柴油机故障诊断.ppt
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1、第第3章章 柴油机故障诊断柴油机故障诊断3.1 柴油机电控技术发展简述柴油机电控技术发展简述3.2 柴油机电控燃油喷射系统的优点柴油机电控燃油喷射系统的优点3.3 柴油机电控燃油喷射系统的组成及工柴油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理作原理3.4 柴油机燃料供给系的检测柴油机燃料供给系的检测3.5 柴油机故障诊断与排除柴油机故障诊断与排除3.6 常见车用柴油机故障诊断维修实例常见车用柴油机故障诊断维修实例3.1 柴油机电控技术发展简述柴油机电控技术发展简述下面介绍柴油机电控技术发展的三个阶段下面介绍柴油机电控技术发展的三个阶段:位置控制、时间控位置控制、时间控制、时间一压力控制方式。制、时间一
2、压力控制方式。3.1.1第一代柴油机电控燃油喷射系统第一代柴油机电控燃油喷射系统(位位置控制式电控喷油系统置控制式电控喷油系统)位置控制式系统是早期发展与应用的系统,亦称为第一代电位置控制式系统是早期发展与应用的系统,亦称为第一代电控柴油机喷油系统,它是在柴油机原有控柴油机喷油系统,它是在柴油机原有Bosch柱塞式喷油泵、柱塞式喷油泵、分配式喷油泵及泵一喷油器的基础上进行改造并加装电子控分配式喷油泵及泵一喷油器的基础上进行改造并加装电子控制的执行器来达到控制的目的。它是目前商业化程度最高的制的执行器来达到控制的目的。它是目前商业化程度最高的一种产品,如日本柴油机机器公司的一种产品,如日本柴油机
3、机器公司的COVEC-1系统、日本系统、日本五十铃公司五十铃公司4FBI柴油机电子控制系统柴油机电子控制系统(I-TEC),Bosch公公司的分配泵司的分配泵ECD等。等。优点:结构不需改动,生产继承性好,便于对现有柴油机进优点:结构不需改动,生产继承性好,便于对现有柴油机进行升级换代。行升级换代。缺点:系统响应慢、控制频率低、控制自由度小、控制精度缺点:系统响应慢、控制频率低、控制自由度小、控制精度不够高,喷油压力无法独立控制。不够高,喷油压力无法独立控制。下一页返回3.1 柴油机电控技术发展简述柴油机电控技术发展简述3.1.2第二代柴油机电控燃油喷射系统第二代柴油机电控燃油喷射系统(时时间
4、控制式高压电控喷油系统间控制式高压电控喷油系统)时间控制式系统是时间控制式系统是90年代后开发的电控喷射系统,属第二代年代后开发的电控喷射系统,属第二代电控柴油机喷油系统。其工作原理是高速电磁阀直接控制高电控柴油机喷油系统。其工作原理是高速电磁阀直接控制高压燃油的导通,一般情况下,可以制成在电磁阀关闭点,喷压燃油的导通,一般情况下,可以制成在电磁阀关闭点,喷油即开始;电磁阀打开点,喷油即终止。由此,喷油始点取油即开始;电磁阀打开点,喷油即终止。由此,喷油始点取决于该电磁阀的关闭时刻,喷油量取决于电磁阀关闭的持续决于该电磁阀的关闭时刻,喷油量取决于电磁阀关闭的持续时间。这样的原理与结构,可以把传
5、统喷油泵中的齿杆、滑时间。这样的原理与结构,可以把传统喷油泵中的齿杆、滑套、柱塞斜槽及提前器等机构取消,简化了系统的结构。套、柱塞斜槽及提前器等机构取消,简化了系统的结构。特点:通过设置传感器、电控单元、高速电磁阀和相关电一特点:通过设置传感器、电控单元、高速电磁阀和相关电一液控制执行元件等,组成数字式高频调节系统,由电磁阀的液控制执行元件等,组成数字式高频调节系统,由电磁阀的通、断电时刻和通、断电时间控制喷油泵的供油量和供油正通、断电时刻和通、断电时间控制喷油泵的供油量和供油正时,但供油压力还无法独立控制。时,但供油压力还无法独立控制。上一页返回下一页3.1 柴油机电控技术发展简述柴油机电控
6、技术发展简述3.1.3第三代柴油机电控燃油喷射系统第三代柴油机电控燃油喷射系统(时时间一压力控制方式间一压力控制方式)第三代柴油机电控燃油喷射系统中最典型的是电控共轨式燃第三代柴油机电控燃油喷射系统中最典型的是电控共轨式燃油喷射系统。在后期开发的柴油机电控共轨式燃油喷射系统油喷射系统。在后期开发的柴油机电控共轨式燃油喷射系统中,为降低对供油压力的要求,喷油量的控制采用控制喷油中,为降低对供油压力的要求,喷油量的控制采用控制喷油压力的方法实现,即喷油量的压力的方法实现,即喷油量的“压力控制压力控制”方式。方式。喷油器喷孔尺寸一定,喷油时间一定,那么控制喷油压力即喷油器喷孔尺寸一定,喷油时间一定,
7、那么控制喷油压力即可控制喷油量;而在增压活塞和柱塞尺寸一定时,喷油压力可控制喷油量;而在增压活塞和柱塞尺寸一定时,喷油压力(即增压压力即增压压力)取决于共轨中的油压,共轨中的油压是由取决于共轨中的油压,共轨中的油压是由ECU根据各种传感器信号通过燃油压力调节阀来控制的,所以将根据各种传感器信号通过燃油压力调节阀来控制的,所以将此种喷油量控制方式称为此种喷油量控制方式称为“压力控制压力控制”方式。在系统中,方式。在系统中,ECU根据实际的共轨压力信号对共轨压力进行闭环控制。根据实际的共轨压力信号对共轨压力进行闭环控制。在该系统中,在该系统中,ECU控制供油压力调节阀使喷油器的喷油压差控制供油压力
8、调节阀使喷油器的喷油压差保持不变,再通过控制三通电磁阀工作实现喷油量和喷油正保持不变,再通过控制三通电磁阀工作实现喷油量和喷油正时的控制。电磁阀通电开始时刻决定了喷油的开始时刻,而时的控制。电磁阀通电开始时刻决定了喷油的开始时刻,而其通电时间决定了喷油量。其通电时间决定了喷油量。返回上一页3.2柴油机电控燃油喷射系统的优点柴油机电控燃油喷射系统的优点在电控喷射方面,柴油机与汽油机的主要差别是在电控喷射方面,柴油机与汽油机的主要差别是:汽油机的电汽油机的电控喷射系统只是控制空燃比控喷射系统只是控制空燃比(汽油与空气的比例汽油与空气的比例),而柴油机,而柴油机的电控喷射系统则是通过控制喷油时间来调
9、节输出的大小,的电控喷射系统则是通过控制喷油时间来调节输出的大小,所以柴油机喷油控制是由发动机的转速和油门拉杆位置来决所以柴油机喷油控制是由发动机的转速和油门拉杆位置来决定的。因此,柴油机电控喷射系统的基本工作原理是计算机定的。因此,柴油机电控喷射系统的基本工作原理是计算机根据转速传感器和油门位置传感器的输入信号,首先计算出根据转速传感器和油门位置传感器的输入信号,首先计算出基本喷油量,然后根据水温、进气温度、进气压力等传感器基本喷油量,然后根据水温、进气温度、进气压力等传感器的信号进行修正,再与来自控制套位置传感器的信号进行反的信号进行修正,再与来自控制套位置传感器的信号进行反馈修正,最后确
10、定最佳喷油量。它具有以下几方面优点馈修正,最后确定最佳喷油量。它具有以下几方面优点:1.改善低温启动性改善低温启动性2.降低氮氧化物和烟度的排放降低氮氧化物和烟度的排放3.提高发动机运转稳定性提高发动机运转稳定性4.提高发动机的动力性和经济性提高发动机的动力性和经济性5.控制涡轮增压控制涡轮增压6.适应性广适应性广返回3.3 柴油机电控燃油喷射系统的组柴油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理成及工作原理3.3.1柴油机电控燃油喷射系统的组成柴油机电控燃油喷射系统的组成柴油机电控燃油喷射系统除了控制喷油量外,还对喷油正时柴油机电控燃油喷射系统除了控制喷油量外,还对喷油正时和喷油的压力都有很高的要求
11、。柴油机电控燃油喷射系统的和喷油的压力都有很高的要求。柴油机电控燃油喷射系统的喷油压力较高,约为喷油压力较高,约为19.6MPa。各种柴油电控系统的区别在于控制功能、传感器的数量和类各种柴油电控系统的区别在于控制功能、传感器的数量和类型、执行元件的类型、型、执行元件的类型、ECU控制软件、主要电控元件的结构控制软件、主要电控元件的结构原理和安装位置,而它的基本组成与其他电子控制系统一致,原理和安装位置,而它的基本组成与其他电子控制系统一致,也由传感器、也由传感器、ECU和执行元件三部分组成,如和执行元件三部分组成,如图图3.1所示。所示。1.传感器及其他信号输入装置传感器及其他信号输入装置返回
12、下一页 3.3 柴油机电控燃油喷射系统的组柴油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理成及工作原理(1)加速踏板位置传感器。踏板位置传感器用以检测加速踏板加速踏板位置传感器。踏板位置传感器用以检测加速踏板的位置,即发动机的负荷信号,此信号输入的位置,即发动机的负荷信号,此信号输入ECU后,与转速后,与转速信号共同决定柴油机的喷油量及喷油提前角,是柴油机电子信号共同决定柴油机的喷油量及喷油提前角,是柴油机电子控制系统的主控制信号。控制系统的主控制信号。(2)转速传感器、曲轴位置传感器。用以检测发动机转速或曲转速传感器、曲轴位置传感器。用以检测发动机转速或曲轴位置,与加速踏板位置传感器共同决定喷油量和喷
13、油提前轴位置,与加速踏板位置传感器共同决定喷油量和喷油提前角,是柴油机电控系统的主控制信号。角,是柴油机电控系统的主控制信号。(3)泵角传感器。检测喷油泵轴转角,与曲轴位置传感器配合泵角传感器。检测喷油泵轴转角,与曲轴位置传感器配合共同控制喷油量,并保证在喷油正时改变时不影响喷油量。共同控制喷油量,并保证在喷油正时改变时不影响喷油量。(4)溢流环位置传感器。检测溢流控制电磁铁的电枢位置,以溢流环位置传感器。检测溢流控制电磁铁的电枢位置,以反馈控制溢流环的位置。反馈控制溢流环的位置。(5)正时活塞位置传感器。检测电子控制定时器正时活塞的位正时活塞位置传感器。检测电子控制定时器正时活塞的位置,将喷
14、油正时提前量信号输入置,将喷油正时提前量信号输入ECU(6)控制杆位置传感器。检测电子控制柱塞式喷油泵调速器中控制杆位置传感器。检测电子控制柱塞式喷油泵调速器中控制杆的位置,将燃沼喷射量的增减信号反馈给控制杆的位置,将燃沼喷射量的增减信号反馈给ECU。下一页返回上一页3.3 柴油机电控燃油喷射系统的组柴油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理成及工作原理(7)控制套筒位置传感器。检测电子控制分配式喷油泵调速器控制套筒位置传感器。检测电子控制分配式喷油泵调速器中控制套筒的位置,将燃油喷射量的增减信号反馈给中控制套筒的位置,将燃油喷射量的增减信号反馈给ECU(8)着火正时传感器。检测燃烧室开始燃烧的时
15、刻,修正喷油着火正时传感器。检测燃烧室开始燃烧的时刻,修正喷油正时。正时。(9)冷却水温度传感器。检测发动机冷却水温度,修正喷油量冷却水温度传感器。检测发动机冷却水温度,修正喷油量及喷油正时。及喷油正时。(10)进气压力传感器。检测进气压力,以修正喷油量及喷油进气压力传感器。检测进气压力,以修正喷油量及喷油正时。正时。(11)进气温度传感器。检测进气温度,以修正喷油量及喷油进气温度传感器。检测进气温度,以修正喷油量及喷油正时。正时。(12)E/G开关。发动机点火开关,向开关。发动机点火开关,向ECU输入发动机工作状输入发动机工作状态信号。态信号。(13)A/C开关。空调开关,向开关。空调开关,
16、向ECU输入空调工作状态信号,输入空调工作状态信号,是怠速控制信号之一。是怠速控制信号之一。上一页 下一页返回3.3 柴油机电控燃油喷射系统的组柴油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理成及工作原理(14)动力转向油压开关。检测动力转向管路油压的变化,所动力转向油压开关。检测动力转向管路油压的变化,所获信号是怠速控制信号之一。获信号是怠速控制信号之一。(15)空挡启动开关。向空挡启动开关。向ECU输入自动变速器是否处于空挡位输入自动变速器是否处于空挡位置的信号,是怠速控制信号之一。置的信号,是怠速控制信号之一。2.电子控制单元电子控制单元其核心是单片计算机系统,同时包括一些输入其核心是单片计算机系
17、统,同时包括一些输入/输出接口电路输出接口电路等。它们与系统中的软件一起负责信息的采集、处理、计算等。它们与系统中的软件一起负责信息的采集、处理、计算决策、执行程序,并将运行结果作为控制指令输出到执行器。决策、执行程序,并将运行结果作为控制指令输出到执行器。此外,还有一种通讯的功能,即和其他的控制系统,如传动此外,还有一种通讯的功能,即和其他的控制系统,如传动装置控制器进行数据传输与交换,同时考虑到汽车其他系统装置控制器进行数据传输与交换,同时考虑到汽车其他系统的实时情况,适当修正喷油系统的执行指令,即适当修正喷的实时情况,适当修正喷油系统的执行指令,即适当修正喷油量、喷油提前角等,与此同时还
18、可以向其他的控制系统输油量、喷油提前角等,与此同时还可以向其他的控制系统输送必要的信息。送必要的信息。上一页 下一页返回3.3 柴油机电控燃油喷射系统的组柴油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理成及工作原理3.执行器执行器柴油机电子控制系统的执行器也是由执行电器和机械执行机柴油机电子控制系统的执行器也是由执行电器和机械执行机构两部分组成,其功用是根据控制单元送来的执行指令,调构两部分组成,其功用是根据控制单元送来的执行指令,调节喷油量和喷油正时等,从而调节柴油机的运行状态。它主节喷油量和喷油正时等,从而调节柴油机的运行状态。它主要包括要包括:电动调速器、溢流控制电磁铁、电子控制正时控制阀、电动调
19、速器、溢流控制电磁铁、电子控制正时控制阀、电子控制正时器、电磁溢流阀、高速电磁阀、电子液力控制电子控制正时器、电磁溢流阀、高速电磁阀、电子液力控制喷油器等。这些执行器实质上是电磁铁、螺旋管、直流电机、喷油器等。这些执行器实质上是电磁铁、螺旋管、直流电机、步进电机和力矩电机等电器。步进电机和力矩电机等电器。上一页 下一页返回3.3 柴油机电控燃油喷射系统的组柴油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理成及工作原理3.3.2柴油机电控燃油喷射系统的工作原柴油机电控燃油喷射系统的工作原理理电控柴油喷射系统由传感器、电控柴油喷射系统由传感器、ECU(计算机计算机)和执行机构三部和执行机构三部分组成。其任务是
20、对喷油系统进行电子控制。从而实现对喷分组成。其任务是对喷油系统进行电子控制。从而实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。它采用转速、温油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。它采用转速、温度、压力等传感器,将实时检测的参数同步输入计算机,并度、压力等传感器,将实时检测的参数同步输入计算机,并与已储存的参数值进行比较,然后经过处理计算按照最佳值与已储存的参数值进行比较,然后经过处理计算按照最佳值对喷油泵、废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制,从对喷油泵、废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制,从而驱动喷油系统,使柴油机工作状态达到最佳。而驱动喷油系统,使柴油机工作状态达到最佳。上一页返回3
21、.4柴油机燃料供给系统的检测柴油机燃料供给系统的检测柴油机燃油供给系主要由柴油箱、柴油滤清器、输油泵、喷柴油机燃油供给系主要由柴油箱、柴油滤清器、输油泵、喷油泵、调速器、喷油器等组成。下面介绍输油泵、油泵、调速器、喷油器等组成。下面介绍输油泵、A型喷油型喷油泵、调速器及喷油器的检测方法。泵、调速器及喷油器的检测方法。3.4.1输油泵的检测输油泵的检测1.输油泵主要零件的磨损与检查输油泵主要零件的磨损与检查(1)出油阀的磨损。出油阀的磨损主要是阀门与阀座配合面的出油阀的磨损。出油阀的磨损主要是阀门与阀座配合面的磨损。检查的方法是用嘴吸气或吹气,对于进油阀可从进油磨损。检查的方法是用嘴吸气或吹气,
22、对于进油阀可从进油口方向吸气,吸气时应感觉不到有漏气。口方向吸气,吸气时应感觉不到有漏气。(2)活塞与输油泵体的磨损。磨损使活塞与孔的配合间隙增大。活塞与输油泵体的磨损。磨损使活塞与孔的配合间隙增大。活塞与泵体孔的标准配合间隙为活塞与泵体孔的标准配合间隙为0.0150.038 mm,当,当此间隙达到此间隙达到0.06 mm时应修理。时应修理。下一页返回3.4柴油机燃料供给系统的检测柴油机燃料供给系统的检测2.输油泵的试验输油泵的试验输油泵的工作性能试验主要有密封性试验、吸油能力试验、输油泵的工作性能试验主要有密封性试验、吸油能力试验、供油能力试验等。供油能力试验等。(1)密封性试验。旋紧手油泵
23、的手柄并堵住出油口,将输油泵密封性试验。旋紧手油泵的手柄并堵住出油口,将输油泵浸人清洁的煤油或柴油中。从进油口接人浸人清洁的煤油或柴油中。从进油口接人147196kPa压压力的压缩空气,若在泵体与推杆之间的缝隙处有气泡漏出,力的压缩空气,若在泵体与推杆之间的缝隙处有气泡漏出,并且用量筒收集气泡。若并且用量筒收集气泡。若1min收集量在收集量在50mL以内,说明以内,说明此间隙正常,密封良好。此间隙正常,密封良好。(2)吸油能力试验。将输油泵装在喷油泵上,旋紧手油泵手柄。吸油能力试验。将输油泵装在喷油泵上,旋紧手油泵手柄。在进油口接头上安装一根内径为在进油口接头上安装一根内径为8mm、长度为、长
24、度为2 m左右的左右的塑料管,使输油泵进油口高于油箱油面塑料管,使输油泵进油口高于油箱油面1m。然后用手以。然后用手以23次次/s的速度往复拉与压柱塞,记录燃油输送到出油口时的速度往复拉与压柱塞,记录燃油输送到出油口时间,此时间应小于间,此时间应小于1 min,否则应检修。如否则应检修。如图图3.2所示所示。上一页 下一页返回3.4柴油机燃料供给系统的检测柴油机燃料供给系统的检测(3)供油量试验。当喷油泵转速为供油量试验。当喷油泵转速为750r/min,输油压力为,输油压力为206kPa时,输油泵供油量应不低于时,输油泵供油量应不低于250mL/min。转速。转速为为600 r/min,从开始
25、吸油到供油压力上升到,从开始吸油到供油压力上升到180kPa所所需的时间不应超过需的时间不应超过30s。3.4.2喷油泵的检测调整喷油泵的检测调整1.喷油泵检测调整的主要项目喷油泵检测调整的主要项目(1)供油不均匀性检查。供油不均匀性检查。(2)额定供油量。喷油泵额定供油量和供油不均匀度的检查与额定供油量。喷油泵额定供油量和供油不均匀度的检查与调整是在喷油泵试验台上进行的。调整是在喷油泵试验台上进行的。(3)供油间隔角的检查。喷油泵各缸供油间隔角的均匀性,将供油间隔角的检查。喷油泵各缸供油间隔角的均匀性,将决定柴油机各缸供油提前角的一致性。决定柴油机各缸供油提前角的一致性。上一页 下一页返回3
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