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1、 编号 淮安信息职业技术学院毕业论文题 目 柴油机高压共轨系统的故障诊断与维修学生姓名 学 号 院 系汽车工程系专 业汽车检测与维修技术班 级 指导教师 顾问教师二一五年十一月摘 要柴油发动机高压共轨电控燃油喷射技术从结构上彻底改变了柴油发动机燃料供给方式，实现了高压喷射、精确控制、喷油压力与喷油过程分开，使柴油发动机经济性、排放性、动力性有了大幅提高，并在柴油发动机系统中广泛使用。机械结构、电子控制、液压系统多种先进技术的综合运用，使系统的复杂程度、精密程度大大增加。对使用维护提出了更高的要求。了解、掌握高压共轨电控燃油喷射系统，对维修人员有着重要意义。本文简单介绍了高压共轨电控燃油喷射系统
2、，并根据自己的维修经验，结合案例分析总结了高压共轨电控燃油喷射系统故障诊断的基本思路。关键词：高压共轨；电控喷射；故障诊断AbstractAbstractDiesel engine high pressure common rail electronic fuel injection technology has completely changed the diesel engine fuel supply mode, realized the high pressure injection, accurate control, injection pressure and injectio
3、n process separately, so that the fuel economy, emissions and power of the diesel engine has been greatly improved, and widely used in the diesel engine system. Mechanical structure, electronic control, hydraulic system of a variety of advanced technology, comprehensive use, so that the complexity o
4、f the system, the degree of precision is greatly increased. Higher requirements for the use of maintenance. To understand and master the high pressure common rail fuel injection system, which has important significance for the maintenance personnel.This paper briefly introduces the high pressure com
5、mon rail fuel injection system, and according to their own maintenance experience, combined with case analysis, summarizes the basic ideas of fault diagnosis of high pressure common rail fuel injection system.Keywords: High pressure;Fault diagnosis;Electronic control injection目 录目 录摘 要IABSTRACTII第一章
6、 概述11.1高压共轨的发展11.2高压共轨的优点3第二章 柴油机高压共轨系统组成及工作原理42.1组成42.1.1低压供油部分42.1.2高压供油部分52.1.3电控系统72.2工作原理82.2.1燃油供给系工作原理82.2.2电控系统工作原理82.2.3控制策略8第三章 常见故障诊断与维修123.1主要部件维修123.1.1高压油泵检测与维修123.1.2喷油器的检测与维修133.1.3电子控制单元ECU的检查143.1.4油轨压力传感器153.1.5电磁阀检修163.2柴油机高压共轨系统常见故障173.2.1柴油机运行中自行熄灭173.2.2柴油机启动困难193.2.3柴油机工作粗暴20
7、3.2.3发动机动力不足213.2.4发动机工作不稳223.3其他部件常见故障与维护方法23第四章 柴油机高压共轨系统的典型故障案例254.1东风天锦行驶中无力254.2瑞风商务车里程表不工作264.3长城哈弗CUV车发动机冒烟274.4金龙客车电控高压共轨喷油器损坏29第五章 总结与展望315.1总结315.2展望31致 谢32参考文献33III第一章 概述第一章 概述1.1高压共轨的发展随着人们对柴油机智能化、强度化、经济性和排放性的要求越来越高，燃油喷射系统的研究也越来越受到重视。未来柴油机必须满足更严格的排放法规，而高压共轨系统具有高度的控制灵活性，其已成为降低柴油机排放的主要核心技术
8、之一。高压共轨燃油喷射系统作为一种高度柔性控制的燃油喷射系统，以其显著的优越性已经成为现代柴油机技术的发展趋势之一。在汽车及工程机械用柴油机中,每工作循环柴油喷射过程的时间大约只有千分之几秒,实验证明,在喷射过程中高压油路各位置的压力随时间不同而变化的。由于高压油路中柴油的压力波动,使实际的喷油状态与喷油泵所规定的供油规律存在着较大的差异。油管内的压力波动可能会导致喷油器在主喷射之后产生二次喷油现象,但是二次喷油不可能完全燃烧,于是增加了废气排放量和柴油消耗。另外,每次喷射完成后,高压油管内的残余油压都会发生变化波动,并且产生不稳定的喷射,特别在低转速情况下容易发生上述现象,通常引起不均匀喷油
9、,严重时会发生间歇性不喷射现象。为了解决这个燃油喷射系统结构上的缺陷,现代柴油机采用了“高压共轨”的技术。共轨式电控燃油喷射技术通过共轨形成恒定的高压燃油，再将燃油分送到每2个喷油器，并借助于集成在每个喷油器上的高速电磁开关阀的开启与闭合，定时、定量地控制喷油器喷射至柴油机燃烧室的油量，从而保证柴油机达到最佳的燃烧比和良好的雾化，以及最佳的点火时刻、足够的点火能量和最少的污染排放。共轨系统将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开，电磁阀控制的喷油器替代了传统的机械式喷油器，共轨内燃油压力由压力调节阀控制，可在一定范围内自由设定。ECU（计算机）根据转速传感器、油门位移传感器送来的转速信号、油门位
10、置信号，首先计算出基本喷油量，基本喷油特性保证发动机具有整体优良的动力性、经济性、排放性及调速性;然后根据冷却水温、进气三力、进气温度等传感器送来的信号进行修正计算，精确地确定柴油机在各种环境下运转的最佳供油时刻，并将喷油时刻信号通过发动机线束传给喷油器电磁开关阀，实现最佳喷油量。共轨内有个压力传感器，它时时监测共轨内压力，并将这一压力信号传给ECU，ECU通过对燃油量的调节来控制共轨内压力达到希望值，从而实现共轨内燃油压力恒定。共轨系统在喷油过程中，除了可实现主喷射外，还可方便地加人一次或多次预喷射或后喷射，使每个循环的柴油喷射次数达到24次之多。系统构成电控高压共轨燃油喷射系统，主要由电控
11、单元（ECU）、高压油泵、共轨管、电控喷油器、各种传感器及管理软件等组成。低压燃油泵将燃油输入高压油泵，高压油泵将高压燃油加压送入油轨。高压油轨中的压力由电控单元根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及需要进行调节，高压油轨内的燃油经过高压油管，根据机器的运行状态，电控单元（ECU）从预设的MAP图中找到合适的喷油定时和喷油持续期，控制喷油器电磁阀的开闭，从而控制喷油定时和喷油量。柴油燃油喷射系统从机械控制式发展到电子控制式系统后，电子喷射系统又经历了三次变革，即位置式燃油喷射系统、时间式燃油喷射系统和时间压力式燃油喷射系统（共轨系统）。高压共轨系统实现了压力建立和喷射过程的分离，从而使控制过程更
12、具有柔性，能更准确地实现小油量的精确控制，更好地实现多次喷射。德国4000系列柴油机高压共轨喷射系统德国MTU公司和LOrange公司合作开发的4000系列高压共轨燃油喷射系统主要由高压泵、共轨管、喷油器和电子控制装置（ECS-发动机控制系统），该系统可任意调整喷油始点、喷油量和喷油压力，其喷油量是通过高压径向柱塞泵的行程利用率来控制的。在泵的进油口装有节流阀，通过其截面确定泵的输送流量，克服了旧式喷油泵中采用柱塞斜边控制时存在的高压侧液压效率低与低压侧有穴蚀的问题。电子控制的喷油器可以灵活控制喷油始点和喷油量。喷油始点的喷油率陡度与针阀关闭过程完全无关，它可通过进出节流截面的比例关系来确定。
13、目前，共轨燃油喷射系统应用十分普遍，博世公司已生产出2500万套共轨系统，并在江苏无锡投资建设了技术中心和工厂，实现了本地化生产。长城汽车与博世公司开发出了高压共轨柴油发动机，此外奥迪、奔驰、华泰等品牌也推出了采用共轨系统的汽车。我国部分大学、研究所和企业也通过合作或独立自主研发，取得了各具特色的研究成果，并有数十项专利公布。因此，我国在电控直喷式柴油机方面已积累了一定的经验，但总体来说与国外还存在差距，主要体现在制造工艺和批量生产的质量控制。此外，国内共轨系统相关配套体系不健全，部分零部件还依靠进口，如单片机芯片、共轨压力传感器等。从1997年博世与奔驰公司联合开发了共轨柴油喷射系统（Com
14、monRailSystem）开始。到现在柴油共轨系统已开发了三代。第一代共轨系统总是保持燃油在最高压力,造成能量的浪费和较高的燃油温度。第二代共轨系统根据发动机需求可以改变燃油的输出压力,并且具有预喷射和后喷射功能。预喷射是在主喷射之前的百万分之几秒内将少量的燃油被喷进了气缸压燃,预加热燃烧室。预热后的气缸使主喷射后的压燃更加容易,缸内的压力和温度不再是突然地增加,有利于降低燃烧噪音和减少突然爆震燃烧的可能。在膨胀过程中进行后喷射,产生二次燃烧,将缸内温度增加200250,降低了排气中的碳氢化合物,优化了发动机排放。第三代压电式（piezo）共轨系统,压电执行器代替了电磁阀,于是得到了更加精确
15、的喷射控制。取消了燃油回油管,在结构上更简单;压力可从520020000巴范围内弹性调节；最小喷射量可控制在0.5mm,减小了烟度和NOX的排放。比如博世公司最近推出带piezo压电直列式喷油器的第三代共轨系统与前几代产品相比,它能有效降低尾气近20%,提高发动机动力5%,降低嘈音3分贝。这是北京福田康明斯发动机公司研发的新一代发动机高压共轨技术。高压共轨电控燃油喷射技术的出现使得柴油机的发展获得了新生,它不仅保留了传统柴油机卓越的燃油经济性能,还开辟了降低柴油发动机排放和噪音的新途径。在此,就共轨喷射系统在国内的发展提出一点看法。政府应该在制定环保法规的同时,采取措施确保燃油质量。以目前低劣
16、的柴油质量,根本无法适应电子控制高压共轨燃油喷射系统的要求。目前我国对高压共轨燃油喷射系统的研究与开发尚处于起步阶段，发动机燃油喷射系统由机械式喷射系统向电控式喷射系统过渡还主要依靠国外技术来实现。为尽快提高我国的自主开发和核心竞争力，应不遗余力地在电控喷油器、液力控制阀、喷油嘴偶件和高速执行器、ECU软硬件等关键零部件的制造以及控制策略和功能、匹配标定技术、提高产品可靠性和安全、降低制造成本等方面开展研究。1.2高压共轨的优点1.共轨系统中的喷油压力柔性可调，对不同工况可确定所需的最佳喷射压力，从而优化柴油机、综合性能。2.可独立地柔性控制喷油正时，配合高的喷射压力（120MPa200MPa
17、），可同时控制NOx和微粒（PM）在较小的数值内，以满足排放要求。3.柔性控制喷油速率变化，实现理想喷油规律，容易实现预喷射和多次喷射，既可降低柴油机NOx，又能保证优良的动力性和经济性。4.由电磁阀控制喷油，其控制精度较高，高压油路中不会出现气泡和残压为零的现象，因此在柴油机运转范围内，循环喷油量变动小，各缸供油不均匀可得到改善，从而减轻柴油机的振动和降低排放。33第二章 柴油机高压共轨系统组成及工作原理2.1组成1.低压系统由燃料供给系统组成。2.高压系统由高压油泵、高压蓄压器、喷嘴和高压油管等组成。3.电子控制系统由传感器，控制单元和执行器等组成。图2-1 高压共轨系统示意图如图2-1所
18、示为高压共轨系统示意图，共轨系统中最重要的部件是喷油器通过高速电磁阀控制喷油器的开启和关闭，这使得对每个汽缸的单独喷射控制成为可能，和其他电磁阀控制的燃油喷射系统不同的是，高压共轨系统是在电磁阀打开时喷油。因为所有的喷油器中的燃油都来自共轨系统的公用轨道，所以称共轨燃油系统。2.1.1低压供油部分共轨喷油系统的低压供油部分包括:燃油箱、输油泵、燃油滤清器及低压油管。低压部分向高压部分提供足够的燃油。1.油箱燃油的存储。2.压油管燃油的输送。更换低压管路要注意管径和长度应符合原设计要求。第二章 柴油机高压共轨系统组成及工作原理低压供油部分,除采用钢管外还可使用阻燃的包有钢丝编织层的柔性管。油管的
19、布置必须能够避免机械损伤，并且在其上滴落的燃油既不能聚积，也不会被引燃。3.输油泵输油泵的主要作用是使燃油产生一定得压力，以克服滤清器及低压管路的油流阻力，把油箱内的燃油不断地输入高压泵，在柴油机的任何工况下，都能提供充足的燃油。目前输油泵有2种类型，即电动输油泵和机械驱动的齿轮泵。4.滤清器燃油滤清器将进入高压泵前的燃油滤清净化,从而防止高压泵、出油阀和喷油器等精密件过早磨损和损坏。2.1.2高压供油部分共轨喷油系统的高压供油部分包括：带调压阀的高压泵、高压油管、作为高压存储器的共轨、限压阀和流量限制器、喷油器、回油管。1.高压泵高压泵组成如图2-1所示，高压泵是高压共轨系统中的重要部件之一
20、，主要作用是对输油泵输入的低压油作功，使其变成高压油，之后不断向高压蓄压器提供高压燃油。同时要保证足够高的供油速度，使共轨轨道内能快速建压。Bosch公司的高压共轨喷油系统采用3缸径向柱塞高压油泵，并集成了燃油计量单元MEUN，由之控制轨压。图2-2 高压泵组成 1、驱动轴 2、偏心凸轮 3、柱塞泵油元件 4、柱塞腔 5、吸油阀 6、柱塞偶键电磁阀 7、排油阀 8、密封件 9、通向共轨的高压接头 10、调压电磁阀 11、球阀 12、回油口 13、进油口 14、带节流孔的安全阀 15、通往泵油元件的低压通道2.共轨在共轨中燃油仍保持其压力,即使喷油器喷油时,由于燃油的弹性而产生蓄压作用，燃油压力
21、基本保持不便。燃油压力由共轨压力传感器测定，通过调压阀调节到规定数值。限压阀的任务是将共轨中的燃油压力限制在150MPa以内。3.喷油器喷油器既是电子控制系统执行器，又是燃油供给系统高压系统的关键元件。可以拆分为一系列功能部件：孔式喷油嘴，液压伺服系统和电磁阀。喷油器的工作原理，燃油来自于高压油路，经通道流向喷油嘴，同时经节流孔流向控制腔。控制腔与燃油回路相连，途径一个受电磁阀控制其开关的泄油孔。泄油孔关闭时，作用于针阀控制活塞的液压力超过了它在喷油嘴针阀承压面的力，针阀被迫进入阀座且将高压通道与燃烧室隔离，密封。当喷油器的电磁阀被触发，泄油孔被打开，引起控制腔的压力下降，活塞上的液压力也随之
22、下降，一旦液压力降至低于作用于喷油嘴针阀承压面上的力，针阀被打开，燃油经喷孔喷入燃烧室。这种对喷油嘴针阀的不直接控制采用了一套液压力放大系统，因为快速打开针阀所需的力不能直接由电磁阀产生，所谓的打开针阀所需的控制作用，是通过电磁阀打开泄油孔使得控制腔压力降低，从而打开针阀。此外，燃油还在针阀和控制柱塞处产生泄漏，控制和泄漏的燃油量，经连接回油管，会同高压泵和压力控制阀的回油流回油箱。4.高压油管也称之共轨管，是一根锻造钢管，各缸喷油器通过各自的油管与油轨连接。高压蓄压器将供油泵提供的高压燃油分配到各喷油器中，起蓄压器的作用，它的容积应削减高压油泵的供油压力波动和每个喷油器由喷油过程引起的压力震
23、荡，使高压油轨中的压力波动控制在5Mpa之下。但其容积又不能太大，以保证共轨有足够的压力响应速度以快速跟踪柴油机工况的变化。图2-3 高压蓄压器1、共管 2、来自高压泵的供油 3、共管压力传感器 4、限压阀 5、回油 6、流量限制器 7、到喷油器的高压管高压蓄压器如图2-3所示，高压蓄压器上还安装了轨压传感器、液流缓冲器（限流器）和压力控制阀。共轨压力传感器向ECU提供高压油轨的压力信号。流量限制器（限流器）保证在喷油器出现燃油漏泄故障时切断向喷油器的供油，并可减小共轨和高压油管中的压力波动。限压阀（压力控制阀）在正常压力下，弹簧使柱塞紧紧压在密封座上，使共轨管保持关闭；当压力超过系统最大压力
24、时，弹簧被压缩，柱塞被顶起，燃油从油轨溢出，油轨压力下降，保证高压油轨在出现压力异常时，迅速将高压油轨中的压力进行放泄。2.1.3电控系统电控系统示意图如图2-6所示，由传感器、ECU、执行器三部分组成图2-6 电控系统示意图1.传感器采集发动机实际运行状态信息参数，传给ECU。主要传感器有（1）发动机转速传感器（曲轴转速传感器、凸轮轴转速传感器）曲轴转速传感器检测发动机转速信号，凸轮轴转速传感器确定工作顺序。（2）加速踏板位置传感器检测油门踏板位置信号（驾驶员转矩的要求）。（3）空气流量传感器（进气压力传感器）检测发动机空气流量信号。（4）增压压力传感器检测增压器增压压力。（5）冷却液温度传
25、感器、进气温度传感器ECU根据温度传感器的数值对喷油始点、喷油率及其它参数进行最佳匹配。（6）共轨压力传感器采集共轨内燃油压力，进行反馈，控制共轨内的燃油压力。2.ECU根据各种传感器传来的发动机实际运行状态信息，进行计算、分析、发出控制指令，对喷油时间、喷油量、喷油率、喷油压力进行控制。同时具有故障自诊断和故障应急功能。3.执行器电磁阀由ECU控制各种电磁阀的开启和关闭时刻，对共轨内的喷油压力，喷油器的喷油时间、喷油量、喷油率进行控制。2.2工作原理2.2.1燃油供给系工作原理低压燃油泵将燃油输入高压油泵，高压油泵将燃油加压送入高压油轨，高压油轨中的压力由电控单元根据油轨压力传感器测量的油轨
26、压力以及需要进行调节，高压油轨内的燃油经过高压油管，根据机器的运行状态，由电控单元从预设中确定合适的喷油定时、喷油持续期，由电液控制的电子喷油器将燃油喷入气缸。2.2.2电控系统工作原理高压共轨电子控制系统，是由ECU-电子控制单元、各种传感器及相关执行器组成多条闭环控制回路。工作时由不同的传感器把汽车行驶中和柴油机运行时的曲轴转速、轨道压力、增压压力、（进气、冷却液、燃油）温度和行驶加速度等有关实际值，实时采集并传输给电子控制单元。电子控制单元对上述输入信号进行计算，使与对应的期望作比较，确定合适的喷油点，预喷油量和其他参数的额定值，进行修正后发出指令到各个执行机构。2.2.3控制策略在电控
27、高压共轨系统中，共轨压力（轨压）的精确控制是众多控制量优化控制的一个前提，它不仅决定了喷油压力的高低。而且是喷油量计算的重要参数，其稳定性和动态响应直接影响发动机起动、怠速、加速等动力性能。特别是喷油量的精确控制，严重的依赖于共轨压力。1.起动轨压控制在起动过程中，转速较低，内部泄漏较大，为促进燃油与空气的混合，必须迅速建立起足够的喷射压力；同时需要根据柴油机的冷热状态确定合适的低速加浓油量，在不冒黑烟的前提下保证柴油机顺利起动。按照起动过程的状态变化，将压力控制划分为如下两个阶段。阶段1为柴油机起动初期，ECU未检测到判缸信号时，为了尽快建立共轨内油压，ECU的起动程序是采取查取轨压MAP图
28、去控制油泵电磁阀，电磁阀电流为零，即PWM占空比为零，进油量最大，加速起动过程中目标轨压的建立。阶段2为轨压达到目标值（一般取为40Mpa）后、柴油机未达到最低怠速转速前，ECU以闭环控制的方式，采用合适的PWM占空比，维持起动目标油压，直到转入怠速过程。2.起动后轨压控制当共轨压力达到所需压力后，进入共轨压力的闭环控制方式，保持共轨压力的稳定。稳态工况下，共轨压力要求维持在根据柴油机状态确定的压力值上，由于喷油器喷油和燃油泄漏的影响，每次喷油后均需进行压力调节。ECU首先根据最终喷油量和转速，通过查油压MAP确定目标轨压基本值，结合进气温度、进气压力和冷却水温对基本值进行修正，得到的结果即为
29、最终目标轨压，后将当前轨压反馈值与目标值相比较，两者通过实时控制算法求得轨压实际控制量，查询MAP图得到相应的PWM驱动占空比，输出至高压油泵进油量比例电磁阀，完成共轨压力控制。3.轨压闭环控制算法轨压闭环控制效果直接决定于控制器特别是控制算法的设计。轨压闭环控制算法，是高压共轨的核心控制算法之一，为了精确控制轨压。对PID和PID模糊自适应两种控制算法进行了对比研究。现代柴油机技术的关键在于如何降低PM、NO排放和噪声水平，提高柴油机冷起动性能，并降低起动时的白烟排放水平。优化喷油定时及喷油规律是降低排放的重要方法。对于高压共轨系统，除可以随工况灵活调整的喷油压力外，更为重要的是精确控制喷油
30、量和喷油时刻，才能形成理想的喷油规律，达到提高混合气质量、改善排放的目的。4.喷油量控制策略在高压共轨柴油机系统中，喷油量不仅取决于电控单元（ECU）控制作用在喷油器电起动工况的油量控制主要考虑转速和冷却水温的影响，在转速低时喷油量大，随转速提高喷油量逐渐减小至怠速油量；ECU根据冷却水温度判断柴油机的冷热状态，冷机时增大喷油量使燃油蒸发、雾化的数量增大，以改善起动性能；热机时适当减小喷油量以避免冒黑烟。ECU根据起动开关及转速传感器的信号，判断柴油机是否处于起动状态。起动喷油控制的特点是，起动时程序不查控制喷油量MAP，喷油定时取设定值，以固定的喷油脉宽开始，每次喷射以一定的步长增加，但喷油
31、脉宽不大于最大脉宽，直到柴油机转速超过设定怠速，随后转入正常运行工况。（1）起动后喷油量控制起动后，ECU首先根据柴油机工况信息，即油门开度和平均转速。结合燃油温度、增压压力和冷却水温对基本油量进行修正，得到的结果与当前转速下的最大喷油量作比较，较小的值即为最终总喷油量。然后根据当前的共轨压力，通过查油量和脉宽的对应关系MAP，计算出喷油脉宽，通过喷射控制软件驱动喷油器电磁阀完成喷滴量控制。5.喷油正时控制策略柴油机喷油正时的控制，实际上是对喷油器的喷油提前角的控制喷油提前角是相对压缩上止点的角度，为了确定上止点，柴油机曲轴齿盘采用缺齿形式，产生转速信号Ne，凸轮轴上设置气缸检测器，在接近上止
32、点的地方产生信号G。G信号和Ne信号安装时的配合原则是，当ECU同时检测到G信号和Ne的缺口时，随后Ne信号出现的第一个脉冲上升沿处于压缩上止点前30。，对应的时间由Ne唯一确定，记作1k。电控共轨柴油机不仅要把精确计算后得到一定压力的燃油喷入气缸，而且要根据工况选择合适的喷油始点，燃油过早喷入缸内导致燃烧爆发压力过大，影响发动机寿命；过迟则喷入缸内的燃油雾化质量变差，造成燃烧不良，油耗增加，排气冒黑烟。能使燃烧点发生在最佳位置所对应的喷油提前角称为最佳喷油提前角，也是控制过程中的最终喷油提前角。ECU根据发动机转速决定基本喷油提前角，同时，还要根据发动机负荷、冷却永温、进气压力等对喷油提前角
33、进行修正。（1）起动喷油正时控制起动工况下，转速很低，空气运动也很弱，混合气燃烧速度比较低，所以要早一点喷油，此时喷油提前角不能低于某一个下限，即要根据起动时发动机转速Ne确定一个最小许可的喷油提前角e。在起动的过程中，随着转速的提高，这个下限往下推移。在起动电机通电的情况下，起动信号发给ECU，ECU就激活这个功能。（2）喷油率的控制策略在电控共轨系统中，喷油率的定义是：在一次喷油循环过程中，从喷油开始到喷油结束之间，包括引导喷射、预喷射、主喷射和后喷射、次后喷射等都在内的喷油率。喷油率控制是一种保证柴油机动力性和燃油经济性的兼容以及降低排放和噪声十分有效的手段。为了使柴油机工作柔和，排放降
34、低，理想的喷油规律是：初期喷油速率低，中期按照一定的速率建立起较高的喷油速率后保持稳定，而喷油后期能快速断油，不滴漏，即“先缓后急”的喷油规律速率和喷油规律。对于高压共轨系统，由于每次喷油压力几乎是恒定的，喷油速率曲线成方形，相对理想的喷油速率，该系统具有快速断油和中期保持高压、高速率喷射的优势，但是，喷油初期在高压下进行，喷油速率较大，如果仍然按照理想喷油率曲线进行喷射，其结果是滞燃期内喷入燃油较多，致使发动机噪声和NO，排放增大解决的方法是使初期低速喷射与后期的高速喷射分开，即采用多次喷油模式来改善喷油规律。共轨燃油喷射系统由于喷射压力的产生与喷射过程无关，而且喷油器的启、闭是以电控液压的
35、原理控制的，响应速度极快，所以非常便于实现多次喷射，包括预喷、主喷和后喷。1.预喷射预喷射可在上止点前40内进行。如果预喷射的喷油始点早于上止点前40曲轴转角，则燃油可能喷到活塞顶面和汽缸壁上使润滑油稀释到不允许的程度。预喷射时，少量燃油（14mm）喷入汽缸，促使燃烧室产生“预调节”，从而改善燃烧效率。压缩压力由于预反应或局部燃烧而略有提高，因此缩短了主喷油量的着火延迟期，降低了燃烧压力上升幅度和燃烧压力峰值，燃烧较为柔和。这种效果减小了燃烧噪声和燃油耗，许多情况下还降低了排放。在无预喷射时的压力特性曲线中，在上止点前的范围内，压力上升尚较平缓，但随着燃烧的开始压力迅速上升，达到压力最大值时，
36、形成一个较陡的尖峰。压力上升幅度的增加和尖峰导致柴油机的燃烧噪声明显提高。而在有预喷射的压力特性曲线中，在上止点前范围内，压力值略高，但燃烧压力的上升变缓。预喷射间接地通过缩短着火延迟期而有助于发动机扭矩的增加。根据主喷射始点和预喷射与主喷射之间的时间间隔的不同，燃油耗降低或增加。2.主喷射主喷射提供了发动机输出功率所需的能量，从而基本上决定了发动机的扭矩。在共轨喷油系统中，整个喷油过程的喷油压力近似恒定不变。3.后喷射对于那些催化NOx的催化器而言，后喷射的燃油充当还原剂，用于还原NOx。它在主喷射之后的做功行程或排气行程中进行，其范围一般在上止点后200内。与预喷射和主喷射不同，后喷射的燃
37、油在汽缸中不会燃烧，而是在废气中剩余热量的作用下蒸发，带入NOx催化器中作为NOx的还原剂，以降低废气中NOx的含量。过迟的后喷射会导致燃油稀释发动机的润滑油，其喷射范围要由发动机制造厂家通过试验来确定。第三章 常见故障诊断与维修第三章 常见故障诊断与维修3.1主要部件维修3.1.1高压油泵检测与维修1.泵主要部件的检修从发动机上拆卸喷油泵时，应用保护塞堵住所有燃油管路、润滑管路和接头。观察柱塞偶件，如发现有下列情况之一者，偶件即报废。柱塞表面有严重磨损；柱塞端面、直槽、斜槽等边缘有剥落或锈蚀；柱塞套孔表面有锈蚀和较深的乱痕裂纹；减压环带磨损过甚等。将柱塞偶件浸泡在清洁柴油中清净后，用手指捏住
38、柱塞套，保持与水平面总成60左右的倾角，然后向止方拉出约总长2/3的柱塞芯。当撒手时，柱塞芯应能靠自重缓慢地滑进柱塞套内。再将柱塞芯抽出，转动任一角度后，用同样方法作滑动试验，其结果应该相同。若柱塞芯在柱塞套中滑动过快，说明配合间隙过大，使用时严重漏油；若滑动发生阻滞，说明配合间隙过小、柱塞芯有数量弯曲、柱塞芯受到严重划伤或柱塞芯螺旋槽、直切槽有毛刺，使用这种柱塞偶件会影响调节齿杆移动的灵活性，更严重时，会发生咬死现象。因此除毛刺有时能补救外，这类柱塞偶件一般必须予更换。2.泵总成的检修（1）输油泵漏油。输油泵保证喷油泵在工作中有足够的供油压力，供给喷油泵所需燃油，车用柴油机多为柱塞式输油泵，
39、输油泵推杆与导向孔配合间隙为0.0060.010mm，长时间工作易使推杆和导向孔严重磨损，超限后引起燃油渗漏，不仅造成燃浪费，而且导致严重污染，还影响到喷油泵的工作。遇到漏油现象，及时更换磨损部件，予以修复。（2）出油阀紧座松动，由引起燃油外漏和内漏，因在柱塞套台肩与泵体支承面之间产生了间隙，致使密封不良，泵盖腔内的燃油在压力作用下渗漏到泵壳内，此时应重新按规定扭矩紧固出油阀紧座。（3）柱塞偶件卡死或卡滞。柱塞偶件存放时间过长或发动机长期停放，且柴油中有水分，容量锈蚀卡滞；还有因配合表面间隙过小或不清洁、碰伤、毛刺，可放入煤油中浸泡或微量抛光剂涂于表面互研，必要时更换新件。（4）喷油泵的喷油量
40、调整不当。当排气管排烟很多并呈黑色，发动机不易熄火，多为喷油量过多，此时可将喷油泵侧盖打开，检查扇形齿轮锁螺钉是否松脱，致使齿轮移位所引起。若无松脱应检查是否在调整时，将喷油量调整过大，应检查调节齿杆或操纵限止螺钉按规定调好。喷油量过小会造成发动机工作无力、不易启动。首先检查喷油泵扇形齿轮锁紧螺钉是否松脱、移动或调整不当，柱塞偶件是否磨损过大，必要时予以修复。（5）柱塞与柱塞套严重磨损。磨损超限后会产生内漏，其配合间隙应为0.00010.0003mm，允许极限值为0.0005mm。间隙过大，燃油便顺比间隙泄漏至泵壳内，而且致使喷油压力降低，功率不足，遇此情况应更换柱塞偶件，重新校验喷油泵。（6
41、）柱塞套台肩与泵体支承面配合不良。泵体与支承面、柱塞套台肩回工精度低，有划痕及不清洁所致。采取柱塞副更换法，来鉴别是柱塞套的毛病还是泵体支承面不平。更换后不泄漏即为原件加工精度不良，否则为泵体支承面不平所致。（7）输油泵进油管滤网堵塞。由此会造成柴油供给不足，导致工作无力甚至启动困难。应特别注意在维护中用清洁柴油滤网，发现滤网破损，应及时更换。（8）调速失去作用。调速器故障，一般是由于调整不当，个别运动件松旷，调整弹簧失去作用或运动有阻滞而引起。在调整正确的情况下，应检查各连接件的综合间隙是否过大，各个弹簧是否过软或折断，飞锤是否符合运动特性等。3.油泵精密偶件检验。柴油机喷油泵的栓塞、出油阀
42、、喷油嘴针阀为三大精密偶件，配合间隙仅为0.0010.003mm，显然，通用量具无法检查，用试验密封性又需有条件和专业油泵工操作，而且经验检查鉴定偶件配合精度，既方便又经济。（1）栓塞偶件检查。将栓塞偶件置于柴油中浸泡，用手指卡住栓塞套倾斜60，抽出栓塞约1/3长度，松开栓塞后，应在其本身重力作用下自由滑落在栓塞套的支撑面上，再将栓塞抽出，转动任何角度，其结果应该相同。否则应更换栓塞偶件。（2）出油低偶件检查。将清洗干净的出油阀件垂直放置，将阀体从阀座中抽出1/3长度，松手后出油阀应能在自身重力作用下缓慢均匀的下落到底，将阀相对于阀座围转到任何一个角度重复上述试验结果应当相同。或用手指堵塞出油
43、阀座下方孔，出油阀下落到减压环带进入阀座时应相同。或用手指堵塞出油阀座下方孔，出油阀下落到减压环带进入阀座时应自行停止。在此位置上，用手指轻轻压住出油阀，放松手指后，出油阀应能及时弹回原位置，手指从下端面移开时，出油阀应能在自身重力作用下完全座落，否则应更新件。（3）喷油嘴针阀偶件检查。将喷油嘴针阀体倾斜60左右，针阀拉出1/3长度，放开后，针阀能靠自身质量平稳地滑入针阀座之中，将针阀相对于针阀座应转过任何一个角度重复上述试验，如针阀应在某缸置不能平稳下滑，则应更新针阀偶件。3.1.2喷油器的检测与维修1.喷油雾化不良当喷油压力过低、弹簧端面磨损或弹簧弹力下降时，会使喷油器提前开启、延时关闭，
44、并出现喷油雾化不良现象，导致柴油机功率下降、燃烧不充分而排气管冒黑烟。2.密封失效、排白烟并伴有放炮声喷油器工作时，针阀体的密封锥面由于受到针阀频繁的强力冲击和磨料磨损，锥面会逐渐出现划痕或点蚀，配合锥面接触宽度增加，从而造成密封失效，使喷油器滴油。当柴油机温度低时，排气管有冒白烟现象；当柴油机温度高时，排气管除冒黑烟外，还会不时地发出放炮声。这时，若停止向该缸供油，排烟与放炮声则迅速消失。3.针阀卡死，无法喷油柴油中的水分或酸性物质过量时会使针阀因锈蚀而被卡住；当针阀密封锥面受损后，气缸内可燃混合气也会窜入配合面并形成积炭，使针阀被卡住，喷油器无法喷油，致使该缸停止工作。4.内漏、喷油时间长
45、、启动困难当针阀在针阀孔内作频繁的往复运动时，如果柴油中杂质微粒直径过大，则会使针阀孔导向面逐渐磨损，致使喷油器内漏增加、压力下降和喷油时间延长，造成柴油机启动困难，工作时振动增大。5.喷油器与缸盖的结合孔漏气、窜油若喷油器在缸盖上的安装孔内有积炭，铜垫圈不完好、不平整，以石棉板或其他材质代替紫铜材质，或垫圈的厚度不能确保喷油器伸出缸盖平面，都会造成散热不良或起不到密封作用，导致喷油器与缸盖的结合孔处漏气、窜油。6.冒黑烟由于高压柴油的不断喷射冲刷，喷油嘴喷孔会因逐渐磨损而加大，导致喷油压力下降、喷射距离缩短和可燃混合气混合不均，从而使柴油机出现冒黑烟现象，缸内积炭也会随之增加。3.1.3电子
46、控制单元ECU的检查发动机电控单元（ECU）本身及线路不良，会造成发动机启动困难或不能启动，怠速不稳甚至熄火，加速不良，排气管冒黑烟等故障。其主要原因是电控单元（ECU）线路接触不良，接头氧化或脱落；外来水分进人电控单元，造成电控单元损坏，时操作不当而烧坏电控单元等。电控单元及其控制线路的故障，可用该车型的电控单元检测仪或通用于各车型的汽车电控单元解码器来检查。如果没有这些仪器，也可利用万用表测量电控单元一侧插座上各端子的电压或电阻，以判断电控单元及其控制线路有无故障。用这种方法检测电控单元及控制线路的故障，必须以被测车型的详细资料为依据这些资料包括，车型电控单元线束插头中各端子与控制系统中的
47、哪些传感器、执行器相连接，端子在发动机不同工作状态下的标准电压值。检测时如发现异常，则表明有故障，执行器连接部分异常，则表明电控单元有故障，传感器连接部分异常，则可能是传感器线路有故障。检查ECU的常用方法如下1.测量法按照ECU插接件图及ECU各接线点正常电压数据及测量条件，用高阻抗的数字万用表进行检查。（1）蓄电池电压应在11V以上。（2）应使点火开关在ON位置。（3）应使万用表从线束连接器侧向插入，或用大头针插人，测量ECU各端子与搭铁间的电压。（4）测量结果应与标准值比较，若与标准值差别很大，说明ECU或控制线束存有故障。检查ECU的常用方法如下。2.阻测量法（1）拔下ECU线插头，对照插接件图及ECU各接线点正常电阻值进行测量。（2）采用高阻抗数字式万用表，并尽量用高欧姆挡测量，以防测量电流损坏ECU内部元件，使故障扩大。（3）各种车型的ECU插接件图均不一样，但使用符号在同一车系中具有通性：ECU各接点电压及电阻值，对其他车型而言仅能参考。3.1.4油轨压力传感器图3-1油轨压力传感器示意图图3-2油轨压力传感器（1）外线路检查如图3-1，3-2所示，用万用表的电阻挡，分别测量1端子与A08端子、2端子与A43端子、3端子与A28端子之间的电阻值，来判