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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。
