电控高压共轨柴油发动机电控系统的修理

电控高压共轨柴油发动机电控系统虽然复杂,但道理还是比较容易理解的。电控系统有三类电气原件:传感器与信号输入元件(检测元件)、控制单元模块(ECU,分析计算元件)、电磁阀执行机构(执行原件)。传感器相当人的感觉器官,ECU相当人的大脑,执行原件相当人的手、脚。比如:当人发现环境变化的时候,靠感觉器官将信息传给大脑,大脑思考做出决定后,由手、脚做出行动。电控系统也是这样:发动电控系统有进气压力传感器、进气温度传感器、燃油温度传传器、曲轴转速传感器、凸轮轴角度传感器、共轨压力传感器等,它们检测到发动机的工作状态,结合人输入的控制信号,ECU计算出结果,最终通过喷油器(电磁阀)、高压油泵(电磁阀)、废气再循环系统(EGR)、尾气处理系统实现对发动机工作状态的控制。

柴油发动机电控系统方框图

学会使用修理柴油发动机电控系统专用仪器

为了方便修理工程机械电控系统及发动机电控系统,通常生产厂商会配置一套传门用来诊断电控系统故障、调整系统参数的仪器,虽然它们名称、用法可能有不同,但作用是一样的。通过使用这样的仪器,可以读取机器的历史工作数据,查看故障代码及维修建议,调整机械的工作参数等。(现在,很多厂家的工程机械已使用了多功能的电子显示监控仪表盘,也可以对整机的部分故障及修理提供一些信息)如果没有专用的仪器,修理整机电控系统及功能设置、调整会有很大困难,有些故障也可能无法修理。所以,准备并学会使用专用的仪器很重要。

日立专用修理仪器及软件使用

五十铃电控柴油发动机维修专用仪器

要收集并学会使用故障代码分析故障

现代的工程机械电控系统有很强大的功能,不仅可以对机械或发动机实现控制功能,还可以进行自我诊断、故障原因显示(故障代码),历史数据存储等多项功能。如果能了解了故障码的含义,对分析发动机故障原因及修理会有很大帮助。有些故障代码显示的内容就是故障本质,直接更换部件就能解决问题。

(关注“工程机械与维修”微信公众号,回复:4HK1,下载五十铃4HK1&6HK1发动机手册,有详实代码)

要了解软件系统的控制方式

柴油发动机电控系统除了包括可以看到的电气元件外,还有看不到的控制软件,而且这些软件有时还需要升级。工程机械电控系统是软件对机械的控制,传感器、电脑板本身、执行电磁阀等元件是实现电控的条件,软件是电控的核心。所以要了解电控系统中软件的控制条件及方式,有利于对发动机故障的分析。因为软件的控制方式,厂家是不会对外公布的,就是研发机构内部,也只有少数人知道,所以需要我们技术人员在机器上实验并积累。

比如:很多电控燃油系统发动机喷油器喷油的条件(设计原理)是(除系统硬件、软件、电原等工作都须正常工作外的条件):凸轮轴角度传感器、曲轴转速传感器检测到的信号正常,电脑能分析出发动机第一缸压缩冲程上止点的时间;发动机转速达到最低喷油转速,电脑板才会发出控制电流,使喷油器打开,实现喷油。否则,其它系统都正常,喷油器仍然不喷油,发动机不能起动。

所以,这类发动机如果大修时,发动机凸轮轴安装不对,电脑检测到的信号不满足电脑板发出电流的条件,喷油器不喷油,发动机当然不能起动。

五十铃电控高压共轨4HK1发动机凸轮轴安装位置图

柴油发动机电控系统多发故障

1.线束类故障

由于工程机械工作环境恶劣,发动机机体温度较高,工程机械工作中机体振动较大,所以发动机电控系统故障线束类故障较多。

通常由于线束固定不到位,常期抖动,导致线束磨损断开、导线漏电等故障最为常见,加之机体脏乱,有时很难查找。这部分故障,如果是与传感器连接的线束发生问题,通常会有故障代码,通过解读取故障代码,可以分析出原因,大致划出故障范围,然后认真查找线束故障点,即可找到故障;如果是与执行元件连接的线束有问题,通常没有故障代码,大部分会熔断相应的保险,所以当检查发现保险有熔断时,不能直接更换保险,(尤其是第一次更换保险后又熔断时)必须要找到漏电的原因,解决后才能更换保险,否则保险还会熔断;如果是供电的导线短路,通常会熔断供电保险,这时需要查找到故障点,解决问题后再更换保险,更不能盲目更换大容量的保险或用导线代之,否则有发生火灾的可能,导致重大事故。

最难的是上述三类故障原因有时会出现第四类故障现象:线束由于被磨损而漏电,但线束抖动,漏电现象时有时无,机械工作情况时好时坏,即所谓“幽灵”故障。这类故障难度最大,只能靠认真观察,抓住细微,仔细分析解决问题。理论上,解决问题的方法与上述三种方法相同。

线束连接器(线束故障多发点)

2.执行元件故障

执行原件本身故障一般没有故障代码,如果显示故障代码,显示的也不是元件本身故障,显示的是故障现象代码。这种故障,需要通过现象或故障代码进行分析,才能找到原因。

下边以日立ZX330-3挖掘机为例,做一下说明。

客户反应,挖掘机动力不足,有时会熄火。严重的时候可能发动机不能起动。

如修哥《学会将柴油发动机系统独立,维修从难变易》(点击查看)一文所述,日立ZX330-3挖掘机使用的是五十铃6HK1电控高压共轨柴油发动机,日本电装公司的电控高压共轨燃油系统。如果燃油系统低压部份供油不足;共轨压力不足;发动机缺缸工作,都可能导致上述现象。

燃油滤芯堵塞;低压电子燃油泵故障;高压油泵上的摆线齿轮泵磨损,燃油系统低压部分供油不足,会出现发动机动力不足。此部分故障,发动机控制系统无故障代码。

高压共轨压力限制阀漏油,高压油泵供油电磁阀(PCV阀)故障,导致共轨压力不足(故障码1239-1),也会出现上述故障现象。此部分故障,有故障代码,但代码指示的不是故障元件,是现故障象代码(高压共轨燃油不足)。

喷油器故障,严重时发动机缺缸工作,也会出现上述故障。此部分故障也无故障代码。

执行元件故障,只能通过分析锁定故障元件。如果需要进行更换元件试验来找到故障部位,原则是:先更换容易拆装的部件,然后更换不容易拆装的部件;先更换价格便宜的部件后更换价格昂贵的部件;更换的顺序是先更换外部部件后内部部件,即所谓的:先易后难,先便宜后昂贵,先外边后内部。

五十铃电控高压共轨4HK1发动机高压油泵电磁阀(SCV阀)

3.传感器类故障

传感器类故障,通常有故障代码。代感器故障,可以使用更换法进行实验。如更换后故障及代码依旧,就要考虑线束或电脑板故障了。

4.电脑板(ECU,电脑控制单元)类故障

上述故障部位都检查过了,依然不能解决问题,就要考虑电脑板故障了。电脑板故障,在没有专用检测设备的情况下,只能采用更换法进行试验了。因为电脑板价格昂贵,所以通常要对其外围元件先进行检查。需要提示的是:如果电原供电有问题,电脑板不会正常工作;传感器故障,通常不会损坏电脑板本身,外围元件故障或线束故障可能导致电脑板不能正常工作;电磁阀、线束等故障,可能会损坏电脑板;电脑板故障分硬件故障与软件故障,电脑板硬件故障需要更换电脑板,软件有故障时可以通过软件更新的办法修复;工程机械电子控制系统中,不同的电脑板之间可能会因自身软、硬件故障导致其它电脑板软、硬件的损坏。综上所述,更换工程机械电脑板时,一定要慎重。

五十铃电控高压共轨4HK1发动机控制模块(电脑板,ECM)

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