柴油機(jī)故障案例及診斷技巧

杭州技師學(xué)院 寧振華

浙江省樂(lè)清市雁蕩山周氏汽車(chē)修理廠 周后余

隨著柴油機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，柴油機(jī)的維修對(duì)維修人員的技術(shù)要求也越來(lái)越高。按照傳統(tǒng)的柴油機(jī)故障診斷思路、維修方法，已經(jīng)跟不上現(xiàn)代柴油機(jī)發(fā)展的需要，因此，現(xiàn)在的柴油機(jī)維修，維修人員不僅要學(xué)習(xí)電子控制技術(shù)、柴油機(jī)新技術(shù)、新理論知識(shí)，還要學(xué)會(huì)熟練使用汽車(chē)故障檢測(cè)儀和各種輔助檢測(cè)設(shè)備。本文以柴油機(jī)故障案例為主，重點(diǎn)介紹了柴油機(jī)的故障診斷方法、技巧及故障診斷時(shí)的注意事項(xiàng)，與同行們一起探討學(xué)習(xí)。

1 柴油機(jī)故障診斷原則

現(xiàn)在的柴油機(jī)有高壓共軌、電控單體泵、電控泵噴油器等供油控制技術(shù)，且不同車(chē)型有不同電控系統(tǒng)。柴油機(jī)出現(xiàn)故障，可能是機(jī)械故障引起，也可能是電控系統(tǒng)故障引起，故障診斷難易程度也不一樣，因此，對(duì)柴油機(jī)故障進(jìn)行診斷，不可盲目而行，應(yīng)遵循先外后內(nèi)、先易后難、先簡(jiǎn)后繁、先思后行，從故障現(xiàn)象點(diǎn)切入，分析故障特點(diǎn)，找到故障原因，使故障排除少走彎路，提高工作效率。

柴油機(jī)出現(xiàn)故障，除機(jī)械故障外，電控系統(tǒng)故障要借助故障檢測(cè)儀才能診斷或解決。有些車(chē)型雖然增加了儀表自診斷功能，但儀表自診斷功能只能閃出故障代碼或文字提示，缺少可供分析故障的數(shù)據(jù)流信息，且對(duì)懷疑部件無(wú)法做功能測(cè)試，只能通過(guò)故障檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)、診斷、功能測(cè)試等發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)有很多品牌的故障檢測(cè)儀，性能更是良莠不齊，且多數(shù)故障檢測(cè)儀對(duì)柴油機(jī)的檢測(cè)、診斷均有一定局限性。因此，柴油機(jī)維修，還需要配備柴油機(jī)專(zhuān)用檢測(cè)設(shè)備，如尿素泵試驗(yàn)臺(tái)，該設(shè)備除了能讀取尿素系統(tǒng)故障代碼外，還能對(duì)尿素泵、尿素噴嘴等進(jìn)行功能測(cè)試。

2 故障案例診斷與維修

故障檢測(cè)儀讀取到的故障代碼，只能為維修人員提供一個(gè)診斷故障的方向，而真正要解決故障，還是要依賴(lài)維修人員的技術(shù)能力和故障檢測(cè)儀的輔助才能完成。故障代碼是存在系統(tǒng)里的故障記錄，分為當(dāng)前故障代碼和歷史故障代碼。使用故障檢測(cè)儀清除故障代碼，如果故障代碼無(wú)法清除，說(shuō)明系統(tǒng)存在故障，需要將故障解決后才能清除；故障檢測(cè)儀能清除的故障代碼，則說(shuō)明是曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)的故障或間歇性的故障。

柴油機(jī)在使用中出現(xiàn)故障，其診斷和排除方法與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)基本一致，首先要對(duì)故障特性進(jìn)行分析，這樣才能有明確的診斷思路，排除和解決故障才能少費(fèi)周折。以下是筆者在柴油機(jī)維修中，曾經(jīng)遇到且具有典型的一些故障案例。

（1）通常情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障則儀表盤(pán)上的發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈會(huì)點(diǎn)亮。用故障檢測(cè)儀讀取故障代碼，如果是多個(gè)故障代碼，先記錄后清除故障代碼。無(wú)法清除的則是當(dāng)前故障代碼，排除故障時(shí)先從當(dāng)前故障代碼入手，首先分析故障代碼含義，結(jié)合電控發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理，明確故障診斷思路，確定引起故障的原因。

例如，一輛福田奧鈴輕卡車(chē)，搭載4J28TC3國(guó)Ⅴ發(fā)動(dòng)機(jī)。故障現(xiàn)象為行駛中踩下加速踏板無(wú)反應(yīng)，儀表盤(pán)上的發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈點(diǎn)亮。連接故障檢測(cè)儀快速檢測(cè)，讀取到圖1中的一組故障代碼，嘗試清除，其中有3個(gè)故障代碼無(wú)法清除。

因該車(chē)故障現(xiàn)象為踩下加速踏板無(wú)反應(yīng)，因此，維修人員首先檢查加速踏板位置傳感器。查閱該車(chē)維修手冊(cè)得知，該車(chē)加速踏板位置傳感器有2條5 V供電線，均來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU）。斷開(kāi)加速踏板位置傳感器導(dǎo)線連接器，在鑰匙開(kāi)關(guān)接通狀態(tài)下，測(cè)量導(dǎo)線連接器端電源導(dǎo)線1與搭鐵之間電壓，為0 V，異常，正常為5 V；測(cè)量導(dǎo)線連接器端電源導(dǎo)線2與搭鐵之間電壓，為5 V，正常。檢查導(dǎo)線連接器電源導(dǎo)線1至ECU電路，未見(jiàn)異常。因有過(guò)該車(chē)型類(lèi)似維修案例，連接在ECU上的某個(gè)傳感器內(nèi)部有故障會(huì)導(dǎo)致ECU對(duì)其他傳感器供電出現(xiàn)異常。維修人員依次斷開(kāi)連接ECU的燃油軌壓傳感器、冷卻液溫度傳感器、空氣流量傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器等，當(dāng)斷開(kāi)壓差傳感器（用于監(jiān)測(cè)尾氣顆粒捕捉器工作狀態(tài)）導(dǎo)線連接器時(shí)，加速踏板位置傳感器電源導(dǎo)線1電壓為5 V?；謴?fù)壓差傳感器導(dǎo)線連接器連接，再次測(cè)量加速踏板位置傳感器電源導(dǎo)線1電壓，為0 V。因此推斷，壓差傳感器內(nèi)部故障引起ECU對(duì)加速踏板位置傳感器電源1的供電異常，同時(shí)，還引發(fā)并生成別的故障代碼。更換壓差傳感器，故障排除。

圖1 讀取到的故障代碼（截屏）

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)確實(shí)有故障，但儀表盤(pán)上發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈未點(diǎn)亮，故障檢測(cè)儀也讀取不到故障代碼。在實(shí)際維修中，遇到這種情況時(shí)，無(wú)論是機(jī)械故障，還是發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)故障，通過(guò)故障檢測(cè)儀讀取相關(guān)數(shù)據(jù)流，只要能捕捉到異常數(shù)據(jù)信號(hào)，就能準(zhǔn)確找到并排除故障。

例如，一輛2015款五十鈴清掃車(chē)，搭載慶鈴4KH1-TCG40發(fā)動(dòng)機(jī)，累計(jì)行駛里程僅為3 400 km。故障現(xiàn)象為發(fā)動(dòng)機(jī)加速無(wú)力，排氣管冒黑煙。維修人員對(duì)故障進(jìn)行驗(yàn)證，接通鑰匙開(kāi)關(guān)，儀表盤(pán)上發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈亮3 s后熄滅，說(shuō)明控制系統(tǒng)自檢正常。連接故障檢測(cè)儀，未讀取到任何故障代碼。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，讀取發(fā)動(dòng)機(jī)中軌壓、空氣流量、EGR等數(shù)據(jù)流，只有發(fā)動(dòng)機(jī)提升壓力（即進(jìn)氣增壓壓力）數(shù)據(jù)流無(wú)變化（表1），正常提升壓力值應(yīng)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化而變化。

表1 發(fā)動(dòng)機(jī)各轉(zhuǎn)速時(shí)的提升壓力

通過(guò)數(shù)據(jù)分析，推測(cè)為發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓異常，故障原因可能有：渦輪增壓器損壞；中冷器漏氣；渦輪增壓器到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管漏氣等。遵循先簡(jiǎn)后繁原則，首先對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管路進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣波紋管與中冷器連接處的卡箍松動(dòng)。由此推斷，因進(jìn)氣波紋管與中冷器連接處的卡箍松動(dòng)，造成進(jìn)氣管漏氣，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓異常。擰緊進(jìn)氣管卡箍，試車(chē)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)加速有力，排氣管冒黑煙故障排除。

（3）通過(guò)故障代碼、數(shù)據(jù)流分析，明確故障診斷思路。汽車(chē)在使用中產(chǎn)生的故障有時(shí)很復(fù)雜，維修人員用故障檢測(cè)儀讀取到故障代碼，通過(guò)維修和排除消除了故障代碼，但車(chē)輛故障并沒(méi)有解決，還要繼續(xù)查找和排除故障，這在汽車(chē)排故中是常有的事。

例如，一輛江鈴順達(dá)車(chē)，搭載JX493ZLQ4國(guó)Ⅳ發(fā)動(dòng)機(jī)和博世EDC17C55電控系統(tǒng)。故障現(xiàn)象為行駛中發(fā)動(dòng)機(jī)加速無(wú)力，儀表盤(pán)上發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈點(diǎn)亮。連接故障檢測(cè)儀讀取到4個(gè)故障代碼（表2），嘗試清除，只有故障代碼P2269無(wú)法清除。

表2 讀取到的發(fā)動(dòng)機(jī)故障代碼

根據(jù)故障代碼提示，維修人員首先檢查燃油低壓油路，未發(fā)現(xiàn)管路中有水。斷開(kāi)油水分離器傳感器導(dǎo)線連接器，測(cè)量傳感器輸入和輸出端之間的電阻，為∞，說(shuō)明油水分離器傳感器內(nèi)部有故障。更換油水分離器傳感器，發(fā)動(dòng)機(jī)故障現(xiàn)象依然存在。

繼續(xù)對(duì)歷史故障代碼進(jìn)行分析，故障代碼P150B為起動(dòng)時(shí)蓄電池虧電所觸發(fā)，與發(fā)動(dòng)機(jī)加速無(wú)力無(wú)關(guān)；故障代碼P1107、P1103、P0101與空氣流量傳感器輸出信號(hào)有關(guān)，斷開(kāi)空氣流量傳感器導(dǎo)線連接器，用萬(wàn)用表分別測(cè)量導(dǎo)線連接器端子1、2、3、4與搭鐵之間的電壓，分別為12 V、0 V、5 V、5 V，均正常。

連接故障檢測(cè)儀讀取發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)流，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2 000 r/min時(shí)，空氣流量控制偏差值為-247.06 bar（1 bar=100 kPa），異常，正常應(yīng)在30 bar左右。踩下加速踏板時(shí)EGR閥占空比數(shù)值為99.6%且無(wú)變化，異常，正常應(yīng)在0%～100%變化。與正常使用的同款車(chē)互換空氣流量傳感器，空氣流量控制偏差值為-185 bar，EGR閥占空比數(shù)值仍然為99.6%，無(wú)變化。檢查EGR閥，無(wú)卡滯現(xiàn)象，檢查其真空管路，未見(jiàn)異常，與正常同款車(chē)互換EGR閥，EGR閥占空比數(shù)值在0%～100%之間變化，空氣流量控制偏差值在30 bar上下變化。仔細(xì)檢查故障車(chē)EGR閥，雖無(wú)卡滯，但動(dòng)作行程明顯與互換的EGR閥有差異。更換EGR閥，清除故障代碼，路試時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)加速正常，故障排除。

（4）汽車(chē)故障診斷，有時(shí)需要故障檢測(cè)儀，有時(shí)需要其他相應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備輔助，如用示波器讀取曲軸位置傳感器信號(hào)、凸輪軸位置傳感器信號(hào)等，通過(guò)分析確定其工作狀態(tài)是否正常；用氣缸壓力表測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓力，確定發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓縮壓力是否正常；用壓力表測(cè)量進(jìn)氣管壓力，判斷渦輪增壓器、中冷器、增壓管路是否堵塞、漏氣；用尿素泵試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試尿素泵、尿素噴嘴是否工作正常等。在故障診斷中，維修人員甚至要使用到自制的二極管測(cè)試燈、跨接線、滑動(dòng)電阻等。

例如，一輛江鈴順達(dá)車(chē)，搭載JX493ZLQ4國(guó)Ⅳ發(fā)動(dòng)機(jī)，博世EDC17C55電控系統(tǒng)。故障現(xiàn)象為行駛中發(fā)動(dòng)機(jī)加速無(wú)力、排氣管?chē)?yán)重冒白煙，儀表盤(pán)上發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈未點(diǎn)亮。根據(jù)故障現(xiàn)象初步推測(cè)，故障原因可能有：氣缸壓力不足（包括氣門(mén)漏氣、活塞環(huán)密封不好）；噴油器工作不正常；發(fā)動(dòng)機(jī)配氣相位不對(duì)；發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)故障；發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量不足（渦輪增壓器、中冷器、進(jìn)氣管路等漏氣）等。

首先對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管道、氣缸壓力等進(jìn)行檢查，未見(jiàn)異常。連接故障檢測(cè)儀查看發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)流，未發(fā)現(xiàn)異常。拆下發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管上（中冷器至發(fā)動(dòng)機(jī)）的進(jìn)氣溫度傳感器，裝上壓力表（量程為0 MPa～0.1 MPa），發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)速為3 500 r/min時(shí)，進(jìn)氣管壓力為0.025 MPa，異常，正常應(yīng)為0.04 MPa左右。檢查渦輪增壓器，發(fā)現(xiàn)渦輪增壓器旁通閥支架固定螺栓明顯松動(dòng)，由此分析，發(fā)動(dòng)機(jī)加速時(shí)，因渦輪增壓器旁通閥漏氣，造成渦輪增壓器增壓壓力不足。緊固渦輪增壓器旁通閥支架固定螺栓，測(cè)得進(jìn)氣管壓力為0.04 MPa。路試時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)加速有力，冒白煙現(xiàn)象消失，故障排除。

（5）要善于借助各種維修資料，如在診斷控制系統(tǒng)故障時(shí)，通過(guò)分析相關(guān)系統(tǒng)控制電路或工作原理，理清思路，找到故障切入點(diǎn)，排除故障時(shí)才能做到有條有理、少走彎路，提高故障排除效率。

例如，一輛大漢H N Q 61 2 8 H客車(chē)，搭載濰柴WP12.375E40國(guó)Ⅳ發(fā)動(dòng)機(jī)。據(jù)客戶反映，該車(chē)儀表盤(pán)上的發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈點(diǎn)亮，但發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行未見(jiàn)異常。維修人員接車(chē)后，連接故障檢測(cè)儀快速檢測(cè)，讀取到故障代碼“P0285 尿素管（泵到箱）加熱電阻反饋不可信”。清除故障代碼，再讀取，系統(tǒng)顯示正常。因該車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行并無(wú)異常，因此，維修人員認(rèn)為故障代碼P0285為偶發(fā)性故障，便將車(chē)直接交給了客戶。

次日，客戶將車(chē)開(kāi)回修理廠，稱(chēng)發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈再次點(diǎn)亮。維修人員查閱并分析該車(chē)相關(guān)控制原理圖（圖2），用萬(wàn)用表測(cè)量尿素回流加熱器連接587線與584線之間的電阻，為∞，檢查587線與584線路，均無(wú)異常。由此推測(cè)，尿素泵回流加熱器可能斷路。更換尿素泵回流加熱器，清除故障代碼，交車(chē)3日后電話回訪，發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈未再點(diǎn)亮，故障排除。

（6）采用分段密封查漏法，確定漏氣部位?，F(xiàn)在的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)普遍采用了渦輪增壓中冷技術(shù)，渦輪增壓器增壓后的空氣，通過(guò)管路經(jīng)中冷卻器冷卻后，再由進(jìn)氣歧管吸入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。車(chē)輛在使用過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)中冷器或各管路漏氣，造成增壓后的壓力達(dá)不到額定要求，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作出現(xiàn)異常。在診斷柴油機(jī)故障時(shí)，如果懷疑發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管路漏氣，先拆下渦輪增壓器出氣管，在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀態(tài)下，用手或其他密封件堵死連接中冷器的進(jìn)氣管，如果發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，則說(shuō)明增壓管路沒(méi)有漏氣；如果發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火，則說(shuō)明中冷器或管路有漏氣，此時(shí)，應(yīng)該能聽(tīng)到有漏氣聲，尋著漏氣聲源就能找到漏氣部位。

圖2 濰柴WP12.375E40 ECU控制尿素加熱電路

3 故障診斷時(shí)應(yīng)注意問(wèn)題

（1）有些車(chē)型控制單元存儲(chǔ)的歷史故障代碼，非原廠專(zhuān)用故障檢測(cè)儀無(wú)法清除，車(chē)輛使用一段時(shí)間后故障代碼會(huì)自動(dòng)清除。如康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元?dú)v史故障代碼，只能通過(guò)原廠故障檢測(cè)儀進(jìn)行清除，或者讓發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行一定時(shí)間后故障代碼自動(dòng)清除。

（2）在清除故障代碼前，應(yīng)記錄故障檢測(cè)儀讀取到的所有故障代碼，以備診斷故障分析時(shí)使用。讀取故障代碼時(shí)，車(chē)輛應(yīng)處于靜態(tài)（車(chē)輛未行駛）時(shí)讀取，有必要或?qū)τ谂及l(fā)性故障，需在動(dòng)態(tài)（車(chē)輛行駛）中讀取。連接故障檢測(cè)儀時(shí)，鑰匙開(kāi)關(guān)應(yīng)處于“OFF”狀態(tài)，防止通信電纜連接器拔插時(shí)瞬間放電燒毀故障檢測(cè)儀或控制單元。

（3）柴油機(jī)出現(xiàn)限轉(zhuǎn)速、限轉(zhuǎn)矩，除了和發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)（EGR）、選擇性催化還原系統(tǒng)（SCR）故障有關(guān)外，還要注意檢查離合器開(kāi)關(guān)、制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)工作是否異常。限轉(zhuǎn)速、限轉(zhuǎn)矩，有時(shí)控制單元不報(bào)故障代碼，需要從數(shù)據(jù)流中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，找出故障原因。

（4）檢查控制系統(tǒng)故障時(shí)，應(yīng)先檢查控制線路連接是否牢固、可靠，線路絕緣有無(wú)破損。拔插導(dǎo)線連接器，注意有無(wú)新的故障代碼出現(xiàn)。排除疑難故障時(shí)，采用排除法或換件法，能盡快找到故障點(diǎn)，提高故障診斷效率。

（5）柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)工作時(shí)，各轉(zhuǎn)速工況下的軌壓應(yīng)一致，如噴油器出現(xiàn)堵塞，會(huì)造成數(shù)據(jù)流中實(shí)際軌壓過(guò)高；噴油器出現(xiàn)泄漏（漏油）時(shí)，數(shù)據(jù)流會(huì)顯示實(shí)際軌壓過(guò)低，軌壓傳感器信號(hào)電壓不正常等。如安裝EDC17C55系統(tǒng)的江鈴順達(dá)車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)未起動(dòng)時(shí)，軌壓傳感器信號(hào)電壓若大于0.5 V，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)起動(dòng)困難的現(xiàn)象。因此，在柴油機(jī)故障診斷時(shí)，先了解該車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，再通過(guò)數(shù)據(jù)流顯示，對(duì)快速診斷并確定故障點(diǎn)會(huì)有一定幫助。