柴油发动机第5章柴油机电控系统.ppt

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1、项目五 柴油机电控系统,5.1概述5.2柴油机电控系统的组成及工作原理5.3柴油机电控系统的故障诊断,返回,5.1概述,传统的柴油喷射系统采用机械方式对喷油量和喷油时间进行调节和控制。机械运动的滞后性、调节时间长、精度差、以及喷油速率、喷油压力和喷油时间难以精确控制等，导致柴油机动力经济性不能充分发挥，且排气超标。研究表明，一般机械式喷油系统对喷油定时的控制精度为2(曲轴转角)左右，而喷油始点每改变10，燃油消耗率会增加2%，HC排放量增加16%，NOx排放量增加6%。,下一页,返回,5.1概述,电控柴油喷射的优点 与传统的机械方式比较，电控柴油喷射系统具有如下优点:对喷油定时的控制精度高(高

2、于0.5)，反应速度快;对喷油量的控制精确、灵活、快速，喷油量可调节，可实现预喷射，可改变喷油规律;喷油压力高(高压共轨电控柴油系统的喷油压力高达200 MPa)，不受发动机转速影响，优化了燃烧过程;无零部件磨损，长期工作稳定性好;结构简单，可靠性好，适用性强，可以在新老发动机上应用。,上一页,下一页,返回,5.1概述,电控柴油喷射系统的类型 柴油机电控喷射系统可分为两大类，即位置控制系统和时间控制系统。第一代柴油机电控喷射系统采用的是位置控制系统。它不改变传统的喷油系统的工作原理和基本结构，只是采用电控组件，代替调速器和供油提前器，对分配式喷油泵的油量调节套筒或柱塞式喷油泵的供油齿杆的位置，

3、以及油泵主动轴和从动轴的相对位置进行调节，以控制喷油量和喷油定时。其优点:无须对柴油机的结构进行较大改动，生产继承性好，便于对现有机型进行技术改造;缺点:控制系统执行频率响应仍然较慢、控制频率低、控制精度不够稳定。由于喷油率和喷油压力难于控制，而且不能改变传统喷油系统固有的喷射特性，因此很难较大幅度地提高喷射压力。,上一页,下一页,返回,5.1概述,第二代柴油机电控喷射系统采用的是时间控制方式，其特点是在高压油路中，利用电磁阀直接控制喷油开始时间和结束时间，以改变喷油量和喷油定时。它具有直接控制、响应快等特点。时间控制系统又有电控泵喷油器系统和共轨式电控燃油喷射系统两类。电控泵喷油器系统除了能

4、自由控制喷油量和喷油定时外，喷射压力还十分高(峰值压力可达240 MPa)，但它无法实现喷油压力的灵活调节，且较难实现预喷射或分段喷射。共轨式电控燃油喷射系统是比较理想的燃油喷射系统。它不再采用喷油系统柱塞泵分缸脉动供油原理，而是用一个设置在喷油泵和喷油器之间的、具有较大容积的共轨管，把高压油泵输出的燃油蓄积起来并稳定压力，再通过高压油管输送到每个喷油器上，由喷油器上的电磁阀控制喷射的开始和终止。,上一页,下一页,返回,5.1概述,5.1.3电控柴油喷射的基本原理 电控柴油喷射系统由传感器、控制单元(ECU)和执行机构3部分组成。传感器采集转速、温度、压力、流量和加速踏板位置等信号，并将实时检

5、测的参数输入计算机;ECU是电控系统的“指挥中心”，对来自传感器的信息同储存的参数值进行比较、运算，以确定最佳运行参数;执行机构按照最佳参数对喷油压力、喷油量、喷油时间、喷油规律等进行控制驱动喷油系统，使柴油机工作状态达到最佳。,上一页,返回,5.2柴油机电控系统的组成及工作原理,5.2.1电子控制柱塞式喷油泵 柱塞式喷油泵的喷射压力对于可燃混合气的形成及燃烧质量影响很大，为了获得良好的燃烧性能，要求喷油压力较高。由于柱塞式喷油泵的高压油管的压力与喷油泵转速和静态供油速率(每度凸轮轴转角的喷油量，简称供油速率)成正比，因此发动机在高速运转时，高压油管内的压力随喷油泵转速的升高而提高。在低速运转

6、时，高压油管内的压力将随喷油泵转速的下降而降低。理想的喷油泵应保证发动机低速运转时增加供油速率，以便得到较高的喷油压力。在发动机高速运转时应减低供油速率，以避免喷油压力过高。电控预行程可控式喷油泵，也称为电控供油速率可控式喷油泵，正是按这一要求设计的一种新型电控喷油泵。,下一页,返回,5.2柴油机电控系统的组成及工作原理,5.2.1.1预行程可控式喷油泵的工作原理 预行程是指喷油泵柱塞从下止点开始上升至关闭进、出油孔，在开始压送燃油之前的凸轮行程。普通柱塞式喷油泵的进、出油孔设置在柱塞套筒上，当柱塞关闭进、出油孔时，开始泵油的预行程是不能改变的，供油速率也是一定的;但预行程可控式喷油泵的供油速

7、率则可自由调节。这样，在发动机低速运转时可增大预行程，提高柱塞速度，从而增大供油速率，使高压油管内的压力升高;在发动机高速运转时，用常规的预行程保持原有供油速率，以防止高压油管内压力过高。随着预行程的增减，喷油开始的时刻也发生变化，可起到相当于普通喷油提前角调节器的作用。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机电控系统的组成及工作原理,5.2.1.2预行程可控式喷油泵的构造 预行程可控式喷油泵的构造如图5-1所示，其结构主要有以下两个特点:一是在柱塞套筒下方设置有一个控制套筒，通过调节杆的上下移动来控制预行程量的变化;二是进油口设置在柱塞上，其燃油的喷射过程与普通喷油泵不同。预行程可控式喷油泵的工

8、作过程如图5-2所示。(1)进油过程 当凸轮升程处于低位置时(如图5-2(a)所示)，柱塞上的进油孔位于控制套筒的下边，储油室的燃油从柱塞上的进油孔进入压力室，此时压力室与储油室连通，故压力室内的压力不会升高。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机电控系统的组成及工作原理,(2)开始压油 当柱塞被凸轮顶起，开始上升直至柱塞上的进油孔被控制套筒关闭为止，所对应的凸轮升程即预行程，此后压力室内的压力开始上升并开始压油，如图5-2(b)所示。(3)喷油过程 柱塞上有螺旋槽与柱塞中心的进油孔相通，从柱塞上行至进油孔被控制套筒关闭时起，到柱塞上的螺旋槽与控制套筒上的出油孔接通之前，柱塞上的进油孔和螺旋槽均

9、被关闭，如图5-2(c)所示。随着柱塞的上升，压力室的燃油被压送到喷油器(即喷油过程)，柱塞的这段行程即泵油有效行程。在柱塞总行程(由凸轮升程所决定)一定时，预行程越大，有效行程越小，泵油量越少;反之，预行程越小，有效泵油行程越大，泵油量越大，喷油量也越多。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机电控系统的组成及工作原理,(4)停止喷油 当柱塞上的螺旋槽与控制套筒上的出油口连通时，压力室内的高压燃油通过柱塞上的螺旋槽排至储油室，压力室内的油压急剧下降，从而停止泵油，如图5-2(d)所示。从上述工作过程看出，泵油量的大小决定于柱塞的有效行程，而泵油有效行程又决定于开始泵油的时刻和停止泵油的时刻。开始

10、泵油时刻决定于预行程的大小;而停止泵油时刻决定于柱塞上的螺旋槽与控制套筒上出油口的相对位置，即由调速器控制油量、控制齿条转动柱塞来实现。当柱塞与控制套筒圆周位置一定时，只要使控制套筒沿柱塞上下移动，即可改变预行程，从而改变开始泵油时刻，进而改变泵油量，同时也改变厂喷油提前角。若预行程小，则泵油时刻提前，泵油量大;而若预行程大，则泵油开始时刻晚，泵油量小。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机电控系统的组成及工作原理,5.2.1.3预行程控制机构 预行程控制机构，如图5-3所示。控制套筒在导向杆的引导下可上下移动，而控制套筒的上下移动是由预行程执行机构(螺旋电磁线圈)通过U形接头转动定时杆，并由其

11、上的销钉拨动控制套筒上下移动来改变预行程的。ECU根据发动机的转速、负荷、冷却水温度、进气温度、进气压力(增压压力)等有关信号，计算出最佳控制参数值，控制螺旋电磁阀执行机构动作，控制预行程，并根据预行程位置传感器的反馈信号进行修正。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机电控系统的组成及工作原理,5.2.1.4预行程可控式喷油泵电控系统 预行程可控式喷油泵电控系统的组成，如图5-4所示。控制系统的输入信号由发动机转速传感器、加速踏板位置传感器、水温传感器、增压压力传感器(进气压力传感器)、车速传感器、控制套筒位置传感器、齿条位置传感器等传感器产生的信号组成。执行器主要有控制套筒执行机构(螺旋电磁阀

12、)、电动调速器、故障诊断指示灯、经济行驶灯及蜂鸣器等。系统控制功能主要有预行程控制(供油速率及喷油提前角控制)、喷油量控制、故障自诊断、经济行驶监控、自动控制车辆经济速度行驶等功能。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机电控系统的组成及工作原理,电子控制系统根据发动机的转速、负荷和冷却水温度等信号，由ECU计算并发出指令，通过螺旋电磁线圈移动控制套筒，实现对预行程的控制。对喷油量的控制是根据发动机转速、负荷、冷却水温度、增压压力等信号，由ECU计算出最佳喷油量的控制参数值，并控制电动调速器改变油量控制齿条的位置来实现的。由于改变预行程的同时也改变了喷油提前角，故系统不再单独设喷油提前角控制装置。

13、这样能大大改善喷油提前角的响应性，提高发动机过度运转时的喷油提前角控制精度，改善低温启动性能。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机电控系统的组成及工作原理,5.2.2电子控制分配式喷油泵 电子控制分配式喷油泵的组成，如图5-5所示，主要由电磁溢流阀控制柱塞溢流通路，以及直接控制高压燃油的溢油通路来控制喷油器。它将曲轴位置传感器和泵角传感器的信号，以及点火正时传感器的修正信号作为主信号，来驱动正时控制阀中活塞的位置，以实现控制喷油提前角的功能。输入信号还有加速踏板位置传感器、燃油温度传感器、水温传感器、启动开关等。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机电控系统的组成及工作原理,5.2.2.1喷油量

14、的控制 分配式喷油泵的燃油控制是通过柱塞在高压室加压，由高压油管送至喷油器，再喷入燃烧室。喷油量控制是通过柱塞控制柱塞泵高压室与低压室的通路，即溢流通路开启的时刻和改变柱塞的泵油行程(有效行程)来实现的。图5-5所示的电子控制分配式喷油泵采用电磁溢流阀直接控制溢流的通路，它的特点是简单且控制性能好，响应速度快，能精确地控制燃油喷射量。(1)电磁溢流阀的构造与工作原理 电磁溢流阀采用双重阀的结构形式。辅助阀为一个小电磁阀，其开闭受ECU控制;主阀为液压阀，其开闭受燃油压力控制。其结构及工作原理，如图5-6和图5-7所示。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机电控系统的组成及工作原理,压缩喷射(如图

15、5-7(a)所示):柱塞右移，高压室燃油压力升高，高压燃油经主阀上的小孔作用在主阀的右侧。此时，ECU控制辅助电磁阀线圈通电，辅助阀关闭，使主阀左右两面的燃油压力相等，但是由于主阀右边的受压面积大于左边的受压面积，即主阀右边的总压力大于左边的总压力，故在压力差以及弹簧力的作用下，主阀压紧在阀座上，将溢流通路关闭，高压室的燃油经高压油管由喷油器喷出。辅助溢流(如图5-7(b)所示):停止喷油时，ECU切断辅助电磁阀线圈中的电流，辅助电磁阀打开，主阀右边的燃油流出，使主阀右边的油压迅速降低。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机电控系统的组成及工作原理,主阀溢流(如图5-7(c)所示):一旦辅助电磁

16、阀打开，主阀右侧的油压将泄掉，主阀左侧高压油将主阀压开，高压室的燃油迅速流入低压室，从而使高压室油压迅速降低，喷油器随即停止喷油。这种双重阀的控制方式，由于辅助电磁阀的质量及磁滞影响都很小，加上控制油腔的容积很小，故具有很高的响应速度。电磁溢流阀的响应特性，如图5-8所示。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机电控系统的组成及工作原理,(2)喷油量控制方式 电子控制分配式喷油泵在油泵驱动轴上装有泵角脉冲发生器(泵角传感器的转子)，在滚柱环上装有泵角传感器。ECU根据泵角传感器的脉冲信号确定电磁溢流阀的控制信号，并通过控制溢流角来控制喷油量。喷油量的控制方式如图5-9所示。泵角脉冲发生器的结构，如

17、图5-10所示。其圆周上有56个齿，在90。的间隔位置上共有4处各缺两个齿。两个齿间所对应的泵轴转角为5.625，对应的曲轴转角为11.25泵角传感器输出信号波形，如图5-11(c)所示。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机电控系统的组成及工作原理,泵角脉冲发生器的每一个缺齿部之后的第一个泵角脉冲信号所对应的正好是柱塞开始泵油的位置，即端面凸轮顶起滚轮，驱动柱塞开始压缩燃油的位置，ECU根据此泵角脉冲信号去控制溢流角的大小，即控制喷油量。在柱塞的吸油行程结束时电磁溢流阀应再次关闭。从波形图上看，在缺齿的前两个脉冲波处，电磁溢流阀线圈将通电，溢流阀关闭，为下一次喷油做好准备。当改变喷油提前角时，

18、端面凸轮相对于滚环的位置发生角度的偏转，从而使柱塞的压缩开始点发生变化。由于泵角传感器被安装在滚环上，随滚环一起偏转一个角度，因而泵角信号也相应偏移一个角度，如图5-11(c)所示，但溢流角不会改变，因此喷油量不会因喷油提前角的改变而受影响，即喷油量只决定于溢流角的大小。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机电控系统的组成及工作原理,(3)喷油量的修正 电子控制分配式喷油泵由发动机转速和加速踏板位置传感器信号确定基本喷油量，并根据冷却水温、进气温度、进气压力等信号对喷油量进行修正，其主要修正功能简述如下:燃油特性的修正控制。柴油品质、温度对发动机的工作性能有很大影响，当柴油的物理、化学性质发生变

19、化时，对喷油量也应当相应地进行修正。电控分配式喷油泵利用怠速控制(ISC)的修正量来测定燃油的黏度，并根据燃油黏度去控制怠速喷油修正量。当燃油温度较高或使用黏度较低的燃油时，喷油量将会减少且怠速转速将会降低。为稳定怠速转速，系统将要用较大的怠速修正量，同时系统测得这个修正量，并根据所测得的这个修正量对燃油喷射量进行最佳控制。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机电控系统的组成及工作原理,低温喷油量修正控制。发动机在低温条件下运转时，由于柴油黏度高等因素引起的摩擦损失增大，柴油机的实际输出功率降低，尤其是在低温启动后的低速运转工况下，这种影响更为明显。同时，由于进气温度低，空气密度较大，系统将根据

20、冷却水温度和转速对喷油量进行修正控制。急减速时的修正。为防止急减速时柴油机的转速急剧降低，系统对喷油量进行修正。低速反馈控制。电控系统采用反馈控制来调节柴油机的控制偏差与状态的改变。发动机在低速运转时，系统可以随各个发动机之间的差异和运行条件的改变，随时计算低速时发动机转速的变化量，并根据转速变化量修正喷油量，以保证低速的稳定运转。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机电控系统的组成及工作原理,5.2.2.2喷油提前角(喷油正时)的控制 电控分配式喷油泵通过正时活塞的移动来改变端面凸轮与滚轮的相对位置，从而实现对喷油提前角的控制;而正时活塞的位置则由加在它上面的油压大小所决定。ECU通过控制电磁

21、阀线圈电流的通断来控制作用在正时活塞上的油压，从而实现对喷油提前角的控制。为了实现喷油提前角的反馈控制，系统采用正时活塞位置传感器向ECU传送控制的实际结果。根据曲轴位置传感器信号和泵角传感器缺齿信号的相位差，由ECU计算出滚环的偏转角度，确定控制的实际结果，同时在系统中还设有点火正时传感器，以检测实际点火的时刻;根据点火正时传感器信号与曲轴位置传感器信号的相位差，由ECU计算出喷油提前角的修正量，以排除燃油性能和大气压力变化对燃油着火点的影响，从而保证在各种工况下实现对喷油提前角的精确控制。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机电控系统的组成及工作原理,(1)喷油提前角的控制方式 ECU根据泵

22、角传感器信号和曲轴位置传感器信号来确定喷油提前角。泵角传感器向ECU输入燃油何时开始喷射的信号;曲轴位置传感器信号向ECU输入曲轴基准位置的参考信号。ECU根据这两个信号才能确定喷油提前角，即控制喷油提前角的信号是加速踏板位置传感器信号和转速信号。同时，ECU根据水温传感器、进气温度和近期压力传感器等信号对其加以修正。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机电控系统的组成及工作原理,(2)启动正时喷油提前角的控制 启动时，发动机转速很低，曲轴位置传感器信号电压很低，系统采用开环控制方式控制喷油提前角，即ECU根据加速踏板位置传感器信号、转速信号和启动开关信号，控制正时控制阀(TCV阀)来控制喷油提

23、前角;而在正常转速时，才进入闭环控制。(3)点火正时传感器的结构及功用 点火正时传感器，如图5-12所示。燃烧室内的燃烧光通过石英导入光敏晶体三极管，转换成电信号，ECU则根据此信号判定实际点火的时刻，并以此修正喷油提前角。,上一页,下一页,返回,5.2柴油机电控系统的组成及工作原理,使用点火正时传感器后，系统能检测到实际的点火时刻并相应修正喷油提前角，从而减小因大气压力的变化对发动机性能的影响。因为在其他运行条件相同的情况下，进气压力的变化将引起实际点火时刻发生变化，若此时喷油提前角不做相应修正，必然会影响发动机的性能。使用点火正时传感器，还能使发动机的性能不受柴油品质的影响，因为在相同的运

24、行条件下，使用不同辛烷值的柴油时，其实际点火的时刻是不同的。通过点火正时传感器检测实际点火时刻，对喷油提前角进行修正，就能消除由于柴油品质的差异对发动机性能的影响。,上一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,5.3.1故障自诊断5.3.1.1故障自诊断的内容(1)发现故障 柴油机在正常运转情况下，输入电控单元的各种传感器的电平信号是处在一定范围内的。一旦出现该范围外的信号，电控单元即诊断为故障信号;但对开环控制系统中的执行器，由于只接受电控单元信号，不反馈“执行”情况，故需设置专门电路来检测执行器的工作情况。,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,(2)故障分类 制造厂在设计自诊断

25、系统时，预先根据不同的故障部位信号的输入、输出电平信号，将故障代码编制在程序中。电控单元一旦发生故障，立即按故障信号对号入座，并编上预定的故障代码。(3)故障储存 为了给维修入员提供方便，通常将上述的故障代码存入存储器中，即使在电源钥匙开关(点火开关)断开的情况下，电控单元的存储器电源仍处在通电状态下，不会失去已存储的故障代码。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,(4)故障报警 当电控单元检测到故障后，通过设置在仪表板内的报警灯向用户报警，或通过液晶显示仪直接以文字的形式向用户报警，同时还显示故障部位。(5)应急反应 汽车在运行中如果发生故障，为了不妨碍正常行驶，电控单元通

26、常采用应急反应措施，即利用预编程序中的代用值(标准值的电平信号)进行计算以保证正常的行驶功能，并待停车后再由用户或维修人员进行检修。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,5.3.1.2故障自诊断的工作原理(1)传感器的故障诊断 柴油机运行时，如果传感器电压信号多次或持续一定时间超出了规定范围，则自诊断系统将其诊断为故障。如图5-13所示，以冷却液温度传感器的故障诊断为例，正常工作时，其输出电压应在0.1-4.8 V，如果输出电压低于0.1 V(相当于冷却液温度高于139)或高于4.8 V(相当于冷却液温度低于-50时，则系统诊断为故障信号。在“记录”故障代码、显示故障(车内仪

27、表盘上“检查发动机灯”亮)的同时，还会采取应急反应措施，用事先存储的代用值80作为冷却液温度的控制值，以防因传感器信号异常造成控制混乱而导致汽车不能行驶。自诊断随车检测系统只能诊断出该传感器有故障，故其电路发生短路或断路时，而无法确认传感器性能的好坏。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,(2)执行器的故障诊断 柴油机运转时电控单元按柴油机工况的要求不断地向执行器发出各种指令，但开环控制系统中的执行器不可能反馈“执行”情况信息，需增加专用电路监视其工作情况，并对执行器故障采取相应措施。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,5.3.1.3自诊断故障码的读取 通

28、常诊断的输出接口由检查发动机(Check Engine)警告灯、超速挡指示灯、ABS警告灯、电控单元检测插座(Check Connection、故障诊断插座(TDCI)等组成，如图5-14所示。警告灯或指示灯作为指示有无故障的标志，一般位于汽车仪表板上，如图5-14(a)所示;电控单元检测插座一般位于发动机舱内。当将检测插座与检测端子TE对地短接后(如图5-14(b)所示)，发动机警告灯会闪烁，闪烁次数即故障代码;故障诊断插座通常位于仪表板下方，它是电控系统诊断信号的专用连接器，主要用于与专用车外故障诊断仪(也称电脑解码器)相连接，进行车外诊断，以扩充随车诊断系统的诊断信息和诊断功能。,上一页

29、,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,故障代码既可采用随车自诊断系统，也可采用车外诊断系统读取。(1)采用随车自诊断系统读取 如图5-15所示，汽车正常行驶中，若发动机警告灯持续点亮，则意味着存在故障。为读取故障代码，先将电源钥匙开关置于“OFF，用一根导线连接故障诊断插座(或检测插座)内TE，和E,。在读取故障代码之前，要使柴油机处于规定的状态:蓄电池电压)11 V;松开油门;变速器置空挡;关闭所有附属电器设备;柴油机为热机状态。在以上状态下，将电源钥匙开关置于“ON，但不启动柴油机。读取故障码的方法有以下3种:,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,用仪表板上“检

30、查发动机”警告灯的闪烁规律读取。若电控系统工作正常，电控单元内未存有故障代码，则警告灯以每秒5次的频率连续闪烁，如图5-15(a)所示。若电控单元内存有故障代码，则警告灯以每秒2次的闪烁频率连续闪烁，并将两位数组成的故障代码的十位数和个位数，先后用警告灯的闪烁次数表示出来，如图5-15(b)所示。若电控单元内存有若干个故障代码时，电控单元按故障代码的大小，依次将所有储存故障代码显示出来。两个故障代码之间的间歇时间为2.s。当所有故障代码全部显示完后，灯闪停顿4.s，然后再重新开始显示。如此反复，直至从检测插座上拔下连接导线为止。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,用故障诊断

31、插座上输出的电脉冲读取。这种方法是用万用表来检查故障诊断插座上故障代码输出孔中的电脉冲信号的。诊断前，柴油机所有准备工作及故障诊断插座内连接均同前。将电源钥匙开关置于“OFF，万用表置于直流电压挡(25 V量程)，正极测笔接故障检测孔上的W插孔(代码输出孔);负极测笔接地。然后将电源钥匙开关置于“ON，但不启动柴油机，W插孔会输出一连串脉冲，其形式和上述“检查发动机”警告灯闪烁形式相同。通过观察万用表指针摆动规律和次数，就可以读出故障代码。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,用车上液晶显示检测装置读取。在一些新型汽车上，可以利用液晶显示装置，直接读取故障代码，其步骤为:电源

32、钥匙开关置于“ON”，但不启动柴油机;同时按下“SELECT”(选择)和“INPUT”(输入)两个按钮，时间至少3s，这时屏幕上显示“DIAG”字样，表示自诊断系统已进入工作状态;稍等片刻，按下置位钮“SET”，时间也至少3s，如果电控系统工作正常，屏幕上就显示“ENG-OK”;故障代码显示于屏幕上，两个故障代码间也有3s暂停时间;输完代码后，宜将电源钥匙开关置于“OFF”。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,(2)采用车外诊断系统读取 车外诊断系统是用一种专用的故障诊断仪(电脑解码仪)，通过插头与汽车上故障诊断插座(TDCL)连接，打开电源钥匙开关，就可以很方便地从故障诊

33、断仪的显示屏上，读取出所有储存在电控单元中的故障代码。除此以外，它还有以下几个功能:通过故障诊断仪向电控单元发出工作指令。在柴油机运转过程中或熄火状态下通过故障诊断仪可向执行器发出工作指令。例如，在柴油机运转过程中，或停止某缸喷油器的喷油;或模拟加速;或模拟各种行驶状态;或设定喷油正时;或设定怠速所需的初始状态。再如，在柴油机熄火状态下，让某个喷油器喷油，某个继电器或某个电磁阀工作。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,清除电控单元内存储的故障代码。通过故障诊断仪发出指令，清除电控单元内存储的故障代码，使故障警告灯熄灭。进行数据传送，直接读取各部分电路中的诊断参数。柴油机运行

34、过程中，电控单元的工作情况，以及各种输入、输出信号的瞬时数值(如各种传感器信号、电控单元计算结果、控制模式以及向各执行器发出的控制指令)等，都可以串行通信方式，反映在故障诊断仪上，使整个电控系统的工作情况一目了然。检修入员可根据柴油机运行过程中控制系统的各种数据变化情况，来判断系统工作情况正常与否。它特别适用于诊断故障是因传感器故障造成的或是因连接电路开路或短路造成的。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,5.3.2失效保险 电控单元内设有监控回路，用以监控电控单元是否按正常的控制程序工作。在监控回路内设有监控时钟，按时对电控单元进行复位。当电控单元发生故障时，程序不能正常执

35、行，时钟也就不能使电控单元复位，而造成溢出。据此便可判断为故障并予以显示。为防止因电控单元出现故障，避免汽车被迫停止行驶，在多数电控单元内一般都具有备用电路，以提供失效保险。当监控回路内定时信号溢出后，系统进入失效保险程序的控制状态，立即起用备用电路。在备用电路中输出柴油机转速信号、油门位置信号以及启动信号等进行简易控制，在简易控制状态下的启动、油门位置变化以及其他控制均用程序设定，所对应的循环供(喷)油量、喷油提前角等为一定值。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,5.3.3柴油机电子控制系统常见故障(1)计算机故障 虽然计算机电子控制单元一般比较可靠，不易出问题，但有时也

36、难免出现故障。例如某集成块损坏;控制单元固定螺栓松动;某电子元件焊接头松脱以及电容元件失效等。(2)接插件连接故障 自动控制系统的电路引线有很多接插件，常常因为长时间使用，插件发生老化;或由于多次拆卸，造成接头松动或接触不良，造成柴油机工作不稳定，时好时坏。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,(3)传感器故障 由于传感器的零件损坏，如弹片弹性失效、真空膜片破损、回位弹簧断裂或脱落，都将不能及时、准确地反映柴油机工况，从而使电子控制系统失控或控制不正常，柴油机工作不协调，甚至不能工作。如速度传感器失效、加速踏板传感器失效、燃油温度传感器失效等都会引起柴油机工作不正常。(4)执

37、行机构故障 电磁阀工作是由控制单元产生的电脉冲控制的，有时候因电磁线圈工作不良，造成柴油机工作不正常。此外，如供油齿杆、执行机构活塞、伺服阀卡死、伺服阀电路失效等都会引起柴油机的故障。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,5.3.4柴油机电子控制系统常见故障分析(1)发动机不启动 发动机发生不启动故障时，判断故障步骤与汽油机基本相同，不同的是柴油机在冷启动时有预热系统参加工作，因此，需要检查与排除。柴油机启动困难或不启动的原因是多方面的，常见的有如下几种。柴油机预热时间不够，温度过低，造成启动柴油机时，排气管冒灰自烟，但不着火。燃烧室内积存柴油过多。因启动前的准备工作没有做好

38、，造成多次启动不着火，使进入燃烧室的柴油积存过多，致使启动更加困难。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,喷油器不喷油或喷油雾化质量太差，在摇转曲轴时，听不到喷油器的喷油响声;或用起动机启动柴油机时，排气管看不到灰自烟。燃油箱至喷油器的油路进入空气。供油提前角过大或过小(时间控制器有故障)。空气滤清器进气管全部或大部分堵塞。汽缸压缩压力不足，造成压缩行程终了的气体温度过低，使喷进燃烧室的柴油不能发火燃烧。电控单元有故障。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,(2)发动机运转不平稳 发动机发生运转不平稳的故障时，要考虑发动机系统所采用的喷油系统的类型。对于不同

39、的类型，所采用的检查与排除的方法也不同。以下以柱塞泵为例加以分析。电子调速器有故障，各连接件不灵活或间隙过大。调速器壳体内润滑油面过高，或润滑油黏度过大。柱塞调节臂与调节拨叉间隙过大(柱塞泵)。控制套筒位置传感器有故障。供油拉杆(或齿杆)与拉杆衬套间隙过大，或间隙过小，运转不灵活。柱塞转动不灵活。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,个别缸的供油拨叉紧固螺钉松动，或齿箍与控制套松动。多缸柴油机的供油不均匀度过大，压缩压力不一致。供油提前角过大或过小，时间控制器有故障。个别缸的出油阀弹簧与柱塞弹簧折断，或弹力不足。燃油油路进入空气。空气流量计有故障。进气温度传感器有故障。个别缸

40、喷油雾化不良。个别缸气门弹簧过软或折断。空气滤清器或进气管部分堵塞。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,(3)柴油机功率不足 引起柴油机功率不足的原因是多方面的，几乎涉及柴油机各个机构和系统的技术状态，常见的原因如下。柴油中混入水分，或油路中有空气。柴油质量不合乎规定要求。空气流量计有故障。进气温度传感器有故障。油箱开关未完全打开，或电动输油泵有故障而供油不足，或燃油管路部分堵塞。喷油器喷油压力过低，或喷油雾化不良。喷油泵最大供油量不符合要求，或各缸供油不均匀度过大。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,供油提前角过大或过小。供油拉杆不能达到最大供油位置。

41、空气滤清器或进气管部分堵塞。排气管积炭过多，或不适当地将排气管改细、加长。排气催化装置有故障。配气相位不正确。气门弹簧折断，或气门间隙调整不当。压缩压力不足。冷却液温度传感器有故障，柴油机温度过高或过低。汽缸垫或燃烧室镶块烧损。曲轴与轴瓦、活塞与汽缸等相对运动部件装配间隙过小或润滑不良，造成摩擦阻力增大。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,(4)柴油机自行停车 柴油机在运转过程中，加速踏板在供油位置，但转速逐渐降低或突然降低，直到自行停车熄火。产生这一故障的原因，根据自行停车时转速降低的缓急程度和尾气的颜色，分别介绍如下。自行停车时，转速逐渐降低，但柴油机响声和尾气颜色无异

42、常。这类特征多为燃油系统故障引起的，如油箱无油、油路进入空气、油路堵塞等。自行停车时，转速虽然也是逐渐降低，但排气管排黑烟，甚至排浓黑烟。这类情况多为空气滤清器或进气管堵塞造成的。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,自行停车时，转速急骤降低，排黑烟。产生这类故障的原因如下。a.活塞与汽缸的配合间隙过小，当柴油机温度升高后，活塞被卡在汽缸中。b.润滑油不足、过稀。温度升高，渗入柴油，使相对运动零件的表面润滑不良，造成烧瓦、抱轴。自行停车时，转速急骤降低，伴随异常响声。这一故障的常见原因如下。a.曲轴或活塞销折断。b.连杆螺栓折断或连杆螺母脱落。c.气门掉进汽缸。,上一页,下一

43、页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,(5)柴油机飞车 柴油机在运行过程中，转速突然上升，不能控制，俗称飞车或跑车。常见的原因如下。调速器失灵，有故障。供油拉杆(或供油齿条)在供油量最大位置卡住。空气滤清器油盘的润滑油加注过多，或露天作业时将雨水吸入油盘而使润滑油面升高。用柴油或汽油清洗空气滤清器滤网后，没有烘干就装车使用。其他原因造成柴油或润滑油进入燃烧室。调速器壳体内的润滑油面过高，或黏度过大。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,(6)喷油泵供油压力不足或不供油 喷油泵供油压力不足时，会使喷油器喷油雾化不良，造成启动困难，动力下降，排黑烟;喷油泵不供油时，会使柴油机

44、启动不着而不能工作。主要原因如下。低压油路不来油，或来油压力过低。由油箱至喷油器的油路有空气。空气流量计有故障。柱塞副磨损或柱塞卡住。柱塞弹簧弹力不足或弹簧折断。出油阀封闭不严或弹簧折断。柱塞与调节臂的铆合处松动，向供油量小的方向位移。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,供油拉杆在不供油位置卡住。供油拨叉(或齿箍)松脱。电子调速器有故障。(7)柴油机冒黑烟 冒烟是柴油机常见的故障，其主要原因是发动机燃烧室缺氧。任何使进气受阻的原因都会出现这一现象。压缩压力不足。压缩压力不足时，会使汽缸在压缩行程终了的空气量相应减少，改变了燃油与空气的正常混合比例，从而造成油多气少，使燃油在

45、缺氧的条件下燃烧;压缩压力不足时，还会使压缩终了的气体温度降低，这对燃油的蒸发、汽化与燃烧都会造成不利的影响;压缩压力不足还会对油雾扩散、混合气的形成造成不良影响而排黑烟。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,空气滤清器堵塞。供油提前角过小。供油提前角过小，会使活塞在压缩行程接近上止点或越过上止下行时，喷油器才开始喷油，从而缩短了燃油与空气的混合时间，造成燃油在燃烧室局部区域缺氧的条件下燃烧，致使燃烧不良。喷油器喷雾质量低劣或滴漏。燃油燃烧得完全与否或及时与否，与喷油器的喷雾质量关系很大。如果喷油器喷雾质量低劣，会使混合气的形成条件恶化，造成燃油燃烧不良。空气流量计损坏。供油

46、量过大。喷油泵供油量过大，会使进入汽缸的油量增多，空气不足，造成油多气少，致使燃油燃烧不完全。燃油质量低劣，工作温度过低或超负荷运行。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,(8)发动机冒自烟 自烟又分为灰自烟和水汽自烟两种，分述如下。冒灰自烟。进入汽缸的燃油燃烧不良，部分燃油蒸发为燃油蒸气，随废气排出。a.喷油器针阀在开的位置卡住。b.喷油器喷油雾化不良。c.供油提前角过小。d.压缩压力严重不足。e.工作温度过低。f.节温器损坏。g.冷却液温度传感器损坏。h.预热系统有故障。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,冒水汽自烟。水汽自烟是水分进入燃烧室受汽化而形

47、成的，主要原因如下所列。a.燃油中有水。b.汽缸垫烧毁。c.汽缸或汽缸盖裂纹。d.柴油机工作温度过低。(9)发动机冒蓝烟发动机冒蓝烟，是因为润滑油进入汽缸，因受热蒸发而成为蓝色油气，并随同废气一起排出汽缸。在排气管口上部观察为蓝色烟气，主要原因如下所列。润滑油沿气门与导管之间的间隙下漏，进入汽缸。润滑油沿活塞与汽缸之间的间隙上窜，进入汽缸。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,燃油中混入润滑油。在机体通向汽缸盖油道附近的汽缸垫烧毁。(10)爆震 柴油发动机不经常发生爆震，因为在喷油之前燃烧室内没有燃油，也点不着火。如有爆震，可能原因如下所列。喷油正时不对。燃油标号不对。喷油器

48、漏油。烧机油(还可能造成发动机失控)。,上一页,下一页,返回,5.3柴油机电控系统的故障诊断,燃油中混入润滑油。在机体通向汽缸盖油道附近的汽缸垫烧毁。(10)爆震 柴油发动机不经常发生爆震，因为在喷油之前燃烧室内没有燃油，也点不着火。如有爆震，可能原因如下所列。喷油正时不对。燃油标号不对。喷油器漏油。烧机油(还可能造成发动机失控)。,上一页,下一页,返回,图5-1预行程可控式喷油泵,(a)喷油泵外形;(b)可变预行程朴塞和拧制套筒的结构1-市动调辣器;2-预行程执行机构;3-联轴节;4-离心飞块(喷油捍前角调节器);5-讲油孔;6-出油;7-拨叉;8-拧制套筒,返回,图5-2预行程可控式喷油泵

49、的工作过程,(a)讲油;(b)开始压油;(c)喷射;(d)喷射终了,返回,图5-2预行程可控式喷油泵的工作过程,(a)讲油;(b)开始压油;(c)喷射;(d)喷射终了,返回,图5-2预行程可控式喷油泵的工作过程,(a)讲油;(b)开始压油;(c)喷射;(d)喷射终了,返回,图5-3预行程控制机构,返回,图5-4预行程可控式喷油泵电子控制系统,1-故障诊断开关;2-喷油带调榷市阻;3-水温传感器;4-增压压力传感器;5-调辣器执行器、齿条位置传感器、经济行驰辣度用转辣传感器;6-供油辣率可调iF0喷油泵;7-拧制套筒执行机构;8-发动机转辣传感器;9-车辣传感器;10-加辣踏板位置传感器;11-

50、钥匙开关,返回,图5-5 ECD-II型电子控制分配式喷油泵的组成,TC V-正时拧制阀;SPV一电磁溢流阀;YSV-电子式真空捅ib拧制阀;EGRV-排气再循环拧制阀,返回,图5-5 ECD-II型电子控制分配式喷油泵的组成,TC V-正时拧制阀;SPV一电磁溢流阀;YSV-电子式真空捅ib拧制阀;EGRV-排气再循环拧制阀,返回,图5-6电磁溢流阀的结构图,(a)市磁溢流阀构浩;(b)市磁溢流阀主阀和辅助阀点图1-主阀;2-辅助阀;3-电磁线圈;4-市枢;5-高床室,返回,图5-7电磁溢流阀的工作原理图,(a)朴塞床缩、喷油器喷油;(b)辅助阀开启溢流;(c)书阀开启溢流,返回,图5-7电