排油，那么就代表着增压器已经损坏。此时，增压器转子的轴向和径向间隙会很松动，就需要更换性能合格的增压器。

（4）在动力下降的众多影响因素中，最易被忽略的就是没有及时清理空气滤清器，因此加到了进气阻力，降低了进气量。所以，必须要做好对空滤的按期清理等。在具体使用的过程中，切勿对空滤指示灯过分依赖^[3]。

（5）就像开头所述，柴油电喷控制系统中各种传感器或执行器或控制单元如果存在故障，就会对发动机动力下降造成直接影响。当控制系统出现问题，系统关闭供油泵的进油阀和出油阀后，不会导致低压油路出现严重的供油不足问题，但是会直接降低喷油量和动力。喷油量下降或不良雾化的喷油器也会对发动机动力造成直接影响。如果调速器存在故障，会导致发动机转速无法提升，进而出现动力不足问题^[4]。

（6）另外，汽车在使用一定的公里数后，或平时使用保养不当，也会导致发动机动力不足。例如，活塞和缸套的磨损、拉缸等问题，以及曲轴箱和发动机出现串气和异响等问题。情况严重的话还会导致机油从机油尺喷出来。“拉缸”主要存在两种现象：分别是“冷拉”和“热拉”。针对冷却后的发动机来说，突然增加其速度或负荷都会导致“冷拉缸”问题的出现。在冬季冷启动阶段经常会发生此类情况。“热拉缸”的产生原因是发动机活塞在高温下出现热膨胀，例如发动机水温高，活塞在上下运动时由于热膨胀后间隙过小而拉伤气缸壁。还有，如果缸体每个气缸下侧机油喷嘴受到了堵塞，没有喷射机油冷却气缸壁，而导致该缸活塞拉伤气缸问题的出现。由于拉缸造成压缩缸压不够而动力下降。如果存在严重拉缸更会导致活塞环出现“粘环”问题，情况严重的还会拉断、损坏连杆，甚至捅破缸体。出现这种故障，只能对该发动机进行大修了。

五、结束语

在诊断汽车柴油电喷发动机故障时，需要结合具体实际情况，采用正确的方法来进行故障诊断。在维修排除故障时，需要对相关车型的结构技术特点熟悉理解，熟练使用专用电脑诊断仪进行故障诊断分析。通过平时在工作中不断实践、学习、思考、总结、提升，对故障维修经验的不断积累，使自己的技术水平得到更高的提升，当工作中遇到此类故障时，就会得心应手、成竹在胸！

参考文献：

[1] 刘学斌, 肖学勇, 陈昊阳. 关于电喷柴油发动机系统的工作原理及诊断维修[C]// 中国土木工程学会. 中国土木工程学会, 2010.

[2] 高伟新, 焦玉斌, 孙建中. 柴油发动机电控系统故障诊断研究[J]. 山东工业技术, 2015, 000(022):203-203.

[3] 高伟新, 焦玉斌, 孙建中. 柴油发动机电控系统故障诊断研究[J]. 山东工业技术, 2015.

[4] 熊毅. 电喷发动机故障诊断与维修技术探讨[J]. 硅谷, 2011(8):142-143.