論文：高壓共軌柴油機(jī)工作原理與故障診斷
山東交通學(xué)院畢業(yè)論文
山東交通學(xué)院
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題目：高壓共軌柴油機(jī)工作原理與故障診斷
系 別 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè)
班 級
學(xué) 號
姓 名
指導(dǎo)教師
二○一三年 六 月
山東交通學(xué)院畢業(yè)論文
摘 要
隨著能源和環(huán)境問題的日益突出,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。高壓共軌噴射系統(tǒng)對柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、動力性及減噪方面具有突出貢獻(xiàn),應(yīng)用得越來越廣泛。共軌式電控噴射技術(shù)是今后現(xiàn)代車用柴油機(jī)發(fā)展的必然趨勢。經(jīng)過多年的研究和新技術(shù)的應(yīng)用，柴油機(jī)的現(xiàn)狀已與往日不可同喻，這些技術(shù)將進(jìn)一步把柴油機(jī)推向車用動力的主流。文章闡述了柴油機(jī)高壓共軌技術(shù)的發(fā)展歷程，高壓共軌柴油發(fā)動機(jī)的組成及其在現(xiàn)代車輛上的應(yīng)用，同時分析了柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，重點(diǎn)分析了柴油機(jī)電控高壓共軌系統(tǒng)的工作原理。旨在讓人們對柴油機(jī)有更深的了解，同時對柴油機(jī)的發(fā)展趨勢作出預(yù)測。
關(guān)鍵詞：柴油機(jī)，高壓共軌，發(fā)展趨勢
高壓共軌柴油機(jī)工作原理與故障診斷
Abstrac
With the energy and environmental issues become increasingly prominent, to
achieve energy saving has important practical significance. The high pressure common rail injection system have made a great contribution to the fuel economy, power and noise reduction of diesel engines.And so it was widely applied. The Common Rail injection technology is the inevitable trend of the future of modern car diesel engine development. After years of research and application of new technologies, the status of the diesel engine can not be mentioned in the same breath. These technologies will further the diesel to the mainstream of the vehicle power. This paper describes the course of development of high-pressure diesel common rail technology, the composition of the high-pressure common-rail diesel engine and its application in modern vehicles, and also analyzed the development trend of electronic control fuel injection system,especially on the operrational principle. The paper aimed at a deeper understanding of the diesel engine to people and make a forecast of the development trend of diesel engines.
Keywords: Diesel Engines，High Pressure Common Rail， Development Trends
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目 錄
前 言..........................................................................................................................................1
1高壓共軌發(fā)動機(jī)的發(fā)展.........................................................................................................2
2高壓共軌柴油機(jī)組成及工作原理.........................................................................................5
2.1高壓共軌柴油機(jī)的組成..............................................................................................5
2.1.1噴油量控制系統(tǒng) EDC.....................................................................................5
2.1.2噴油定時控制系統(tǒng)...........................................................................................5
2.1.3增壓壓力控制系統(tǒng)...........................................................................................5
2.1.4廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng).......................................................................................5
2.1.5 電熱塞控制系統(tǒng)..............................................................................................6
2.2柴油機(jī)電控高壓共軌系統(tǒng)原理..................................................................................6
2.2.1輸油泵工作原理理及特點(diǎn)...............................................................................6
2.2.2噴油器工作原理...............................................................................................6
2.2.3高壓共軌柴油機(jī)工作原理...............................................................................7
2.2.4高壓共軌系統(tǒng)的特點(diǎn).......................................................................................8
3高壓共軌柴油機(jī)的常見故障與維修方法（以康明斯柴油機(jī)為例）.................................9
3.1發(fā)動機(jī)在冬季起動更困難..........................................................................................9
3.2發(fā)動機(jī)起動時，曲軸不能轉(zhuǎn)動..................................................................................9
3.3發(fā)動機(jī)起動時可以轉(zhuǎn)動，但不能起動，排氣管中無煙........................................10
3.4發(fā)動機(jī)起動困難或不能起動，排氣管大量排白煙................................................10
3.5發(fā)動機(jī)動力不足，排濃黑煙....................................................................................11
3.6發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中突然熄火............................................................................................12
3.7發(fā)動機(jī)“飛車”........................................................................................................13
3.8發(fā)動機(jī)“開鍋”，逐漸過熱......................................................................................14
3.9機(jī)油消耗量過大........................................................................................................15
3.10拉缸響......................................................................................................................16
4高壓共軌柴油機(jī)的檢測與調(diào)整方法...................................................................................18
4.1參數(shù)調(diào)整....................................................................................................................18
4.1.1怠速的調(diào)整.....................................................................................................18
4.1.2尾氣排放的調(diào)整.............................................................................................18
4.2主要部件的檢測........................................................................................................18
4.2.1空氣流量計.....................................................................................................18
4.2.2進(jìn)氣溫度傳感器.............................................................................................19
4.2.3節(jié)氣門位置傳感器.........................................................................................19
高壓共軌柴油機(jī)工作原理與故障診斷
4.2.4冷卻液溫度傳感器.........................................................................................19
4.2.5噴油器.............................................................................................................19
4.2.6氧傳感器.........................................................................................................20
4.2.7燃油壓力.........................................................................................................20
5高壓共軌技術(shù)在現(xiàn)代車輛上的應(yīng)用...................................................................................21
5.1在轎車和輕型商用車上的應(yīng)用................................................................................21
5.2在卡車柴油機(jī)上的應(yīng)用............................................................................................21
5.3實(shí)例分析....................................................................................................................21
結(jié) 論........................................................................................................................................24
致 謝........................................................................................................................................25
參考文獻(xiàn)..................................................................................................................................26
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前 言
柴油機(jī)共軌式電控燃油噴射系統(tǒng)技術(shù)集計算機(jī)控制技術(shù)、現(xiàn)代傳感檢測技術(shù)和先進(jìn)的噴油結(jié)構(gòu)于一身。共軌式電控燃油噴射系統(tǒng)不再采用傳統(tǒng)的柱塞泵脈動供油的原理，而是共軌直接或間接的形成恒定的高壓燃油，分送到每個噴油器，并借助于集成在每個噴油器上的高速電磁開關(guān)閥的開啟與閉合，定時，定量的控制噴油器噴射至最佳的燃燒比和良好的霧化，以及最佳的點(diǎn)火時間、足夠的點(diǎn)火能量和最少的污染排放。[1]該新技術(shù)已在國外以柴油機(jī)提供動力的汽車上投入使用。共軌式燃油噴射技術(shù)的現(xiàn)有研究結(jié)果表明噴油壓力高，燃油霧化后顆粒就越細(xì)，排放的有害氣體顆粒就越少。
高壓共軌柴油機(jī)工作原理與故障診斷
1高壓共軌發(fā)動機(jī)的發(fā)展高壓共軌發(fā)動機(jī)的發(fā)展
隨著人們對柴油機(jī)智能化、強(qiáng)度化、經(jīng)濟(jì)性和排放性的要求越來越高，燃油噴射系統(tǒng)的研究也越來越受到重視。未來柴油機(jī)必須滿足更嚴(yán)格的排放法規(guī)，而高壓共軌系統(tǒng)具有高度的控制靈活性，其已成為降低柴油機(jī)排放的主要核心技術(shù)之一。高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)作為一種高度柔性控制的燃油噴射系統(tǒng)，以其顯著的優(yōu)越性已經(jīng)成為現(xiàn)代柴油機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢之一。在汽車及工程機(jī)械用柴油機(jī)中,每工作循環(huán)柴油噴射過程的時間大約只有千分之幾秒,實(shí)驗(yàn)證明,在噴射過程中高壓油路各位置的壓力隨時間不同而變化的。由于高壓油路中柴油的壓力波動,使實(shí)際的噴油狀態(tài)與噴油泵所規(guī)定的供油規(guī)律存在著較大的差異。油管內(nèi)的壓力波動可能會導(dǎo)致噴油器在主噴射之后產(chǎn)生二次噴油現(xiàn)象,但是二次噴油不可能完全燃燒, 于是增加了廢氣排放量和柴油消耗。另外,每次噴射完成后,高壓油管內(nèi)的殘余油壓都會發(fā)生變化波動,并且產(chǎn)生不穩(wěn)定的噴射,特別在低轉(zhuǎn)速情況下容易發(fā)生上述現(xiàn)象,通常引起不均勻噴油,嚴(yán)重時會發(fā)生間歇性不噴射現(xiàn)象。為了解決這個燃油噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的缺陷,現(xiàn)代柴油機(jī)采用了“高壓共軌” 的技術(shù)。[2]
共軌式電控燃油噴射技術(shù)通過共軌形成恒定的高壓燃油，再將燃油分送到每2個噴油器，并借助于集成在每個噴油器上的高速電磁開關(guān)閥的開啟與閉合，定時、定量地控制噴油器噴射至柴油機(jī)燃燒室的油量，從而保證柴油機(jī)達(dá)到最佳的燃燒比和良好的霧化，以及最佳的點(diǎn)火時刻、足夠的點(diǎn)火能量和最少的污染排放。共軌系統(tǒng)將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開，電磁閥控制的噴油器替代了傳統(tǒng)的機(jī)械式噴油器，共軌內(nèi)燃油壓力由壓力調(diào)節(jié)閥控制，可在一定范圍內(nèi)自由設(shè)定。
ECU(計算機(jī))根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器、油門位移傳感器送來的轉(zhuǎn)速信號、油門位置信號，首先計算出基本噴油量，基本噴油特性保證發(fā)動機(jī)具有整體優(yōu)良的動力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性及調(diào)速性;然后根據(jù)冷卻水溫、進(jìn)氣三力、進(jìn)氣溫度等傳感器送來的信號進(jìn)行修正計算，精確地確定柴油機(jī)在各種環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)的最佳供油時刻，并將噴油時刻信號通過發(fā)動機(jī)線束傳給噴油器電磁開關(guān)閥，實(shí)現(xiàn)最佳噴油量。共軌內(nèi)有個壓力傳感器，它時時監(jiān)測共軌內(nèi)壓力，并將這一壓力信號傳給ECU，ECU通過對燃油量的調(diào)節(jié)來控制共軌內(nèi)壓力達(dá)到希望值，從而實(shí)現(xiàn)共軌內(nèi)燃油壓力恒定。
共軌系統(tǒng)在噴油過程中，除了可實(shí)現(xiàn)主噴射外，還可方便地加人一次或多次預(yù)噴射或后噴射，使每個循環(huán)的柴油噴射次數(shù)達(dá)到2一4次之多。系統(tǒng)構(gòu)成電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)，主要由電控單元(ECU)、高壓油泵、共軌管、電控噴油器、各種傳感器及管理軟件等組成。低壓燃油泵將燃油輸入高壓油泵，高壓油泵將高壓燃油加壓送入油軌。高壓油軌中的壓力由電控單元根據(jù)油軌壓力傳感器測量的油軌壓力以及需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，高壓油軌內(nèi)的燃油經(jīng)過高壓油管，根據(jù)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)，電控單元(ECU)從預(yù)設(shè)的 MAP 圖中找到合適的噴油定時和噴油持續(xù)期，控制噴油器電磁閥的開閉，從而控制噴油定時和噴油量。[3]
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柴油燃油噴射系統(tǒng)從機(jī)械控制式發(fā)展到電子控制式系統(tǒng)后，電子噴射系統(tǒng)又經(jīng)歷了三次變革，即位置式燃油噴射系統(tǒng)、時間式燃油噴射系統(tǒng)和時間壓力式燃油噴射系統(tǒng)（共軌系統(tǒng)）。高壓共軌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了壓力建立和噴射過程的分離，從而使控制過程更具有柔性，能更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)小油量的精確控制，更好地實(shí)現(xiàn)多次噴射。
德國 4000 系列柴油機(jī)高壓共軌噴射系統(tǒng) 德國MTU公司和L'Orange公司合作開發(fā)的 4000系列高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)主要由高壓泵、共軌管、噴油器和電子控制裝置（ECS-發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)），該系統(tǒng)可任意調(diào)整噴油始點(diǎn)、噴油量和噴油壓力，其噴油量是通過高壓徑向柱塞泵的行程利用率來控制的。在泵的進(jìn)油口裝有節(jié)流閥，通過其截面確定泵的輸送流量，克服了舊式噴油泵中采用柱塞斜邊控制時存在的高壓側(cè)液壓效率低與低壓側(cè)有穴蝕的問題。電子控制的噴油器可以靈活控制噴油始點(diǎn)和噴油量。噴油始點(diǎn)的噴油率陡度與針閥關(guān)閉過程完全無關(guān)，它可通過進(jìn)出節(jié)流截面的比例關(guān)系來確定。目前，共軌燃油噴射系統(tǒng)應(yīng)用十分普遍，博世公司已生產(chǎn)出2500萬套共軌系統(tǒng)，并在江蘇無錫投資建設(shè)了技術(shù)中心和工廠，實(shí)現(xiàn)了本地化生產(chǎn)。長城汽車與博世公司開發(fā)出了高壓共軌柴油發(fā)動機(jī)，此外奧迪、奔馳、華泰等品牌也推出了采用共軌系統(tǒng)的汽車。我國部分大學(xué)、研究所和企業(yè)也通過合作或獨(dú)立自主研發(fā)，取得了各具特色的研究成果，并有數(shù)十項(xiàng)專利公布。因此，我國在電控直噴式柴油機(jī)方面已積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，但總體來說與國外還存在差距，主要體現(xiàn)在制造工藝和批量生產(chǎn)的質(zhì)量控制。此外，國內(nèi)共軌系統(tǒng)相關(guān)配套體系不健全，部分零部件還依靠進(jìn)口，如單片機(jī)芯片、共軌壓力傳感器等。
從1997年博世與奔馳公司聯(lián)合開發(fā)了共軌柴油噴射系統(tǒng) (Common Rail System) 開始。到現(xiàn)在柴油共軌系統(tǒng)已開發(fā)了三代。第一代共軌系統(tǒng)總是保持燃油在最高壓力,造成能量的浪費(fèi)和較高的燃油溫度。第二代共軌系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機(jī)需求可以改變?nèi)加偷妮敵鰤毫?并且具有預(yù)噴射和后噴射功能。預(yù)噴射是在主噴射之前的百萬分之幾秒內(nèi)將少量的燃油被噴進(jìn)了氣缸壓燃,預(yù)加熱燃燒室。預(yù)熱后的氣缸使主噴射后的壓燃更加容易,缸內(nèi)的壓力和溫度不再是突然地增加,有利于降低燃燒噪音和減少突然爆震燃燒的可能。在膨脹過程中進(jìn)行后噴射,產(chǎn)生二次燃燒,將缸內(nèi)溫度增加200℃～250℃,降低了排氣中的碳?xì)浠衔?優(yōu)化了發(fā)動機(jī)排放。第三代— —壓電式(piezo)共軌系統(tǒng),壓電執(zhí)行器代替了電磁閥,于是得到了更加精確的噴射控制。取消了燃油回油管, 在結(jié)構(gòu)上更簡單;壓力可從5200～2000巴范圍內(nèi)彈性調(diào)節(jié);最小噴射量可控制在0.5mm3,減小了煙度和NOX 的排放。比如博世公司最近推出帶piezo壓電直列式噴油器的第三代共軌系統(tǒng)與前幾代產(chǎn)品相比,它能有效降低尾氣近20%,提高發(fā)動機(jī)動力5%,降低嘈音3分貝。這是北京福田康明斯發(fā)動機(jī)公司研發(fā)的新一代發(fā)動機(jī)高壓共軌技術(shù)。
高壓共軌電控燃油噴射技術(shù)的出現(xiàn)使得柴油機(jī)的發(fā)展獲得了新生,它不僅保留了傳統(tǒng)柴油機(jī)卓越的燃油經(jīng)濟(jì)性能,還開辟了降低柴油發(fā)動機(jī)排放和噪音的新途徑。在此,就共軌噴射系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展提出一點(diǎn)看法。政府應(yīng)該在制定環(huán)保法規(guī)的同時,采取措施確
高壓共軌柴油機(jī)工作原理與故障診斷
保燃油質(zhì)量。以目前低劣的柴油質(zhì)量,根本無法適應(yīng)電子控制高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的要求。目前我國對高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的研究與開發(fā)尚處于起步階段，發(fā)動機(jī)燃油噴射系統(tǒng)由機(jī)械式噴射系統(tǒng)向電控式噴射系統(tǒng)過渡還主要依靠國外技術(shù)來實(shí)現(xiàn) 。為盡快提高我國的自主開發(fā)和核心競爭力，應(yīng)不遺余力地在電控噴油器、液力控制閥、噴油嘴偶件和高速執(zhí)行器、ECU 軟硬件等關(guān)鍵零部件的制造以及控制策略和功能、匹配標(biāo)定技術(shù)、提高產(chǎn)品可靠性和安全、降低制造成本等方面開展研究。
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2高壓共軌柴油機(jī)組成及工作原理
2.1高壓共軌柴油機(jī)的組成
發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)的核心功能由電控單元來實(shí)現(xiàn)。傳感器為EDC電控單元提供發(fā)動機(jī)的當(dāng)前工況信息，電控單元對傳感器的信號進(jìn)行分析以后，根據(jù)預(yù)定的控制策略對執(zhí)行器發(fā)出控制信號，控制噴油量、噴油始點(diǎn)、增壓壓力、廢氣再循環(huán)和電熱塞系統(tǒng)。 發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)的核心功能由電控單元來實(shí)現(xiàn)。傳感器為EDC電控單元提供發(fā)動機(jī)的當(dāng)前工況信息，電控單元對傳感器的信號進(jìn)行分析以后，根據(jù)預(yù)定的控制策略對執(zhí)行器發(fā)出控制信號，控制噴油量、噴油始點(diǎn)、增壓壓力、廢氣再循環(huán)和電熱塞系統(tǒng)。[4]
2.1.1噴油量控制系統(tǒng)EDC
DC電控單元分析發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、加速踏板位置和冷卻水溫等傳感器的信號，確定所需噴油量，并發(fā)相應(yīng)控制信號給噴油泵中的油量調(diào)節(jié)器。通過安裝在油量調(diào)節(jié)器上的活塞位移傳感器的反饋，實(shí)現(xiàn)油量的閉環(huán)控制。在空氣量不夠的情況下為了避免黑煙，要根據(jù)煙度限制MAP圖限制油量。
2.1.2噴油定時控制系統(tǒng)
噴油始點(diǎn)影響發(fā)動機(jī)起動性能、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能。EDC電控單元通過噴油量、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和冷卻水溫等信號確定最優(yōu)噴油始點(diǎn)，給噴油泵中的噴油始點(diǎn)控制閥發(fā)出相應(yīng)的控制信號。
2.1.3增壓壓力控制系統(tǒng)
控制單元根據(jù)進(jìn)氣管壓力傳感器、進(jìn)氣管溫度傳感器和海拔傳感器等信號確定增壓壓力控制電信號，傳給增壓壓力控制閥。增壓壓力控制閥把電信號轉(zhuǎn)化成真空度信號，傳給廢氣渦輪增壓器上的增壓壓力調(diào)節(jié)閥，控制增壓壓力沿理想的特性曲線運(yùn)行。
2.1.4廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)
在控制單元內(nèi)，存有EGR特性曲線，它包括發(fā)動機(jī)各工況點(diǎn)所需的空氣量�？刂茊卧每諝饬髁總鞲衅鞯男盘枺褜�(shí)際進(jìn)氣量與標(biāo)定進(jìn)氣量進(jìn)行比較，為補(bǔ)償這個差值，對EGR控制閥發(fā)出相應(yīng)的控制電信號。EGR控制閥把電信號轉(zhuǎn)化成真空度信號傳給EGR閥，改變EGR閥的開度，控制廢氣再循環(huán)率。廢氣再循環(huán)（EGR）是為了減少排氣中的氮氧化物。直噴系統(tǒng)的缸內(nèi)溫度相對較高，而且柴油機(jī)工作在富氧的環(huán)境下，因此排氣中產(chǎn)生大量的氮氧化物。部分的排氣通過EGR閥與新鮮空氣混合進(jìn)入發(fā)動機(jī)，這樣缸內(nèi)混合 氣的含氧量就降低，從而降低氮氧化物排放。廢氣再循環(huán)率要受到限制，因?yàn)檫^多的廢氣會使碳?xì)�、一氧化碳和微粒排放惡化�?/p>
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2.1.5 電熱塞控制系統(tǒng)
電熱塞控制集成在EDC電控單元中，控制分為兩部分：預(yù)熱和后熱。預(yù)熱：由于直噴柴油機(jī)的啟動性能好，預(yù)熱只需在溫度低于+9℃以下進(jìn)行，冷卻水溫傳感器為電控單元提供準(zhǔn)確的溫度信號，駕駛員通過儀表盤上的預(yù)熱報警燈了解預(yù)熱情況。后熱：發(fā)動機(jī)啟動以后，就要進(jìn)入后熱階段，后熱可以減少發(fā)動機(jī)的噪音，改善怠速工況的發(fā)動機(jī)性能，并且降低碳?xì)渑欧�。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2500rpm時后熱階段停止。電熱塞控制集成在EDC電控單元中，控制分為兩部分：預(yù)熱和后熱。
2.2柴油機(jī)電控高壓共軌系統(tǒng)原理
2.2.1輸油泵工作原理理及特點(diǎn)
(1)輸油泵燃油總流程
燃油從燃油箱被吸入到進(jìn)油泵，然后通過PCV 輸送到抽吸機(jī)構(gòu)。PCV 將抽吸機(jī)構(gòu)抽吸的燃油量調(diào)整到必要的排出量，然后燃油通過出油閥被壓送到油軌。
(2)燃油排供油控制
從進(jìn)油泵輸送的燃油經(jīng)過柱塞抽吸。為了調(diào)整油軌壓力，PCV 對排放量進(jìn)行控制。實(shí)際操作如下所示。
每一個行程期間PCV 和柱塞的操作:
a)進(jìn)氣行程
在柱塞下降行程中，PCV 打開，同時低壓燃油通過PCV 被吸入到柱塞室中。
b)預(yù)行程
就在柱塞進(jìn)入上升行程時，PCV 不通電并保持開啟。此時，通過PCV 吸入的燃油沒經(jīng)過加壓（預(yù)行程）而通過PCV 返回。
c)抽吸行程
在獲得所需排放量的最佳時機(jī)，提供電力使PCV 關(guān)閉，則返回通道關(guān)閉，同時柱塞室中的壓力上升。因此，燃油流經(jīng)出油閥（反向切斷閥），然后被抽吸到油軌。具體情況是，PCV 關(guān)閉之后柱塞升程部分變成排放量，而且通過改變PCV 關(guān)閉正時（柱塞行程的終點(diǎn)），排放量得到改變，從而使油軌壓力得到控制。
d)進(jìn)氣行程
當(dāng)凸輪超過最大升程時，柱塞進(jìn)入下降行程，同時柱塞室中的壓力下降。此時，出 油閥關(guān)閉，燃油抽吸停止。此外，PCV 由于被斷電而打開，低壓燃油被吸入到柱塞室。 具體情況是，系統(tǒng)進(jìn)入A 狀態(tài)。
2.2.2噴油器工作原理
噴油器通過控制室中的燃油壓力來控制噴射。TWV 通過對控制室中的燃油泄漏進(jìn)行控制從而對控制室的燃油壓力進(jìn)行控制。TWV 隨噴油器類型的不同而改變。
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a. 無噴射，當(dāng)TWV 未通電時，它切斷控制室的溢流通道，因此控制室中的燃油壓力和施加到噴嘴針的燃油壓力為同一油軌壓力。從而，噴嘴針閥由于控制活塞的承壓面和噴嘴彈簧力之間的差別而關(guān)閉，燃油未噴射。對于X1 型，外部閥被彈簧力和外部閥中的燃油壓力推向座，從而控制室的泄漏通道被切斷。對于X2/G2 型，控制室出油量孔直接在彈簧力作用下關(guān)閉。
b. 噴射，當(dāng)TWV 通電開始時，TWV 閥被拉起，從而打開控制室的溢流通道。當(dāng)溢流通道打開時，控制室中的燃油流出，壓力下降。由于控制室中的壓力下降，噴嘴針處的壓力克服向下壓的力，噴嘴針被向上推，噴射開始。當(dāng)燃油從控制室泄漏時，流量受到量孔的限制，因此噴嘴逐漸打開。隨著噴嘴打開，噴射率升高。隨著電流被繼續(xù)施加到TWV，噴嘴針最終達(dá)到最大升程，從而實(shí)現(xiàn)最大噴射率。多余燃油通過如圖所示的路徑返回到燃油箱。
c. 噴射結(jié)束，TWV 通電結(jié)束時，閥下降，從而關(guān)閉控制室的溢流通道。當(dāng)溢流通道關(guān)閉時，控制室中的燃油壓力立即返回油軌壓力，噴嘴突然關(guān)閉，噴射停止。
2.2.3高壓共軌柴油機(jī)工作原理
高壓共軌系統(tǒng)利用較大容積的共軌腔將油泵輸出的高壓燃油蓄積起來，并消除燃油中的壓力波動，然后再輸送給每個噴油器，通過控制噴油器上的電磁閥實(shí)現(xiàn)噴射的開始和終止。其主要特點(diǎn)可以概括如下：
共軌腔內(nèi)的高壓直接用于噴射，可以省去噴油器內(nèi)的增壓機(jī)構(gòu)；而且共軌腔內(nèi)是持續(xù)高壓，高壓油泵所需的驅(qū)動力矩比傳統(tǒng)油泵小得多。
通過高壓油泵上的壓力調(diào)節(jié)電磁閥，可以根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷狀況以及經(jīng)濟(jì)性和排放性的要求對共軌腔內(nèi)的油壓進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，尤其優(yōu)化了發(fā)動機(jī)的低速性能。
通過噴油器上的電磁閥控制噴射定時，噴射油量以及噴射速率，還可以靈活調(diào)節(jié)不同工況下預(yù)噴射和后噴射的噴射油量以及與主噴射的間隔。供油泵從油箱將燃油泵入高壓油泵的進(jìn)油口，由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的高壓油泵將燃油增壓后送入共軌腔內(nèi)，再由電磁閥控制各缸噴油器在相應(yīng)時刻噴油。
預(yù)噴射在主噴射之前，將小部分燃油噴入氣缸，在缸內(nèi)發(fā)生預(yù)混合或者部分燃燒，縮短主噴射的著火延遲期。這樣缸內(nèi)壓力升高率和峰值壓力都會下降，發(fā)動機(jī)工作比較緩和，同時缸內(nèi)溫度降低使得NOX排放減小。預(yù)噴射還可以降低失火的可能性，改善高壓共軌系統(tǒng)的冷起動性能。
柴油機(jī)主噴射初期降低噴射速率，也可以減少著火延遲期內(nèi)噴入氣缸內(nèi)的油量。提高主噴射中期的噴射速率，可以縮短噴射時間從而縮短緩燃期，使燃燒在發(fā)動機(jī)更有效的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)完成，提高輸出功率，減少燃油消耗，降低碳煙排放。主噴射末期快速斷油可以減少不完全燃燒的燃油，降低煙度和碳?xì)渑欧�。共軌式電控燃油噴射技術(shù)通過共軌直接或間接地形成恒定的高壓燃油，分送到每個噴油器，并借助于集成在每個噴油器上的高速電磁開關(guān)閥的開啟與閉合，定時、定量地控制噴油器噴射至柴油機(jī)燃燒室
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高壓共軌柴油機(jī)工作原理與故障診斷
的油量，從而保證柴油機(jī)達(dá)到最佳的燃燒比和良好的霧化，以及最佳的點(diǎn)火時間、足夠的點(diǎn)火能量和最少的污染排放。
共軌技術(shù)是指高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方式。它由高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供油管，通過對公共供油管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速無關(guān)，可以大幅度減小柴油機(jī)供油壓力隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，因此也就減少了傳統(tǒng)柴油機(jī)的缺陷[5]。
2.2.4高壓共軌系統(tǒng)的特點(diǎn)
高壓共軌系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的噴油系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，最大的特點(diǎn)就是將燃油壓力產(chǎn)生和燃油噴射分離，以此對軌管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制。
①可靠性，對輕型車來說系統(tǒng)零部件成熟且有長期使用考核驗(yàn)證，中型比較成熟。
②繼承性，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。
③靈活性，高壓共軌油壓獨(dú)立于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制，整車控制功能強(qiáng)。
④噴油壓力，共軌管壓力1600bar、普通壓力180kgf/cm2。
⑤多次噴油，可以實(shí)現(xiàn)多次噴射，目前最好的共軌系統(tǒng)可以進(jìn)行6次噴射，共軌系統(tǒng)的靈活性好。
⑥升級潛力，多次噴油特別是后噴能力使得共軌系統(tǒng)特別方便與后處理系統(tǒng)配合。 ⑦匹配適合性，結(jié)構(gòu)移植方便，適應(yīng)范圍廣，與柴油機(jī)均能很好匹配。
⑧時間控制，時間控制系統(tǒng)拋棄了傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)的泵、管、嘴、系統(tǒng)，用高速電磁閥直接控制高壓燃油的通與斷，噴油量由電磁閥開啟和切斷的時間來確定，時間控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，將噴油量和噴油正時的控制合二為一，控制的自由度更大，同時能較大地提高噴油壓力。
⑨環(huán)保，高壓共軌式燃油噴射技術(shù)有助于減少柴油機(jī)尾氣排放量，以及改善噪聲、燃油消耗等方面的綜合性能。[5]
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3高壓共軌柴油機(jī)的常見故障與維修方法（高壓共軌柴油機(jī)的常見故障與維修方法（以康明斯柴油機(jī)為例）以康明斯柴油機(jī)為例）
3.1發(fā)動機(jī)在冬季起動更困難
發(fā)動機(jī)的起動不僅決定于本身的技術(shù)狀況，還受外界氣溫的影響。冬季低溫下起動更困難，主要是由如下原因所致：冬季氣候寒冷、環(huán)境溫度低、機(jī)油粘度增大、各運(yùn)動機(jī)件的摩擦阻力增加、使起動轉(zhuǎn)速降低、難以起動。蓄電池容量隨溫度下降而減少，使起動轉(zhuǎn)速進(jìn)一步降低。由于起動轉(zhuǎn)速降低、壓縮空氣滲漏增多、氣缸壁散熱量增大、致使壓縮終了時空氣的溫度和壓力大為降低，使柴油發(fā)火的延遲期增長，嚴(yán)重時甚至不能燃燒。低溫下的柴油粘度增大，使噴射速度降低，加上空氣在壓縮終了時的旋流速度、溫度和壓力都比較低使噴入氣缸的柴油霧化質(zhì)量差，難以與空氣迅速形成良好的可燃?xì)怏w并及時發(fā)火燃燒，甚至不能著火，導(dǎo)致起動困難。[6]
3.2發(fā)動機(jī)起動時，曲軸不能轉(zhuǎn)動
發(fā)動機(jī)起動時，在起動系統(tǒng)完好的情況下，若變速器置于空檔位置，按起動開關(guān)，起動機(jī)有響聲而曲軸不能轉(zhuǎn)動，則屬于機(jī)械故障。引起發(fā)動機(jī)曲軸不能轉(zhuǎn)動的原因及診斷與修復(fù)方法如下所述。
原因：
①起動機(jī)與飛輪齒嚙合不良。齒圈與起動機(jī)齒輪在起動發(fā)動機(jī)時會發(fā)生撞擊，造成牙齒損壞或牙齒單面磨損。若牙齒連續(xù)三個以上損壞或磨損嚴(yán)重，起動機(jī)齒輪與齒圈牙齒便難以嚙合。
②粘缸。發(fā)動機(jī)溫度過高時停車熄火，熱量難以散出，高溫下的活塞環(huán)與氣缸粘連冷卻后無法起動。
③曲軸抱死。由于潤滑系故障或缺機(jī)油造成滑動軸承干摩擦，以致最終抱死曲軸而無法起動。
④噴油泵柱塞卡死。
診斷與修復(fù)方法：
①若飛輪有連續(xù)三個以上牙齒損壞，且與起動機(jī)齒正好相對，就會導(dǎo)致兩者齒輪不能嚙合。在這種狀態(tài)下，只需用撬棒將飛輪撬轉(zhuǎn)一個角度，再按起動按鈕便可順利起動。對于損壞的飛輪牙齒，一般可采用焊接修復(fù)。
齒圈松動時可從飛輪殼起動機(jī)安裝口處確認(rèn)。若齒圈松動，則須更換新件。在安裝時應(yīng)先將齒圈放在加熱箱中加熱，而后趁熱壓在飛輪上，冷卻后即可緊固于飛輪上。
③齒圈牙齒單邊磨損嚴(yán)重時可將齒圈壓下，前后端面翻轉(zhuǎn)后再裝在飛輪上使用。 ④經(jīng)檢查齒輪嚙合正常，起動時飛輪不轉(zhuǎn)動，則應(yīng)視為發(fā)動機(jī)內(nèi)部故障，如曲軸抱死活塞粘缸、離合器卡滯等。對此應(yīng)進(jìn)一步觀察。可先查離合器有無破損卡滯，再檢查噴油泵柱塞是否卡滯和發(fā)動機(jī)內(nèi)部有無異物等故障。
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高壓共軌柴油機(jī)工作原理與故障診斷
3.3發(fā)動機(jī)起動時可以轉(zhuǎn)動，但不能起動，排氣管中無煙
起動發(fā)動機(jī)時，排氣管無煙排出，也無爆發(fā)聲，一般屬柴油沒有進(jìn)缸。
原因 ：
①油箱中無油。燃油濾清器、油水分離器堵塞。
②低壓油路不供油。
③噴油泵不泵油。
④油路中有空氣。
⑤配氣相位失準(zhǔn)。氣門的打開時刻與活塞在氣缸中的行程不協(xié)調(diào)。如活塞在氣缸中作壓縮行程時進(jìn)、排氣門打開著，新鮮空氣被趕出氣缸，以致氣缸中沒有燃燒氣體無法起動。
⑥型噴油泵電磁閥壞，處于關(guān)閉狀態(tài)，柴油不能進(jìn)入高壓腔。
診斷與處理方法：
原則：先外后內(nèi)、先易后難。
①察看噴油泵熄火拉線是否回位。
②油箱內(nèi)是否有油，油箱開關(guān)是否打開。
③噴油泵操縱拉桿和驅(qū)動連接盤的緊固螺栓是否脫落。
④擰松噴油泵上的放氣螺釘，用手油泵泵油排氣。
⑤檢查油管是否漏氣或堵塞。
⑥檢查燃油濾清器和油水分離器是否堵塞。
⑦起動機(jī)帶發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動，檢查輸油泵是否泵油。
⑧拆松噴油器進(jìn)油管接頭，油門加到底，按下起動機(jī)開關(guān)，檢查噴油泵是否泵油。若不泵油，說明油量調(diào)節(jié)拉桿卡在停油位置，即齒條發(fā)卡，若是A_型泵，應(yīng)取下噴油泵的邊蓋，檢查并排除故障。若是P_型泵等，則需采取相應(yīng)措施處理。
⑨檢查配氣相位是否準(zhǔn)確，若未對正，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。
⑩對于裝 VE泵的發(fā)動機(jī)來說，檢查斷油電磁閥和控制電路是否有故障。當(dāng)確認(rèn)斷油電磁閥損壞，又不能立即找到新電磁更換時，可采用拆下電磁閥，取出柱塞閥和彈簧后原樣裝復(fù)，并對電磁閥采取斷電處理的應(yīng)急措施，此法不能進(jìn)行電熄火，可以手動熄火。
3.4發(fā)動機(jī)起動困難或不能起動，排氣管大量排白煙
發(fā)動機(jī)起動時，排氣管排出大量白煙一般不屬供油系故障。
原因 ：
①柴油中有水，水在氣缸內(nèi)蒸發(fā)成水蒸氣，從排氣管排出。
②氣缸蓋螺栓松動或氣缸墊沖壞，使冷卻水進(jìn)入氣缸。
③氣缸體或氣缸蓋的某處有沙眼或裂紋，水進(jìn)入氣缸蒸發(fā)排出。
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山東交通學(xué)院畢業(yè)論文
診斷與處理方法：
①用手接近排氣管消聲器出口處，手上潮濕留有水珠則確認(rèn)有水進(jìn)入氣缸。
②檢查柴油中是否有水。查看油水分離器中是否有大量水，若有大量水，則是燃油 質(zhì)量差。首先應(yīng)清除高、低壓油路中的水分，再將油箱的放污螺塞打開放出油箱中的水， 最后用清潔柴油沖洗油箱。
③打開水箱蓋，按起動機(jī)按鈕的同時觀察加水口的水面是否冒氣泡。 如果機(jī)油中有水或加水口的水面有氣泡冒出?則說明冷卻水進(jìn)入氣缸內(nèi)。
④在拆卸缸蓋前，應(yīng)先檢查每一個螺栓的松緊度，如有松動的螺栓，擰緊后再查看是否漏水。若仍漏水，再進(jìn)行下一步檢查。
⑤進(jìn)一步查找具體漏水部位，可向水箱充氣，壓力不大于200kPa。打開油底殼在發(fā)動機(jī)底部察看漏水處，再打開缸蓋查看缸蓋底部和氣缸墊，檢查故障部位。對于有向缸內(nèi)漏水的部件，采取換件維修或更換新總成的方法。
3.5發(fā)動機(jī)動力不足，排濃黑煙
發(fā)動機(jī)動力不足，轉(zhuǎn)速不均，排氣管排濃黑煙霧的現(xiàn)象有兩種：一種是連續(xù)排黑煙，另一種是斷續(xù)排黑煙，且發(fā)動機(jī)抖震。發(fā)動機(jī)動力不足且連續(xù)排黑煙，是發(fā)動機(jī)大多數(shù)缸或所有的缸均供油量過多，燃油與空氣混合比例失調(diào)，燃燒時嚴(yán)重缺氧，柴油燃燒不完全，懸浮游離狀的碳元素隨廢氣一同排出而形成的。若排氣管是斷續(xù)排黑煙，且伴有“突突”聲說明個別缸燃燒不完全。歸納原因如下：
①噴油泵調(diào)試不當(dāng)，使供油量過多，燃燒不完全。
②多數(shù)噴油器的噴射質(zhì)量差。
③供油不正時。
④進(jìn)氣門開啟高度降低、開啟時間推遲，導(dǎo)致進(jìn)氣不足。
⑤空氣濾清器濾芯過臟或空氣濾清器安裝有誤，使空氣不流暢。
⑥增壓器的增壓效能下降。
⑦燃油質(zhì)量過差。
診斷與處理方法：
診斷此類故障時，應(yīng)從故障特征最明顯處著手，不管是連續(xù)還是斷續(xù)排黑煙，都應(yīng) 遵從這一原則。
①若發(fā)動機(jī)突然冒黑煙，但運(yùn)行一段時間后故障自然消失，則多為燃油質(zhì)量較差 所致。由于油中的雜質(zhì)堵塞噴油器致噴射質(zhì)量差，排氣冒黑煙，運(yùn)行一段時間后雜質(zhì)被 高壓油沖掉，此種故障不用處理。
②若連續(xù)排黑煙，可考慮檢查進(jìn)氣是否通暢，進(jìn)氣管是否變形增加了進(jìn)氣阻力。 先拆下空氣濾清器蓋，取出濾芯并清理維護(hù)后重新試機(jī)，觀察排氣管是否仍繼續(xù)排黑煙 如果排煙明顯減少，則說明是空氣濾清器過臟或安裝有問題，影響了進(jìn)氣量，應(yīng)加強(qiáng)對
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高壓共軌柴油機(jī)工作原理與故障診斷
進(jìn)氣系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)。
③若進(jìn)氣道氣流通暢，則應(yīng)檢查供油時間是否過遲，供油過遲會使進(jìn)入氣缸的燃 油來不及充分燃燒就被排出而形成黑煙。
④多數(shù)噴油器的噴射質(zhì)量嚴(yán)重惡化，燃油霧化差，不能適應(yīng)燃燒室形狀的需要致 使可燃混合氣形成困難，部分燃油轉(zhuǎn)化成游離碳被排出，這也是導(dǎo)致黑煙的原因之一， 故也應(yīng)對噴油器進(jìn)行檢查修理。
⑤檢查燃油質(zhì)量是否合乎標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)使用符合該發(fā)動機(jī)在該地區(qū)環(huán)境溫度下正常工 作的標(biāo)準(zhǔn)柴油。
⑥檢查增壓器的工作是否正常。當(dāng)增壓器失效時，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣終了的壓力下降致 使壓縮終了溫度、壓力均下降，影響燃油的噴射霧化和燃燒溫度。
⑦如噴油泵維修時間不長，排氣管排黑煙，動力不足，則應(yīng)考慮是否噴油泵調(diào)試 不當(dāng)使供油量過多，對此應(yīng)重新校正噴油泵在各種工況下的供油量，使之符合規(guī)定。
⑧若上述均正常，且發(fā)動機(jī)已運(yùn)行了很長時間，可考慮檢查氣門開啟的高度和開 啟時間是否正確。長時間的使用可使氣門傳動機(jī)件磨損，正常的配氣相位和氣門升程失 準(zhǔn)，進(jìn)氣量減少，缸內(nèi)殘余廢氣量相應(yīng)增加，直接影響燃油的充分燃燒。
⑨對于轉(zhuǎn)速不均，斷續(xù)排黑煙，發(fā)動機(jī)無力的診斷可采用逐缸斷油法檢查。當(dāng)某缸斷油時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速明顯降低，黑煙減少，異響也消失，則說明該缸供油量過多，應(yīng)對該缸噴油量進(jìn)行檢查調(diào)整。若發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化較小，黑煙消失，則說明該缸噴油器噴霧質(zhì)量差，應(yīng)對該噴油器進(jìn)行檢查維修。若發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速仍無變化，則說明該缸不工作，應(yīng)檢查該缸的高壓供油情況：如噴油泵柱塞副、出油閥副的配合情況怎樣、拔叉在油量調(diào)節(jié)拉桿上的固定螺釘或齒圈的緊固螺釘有無松動、柱塞彈簧有無折斷等。若均正常，則應(yīng)檢查噴油器的工作情況和該氣缸是否有機(jī)械故障。
3.6發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中突然熄火
發(fā)動機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中突然熄火是指發(fā)動機(jī)工作時，在未松開油門的情況下，非駕駛員操作因素而急速熄火，熄火后不能再起動的現(xiàn)象。該現(xiàn)象一般為機(jī)械故障所致。
原因：
①噴油泵驅(qū)動齒斷、傳動齒輪故障。
②噴油泵軸斷。
③發(fā)動機(jī)內(nèi)部運(yùn)動件卡死。
④噴油泵操縱拉桿及連接銷脫落。
診斷與處理方法：
運(yùn)轉(zhuǎn)中突然熄火在汽油機(jī)上是最常見的，主要是由電路點(diǎn)火故障引起的。而柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中突然熄火主要是由噴油泵斷油故障引起的，其次才是發(fā)動機(jī)內(nèi)部卡死所致。當(dāng)遇到此現(xiàn)象時，首先檢查噴油泵是否轉(zhuǎn)動和供油。
①用起動機(jī)帶動發(fā)動機(jī)，若能正常轉(zhuǎn)動，觀察噴油泵凸輪軸是否轉(zhuǎn)動，若轉(zhuǎn)動正常
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說明噴油泵有故障。應(yīng)檢查操縱機(jī)構(gòu)的工作是否正常。可扳動油門桿件查看操縱臂、操縱軸的聯(lián)接是否良好。
②如果噴油泵凸輪軸不轉(zhuǎn)動，則是凸輪軸齒輪緊固螺栓松脫、凸輪軸斷或齒輪室中的齒輪故障。
③若起動機(jī)帶動發(fā)動機(jī)不能運(yùn)轉(zhuǎn)?則說明是發(fā)動機(jī)內(nèi)部故障。如活塞與氣缸之間卡死曲軸與軸承咬死，噴油泵柱塞卡死及配氣機(jī)構(gòu)的機(jī)械故障等。在正常情況下先應(yīng)打開氣門室罩檢查。如果運(yùn)行中從儀表上反映機(jī)油壓力過低或溫度過高，則需直接針對具體情況進(jìn)行檢修。
3.7發(fā)動機(jī)“飛車”
“飛車”是指發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速失去控制而突然增高，超過允許的最高轉(zhuǎn)速，同時伴有巨大聲響的現(xiàn)象。發(fā)動機(jī)“飛車”時，若不及時采取措施進(jìn)行控制，在短時間內(nèi)可導(dǎo)致發(fā)動機(jī)損壞，甚至發(fā)生人身傷亡事故，造成難以挽回的損失。
原因 ：
發(fā)動機(jī)之所以產(chǎn)生“飛車”是由于柱塞的轉(zhuǎn)動失去控制，滯留在較大或最大供油位置或發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速因負(fù)荷減輕，使每循環(huán)噴油量隨柱塞運(yùn)動速度加快而增多，增多的噴油量又促使轉(zhuǎn)速進(jìn)一步升高，如此惡性循環(huán)，直至超過最高允許轉(zhuǎn)速達(dá)到無法控制的地步。具體原因如下。
①油量調(diào)節(jié)拉桿即齒條，卡死在某一位置。油量調(diào)節(jié)拉桿與調(diào)速器連接桿件脫開。 調(diào)速器彈簧折斷受卡。
②調(diào)速器飛錘連接銷卡住或脫出。
③調(diào)速器飛錘銹死。
④調(diào)速器滑動軸與套生銹或被異物卡住。
⑤調(diào)速器與噴油泵松脫。
⑥調(diào)速器內(nèi)的機(jī)油粘度過大，使飛錘難以張開。
⑦調(diào)速器的推力盤軸向滑動受阻。
⑧調(diào)速器的飛錘架與導(dǎo)向板滑動受阻。
應(yīng)急措施 ：發(fā)動機(jī)產(chǎn)生“飛車”后，應(yīng)根據(jù)當(dāng)時具體情況，迅速設(shè)法強(qiáng)迫發(fā)動機(jī) 熄火，具體方法有以下幾種：
①立即打開排氣制動按鈕，靠發(fā)動機(jī)排氣制動起作用，阻止氣缸廢氣排出，強(qiáng)制減速拉出熄火拉線，強(qiáng)制油量調(diào)節(jié)拉桿或齒桿，向減油方向移動使其斷油。
②將變速器掛入高速擋，踩下制動踏板，慢松離合器踏板，使發(fā)動機(jī)帶載強(qiáng)迫熄 火。
③堵塞進(jìn)氣口，阻止空氣進(jìn)入氣缸。
④松開高壓油管接頭，不使燃油進(jìn)缸。
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高壓共軌柴油機(jī)工作原理與故障診斷
⑤松開噴油泵低壓進(jìn)油管接頭，斷開低壓油腔供油。
診斷與處理方法：
一旦出現(xiàn)發(fā)動機(jī)“飛車”應(yīng)就地采取相應(yīng)的緊急措施使發(fā)動機(jī)熄火，而后再排 除故障。
①冷起動后發(fā)動機(jī)產(chǎn)生“飛車”抬起油門，轉(zhuǎn)速仍居高不下，應(yīng)拉動熄火拉鈕
使其熄火。首先應(yīng)檢查調(diào)速器內(nèi)機(jī)油是否過粘，造成飛錘不易張開，失去調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的功 能。
②停放時間較長的汽車起動后“飛車”應(yīng)拆開噴油泵檢視窗蓋或噴油泵前端油量 調(diào)節(jié)拉桿、齒桿、端面護(hù)帽，用手移動拉桿，觀察是否靈活，如果澀滯，說明拉桿齒桿 與套銹蝕或潤滑不良，應(yīng)予以除銹潤滑。
③若噴油泵是在進(jìn)行拆裝保養(yǎng)裝車后出現(xiàn)的“飛車”則需檢查拉桿、齒桿是否因 保管不善造成彎曲變形卡滯。若是，則應(yīng)拆下矯正或更換新件。
④在檢查拉桿、齒桿時，若拉桿運(yùn)動自如，但向后推動不能自動前移，說明拉桿 與調(diào)速器連接桿件脫開，應(yīng)拆開調(diào)速器檢視窗蓋進(jìn)行檢查排除。
⑤如果上述檢查均正常，則故障在調(diào)速器內(nèi)，應(yīng)拆開調(diào)速器后蓋完全分解檢查。 檢修完畢后應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)臺調(diào)試，確信無疑后再裝車。
3.8發(fā)動機(jī)“開鍋”，逐漸過熱
發(fā)動機(jī)過熱是經(jīng)水溫表直觀顯示的在海拔1500m以下地區(qū)使用的柴油車，當(dāng)冷卻液溫度高達(dá)110度時，如果膨脹水箱通氣閥處像燒開的水一樣噴出大量蒸汽，用手觸摸散熱器或膨脹水箱時感覺很燙，俗稱為“開鍋”是溫度極高的象征。
原因：
①冷卻液配比不合適。
②車輛超載。
③散熱器水套內(nèi)沉積的水垢過多，使冷卻液循環(huán)不通暢。尤其是汽車在停駛幾天后再次使用時發(fā)現(xiàn)水溫過高，大多是因靜置幾天，冷卻液中的水垢、雜質(zhì)都積沉于散熱器底部，造成水道堵塞而使冷卻液流動不暢。
④冷卻風(fēng)扇導(dǎo)風(fēng)罩損壞或丟失。
⑤冷卻系統(tǒng)有空氣。
⑥散熱器、風(fēng)道、導(dǎo)風(fēng)罩及發(fā)動機(jī)表面臟污。發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇在運(yùn)轉(zhuǎn)中要抽吸大量空氣來冷卻散熱器和發(fā)動機(jī)�？諝庵械幕覊m總有一部分粘附在空氣通過的機(jī)件上，特別是機(jī)件表面有油污時，臟污得更快，使其散熱性能顯著降低，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)過熱。
⑦節(jié)溫器損壞，使冷卻液只能走小循環(huán)而不能進(jìn)行大循環(huán)工作，造成發(fā)動機(jī)過熱。 ⑧水泵泵水量不足，使水道內(nèi)的冷卻液流動緩慢，量不能被及時帶走，在大負(fù)荷低速工況下更為突出。
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⑨風(fēng)扇抽吸的空氣量減少。使用中風(fēng)扇離合器傳力機(jī)件失效，或皮帶輪上有機(jī)油，或皮帶伸長都會使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速降低，空氣抽吸量減少。另外散熱器的散熱片變形也減少了吸入的空氣量，使散熱性能下降而引起發(fā)動機(jī)過熱。
⑩噴油提前角過小，柴油燃燒時的緩燃期和后燃期增長，燃燒后的熾熱氣體與氣缸壁接觸時間長，更多的熱量傳給缸體，使冷卻液溫度劇增而過熱。
診斷與處理方法：
①首先觀察風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，風(fēng)扇離合器的傳力是否可靠，風(fēng)扇皮帶松緊是否適當(dāng)?皮帶是否打滑�？得魉拱l(fā)動機(jī)的風(fēng)扇皮帶松緊度是免調(diào)的，如果風(fēng)扇皮帶松弛，則可能是風(fēng)扇皮帶張緊輪故障，需進(jìn)行檢修，若皮帶緊度適中而打滑，則說明皮帶輪有油污，應(yīng)予以清洗。
②檢查風(fēng)扇抽風(fēng)量是否足夠，可用一張紙放在散熱器前端面，若紙被緊緊地吸住，說明抽風(fēng)量足夠，若不能被吸住或向外吹，說明風(fēng)扇葉片裝反或變形，應(yīng)予以調(diào)整或更換。
③用手觸摸節(jié)溫器兩邊的溫度，看兩端有無溫差。若靠水箱一端的溫度明顯低于靠發(fā)動機(jī)缸蓋出水口一端，則說明節(jié)溫器有故障，應(yīng)對節(jié)溫器進(jìn)行檢修或更換。
④若節(jié)溫器的兩端溫度相同，可用手觸摸散熱器和發(fā)動機(jī)體或水冷式機(jī)油散熱器殼體若散熱器溫度明顯低于發(fā)動機(jī)，則說明水泵泵水量不足或冷卻液循環(huán)不良，應(yīng)觀察散熱器出水軟管有無吸癟。也可拆下散熱器的進(jìn)水軟管檢查出水情況，若用起動機(jī)帶曲軸轉(zhuǎn)動，出水有力，說明泵水量足。否則應(yīng)檢查水泵或散熱器。
⑤檢查散熱器時出可用手摸其上、下、左、右。若發(fā)現(xiàn)溫度不均，說明散熱管內(nèi)有異物或水垢堵塞，應(yīng)予以清除。
⑥以上檢查均正常，發(fā)動機(jī)仍過熱，則應(yīng)考慮是否存在其它問題，如汽車是否在超負(fù)荷，低轉(zhuǎn)速下長時間工作是否逆風(fēng)行駛，是否噴油時間過晚，應(yīng)具體對待。當(dāng)排除前兩個原因后，即應(yīng)對噴油時間予以調(diào)整。
3.9機(jī)油消耗量過大
機(jī)油的作用是在發(fā)動機(jī)工作時保證活塞、活塞環(huán)與氣缸壁間有良好的潤滑。在發(fā) 動機(jī)工作時機(jī)油必然有消耗，采用噴濺法使缸壁上粘附一層機(jī)油，由于活塞環(huán)刮油有限， 殘留在氣缸壁上的機(jī)油在高溫燃?xì)庾饔孟�，有的被燃燒，有的隨廢氣一并排出或在缸內(nèi) 機(jī)件上形成積炭，當(dāng)發(fā)動機(jī)溫度過高時，還有部分機(jī)油蒸發(fā)汽化而被排到曲軸箱外。在 發(fā)動機(jī)技術(shù)狀況良好時，這些消耗是比較少的，一般不超過燃料消耗量的__0_._5_%_8_ ，但當(dāng)發(fā)動機(jī)技術(shù)狀況隨使用時間的延長而變差時，機(jī)油消耗量會隨之增加。機(jī)油消耗量的增加，標(biāo)志著發(fā)動機(jī)性能已經(jīng)下降。
原因：
①下竄氣量大，機(jī)油被廢氣從通風(fēng)管吹到大氣。
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高壓共軌柴油機(jī)工作原理與故障診斷
②機(jī)油冷卻器漏油。
③活塞與氣缸壁的'配合間隙過大。
④活塞環(huán)對口，或卡死在環(huán)槽內(nèi)失去彈性。
⑤扭曲環(huán)或錐形環(huán)裝反失去刮油性能，反而向燃燒室泵油。
⑥氣門油封損壞。
⑦增壓器密封圈失效漏油。
⑧曲軸油封漏油。
⑨與曲軸箱結(jié)合部的襯墊處滲漏機(jī)油。
⑩空氣壓縮機(jī)竄機(jī)油。
診斷與處理方法：
①首先應(yīng)檢查缸體曲軸箱結(jié)合部和油管接頭等處有無機(jī)油滲漏痕跡，曲軸前后油 封是否密封。如發(fā)現(xiàn)油底殼與曲軸箱的結(jié)合面邊緣普遍滲油，而油底殼螺釘緊固，襯墊 良好，則說明曲軸箱內(nèi)壓力過高。
②抽出機(jī)油尺，若從機(jī)油尺孔感覺曲軸箱壓力確實(shí)過高，則可認(rèn)為是曲軸箱通風(fēng) 裝置堵塞必須進(jìn)行疏通處理。
③若檢查出曲軸前后油封漏油嚴(yán)重，應(yīng)及時維修。如果只是滲油，仍可暫時繼續(xù) 使用待二級保養(yǎng)時一并排除，但使用中應(yīng)經(jīng)常注意檢查油面高度。
④若在貯氣筒放氣閥處排污中有很多機(jī)油，則說明空氣壓縮機(jī)竄機(jī)油。應(yīng)檢查空壓機(jī)活塞、活塞環(huán)與缸壁的磨損是否過甚，并予以修復(fù)。
⑤如果發(fā)動機(jī)的排氣冒藍(lán)煙，說明機(jī)油被吸入氣缸燃燒排出。應(yīng)該先檢查進(jìn)氣管中有無機(jī)油，若有機(jī)油則說明增壓器的密封圈損壞，機(jī)油順軸流入氣道，需更換密封圈。 ⑥檢查氣門油封是否完好，進(jìn)氣門桿與導(dǎo)管的配合間隙是否過大，并給予更換維修。 ⑦若上述檢查均良好，再拆下缸蓋和油底殼，對氣缸、活塞、活塞環(huán)進(jìn)行全面檢查測量達(dá)到排除故障的目的。
⑧ 檢查冷卻液中是否有機(jī)油，如有，則是缸體或缸蓋某處開裂，缸墊油道損壞或機(jī)油冷卻器損壞，使機(jī)油進(jìn)入冷卻液的緣故，應(yīng)找到相應(yīng)損壞部位予以維修。[6]
3.10拉缸響
發(fā)動機(jī)拉缸是指在氣缸壁上沿活塞移動方向出現(xiàn)溝紋的現(xiàn)象，它能產(chǎn)生漏氣和敲擊聲使動力性、經(jīng)濟(jì)性變差，嚴(yán)重時使活塞卡死在缸內(nèi)，發(fā)動機(jī)不能正常工作。氣缸被活塞拉傷會使機(jī)油竄入燃燒室，積炭過多，燃油漏至油底殼沖淡機(jī)油，有時候可從加機(jī)油口處觀察到有燃油味的油煙和喘氣現(xiàn)象。
原因 ：
①使用不規(guī)范。新車走合期未按規(guī)定操作，甚至使發(fā)動機(jī)超負(fù)荷工作，溫度過高，破壞了氣缸上的潤滑油膜，引起活塞環(huán)與氣缸壁間熔結(jié)拉傷，嚴(yán)重時，使活塞膨脹過大，
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與缸壁咬住位傷。
②保養(yǎng)不規(guī)范。未及時清除活塞環(huán)上的積炭，使環(huán)卡在環(huán)槽內(nèi)失去彈性。
③刮除積炭時，未清除干凈，使極硬的積炭顆粒落入缸隙，形成磨料拉傷。 ④維修后裝配時，活塞與氣缸壁間隙過小，活塞環(huán)端隙過小。
⑤活塞環(huán)斷裂出現(xiàn)刃角，活塞銷卡簧脫落，使活塞銷竄出拉傷氣缸。
⑥機(jī)油冷卻噴嘴故障，造成散熱和潤滑不良。
⑦冷起動或低溫下猛轟油門，燃油霧化不良，過多燃油進(jìn)入氣缸沖洗缸壁上的油膜拉缸。
⑧連桿變形使活塞在缸內(nèi)歪斜。
診斷與處理方法：
①發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，若出現(xiàn)類似敲缸的聲音，且響聲不隨發(fā)動機(jī)的溫度升高而減弱，即可初步斷定為拉缸響。
②拆卸氣缸蓋，檢查缸壁的拉傷情況，一般可分為初期、中期和后期三個階段。一、 初期拉缸的發(fā)動機(jī)響聲不很清晰，但有機(jī)油竄入燃燒室，使積炭增多。此外，壓縮時燃?xì)饴┑角S箱，使機(jī)油變質(zhì)，且在加大油門或斷續(xù)加速，從加機(jī)油口處及曲軸箱通風(fēng)管處有油煙竄出。對于初期拉缸，應(yīng)抽出活塞連桿組檢查、清洗并換機(jī)油和機(jī)油濾芯，清洗油底殼。裝復(fù)后試車、走合，并使用一段時間后，氣缸的密封性會有所改善，但動力性有可能稍差二、中期拉缸的發(fā)動機(jī)漏氣嚴(yán)重，類似敲缸的異響聲較為清楚，打開加機(jī)油口蓋，大量油煙有節(jié)奏的冒出，排氣管排濃藍(lán)煙，同時怠速不良。當(dāng)用斷油法檢查時，異響聲減弱。若中期拉缸發(fā)生于多缸，用斷油法檢查時，異響聲雖能減弱，但不能消失。 對于中期拉缸若氣缸壁的拉痕不深，可用油石磨光，換上同型號、質(zhì)量的活塞和同規(guī)格的活塞環(huán)，即可繼續(xù)使用，異響聲也會大大減小。三、后期拉缸有明顯的敲缸和竄氣聲，動力也明顯下降。隨油門加大響聲也隨之加重，聲音雜亂，發(fā)動機(jī)出現(xiàn)抖動。嚴(yán)重時會打碎活塞或損壞缸體。對于這種狀況必須更換氣缸套、活塞和活塞環(huán)。
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高壓共軌柴油機(jī)工作原理與故障診斷
4高壓共軌柴油機(jī)的檢測與調(diào)整方法
4.1參數(shù)調(diào)整
4.1.1怠速的調(diào)整
現(xiàn)代轎車怠速標(biāo)準(zhǔn)為700~800r/min。若不合標(biāo)準(zhǔn)或有故障應(yīng)按以下步驟調(diào)整：
①檢查節(jié)氣門應(yīng)在關(guān)閉位置（必要時應(yīng)調(diào)整節(jié)氣門拉線），拆下怠速控制閥的插接器。
②將萬用表置于電壓擋?兩表筆接節(jié)氣門傳感器端子指定位置。
③接通點(diǎn)火開關(guān)15s（不啟動），同時檢查：步進(jìn)電機(jī)挺桿應(yīng)先伸到快怠速位置，再完全縮回到初始怠速位置（15s后）。
④此時萬用表電壓值應(yīng)大約0.9V。
⑤拆下怠速步進(jìn)電機(jī)插接器。
⑥用手將節(jié)氣門連續(xù)開閉2~3次。節(jié)氣門應(yīng)無卡滯現(xiàn)象。
⑦松開維護(hù)用調(diào)節(jié)螺釘，啟動發(fā)動機(jī)并使其怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。
⑧怠速不符合標(biāo)準(zhǔn)可通過怠速調(diào)整螺釘進(jìn)行調(diào)整。
⑨當(dāng)?shù)∷俎D(zhuǎn)速調(diào)整合格后，再把維護(hù)用調(diào)節(jié)螺釘向里擰，直到發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速開始下降 為止。
⑩把調(diào)整螺釘向外擰出，直到再次達(dá)到正常怠速。然后將該螺釘向內(nèi)擰入大約1/2圈，切斷點(diǎn)火開關(guān)，讓發(fā)動機(jī)熄火。[7]
4.1.2尾氣排放的調(diào)整
對于帶排氣催化裝置的發(fā)動機(jī)，CO排放采用電子調(diào)節(jié)，不可手動調(diào)整。下面介紹無催化裝置CO排放的調(diào)整方法：
①將CO分析儀安裝到排氣尾管上。
②讓發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，并將所測值與標(biāo)準(zhǔn)值（1~2%）比較。
③排放超標(biāo)準(zhǔn)時，可轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)電阻螺釘進(jìn)行調(diào)整，使CO的排放符合規(guī)定。
④當(dāng)調(diào)節(jié)無效時，應(yīng)將發(fā)動機(jī)熄火。斷開節(jié)氣門傳感器的插接器，參照“節(jié)氣門位置傳感器”的檢測步驟進(jìn)行。
4.2主要部件的檢測
4.2.1空氣流量計
空氣流量計出現(xiàn)故障會導(dǎo)致下列異�，F(xiàn)象，發(fā)動機(jī)冷啟動困難或啟動后又熄火，怠速不穩(wěn)定，發(fā)動機(jī)在穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時熄火，加速無力，功率不足和燃油消耗太高等。 ①拆下空氣流量計的插接器，將萬用表接端子指定位置。
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②預(yù)熱發(fā)動機(jī)至正常工作溫度后使其怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。
③萬用表應(yīng)顯示電壓值為2.7~3.2V。否則說明空氣流量計損壞。[8]
4.2.2進(jìn)氣溫度傳感器
該傳感器故障會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)不能啟動、怠速不穩(wěn)定、發(fā)動機(jī)功率不足及燃油消耗太高等異�，F(xiàn)象。
①拆下空氣流量計上的插接器，將萬用表接端子指定位置。
②用熱風(fēng)加熱器對傳感器緩慢加熱，同時觀察萬用表的電阻值。
③標(biāo)準(zhǔn)值為0℃時6 kΩ，20℃時2.7kΩ，80℃時0.4kΩ。所測值與標(biāo)準(zhǔn)不符說明進(jìn)氣溫度傳感器損壞。[8]
4.2.3節(jié)氣門位置傳感器
節(jié)氣門位置傳感器故障會引起發(fā)動機(jī)加速無力、油耗增加和CO排放超標(biāo)等現(xiàn)象。 ①拆下節(jié)氣門位置傳感器插接器，將萬用表接傳感器端子指定位置，其標(biāo)準(zhǔn)值均為
3.5~6.4kΩ。
②將萬用表接傳感器端子指定位置，然后將節(jié)氣門從怠速位置緩緩轉(zhuǎn)到全負(fù)荷位置，同時觀察萬用表指針應(yīng)從0.5kΩ緩緩上升到3.5~6.5 kΩ。
③以上所測值與要求不符時，非催化型的可更換調(diào)節(jié)電阻，催化型的則應(yīng)更換節(jié)氣門位置傳感器。
上述檢測合格后，還應(yīng)拆下怠速步進(jìn)電機(jī)插接器，檢查怠速開關(guān)。將萬用表一表筆接端子指定位置，萬用表另一表筆搭鐵。節(jié)氣門在怠速位置時，電阻值為0Ω，而當(dāng)節(jié)氣門打開時為∞。[8]
4.2.4冷卻液溫度傳感器
該傳感器故障對發(fā)動機(jī)工況影響很大，主要表現(xiàn)有：發(fā)動機(jī)不能啟動或啟動困難、怠速不穩(wěn)、加速無力、發(fā)動機(jī)功率不足、油耗過高等。
①從溫度傳感器上拔下插接器，將溫度傳感器拆下。
②將傳感器浸入水中加熱，萬用表的兩表筆接傳感器的兩個電極。
③其標(biāo)準(zhǔn)電阻值：0℃時為5.9kΩ，20℃時為2.5kΩ，40℃時為1.1kΩ，80℃時為0.3 kΩ。電阻值與標(biāo)準(zhǔn)不符，應(yīng)更換傳感器。[8]
4.2.5噴油器
噴油器故障將影響發(fā)動機(jī)的啟動及各種工況下的正常工作。若單個噴油器故障還表現(xiàn)為某缸不工作或工作不良、針閥結(jié)膠、漏油和電磁線圈故障等。在檢查時，應(yīng)酌情先對噴油器的電磁線圈進(jìn)行檢測。
①拔下噴油器的插接器。
②用萬用表測量噴油器兩接柱之間的電阻值，其標(biāo)準(zhǔn)值在常溫20℃時為13~16Ω。
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高壓共軌柴油機(jī)工作原理與故障診斷
③檢測電阻值與標(biāo)準(zhǔn)值不符，應(yīng)更換噴油器。經(jīng)檢測噴油器電阻值合格后，就應(yīng)對 故障噴油器進(jìn)行徹底的清潔，并在確保燃油壓力符合規(guī)定的情況下，進(jìn)行下列三種測試 檢查：一是噴油量檢查。一般為50~60mL/15s，各缸噴油器噴油量之差應(yīng)小于平均值的 10%，否則應(yīng)更換不合格的噴油器；二是飛散圖形檢查。飛散圖形不合格，應(yīng)更換噴油 器.三是漏油檢查。將噴油器裝入分配油管,接通點(diǎn)火開關(guān)讓汽油泵工作,觀察噴油器噴 口有無漏油。1min內(nèi)的漏油量少于1滴為正常。若漏油量超過標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)更換噴油器。[8]
4.2.6氧傳感器
①氧傳感器故障，影響了混合氣的最佳空燃比，導(dǎo)致油耗增加和排放超標(biāo)。預(yù)熱發(fā) 動機(jī)至正常工作溫度。
②將氧傳感器插接器拔開，并在兩電極間連接一導(dǎo)線，萬用表一端接該導(dǎo)線，另一端搭鐵，對氧傳感器進(jìn)行閉環(huán)控制檢測。
③啟動發(fā)動機(jī)，不斷改變發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，電壓值應(yīng)在0.2~0.9V間波動。否則說明 傳感器靈敏度降低或損壞，應(yīng)清除積炭或更換新的氧傳感器。
4.2.7燃油壓力
燃油壓力不符合規(guī)定，將影響發(fā)動機(jī)的啟動性能，怠速工況及發(fā)動機(jī)的正常工作。
①拆下燃油泵的線路插接器，動發(fā)動機(jī)，到熄火后再斷開點(diǎn)火開關(guān)，油路卸壓。 ②將燃油表接到燃油分配管的接口上。
③裝復(fù)燃油泵的插接器，通點(diǎn)火開關(guān)，動發(fā)動機(jī)并使其怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。
④拆下接在燃油壓力調(diào)節(jié)器上的真空軟管，將軟管堵死，察壓力表，標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)該為 0.32~.34MPa；將軟管裝回，察怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時的壓力表，準(zhǔn)值為0.27Mpa；若壓力比準(zhǔn)值低， 明燃油系統(tǒng)，燃油泵等有故障，進(jìn)一步檢修。
⑤斷開點(diǎn)火開關(guān)，察壓力表讀數(shù)的變化。若壓力表上壓力逐漸下降時，明噴油器有 泄漏，壓力下降很快，則表明燃油泵的單向閥有故障。
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山東交通學(xué)院畢業(yè)論文
5高壓共軌技術(shù)在現(xiàn)代車輛上的應(yīng)用
5.1在轎車和輕型商用車上的應(yīng)用
法國PSA公司是第一個應(yīng)用高壓共軌噴射系統(tǒng)的汽車制造公司。早在1997年5月， PSA公司就宣布共軌噴射系統(tǒng)將是法國集團(tuán)公司的主要選擇，除了206、306、406和 806HDI發(fā)動機(jī)產(chǎn)品之外，還有更多的共軌發(fā)動機(jī)產(chǎn)品面世。在1997年的法蘭克福展覽 會上，Alfa Romeo公司展出了156系列發(fā)動機(jī)包括四缸1.9L和五缸2.4L共軌噴射系統(tǒng) 發(fā)動機(jī)，日本豐田公司展出了可滿足油耗為3L/100km微型轎車用的1.5L共軌柴油機(jī)和 用于普通轎車的2.0L共軌發(fā)動機(jī)；以及2.4L的用于輕型商用車的共軌發(fā)動機(jī)。德國的 汽車公司對共軌噴油系統(tǒng)尤為推崇。在Mercedes-Benz公司，共軌噴射系統(tǒng)正以驚人的 速度替代常規(guī)的噴油系統(tǒng)，BMW也是共軌噴射系統(tǒng)的主要倡導(dǎo)者之一，其530D六缸柴油機(jī)被譽(yù)為目前為止最精確優(yōu)化的柴油機(jī)。BMW公司已生產(chǎn)小排量320型共軌柴油機(jī)，這種發(fā)動機(jī)被列入了Rover75型汽車的320D發(fā)動機(jī)系列中，Audi公司在V8柴油機(jī)上應(yīng)用了共軌噴射技術(shù)，F(xiàn)ord公司已對共軌噴射系統(tǒng)進(jìn)行大量研究，在對共軌噴射系統(tǒng)得到足夠的測試改進(jìn)后，已裝到Focus車型柴油機(jī)上；通用和克萊斯勒也都推出了采用高壓共軌柴油機(jī)的車型�？傊河捎趪庀冗M(jìn)國家的排放標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)非常嚴(yán)格，加之柴油質(zhì)量較好，目前應(yīng)用高壓共軌噴射系統(tǒng)的轎車和輕客車柴油發(fā)動機(jī)已比較普遍。[10]
5.2在卡車柴油機(jī)上的應(yīng)用
有美國的Caterpillar和德國MTU公司，而法國的Renault VI公司成為歐洲第一 家所有卡車柴油機(jī)均采用共軌噴射系統(tǒng)的柴油機(jī)制造商。Transit型卡車的主要競爭者 Mercedes-Benz 公司的Spriter的發(fā)動機(jī)應(yīng)用了四缸2.2L OM611共軌柴油機(jī)，該發(fā)動 機(jī)也用于Mercedes 的標(biāo)志性的CDI轎車和有效載重量為1 t的Vito型有棚載重車上。 FIAT所屬的Iveco公司新一代的Daily級載重車已經(jīng)采用了2.8L共軌柴油機(jī)，外加 Garret公司的旋轉(zhuǎn)葉片可變截面廢氣渦輪增壓器，能使這種柴油機(jī)的標(biāo)定功率達(dá)到93KW至104KW，最大扭矩達(dá)290NM至320NM。[10]
5.3實(shí)例分析
以GW4D20柴油機(jī)為例，它主要應(yīng)用了電控高壓共軌技術(shù)、EGR技術(shù)等多項(xiàng)新技術(shù)。 從數(shù)據(jù)來看，在動力性方面，綠靜GW4D20柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速在4000rpm時可輸出最大功率110kw，轉(zhuǎn)速在1800-2800rpm即可實(shí)現(xiàn)峰值扭矩310Nm，升功率可達(dá)55Kw,處于國際主流水平，達(dá)到了3.0L汽油機(jī)的動力標(biāo)準(zhǔn)，在經(jīng)濟(jì)性方面，發(fā)動機(jī)百公里綜合工況油耗僅為7.0L比傳統(tǒng)柴油機(jī)節(jié)油很多，在排放和舒適性方面，其排放達(dá)到歐Ⅳ、歐Ⅴ水平，駕駛室內(nèi)平均噪聲僅有45.3分貝，大大優(yōu)越于以往的柴油機(jī)，與汽油機(jī)相差不大。該發(fā)動機(jī)將首先先裝配在長城哈弗H5歐風(fēng)版，面向全球同步上市之后這款動力
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高壓共軌柴油機(jī)工作原理與故障診斷
還將陸續(xù)匹配在長城旗下的輕型商務(wù)車及中級轎車之上。[11]
5.4高壓共軌技術(shù)的發(fā)展前景和方向
2005年12月30日?北京率先實(shí)施國Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)。2006年7月31日，上海公交、出租車行業(yè)新車實(shí)施國Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)。2006年9月1日，廣州開始實(shí)施國Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)。2007年7月1日，全國全面實(shí)施國Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)，到2013年7月1日全國將實(shí)施國Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)。
排放標(biāo)準(zhǔn)的提升必然推動發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展。對于汽油發(fā)動機(jī)，由于技術(shù)相對成熟且有后處理，因此滿足目前排放標(biāo)準(zhǔn)難度不大。對于柴油發(fā)動機(jī)，相對于汽油機(jī)而言，國內(nèi)在電控柴油機(jī)方面與國外差距相對較小。這得益于兩方面原因：一是我國原有柴油機(jī)使用車輛大都具有自主品牌。二是我國柴油機(jī)使用車輛的舒適性要求不高，價格低廉，國外公司與中國企業(yè)競爭不占優(yōu)勢。長城汽車與博世公司開發(fā)出了高壓共軌柴油發(fā)動機(jī)，此外奧迪、奔馳、華泰等品牌也推出了采用共軌系統(tǒng)的汽車。我國部分大學(xué)、研究所和企業(yè)也通過合作或獨(dú)立自主研發(fā)，取得了各具特色的研究成果，并有數(shù)十項(xiàng)專利公布。同時也有部分企業(yè)在進(jìn)行自主研發(fā)，如中國一汽無錫油泵油嘴研究所、成都威特、玉柴、濰柴動力等。因此?我國在電控直噴式柴油機(jī)方面已積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，但總體來說與國外還存在差距，主要體現(xiàn)在制造工藝和批量生產(chǎn)的質(zhì)量控制。此外，國內(nèi)共軌系統(tǒng)相關(guān)配套體系有些還不健全，部分零部件還依靠進(jìn)口。在更嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)要求下，除電控燃油系統(tǒng)外，發(fā)動機(jī)整機(jī)也引進(jìn)了許多新技術(shù)。世界著名的汽車研發(fā)機(jī)構(gòu)Ricardo公司推薦在各排放階段的發(fā)動機(jī)技術(shù)要求，從中可見共軌系統(tǒng)由于其獨(dú)特的優(yōu)勢，是最具繼承性和可持續(xù)發(fā)展的燃油噴射系統(tǒng)之一。
電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的應(yīng)用使柴油機(jī)的排放、噪聲及燃燒性能都得到了很大改善遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)，大大增強(qiáng)了柴油機(jī)的競爭力。隨著電子技術(shù)、材料技術(shù)以及控制理論等的不斷發(fā)展，該技術(shù)還具有很大的發(fā)展?jié)摿�，進(jìn)一步的研究發(fā)展主要體現(xiàn)以下趨勢：
①設(shè)計開發(fā)新的執(zhí)行器，以及通過對高壓油泵、噴嘴材料和加工過程的改進(jìn)進(jìn)一步提高燃油噴射壓力及其精確性，使燃燒更為充分。
②通過最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、預(yù)測控制等控制理論的研究，將模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基于非線性的滑�？刂�、基于辨識模型的自適應(yīng)控制等運(yùn)用到電控高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)中，改進(jìn)其控制策略。
③研究新的噴油規(guī)律。隨著柴油車數(shù)量增加，柴油機(jī)尾氣已經(jīng)成為大氣的主要污染源之一。因此，世界各國都在積極探索新方法和采取有效的技術(shù)措施主動減少和控制污染物的排放，歐洲已經(jīng)制訂出嚴(yán)格的歐V、歐VI 排放法規(guī)，預(yù)計2014 年開始實(shí)施歐VI 排放法規(guī)。因此，必須不斷研究滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn)的噴油規(guī)律，進(jìn)一步降低柴油機(jī)的排放。
④燃油噴射系統(tǒng)的數(shù)值模擬技術(shù)。通過仿真軟件建立電控高壓共軌燃油系統(tǒng)的數(shù)值 22
山東交通學(xué)院畢業(yè)論文
模型分析燃油的噴射過程及系統(tǒng)參數(shù)對燃油噴射特性的影響，為燃油系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計、故障分析提供理論依據(jù)，降低產(chǎn)品開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期。
⑤傳感器技術(shù)。隨著噴射壓力的不斷提高，要求有更高精度和響應(yīng)速度的新型智能傳感器。
⑥解決高壓共軌系統(tǒng)的恒高壓密封問題。高壓共軌系統(tǒng)的密封性能影響燃油噴射壓力的提高和柴油機(jī)性能。傳統(tǒng)燃油系統(tǒng)和電控泵只在20-30 ℃曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)高壓供油，油泵驅(qū)動扭矩的峰值很高，但泄漏時間很短，而高壓共軌燃油系統(tǒng)在一個循環(huán)內(nèi)都高壓供油，噴油器中的針閥偶件和控制活塞偶件長期處于恒定高壓中，泄漏量大幅增加，因此，必須進(jìn)一步解決零部件的恒高壓密封問題。
⑦解決共軌壓力的微小波動造成的噴油量不均勻問題。高壓共軌系統(tǒng)的動態(tài)壓力穩(wěn)定性直接影響系統(tǒng)理想噴油規(guī)律的實(shí)現(xiàn)，因此，對高壓共軌系統(tǒng)壓力波動性的研究已經(jīng)成為當(dāng)前的熱點(diǎn)之一。
⑧解決高壓共軌系統(tǒng)的多MAP優(yōu)化問題。電控燃油系統(tǒng)中，ECU根據(jù)其內(nèi)部存儲的MAP控制噴射過程�，F(xiàn)有的電控泵ECU 中只有噴油量MAP和噴油定時MAP，而高壓共軌燃油系統(tǒng)除這兩者外，還有噴油壓力MAP和預(yù)噴射MAP等，控制數(shù)據(jù)較多，要根據(jù)排放和燃油消耗耗進(jìn)行優(yōu)化工作量很大。因此需要研究統(tǒng)計學(xué)方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型映射MAP 數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)優(yōu)化方法等很多關(guān)鍵技術(shù)，以解決多MAP優(yōu)化問題。[9]
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高壓共軌柴油機(jī)工作原理與故障診斷
結(jié) 論
高壓共軌電控燃油噴射技術(shù)的出現(xiàn)使得柴油機(jī)的發(fā)展獲得了新生,它不僅保留了傳統(tǒng)柴油機(jī)卓越的燃油經(jīng)濟(jì)性能,還開辟了降低柴油發(fā)動機(jī)排放和噪音的新途徑。在此,就共軌噴射系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展提出一點(diǎn)看法。政府應(yīng)該在制定環(huán)保法規(guī)的同時,采取措施確保燃油質(zhì)量。以目前低劣的柴油質(zhì)量,根本無法適應(yīng)電子控制高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的要求。目前我國對高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的研究與開發(fā)尚處于起步階段，發(fā)動機(jī)燃油噴射系統(tǒng)由機(jī)械式噴射系統(tǒng)向電控式噴射系統(tǒng)過渡還主要依靠國外技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。為盡快提高我國的自主開發(fā)和核心競爭力，應(yīng)不遺余力地在電控噴油器、液力控制閥、噴油嘴偶件和高速執(zhí)行器、ECU 軟硬件等關(guān)鍵零部件的制造以及控制策略和功能、匹配標(biāo)定技術(shù)、提高產(chǎn)品可靠性和安全、降低制造成本等方面開展研究。
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山東交通學(xué)院畢業(yè)論文
致 謝
在論文完成之際，我首先向關(guān)心幫助和指導(dǎo)我的指導(dǎo)老師姜武杰表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！
在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回顧四年來的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對現(xiàn)在的收獲，我感到無限欣慰。為此，我向熱心幫助過我的所有老師和同學(xué)表示由衷的感謝!在論文工作中，遇到了許許多多這樣那樣的問題，有的是專業(yè)上的問題，有的是論文格式上的問題，一直得到 姜老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，使我的論文可以又快又好的完成，姜老師以其淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象，我將終生難忘我的姜老師對我的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，再一次向他表示衷心的感謝，感謝他為學(xué)生營造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生活上的無私幫助! 值此論文完成之際，謹(jǐn)向姜老師致以最崇高的謝意!
高壓共軌柴油機(jī)工作原理與故障診斷
參考文獻(xiàn)
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