電控柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及其綜合故障診斷

劉星+劉彧千+劉仲國(guó)

摘 要 目前，柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)的發(fā)展迅速，對(duì)使用者和維修者的要求也越來越高。本文在分析目前電控柴油機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的德國(guó)BOSCH EPS815柴油共軌試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)車用電控柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性故障進(jìn)行較為深入的診斷和排除。

關(guān)鍵詞 柴油機(jī) 電控系統(tǒng)EDC 綜合故障 診斷排除

一、柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)(EDC)

柴油機(jī)的電子控制系統(tǒng)（EDC)可以使柴油機(jī)因工況不同而調(diào)整噴油參數(shù),這就是電控柴油機(jī)能廣泛應(yīng)用在汽車上的原因。EDC的主要目標(biāo)是節(jié)省燃料、降低排放(NOx、CO、HC、顆粒物)和提高功率及增加轉(zhuǎn)矩。

發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)主要包括以下幾方面：

高的噴油壓力；

預(yù)噴射和二次噴射；

噴油量、進(jìn)氣壓力和噴油正時(shí)隨工況而調(diào)節(jié)；

啟動(dòng)時(shí)根據(jù)溫度額外噴油；

圖1 燃油噴射控制系統(tǒng)框圖

怠速控制與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷分離；

整個(gè)使用壽命內(nèi)對(duì)噴油脈寬和噴油量的精確控制。

裝有EDC的車輛的駕駛員不再利用機(jī)械連接來控制發(fā)動(dòng)機(jī)，ECU根據(jù)不同工況計(jì)算噴油正時(shí)和噴油量。噴油量決定于一系列的參數(shù)，主要包括以下方面：

駕駛員意圖；

發(fā)動(dòng)機(jī)工況；

發(fā)動(dòng)機(jī)溫度；

排放要求等。

EDC系統(tǒng)可以分成3個(gè)組成模塊：

（1）傳感器及駕駛員操作信息負(fù)責(zé)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)工況和設(shè)定值（操作開關(guān)），其作用是把物理量轉(zhuǎn)化成為電信號(hào)。

（2）ECU根據(jù)開環(huán)或閉環(huán)控制--算法處理傳感器和駕駛員操作發(fā)送的信號(hào)，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出電子控制信號(hào)。

（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)把電信號(hào)轉(zhuǎn)化成機(jī)械動(dòng)作。

二、EDC系統(tǒng)的工作過程

1.數(shù)據(jù)處理

EDC的主要功能是控制噴油量和噴油時(shí)間。共軌燃油噴射系統(tǒng)還可以控制噴油壓力。

ECU接收從傳感器發(fā)來的信號(hào)，利用這些輸入數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)的MAP圖，微處理器計(jì)算出噴油時(shí)間和噴油脈寬。這些信息被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，控制相應(yīng)的執(zhí)行器。

2.燃油噴射控制

圖1所示為各控制模塊參與燃油噴射計(jì)算的順序框圖。

為了使發(fā)動(dòng)機(jī)可以在所有的工況下都能獲得最好的燃燒效果，ECU必須計(jì)算所有工況下的噴油量。

（1）啟動(dòng)噴油量

啟動(dòng)時(shí)，噴油量是根據(jù)冷卻液溫度和曲軸轉(zhuǎn)速的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。啟動(dòng)噴油量信號(hào)的產(chǎn)生是在轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)火開關(guān)的那一刻起直到曲軸轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)的最小轉(zhuǎn)速時(shí)止。

（2）駕駛模式

當(dāng)車輛處在正常行駛狀態(tài)時(shí)，噴油量是根據(jù)油門踏板位置傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（見圖1，選擇"駕駛"模式）的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算過程還要參考其他參數(shù)做出修正（例如燃料溫度和進(jìn)氣溫度等）。這樣才能使發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出盡可能反映出駕駛員的意圖。

（3）怠速控制

怠速控制的作用是當(dāng)油門踏板無動(dòng)作時(shí)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速工況下保持一定的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。這種控制隨著發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)變化而變化。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度較低時(shí)，怠速轉(zhuǎn)速就會(huì)比溫度高時(shí)設(shè)定得高一些。還有一些特殊情況會(huì)使怠速轉(zhuǎn)速更高一些，如車輛電源系統(tǒng)電壓過低時(shí)、空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)或是車輛正在空擋滑行時(shí)。

當(dāng)要調(diào)整怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，怠速控制必須能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大幅波動(dòng)的要求。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)附件所需的輸入功率將會(huì)大幅度變化。

當(dāng)車輛電子系統(tǒng)電壓過低時(shí)，發(fā)電機(jī)需要的功率比電壓正常時(shí)要高得多。另外，轉(zhuǎn)向助力泵以及噴油系統(tǒng)內(nèi)的高壓泵等負(fù)荷都是要考慮到的。除了這些外部負(fù)載，怠速控制系統(tǒng)還需要補(bǔ)償與發(fā)動(dòng)機(jī)溫度密切相關(guān)的內(nèi)部摩擦阻力。

為了得到預(yù)期的怠速轉(zhuǎn)速，ECU連續(xù)不斷地調(diào)節(jié)噴油量，直到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速一致為止。

（4）噴油正時(shí)控制

噴油正時(shí)對(duì)動(dòng)力輸出、燃料燃燒、噪聲以及排放都有很大影響。噴油正時(shí)取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、噴油量以及ECU中存儲(chǔ)的MAP圖，并根據(jù)環(huán)境溫度或冷卻液溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。

制造和使用過程形成的誤差、電磁閥的磨損都可能導(dǎo)致噴油正時(shí)發(fā)生變化。隨著持續(xù)的使用，噴油嘴和基座的配合也會(huì)產(chǎn)生變化。燃料的密度和溫度也會(huì)對(duì)噴油正時(shí)產(chǎn)生影響。這些影響必須要考慮，要有效地控制進(jìn)行補(bǔ)償，這樣才能滿足排放法規(guī)。

（5）壓力波修正

噴油動(dòng)作必然會(huì)在噴油嘴和共軌系統(tǒng)的油軌間引起壓力波脈沖。這種壓力波脈沖會(huì)在一個(gè)燃燒循環(huán)內(nèi)對(duì)后續(xù)的噴油動(dòng)作（預(yù)噴射、主噴射、二次噴射）產(chǎn)生影響。后續(xù)噴油誤差受到很多因素的影響，如前次噴油量、噴油間隔、軌道壓力和燃油溫度。而ECU可以根據(jù)一定的算法綜合這些因素計(jì)算出合理的修正值。

（6）最高轉(zhuǎn)速控制

最高轉(zhuǎn)速控制保證發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)以過高的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。為了防止發(fā)動(dòng)機(jī)損壞，發(fā)動(dòng)機(jī)僅能在超過最高轉(zhuǎn)速時(shí)運(yùn)行很短的時(shí)間。

在超過額定功率時(shí)，最高轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)會(huì)持續(xù)減少噴油量，直到達(dá)到最大轉(zhuǎn)速時(shí)完全停止噴油。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行更平順，ECU控制的停止噴油過程不會(huì)突然開始。

（7）限速裝置

車輛限速裝置（也被稱為限速器）可以在駕駛員持續(xù)踏下油門踏板時(shí)限制最高車速。

（8）海拔高度補(bǔ)償

隨著海拔高度的增加大氣壓力會(huì)逐漸降低，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量也會(huì)隨之減少。這就意味著噴油量也要相應(yīng)地減少，否則將會(huì)由于不完全燃燒而冒黑煙。為了實(shí)現(xiàn)這種海拔高度補(bǔ)償功能，ECU通過大氣壓力傳感器來測(cè)量空氣壓力。這就使噴油量可以在高海拔地區(qū)相應(yīng)減少。大氣壓力的測(cè)量對(duì)增壓壓力控制和轉(zhuǎn)矩控制也有一定的作用。

（9）停缸技術(shù)

如果發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩不大，則此時(shí)需要的噴油量就很小。在這種情況下，停缸技術(shù)可以起到減小轉(zhuǎn)矩的作用。這種技術(shù)可以使一半的噴油器關(guān)閉，剩余的噴油器則噴出較多燃料，以利于精確計(jì)量。

噴油器開啟或關(guān)閉時(shí)，ECU會(huì)根據(jù)特殊的算法保證轉(zhuǎn)矩輸出的穩(wěn)定。

（10）停機(jī)

由于柴油機(jī)是壓燃式的，所以想讓其停機(jī)只需要切斷燃料供應(yīng)。

裝備EDC的柴油機(jī)停機(jī)時(shí)，只需要ECU不再發(fā)出噴油的信號(hào)就可以了。

三、EDC系統(tǒng)的綜合故障診斷

1.故障邏輯分析

邏輯分析法是利用事物的各種已知條件，根據(jù)事物之間內(nèi)在的相互關(guān)系，對(duì)未知事物的結(jié)果進(jìn)行推理判斷的一種科學(xué)分析方法。在汽車的故障診斷中同樣可以采用邏輯分析法。汽車的某些故障現(xiàn)象一定與產(chǎn)生這種故障的原因有著某種必然的聯(lián)系。雖然這種聯(lián)系從表面上看未必能夠清楚地看出來，但是通過深入有序的分析，結(jié)合德國(guó)BOSCH EPS815柴油共軌試驗(yàn)臺(tái)，最終一定能夠根據(jù)故障現(xiàn)象推理出所需結(jié)果，找到引發(fā)故障的原因（見圖2）。

2.發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)的診斷與修復(fù)

圖2 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷邏輯圖

一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為GW2.8TC的柴油車無法啟動(dòng)，故障指示燈點(diǎn)亮。經(jīng)初步檢查，蓄電池、起動(dòng)機(jī)工作正常。使用解碼器讀出故障代碼為P0251，代碼含義：進(jìn)油計(jì)量比例閥線圈開路。通過使用示波器等儀器，對(duì)線圈、線路的檢查后確定進(jìn)油計(jì)量比例閥線圈開路，需更換。再按操作規(guī)程完成執(zhí)行器總成的更換、檢測(cè)，維修質(zhì)量符合技術(shù)要求。

3.發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)的診斷與修復(fù)

一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為GW2.8TC的柴油車怠速不穩(wěn)、抖動(dòng)，故障指示燈點(diǎn)亮。使用解碼器讀出故障代碼為P0201，代碼含義：一缸噴油器控制線路開路。通過使用示波器等儀器，對(duì)線圈、線路的檢查后確定ECU A47腳至噴油器1號(hào)腳線路開路，需按規(guī)程完成線路的檢測(cè)和維修，操作應(yīng)符合技術(shù)規(guī)范。

4.發(fā)動(dòng)機(jī)加速無力的診斷與修復(fù)

一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為GW2.8TC的柴油車發(fā)動(dòng)機(jī)加速無力，故障指示燈點(diǎn)亮。使用解碼器讀出故障代碼為P0100，代碼含義：空氣流量計(jì)測(cè)得的未經(jīng)修正的空氣質(zhì)量流量信號(hào)過大或過?。ㄟB線斷路或短路）。通過使用示波器等儀器，對(duì)線圈、線路的檢查后確定空氣流量計(jì)3號(hào)腳與ECU A37號(hào)腳線路開路，需按操作規(guī)程完成線路的檢測(cè)和維修。

5.發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙的診斷與修復(fù)

一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為GW2.8TC的柴油車發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙，動(dòng)力不足。經(jīng)解碼器檢查無故障代碼，然后，根據(jù)故障現(xiàn)象，通過故障邏輯分析法，使用示波器、解碼器等檢測(cè)儀器，對(duì)系統(tǒng)的傳感器、執(zhí)行器的運(yùn)行數(shù)據(jù)及波形進(jìn)行分析，最終確定故障為真空調(diào)節(jié)器柱塞卡滯，EGR閥無法完全關(guān)閉，形成上述故障現(xiàn)象。再按操作規(guī)程完成執(zhí)行器維修、檢測(cè)，維修質(zhì)量符合技術(shù)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 德國(guó)BOSCH公司，魏春源.汽車工程手冊(cè)[M].3版北京：北京理工大學(xué)出版社,2009.

[2] 德國(guó)BOSCH公司，何勇靈，徐斌，等.BOSCH柴油機(jī)管理系統(tǒng):系統(tǒng)/組成和新實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社,2010.

[3] 德國(guó)BOSCH公司，魏春源.汽車電氣與電子[M].北京：北京理工大學(xué)出版社,2008.

[4] 劉仲國(guó).現(xiàn)代汽車檢測(cè)與故障診斷[M].北京:人民交通出版社,2006.

（05）

endprint

摘 要 目前，柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)的發(fā)展迅速，對(duì)使用者和維修者的要求也越來越高。本文在分析目前電控柴油機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的德國(guó)BOSCH EPS815柴油共軌試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)車用電控柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性故障進(jìn)行較為深入的診斷和排除。

關(guān)鍵詞 柴油機(jī) 電控系統(tǒng)EDC 綜合故障 診斷排除

一、柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)(EDC)

柴油機(jī)的電子控制系統(tǒng)（EDC)可以使柴油機(jī)因工況不同而調(diào)整噴油參數(shù),這就是電控柴油機(jī)能廣泛應(yīng)用在汽車上的原因。EDC的主要目標(biāo)是節(jié)省燃料、降低排放(NOx、CO、HC、顆粒物)和提高功率及增加轉(zhuǎn)矩。

發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)主要包括以下幾方面：

高的噴油壓力；

預(yù)噴射和二次噴射；

噴油量、進(jìn)氣壓力和噴油正時(shí)隨工況而調(diào)節(jié)；

啟動(dòng)時(shí)根據(jù)溫度額外噴油；

圖1 燃油噴射控制系統(tǒng)框圖

怠速控制與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷分離；

整個(gè)使用壽命內(nèi)對(duì)噴油脈寬和噴油量的精確控制。

裝有EDC的車輛的駕駛員不再利用機(jī)械連接來控制發(fā)動(dòng)機(jī)，ECU根據(jù)不同工況計(jì)算噴油正時(shí)和噴油量。噴油量決定于一系列的參數(shù)，主要包括以下方面：

駕駛員意圖；

發(fā)動(dòng)機(jī)工況；

發(fā)動(dòng)機(jī)溫度；

排放要求等。

EDC系統(tǒng)可以分成3個(gè)組成模塊：

（1）傳感器及駕駛員操作信息負(fù)責(zé)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)工況和設(shè)定值（操作開關(guān)），其作用是把物理量轉(zhuǎn)化成為電信號(hào)。

（2）ECU根據(jù)開環(huán)或閉環(huán)控制--算法處理傳感器和駕駛員操作發(fā)送的信號(hào)，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出電子控制信號(hào)。

（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)把電信號(hào)轉(zhuǎn)化成機(jī)械動(dòng)作。

二、EDC系統(tǒng)的工作過程

1.數(shù)據(jù)處理

EDC的主要功能是控制噴油量和噴油時(shí)間。共軌燃油噴射系統(tǒng)還可以控制噴油壓力。

ECU接收從傳感器發(fā)來的信號(hào)，利用這些輸入數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)的MAP圖，微處理器計(jì)算出噴油時(shí)間和噴油脈寬。這些信息被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，控制相應(yīng)的執(zhí)行器。

2.燃油噴射控制

圖1所示為各控制模塊參與燃油噴射計(jì)算的順序框圖。

為了使發(fā)動(dòng)機(jī)可以在所有的工況下都能獲得最好的燃燒效果，ECU必須計(jì)算所有工況下的噴油量。

（1）啟動(dòng)噴油量

啟動(dòng)時(shí)，噴油量是根據(jù)冷卻液溫度和曲軸轉(zhuǎn)速的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。啟動(dòng)噴油量信號(hào)的產(chǎn)生是在轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)火開關(guān)的那一刻起直到曲軸轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)的最小轉(zhuǎn)速時(shí)止。

（2）駕駛模式

當(dāng)車輛處在正常行駛狀態(tài)時(shí)，噴油量是根據(jù)油門踏板位置傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（見圖1，選擇"駕駛"模式）的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算過程還要參考其他參數(shù)做出修正（例如燃料溫度和進(jìn)氣溫度等）。這樣才能使發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出盡可能反映出駕駛員的意圖。

（3）怠速控制

怠速控制的作用是當(dāng)油門踏板無動(dòng)作時(shí)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速工況下保持一定的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。這種控制隨著發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)變化而變化。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度較低時(shí)，怠速轉(zhuǎn)速就會(huì)比溫度高時(shí)設(shè)定得高一些。還有一些特殊情況會(huì)使怠速轉(zhuǎn)速更高一些，如車輛電源系統(tǒng)電壓過低時(shí)、空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)或是車輛正在空擋滑行時(shí)。

當(dāng)要調(diào)整怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，怠速控制必須能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大幅波動(dòng)的要求。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)附件所需的輸入功率將會(huì)大幅度變化。

當(dāng)車輛電子系統(tǒng)電壓過低時(shí)，發(fā)電機(jī)需要的功率比電壓正常時(shí)要高得多。另外，轉(zhuǎn)向助力泵以及噴油系統(tǒng)內(nèi)的高壓泵等負(fù)荷都是要考慮到的。除了這些外部負(fù)載，怠速控制系統(tǒng)還需要補(bǔ)償與發(fā)動(dòng)機(jī)溫度密切相關(guān)的內(nèi)部摩擦阻力。

為了得到預(yù)期的怠速轉(zhuǎn)速，ECU連續(xù)不斷地調(diào)節(jié)噴油量，直到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速一致為止。

（4）噴油正時(shí)控制

噴油正時(shí)對(duì)動(dòng)力輸出、燃料燃燒、噪聲以及排放都有很大影響。噴油正時(shí)取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、噴油量以及ECU中存儲(chǔ)的MAP圖，并根據(jù)環(huán)境溫度或冷卻液溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。

制造和使用過程形成的誤差、電磁閥的磨損都可能導(dǎo)致噴油正時(shí)發(fā)生變化。隨著持續(xù)的使用，噴油嘴和基座的配合也會(huì)產(chǎn)生變化。燃料的密度和溫度也會(huì)對(duì)噴油正時(shí)產(chǎn)生影響。這些影響必須要考慮，要有效地控制進(jìn)行補(bǔ)償，這樣才能滿足排放法規(guī)。

（5）壓力波修正

噴油動(dòng)作必然會(huì)在噴油嘴和共軌系統(tǒng)的油軌間引起壓力波脈沖。這種壓力波脈沖會(huì)在一個(gè)燃燒循環(huán)內(nèi)對(duì)后續(xù)的噴油動(dòng)作（預(yù)噴射、主噴射、二次噴射）產(chǎn)生影響。后續(xù)噴油誤差受到很多因素的影響，如前次噴油量、噴油間隔、軌道壓力和燃油溫度。而ECU可以根據(jù)一定的算法綜合這些因素計(jì)算出合理的修正值。

（6）最高轉(zhuǎn)速控制

最高轉(zhuǎn)速控制保證發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)以過高的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。為了防止發(fā)動(dòng)機(jī)損壞，發(fā)動(dòng)機(jī)僅能在超過最高轉(zhuǎn)速時(shí)運(yùn)行很短的時(shí)間。

在超過額定功率時(shí)，最高轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)會(huì)持續(xù)減少噴油量，直到達(dá)到最大轉(zhuǎn)速時(shí)完全停止噴油。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行更平順，ECU控制的停止噴油過程不會(huì)突然開始。

（7）限速裝置

車輛限速裝置（也被稱為限速器）可以在駕駛員持續(xù)踏下油門踏板時(shí)限制最高車速。

（8）海拔高度補(bǔ)償

隨著海拔高度的增加大氣壓力會(huì)逐漸降低，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量也會(huì)隨之減少。這就意味著噴油量也要相應(yīng)地減少，否則將會(huì)由于不完全燃燒而冒黑煙。為了實(shí)現(xiàn)這種海拔高度補(bǔ)償功能，ECU通過大氣壓力傳感器來測(cè)量空氣壓力。這就使噴油量可以在高海拔地區(qū)相應(yīng)減少。大氣壓力的測(cè)量對(duì)增壓壓力控制和轉(zhuǎn)矩控制也有一定的作用。

（9）停缸技術(shù)

如果發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩不大，則此時(shí)需要的噴油量就很小。在這種情況下，停缸技術(shù)可以起到減小轉(zhuǎn)矩的作用。這種技術(shù)可以使一半的噴油器關(guān)閉，剩余的噴油器則噴出較多燃料，以利于精確計(jì)量。

噴油器開啟或關(guān)閉時(shí)，ECU會(huì)根據(jù)特殊的算法保證轉(zhuǎn)矩輸出的穩(wěn)定。

（10）停機(jī)

由于柴油機(jī)是壓燃式的，所以想讓其停機(jī)只需要切斷燃料供應(yīng)。

裝備EDC的柴油機(jī)停機(jī)時(shí)，只需要ECU不再發(fā)出噴油的信號(hào)就可以了。

三、EDC系統(tǒng)的綜合故障診斷

1.故障邏輯分析

邏輯分析法是利用事物的各種已知條件，根據(jù)事物之間內(nèi)在的相互關(guān)系，對(duì)未知事物的結(jié)果進(jìn)行推理判斷的一種科學(xué)分析方法。在汽車的故障診斷中同樣可以采用邏輯分析法。汽車的某些故障現(xiàn)象一定與產(chǎn)生這種故障的原因有著某種必然的聯(lián)系。雖然這種聯(lián)系從表面上看未必能夠清楚地看出來，但是通過深入有序的分析，結(jié)合德國(guó)BOSCH EPS815柴油共軌試驗(yàn)臺(tái)，最終一定能夠根據(jù)故障現(xiàn)象推理出所需結(jié)果，找到引發(fā)故障的原因（見圖2）。

2.發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)的診斷與修復(fù)

圖2 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷邏輯圖

一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為GW2.8TC的柴油車無法啟動(dòng)，故障指示燈點(diǎn)亮。經(jīng)初步檢查，蓄電池、起動(dòng)機(jī)工作正常。使用解碼器讀出故障代碼為P0251，代碼含義：進(jìn)油計(jì)量比例閥線圈開路。通過使用示波器等儀器，對(duì)線圈、線路的檢查后確定進(jìn)油計(jì)量比例閥線圈開路，需更換。再按操作規(guī)程完成執(zhí)行器總成的更換、檢測(cè)，維修質(zhì)量符合技術(shù)要求。

3.發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)的診斷與修復(fù)

一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為GW2.8TC的柴油車怠速不穩(wěn)、抖動(dòng)，故障指示燈點(diǎn)亮。使用解碼器讀出故障代碼為P0201，代碼含義：一缸噴油器控制線路開路。通過使用示波器等儀器，對(duì)線圈、線路的檢查后確定ECU A47腳至噴油器1號(hào)腳線路開路，需按規(guī)程完成線路的檢測(cè)和維修，操作應(yīng)符合技術(shù)規(guī)范。

4.發(fā)動(dòng)機(jī)加速無力的診斷與修復(fù)

一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為GW2.8TC的柴油車發(fā)動(dòng)機(jī)加速無力，故障指示燈點(diǎn)亮。使用解碼器讀出故障代碼為P0100，代碼含義：空氣流量計(jì)測(cè)得的未經(jīng)修正的空氣質(zhì)量流量信號(hào)過大或過?。ㄟB線斷路或短路）。通過使用示波器等儀器，對(duì)線圈、線路的檢查后確定空氣流量計(jì)3號(hào)腳與ECU A37號(hào)腳線路開路，需按操作規(guī)程完成線路的檢測(cè)和維修。

5.發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙的診斷與修復(fù)

一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為GW2.8TC的柴油車發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙，動(dòng)力不足。經(jīng)解碼器檢查無故障代碼，然后，根據(jù)故障現(xiàn)象，通過故障邏輯分析法，使用示波器、解碼器等檢測(cè)儀器，對(duì)系統(tǒng)的傳感器、執(zhí)行器的運(yùn)行數(shù)據(jù)及波形進(jìn)行分析，最終確定故障為真空調(diào)節(jié)器柱塞卡滯，EGR閥無法完全關(guān)閉，形成上述故障現(xiàn)象。再按操作規(guī)程完成執(zhí)行器維修、檢測(cè)，維修質(zhì)量符合技術(shù)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 德國(guó)BOSCH公司，魏春源.汽車工程手冊(cè)[M].3版北京：北京理工大學(xué)出版社,2009.

[2] 德國(guó)BOSCH公司，何勇靈，徐斌，等.BOSCH柴油機(jī)管理系統(tǒng):系統(tǒng)/組成和新實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社,2010.

[3] 德國(guó)BOSCH公司，魏春源.汽車電氣與電子[M].北京：北京理工大學(xué)出版社,2008.

[4] 劉仲國(guó).現(xiàn)代汽車檢測(cè)與故障診斷[M].北京:人民交通出版社,2006.

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endprint

摘 要 目前，柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)的發(fā)展迅速，對(duì)使用者和維修者的要求也越來越高。本文在分析目前電控柴油機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的德國(guó)BOSCH EPS815柴油共軌試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)車用電控柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性故障進(jìn)行較為深入的診斷和排除。

關(guān)鍵詞 柴油機(jī) 電控系統(tǒng)EDC 綜合故障 診斷排除

一、柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)(EDC)

柴油機(jī)的電子控制系統(tǒng)（EDC)可以使柴油機(jī)因工況不同而調(diào)整噴油參數(shù),這就是電控柴油機(jī)能廣泛應(yīng)用在汽車上的原因。EDC的主要目標(biāo)是節(jié)省燃料、降低排放(NOx、CO、HC、顆粒物)和提高功率及增加轉(zhuǎn)矩。

發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)主要包括以下幾方面：

高的噴油壓力；

預(yù)噴射和二次噴射；

噴油量、進(jìn)氣壓力和噴油正時(shí)隨工況而調(diào)節(jié)；

啟動(dòng)時(shí)根據(jù)溫度額外噴油；

圖1 燃油噴射控制系統(tǒng)框圖

怠速控制與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷分離；

整個(gè)使用壽命內(nèi)對(duì)噴油脈寬和噴油量的精確控制。

裝有EDC的車輛的駕駛員不再利用機(jī)械連接來控制發(fā)動(dòng)機(jī)，ECU根據(jù)不同工況計(jì)算噴油正時(shí)和噴油量。噴油量決定于一系列的參數(shù)，主要包括以下方面：

駕駛員意圖；

發(fā)動(dòng)機(jī)工況；

發(fā)動(dòng)機(jī)溫度；

排放要求等。

EDC系統(tǒng)可以分成3個(gè)組成模塊：

（1）傳感器及駕駛員操作信息負(fù)責(zé)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)工況和設(shè)定值（操作開關(guān)），其作用是把物理量轉(zhuǎn)化成為電信號(hào)。

（2）ECU根據(jù)開環(huán)或閉環(huán)控制--算法處理傳感器和駕駛員操作發(fā)送的信號(hào)，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出電子控制信號(hào)。

（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)把電信號(hào)轉(zhuǎn)化成機(jī)械動(dòng)作。

二、EDC系統(tǒng)的工作過程

1.數(shù)據(jù)處理

EDC的主要功能是控制噴油量和噴油時(shí)間。共軌燃油噴射系統(tǒng)還可以控制噴油壓力。

ECU接收從傳感器發(fā)來的信號(hào)，利用這些輸入數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)的MAP圖，微處理器計(jì)算出噴油時(shí)間和噴油脈寬。這些信息被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，控制相應(yīng)的執(zhí)行器。

2.燃油噴射控制

圖1所示為各控制模塊參與燃油噴射計(jì)算的順序框圖。

為了使發(fā)動(dòng)機(jī)可以在所有的工況下都能獲得最好的燃燒效果，ECU必須計(jì)算所有工況下的噴油量。

（1）啟動(dòng)噴油量

啟動(dòng)時(shí)，噴油量是根據(jù)冷卻液溫度和曲軸轉(zhuǎn)速的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。啟動(dòng)噴油量信號(hào)的產(chǎn)生是在轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)火開關(guān)的那一刻起直到曲軸轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)的最小轉(zhuǎn)速時(shí)止。

（2）駕駛模式

當(dāng)車輛處在正常行駛狀態(tài)時(shí)，噴油量是根據(jù)油門踏板位置傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（見圖1，選擇"駕駛"模式）的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算過程還要參考其他參數(shù)做出修正（例如燃料溫度和進(jìn)氣溫度等）。這樣才能使發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出盡可能反映出駕駛員的意圖。

（3）怠速控制

怠速控制的作用是當(dāng)油門踏板無動(dòng)作時(shí)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速工況下保持一定的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。這種控制隨著發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)變化而變化。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度較低時(shí)，怠速轉(zhuǎn)速就會(huì)比溫度高時(shí)設(shè)定得高一些。還有一些特殊情況會(huì)使怠速轉(zhuǎn)速更高一些，如車輛電源系統(tǒng)電壓過低時(shí)、空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)或是車輛正在空擋滑行時(shí)。

當(dāng)要調(diào)整怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，怠速控制必須能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大幅波動(dòng)的要求。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)附件所需的輸入功率將會(huì)大幅度變化。

當(dāng)車輛電子系統(tǒng)電壓過低時(shí)，發(fā)電機(jī)需要的功率比電壓正常時(shí)要高得多。另外，轉(zhuǎn)向助力泵以及噴油系統(tǒng)內(nèi)的高壓泵等負(fù)荷都是要考慮到的。除了這些外部負(fù)載，怠速控制系統(tǒng)還需要補(bǔ)償與發(fā)動(dòng)機(jī)溫度密切相關(guān)的內(nèi)部摩擦阻力。

為了得到預(yù)期的怠速轉(zhuǎn)速，ECU連續(xù)不斷地調(diào)節(jié)噴油量，直到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速一致為止。

（4）噴油正時(shí)控制

噴油正時(shí)對(duì)動(dòng)力輸出、燃料燃燒、噪聲以及排放都有很大影響。噴油正時(shí)取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、噴油量以及ECU中存儲(chǔ)的MAP圖，并根據(jù)環(huán)境溫度或冷卻液溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。

制造和使用過程形成的誤差、電磁閥的磨損都可能導(dǎo)致噴油正時(shí)發(fā)生變化。隨著持續(xù)的使用，噴油嘴和基座的配合也會(huì)產(chǎn)生變化。燃料的密度和溫度也會(huì)對(duì)噴油正時(shí)產(chǎn)生影響。這些影響必須要考慮，要有效地控制進(jìn)行補(bǔ)償，這樣才能滿足排放法規(guī)。

（5）壓力波修正

噴油動(dòng)作必然會(huì)在噴油嘴和共軌系統(tǒng)的油軌間引起壓力波脈沖。這種壓力波脈沖會(huì)在一個(gè)燃燒循環(huán)內(nèi)對(duì)后續(xù)的噴油動(dòng)作（預(yù)噴射、主噴射、二次噴射）產(chǎn)生影響。后續(xù)噴油誤差受到很多因素的影響，如前次噴油量、噴油間隔、軌道壓力和燃油溫度。而ECU可以根據(jù)一定的算法綜合這些因素計(jì)算出合理的修正值。

（6）最高轉(zhuǎn)速控制

最高轉(zhuǎn)速控制保證發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)以過高的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。為了防止發(fā)動(dòng)機(jī)損壞，發(fā)動(dòng)機(jī)僅能在超過最高轉(zhuǎn)速時(shí)運(yùn)行很短的時(shí)間。

在超過額定功率時(shí)，最高轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)會(huì)持續(xù)減少噴油量，直到達(dá)到最大轉(zhuǎn)速時(shí)完全停止噴油。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行更平順，ECU控制的停止噴油過程不會(huì)突然開始。

（7）限速裝置

車輛限速裝置（也被稱為限速器）可以在駕駛員持續(xù)踏下油門踏板時(shí)限制最高車速。

（8）海拔高度補(bǔ)償

隨著海拔高度的增加大氣壓力會(huì)逐漸降低，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量也會(huì)隨之減少。這就意味著噴油量也要相應(yīng)地減少，否則將會(huì)由于不完全燃燒而冒黑煙。為了實(shí)現(xiàn)這種海拔高度補(bǔ)償功能，ECU通過大氣壓力傳感器來測(cè)量空氣壓力。這就使噴油量可以在高海拔地區(qū)相應(yīng)減少。大氣壓力的測(cè)量對(duì)增壓壓力控制和轉(zhuǎn)矩控制也有一定的作用。

（9）停缸技術(shù)

如果發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩不大，則此時(shí)需要的噴油量就很小。在這種情況下，停缸技術(shù)可以起到減小轉(zhuǎn)矩的作用。這種技術(shù)可以使一半的噴油器關(guān)閉，剩余的噴油器則噴出較多燃料，以利于精確計(jì)量。

噴油器開啟或關(guān)閉時(shí)，ECU會(huì)根據(jù)特殊的算法保證轉(zhuǎn)矩輸出的穩(wěn)定。

（10）停機(jī)

由于柴油機(jī)是壓燃式的，所以想讓其停機(jī)只需要切斷燃料供應(yīng)。

裝備EDC的柴油機(jī)停機(jī)時(shí)，只需要ECU不再發(fā)出噴油的信號(hào)就可以了。

三、EDC系統(tǒng)的綜合故障診斷

1.故障邏輯分析

邏輯分析法是利用事物的各種已知條件，根據(jù)事物之間內(nèi)在的相互關(guān)系，對(duì)未知事物的結(jié)果進(jìn)行推理判斷的一種科學(xué)分析方法。在汽車的故障診斷中同樣可以采用邏輯分析法。汽車的某些故障現(xiàn)象一定與產(chǎn)生這種故障的原因有著某種必然的聯(lián)系。雖然這種聯(lián)系從表面上看未必能夠清楚地看出來，但是通過深入有序的分析，結(jié)合德國(guó)BOSCH EPS815柴油共軌試驗(yàn)臺(tái)，最終一定能夠根據(jù)故障現(xiàn)象推理出所需結(jié)果，找到引發(fā)故障的原因（見圖2）。

2.發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)的診斷與修復(fù)

圖2 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷邏輯圖

一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為GW2.8TC的柴油車無法啟動(dòng)，故障指示燈點(diǎn)亮。經(jīng)初步檢查，蓄電池、起動(dòng)機(jī)工作正常。使用解碼器讀出故障代碼為P0251，代碼含義：進(jìn)油計(jì)量比例閥線圈開路。通過使用示波器等儀器，對(duì)線圈、線路的檢查后確定進(jìn)油計(jì)量比例閥線圈開路，需更換。再按操作規(guī)程完成執(zhí)行器總成的更換、檢測(cè)，維修質(zhì)量符合技術(shù)要求。

3.發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)的診斷與修復(fù)

一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為GW2.8TC的柴油車怠速不穩(wěn)、抖動(dòng)，故障指示燈點(diǎn)亮。使用解碼器讀出故障代碼為P0201，代碼含義：一缸噴油器控制線路開路。通過使用示波器等儀器，對(duì)線圈、線路的檢查后確定ECU A47腳至噴油器1號(hào)腳線路開路，需按規(guī)程完成線路的檢測(cè)和維修，操作應(yīng)符合技術(shù)規(guī)范。

4.發(fā)動(dòng)機(jī)加速無力的診斷與修復(fù)

一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為GW2.8TC的柴油車發(fā)動(dòng)機(jī)加速無力，故障指示燈點(diǎn)亮。使用解碼器讀出故障代碼為P0100，代碼含義：空氣流量計(jì)測(cè)得的未經(jīng)修正的空氣質(zhì)量流量信號(hào)過大或過?。ㄟB線斷路或短路）。通過使用示波器等儀器，對(duì)線圈、線路的檢查后確定空氣流量計(jì)3號(hào)腳與ECU A37號(hào)腳線路開路，需按操作規(guī)程完成線路的檢測(cè)和維修。

5.發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙的診斷與修復(fù)

一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為GW2.8TC的柴油車發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙，動(dòng)力不足。經(jīng)解碼器檢查無故障代碼，然后，根據(jù)故障現(xiàn)象，通過故障邏輯分析法，使用示波器、解碼器等檢測(cè)儀器，對(duì)系統(tǒng)的傳感器、執(zhí)行器的運(yùn)行數(shù)據(jù)及波形進(jìn)行分析，最終確定故障為真空調(diào)節(jié)器柱塞卡滯，EGR閥無法完全關(guān)閉，形成上述故障現(xiàn)象。再按操作規(guī)程完成執(zhí)行器維修、檢測(cè)，維修質(zhì)量符合技術(shù)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 德國(guó)BOSCH公司，魏春源.汽車工程手冊(cè)[M].3版北京：北京理工大學(xué)出版社,2009.

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