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[玉柴YC4D120-30单体泵电喷发动机间歇性游车]玉柴单体泵加速无力

发布时间:2019-02-09 03:47:41 影响了:

  故障现象      装配玉柴YC4D120-30发动机车辆每当运行1h左右时,就会出现车子猛地向前冲一下,油门瞬间失灵不起作用。车子前后耸动厉害。大约几秒钟后,油门恢复功能,但车辆仍然会前后耸动,此时只能踩下离合器或者熄火才可以停止耸动。用户车辆为市内小型公交车。每两小时跑一个往返,然后停10min休整,以此循环下去。通过用户的描述,经分析觉得该现象和“游车”类似,只是加上电控系统后,使故障现象复杂化了。
  
  故障诊断与排除
  
  玉柴YC4D120-30发动机采用衡阳单体泵电控燃油喷射系统,该系统由亚新科南岳(衡阳)有限公司研制,属于泵一管一嘴时间控制式燃油喷射系统。相对于传统机械式燃油喷射系统,由于采用电控技术,实现精确的定时定量控制,1800bar(1bar=105pa)的喷射压力。完全可以满足国Ⅲ及以上排放要求,是节能环保可靠的新一代燃油喷射产品。如图1。
  
  电控单体泵柴油机传感器功能如表1所示。
  初步判断,刚使用了4个月的新车,出现机械故障的概率较小,一般是电控系统出现故障。
  到达现场后,检查发动机,未发现机械故障。用玉柴专用诊断仪(图2)连接电脑,读取故障码,结果显示系统正常,并无故障码。
  在原地运转发动机试车,未出现故障现象。于是连接上诊断仪,跟车读取数据流。行驶了一个多小时仍未出现故障现象,正当我们准备放弃的时候,突然,司机师傅说,注意要开始了(司机是开了20多年车的老驾驶员,对车辆工作状态正常与否的把握真令人佩服)。司机话音刚落,车子就开始耸动了,而且耸动的特别厉害。松开油门,踩下离合器,耸动停止。
  这时,电脑已经记录了相关数据流,于是让司机停车,仔细查看出故障这段时间的相关数据流,果然发现了问题(图3)。
  在图3中“GNE STATUS_”即“曲轴与凸轮轴传感器工作状态”一列,其中圈出来的部分,在“1”与“3”之间切换,这是不正常的。“曲轴与凸轮轴传感器工作状态”共有三种状态:仅曲轴传感器工作;仅凸轮轴传感器工作;二者联合工作。
  在启动过程中,曲轴转速信号与凸轮轴转速信号均存在时,ECU结合曲轴缺齿判断与凸轮轴多齿判断进行判缸,即状态“3”。发动机正常运转时,应该是仅曲轴位置传感器工作,即状态“1”,因为曲轴的信号盘齿比凸轮轴信号齿多很多,这样就可以采集更多的信号。进行更精确的控制。如果将曲轴转速信号传感器拔掉,或者曲轴传感器彻底损坏,仅凸轮轴传感器工作,则为状态“2”。
  当故障出现时,传感器联合工作状态在“1”与“3”之间切换,说明此段时间内,曲轴传感器工作不正常。但未完全失灵,不能给ECU提供足够的信号,所以ECU需要凸轮位置传感器共同工作以维持发动机正常运转,因此出现状态“3”。但ECU并不能预知曲轴信号什么时间不正常,所以,曲轴信号在失常的瞬间,ECU因不能收到正常的转速信号,导致不能正确地控制发动机的工作状态。此时无论怠速状态还是加油门,EUC都将给发动机提供错误的喷油信号,所以发动机出现抖动,进而引起车身的耸动。
  
  分析出问题的原因,便着手解决。首先怀疑曲轴传感器损坏。
  衡阳单体泵电控燃油喷射系统采用霍尔式曲轴位置传感器,采用12V直流供电(图4)。
  工作电压:6~16V;16~24V持续时间≤2min:
  工作电流:≤10mA;
  绝缘电阻:≥1MΩ;
  静态电阻值:Rw=860Ω±10%(20℃时);
  工作温度:-40℃~+150℃:
  严格保证传感器测量间隙在1.0±0.2mm范围内;
  传感器安装螺栓拧紧力矩8~10N・m。
  将曲轴位置传感器从发动机上拆下,观察其外壳,无损伤,用万用表测量其阻值(此为判断传感器好坏的一个方法),显示910Ω,数值正常。可以判断传感器并未损坏。传感器未损坏,那么问题出在哪呢?根据数据流分析肯定是曲轴位置传感器工作不正常,可实际测量传感器又是完好的。这时,回过头再分析一下故障现象。
  在出故障之前,车辆可以正常行驶,根据数据流可以判断此时的发动机工作正常,说明曲轴位置传感器的电气性能正常。故障出现时往往是车辆行驶到1~2h,而且故障出现后只要熄火,停一段时间,再启动故障就会消失。车辆行驶时变化的一个是发动机的温度,再一个是发动的震动,问题会不会是出现在这两方面呢?
  
  首先分析温度,霍尔式曲轴位置传感器的工作温度在-40℃~+150℃之间,远低于发动机允许的最高温度,那么温度的因素可以排除,剩下的只有发动机的震动了。
  柴油发动机工作粗暴,运行过程中震动很大,对附件装配的牢固度要求严格,如果部件装配不牢固则可能在运行过程中,部件因震动而松动,进而导致功能失效,影响发动机正常运行。检查传感器的安装,发现装配很牢固,符合标准。这时,突然想到,有没有可能是传感器相关部件的原因呢,比如说,连接传感器的线束。
  接着检查传感器接插件(图6),终于发现了问题:传感器插接件的两个触点间隙明显过大,导致传感器接触不良,因此出现一系列的故障(图7)。
  接插件的开口过大,随着发动机的震动,接插件的间隙越来越大,当达到一定的程度即出现曲轴位置信号丢失或者信号超低不可信,ECU在失去信号的情况下失去控制能力,导致喷油混乱,因此出现发动机抖动,车子耸动的现象。用锥子将图7中小圆圈内的金属触片的间隙缩小至正常位置(或者在两触片间加上细导线铜丝),将接插件装复后,试车。数据流一切正常,故障解决。第二天,打电话给用户,用户说未再出现故障。至此,问题解决。
  
  专家点评――张宪辉
  
  尽管柴油发动机与汽油发动机在燃油供给和混合汽燃烧方式等方面存在着本质的区别,但随着柴油发动机电控燃油系统的不断发展,其控制技术与电控汽油发动机越来越相似,都由传感器、ECU,执行器三部分组成,并且其传感器中一般都包括空气流量传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、曲轴转速传感器、凸轮轴位置传感器、油门踏板位置传感器等,不仅与电控汽油发动机中的传感器构成大致相同,而且工作原理也基本相同。在执行器方面,其油泵和喷油器改变7由机械和压力进行控制的传统模式,部分或全部地由ECU进行控制,这一点也与电控汽油发动机一致,所以,在排查电控柴油发动机故障时,可以充分借鉴对电控汽油发动机进行故障检测的思路和方法。
  本案例就很好地践行了这一思想:作者通过检测仪对柴油发动机的运行数据进行了分析,并结合柴油发动机自身的工作特性,很聪明地考虑到了震动因素对本故障所产生的影响,并最终将原因锁定到“曲轴位置侍感器插接器接触不良”,顺利排除了故障。
  不过,该篇文章中部分内容的表述不够确切,为避免读者产生误区,有必要在此做以简要阐述。问题主要体现在两个方面:
  1 文章中图1所展示的单体泵系统示意图有失准确。我们知道,目前柴油机装用的电控燃油系统主要有三种,即电控泵喷嘴系统、电控单体泵系统和共轨燃油喷射系统。电控单体泵系统是由电控泵喷嘴系统衍生而来的。在单体泵电控系统中,每个汽缸均配装一个电控单体泵,柴油从油箱出来后先经过一个低压输油泵将柴油加压,再经过单体泵加压,由ECU通过控制单体泵中电磁阀的动作时刻和通电时间的长短来完成对喷油时刻和喷油量的控制。由此可见,加压和喷油都是由单体泵完成的,也就是说,在单体泵电控系统中,并不存在单独的喷油器,并且单体泵是受ECU控制的。而图1中标示出了喷油器,这显然是不对的,应当说,该系统称为电控组合泵系统更为确切些。
  2 对霍尔式曲轴位置传感器的检测方法不尽合理。文中提到,对霍尔式曲轴位置传感器采取了测量阻值判断性能好坏的检测方法,我以为,这是不科学的。我们知道,凡是霍尔式的转速传感器通常都是三个端子,一个为外供电源,一个搭铁线路,另外一个为信号线,通常由ECU为其端子提供5V信号源,如图8所示。在一个霍尔转速传感器中,包含霍尔元件、放大电路、整形电路以及输出电路等多个方面,因此,不是简单地测量一下电阻就能判断其好坏的,并且霍尔式传感器通常也不给出电阻参数。检测这种传感器的最好办法就是利用示波器测试其输出的数字波形是否正确。测试阻值的方法则通常用于磁脉冲式的转速传感器。

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