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論文：高壓共軌柴油機工作原理與故障診斷
山東交通學院畢業論文
山東交通學院
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題目：高壓共軌柴油機工作原理與故障診斷
系 別 機械工程學院
專 業
班 級
學 號
姓 名
指導教師
二○一三年 六 月
山東交通學院畢業論文
摘 要
隨著能源和環境問題的日益突出,實現節能減排具有重要的現實意義。高壓共軌噴射系統對柴油機的經濟性、動力性及減噪方面具有突出貢獻,應用得越來越廣泛。共軌式電控噴射技術是今后現代車用柴油機發展的必然趨勢。經過多年的研究和新技術的應用，柴油機的現狀已與往日不可同喻，這些技術將進一步把柴油機推向車用動力的主流。文章闡述了柴油機高壓共軌技術的發展歷程，高壓共軌柴油發動機的組成及其在現代車輛上的應用，同時分析了柴油機電控燃油噴射系統的發展趨勢，重點分析了柴油機電控高壓共軌系統的工作原理。旨在讓人們對柴油機有更深的了解，同時對柴油機的發展趨勢作出預測。
關鍵詞：柴油機，高壓共軌，發展趨勢
高壓共軌柴油機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高壓共軌發動機的發展.........................................................................................................2
2高壓共軌柴油機組成及工作原理.........................................................................................5
2.1高壓共軌柴油機的組成..............................................................................................5
2.1.1噴油量控制系統 EDC.....................................................................................5
2.1.2噴油定時控制系統...........................................................................................5
2.1.3增壓壓力控制系統...........................................................................................5
2.1.4廢氣再循環控制系統.......................................................................................5
2.1.5 電熱塞控制系統..............................................................................................6
2.2柴油機電控高壓共軌系統原理..................................................................................6
2.2.1輸油泵工作原理理及特點...............................................................................6
2.2.2噴油器工作原理...............................................................................................6
2.2.3高壓共軌柴油機工作原理...............................................................................7
2.2.4高壓共軌系統的特點.......................................................................................8
3高壓共軌柴油機的常見故障與維修方法（以康明斯柴油機為例）.................................9
3.1發動機在冬季起動更困難..........................................................................................9
3.2發動機起動時，曲軸不能轉動..................................................................................9
3.3發動機起動時可以轉動，但不能起動，排氣管中無煙........................................10
3.4發動機起動困難或不能起動，排氣管大量排白煙................................................10
3.5發動機動力不足，排濃黑煙....................................................................................11
3.6發動機運轉中突然熄火............................................................................................12
3.7發動機“飛車”........................................................................................................13
3.8發動機“開鍋”，逐漸過熱......................................................................................14
3.9機油消耗量過大........................................................................................................15
3.10拉缸響......................................................................................................................16
4高壓共軌柴油機的檢測與調整方法...................................................................................18
4.1參數調整....................................................................................................................18
4.1.1怠速的調整.....................................................................................................18
4.1.2尾氣排放的調整.............................................................................................18
4.2主要部件的檢測........................................................................................................18
4.2.1空氣流量計.....................................................................................................18
4.2.2進氣溫度傳感器.............................................................................................19
4.2.3節氣門位置傳感器.........................................................................................19
高壓共軌柴油機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高壓共軌技術在現代車輛上的應用...................................................................................21
5.1在轎車和輕型商用車上的應用................................................................................21
5.2在卡車柴油機上的應用............................................................................................21
5.3實例分析....................................................................................................................21
結 論........................................................................................................................................24
致 謝........................................................................................................................................25
參考文獻..................................................................................................................................26
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前 言
柴油機共軌式電控燃油噴射系統技術集計算機控制技術、現代傳感檢測技術和先進的噴油結構于一身。共軌式電控燃油噴射系統不再采用傳統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，以及最佳的點火時間、足夠的點火能量和最少的污染排放。[1]該新技術已在國外以柴油機提供動力的汽車上投入使用。共軌式燃油噴射技術的現有研究結果表明噴油壓力高，燃油霧化后顆粒就越細，排放的有害氣體顆粒就越少。
高壓共軌柴油機工作原理與故障診斷
1高壓共軌發動機的發展高壓共軌發動機的發展
隨著人們對柴油機智能化、強度化、經濟性和排放性的要求越來越高，燃油噴射系統的研究也越來越受到重視。未來柴油機必須滿足更嚴格的排放法規，而高壓共軌系統具有高度的控制靈活性，其已成為降低柴油機排放的主要核心技術之一。高壓共軌燃油噴射系統作為一種高度柔性控制的燃油噴射系統，以其顯著的優越性已經成為現代柴油機技術的發展趨勢之一。在汽車及工程機械用柴油機中,每工作循環柴油噴射過程的時間大約只有千分之幾秒,實驗證明,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,使實際的噴油狀態與噴油泵所規定的供油規律存在著較大的差異。油管內的壓力波動可能會導致噴油器在主噴射之后產生二次噴油現象,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,高壓油管內的殘余油壓都會發生變化波動,并且產生不穩定的噴射,特別在低轉速情況下容易發生上述現象,通常引起不均勻噴油,嚴重時會發生間歇性不噴射現象。為了解決這個燃油噴射系統結構上的缺陷,現代柴油機采用了“高壓共軌” 的技術。[2]
共軌式電控燃油噴射技術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閥的開啟與閉合，定時、定量地控制噴油器噴射至柴油機燃燒室的油量，從而保證柴油機達到最佳的燃燒比和良好的霧化，以及最佳的點火時刻、足夠的點火能量和最少的污染排放。共軌系統將噴射壓力的產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的機械式噴油器，共軌內燃油壓力由壓力調節閥控制，可在一定范圍內自由設定。
ECU(計算機)根據轉速傳感器、油門位移傳感器送來的轉速信號、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動機具有整體優良的動力性、經濟性、排放性及調速性;然后根據冷卻水溫、進氣三力、進氣溫度等傳感器送來的信號進行修正計算，精確地確定柴油機在各種環境下運轉的最佳供油時刻，并將噴油時刻信號通過發動機線束傳給噴油器電磁開關閥，實現最佳噴油量。共軌內有個壓力傳感器，它時時監測共軌內壓力，并將這一壓力信號傳給ECU，ECU通過對燃油量的調節來控制共軌內壓力達到希望值，從而實現共軌內燃油壓力恒定。
共軌系統在噴油過程中，除了可實現主噴射外，還可方便地加人一次或多次預噴射或后噴射，使每個循環的柴油噴射次數達到2一4次之多。系統構成電控高壓共軌燃油噴射系統，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油軌壓力傳感器測量的油軌壓力以及需要進行調節，高壓油軌內的燃油經過高壓油管，根據機器的運行狀態，電控單元(ECU)從預設的 MAP 圖中找到合適的噴油定時和噴油持續期，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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柴油燃油噴射系統從機械控制式發展到電子控制式系統后，電子噴射系統又經歷了三次變革，即位置式燃油噴射系統、時間式燃油噴射系統和時間壓力式燃油噴射系統（共軌系統）。高壓共軌系統實現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，能更準確地實現小油量的精確控制，更好地實現多次噴射。
德國 4000 系列柴油機高壓共軌噴射系統 德國MTU公司和L'Orange公司合作開發的 4000系列高壓共軌燃油噴射系統主要由高壓泵、共軌管、噴油器和電子控制裝置（ECS-發動機控制系統），該系統可任意調整噴油始點、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。在泵的進油口裝有節流閥，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液壓效率低與低壓側有穴蝕的問題。電子控制的噴油器可以靈活控制噴油始點和噴油量。噴油始點的噴油率陡度與針閥關閉過程完全無關，它可通過進出節流截面的比例關系來確定。目前，共軌燃油噴射系統應用十分普遍，博世公司已生產出2500萬套共軌系統，并在江蘇無錫投資建設了技術中心和工廠，實現了本地化生產。長城汽車與博世公司開發出了高壓共軌柴油發動機，此外奧迪、奔馳、華泰等品牌也推出了采用共軌系統的汽車。我國部分大學、研究所和企業也通過合作或獨立自主研發，取得了各具特色的研究成果，并有數十項專利公布。因此，我國在電控直噴式柴油機方面已積累了一定的經驗，但總體來說與國外還存在差距，主要體現在制造工藝和批量生產的質量控制。此外，國內共軌系統相關配套體系不健全，部分零部件還依靠進口，如單片機芯片、共軌壓力傳感器等。
從1997年博世與奔馳公司聯合開發了共軌柴油噴射系統 (Common Rail System) 開始。到現在柴油共軌系統已開發了三代。第一代共軌系統總是保持燃油在最高壓力,造成能量的浪費和較高的燃油溫度。第二代共軌系統根據發動機需求可以改變燃油的輸出壓力,并且具有預噴射和后噴射功能。預噴射是在主噴射之前的百萬分之幾秒內將少量的燃油被噴進了氣缸壓燃,預加熱燃燒室。預熱后的氣缸使主噴射后的壓燃更加容易,缸內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。在膨脹過程中進行后噴射,產生二次燃燒,將缸內溫度增加200℃～250℃,降低了排氣中的碳氫化合物,優化了發動機排放。第三代— —壓電式(piezo)共軌系統,壓電執行器代替了電磁閥,于是得到了更加精確的噴射控制。取消了燃油回油管, 在結構上更簡單;壓力可從5200～2000巴范圍內彈性調節;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與前幾代產品相比,它能有效降低尾氣近20%,提高發動機動力5%,降低嘈音3分貝。這是北京福田康明斯發動機公司研發的新一代發動機高壓共軌技術。
高壓共軌電控燃油噴射技術的出現使得柴油機的發展獲得了新生,它不僅保留了傳統柴油機卓越的燃油經濟性能,還開辟了降低柴油發動機排放和噪音的新途徑。在此,就共軌噴射系統在國內的發展提出一點看法。政府應該在制定環保法規的同時,采取措施確
高壓共軌柴油機工作原理與故障診斷
保燃油質量。以目前低劣的柴油質量,根本無法適應電子控制高壓共軌燃油噴射系統的要求。目前我國對高壓共軌燃油噴射系統的研究與開發尚處于起步階段，發動機燃油噴射系統由機械式噴射系統向電控式噴射系統過渡還主要依靠國外技術來實現 。為盡快提高我國的自主開發和核心競爭力，應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行器、ECU 軟硬件等關鍵零部件的制造以及控制策略和功能、匹配標定技術、提高產品可靠性和安全、降低制造成本等方面開展研究。
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2高壓共軌柴油機組成及工作原理
2.1高壓共軌柴油機的組成
發動機管理系統的核心功能由電控單元來實現。傳感器為EDC電控單元提供發動機的當前工況信息，電控單元對傳感器的信號進行分析以后，根據預定的控制策略對執行器發出控制信號，控制噴油量、噴油始點、增壓壓力、廢氣再循環和電熱塞系統。 發動機管理系統的核心功能由電控單元來實現。傳感器為EDC電控單元提供發動機的當前工況信息，電控單元對傳感器的信號進行分析以后，根據預定的控制策略對執行器發出控制信號，控制噴油量、噴油始點、增壓壓力、廢氣再循環和電熱塞系統。[4]
2.1.1噴油量控制系統EDC
DC電控單元分析發動機轉速、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，并發相應控制信號給噴油泵中的油量調節器。通過安裝在油量調節器上的活塞位移傳感器的反饋，實現油量的閉環控制。在空氣量不夠的情況下為了避免黑煙，要根據煙度限制MAP圖限制油量。
2.1.2噴油定時控制系統
噴油始點影響發動機起動性能、燃油經濟性和排放性能。EDC電控單元通過噴油量、發動機轉速和冷卻水溫等信號確定最優噴油始點，給噴油泵中的噴油始點控制閥發出相應的控制信號。
2.1.3增壓壓力控制系統
控制單元根據進氣管壓力傳感器、進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化成真空度信號，傳給廢氣渦輪增壓器上的增壓壓力調節閥，控制增壓壓力沿理想的特性曲線運行。
2.1.4廢氣再循環控制系統
在控制單元內，存有EGR特性曲線，它包括發動機各工況點所需的空氣量。控制單元利用空氣流量傳感器的信號，把實際進氣量與標定進氣量進行比較，為補償這個差值，對EGR控制閥發出相應的控制電信號。EGR控制閥把電信號轉化成真空度信號傳給EGR閥，改變EGR閥的開度，控制廢氣再循環率。廢氣再循環（EGR）是為了減少排氣中的氮氧化物。直噴系統的缸內溫度相對較高，而且柴油機工作在富氧的環境下，因此排氣中產生大量的氮氧化物。部分的排氣通過EGR閥與新鮮空氣混合進入發動機，這樣缸內混合 氣的含氧量就降低，從而降低氮氧化物排放。廢氣再循環率要受到限制，因為過多的廢氣會使碳氫、一氧化碳和微粒排放惡化。
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高壓共軌柴油機工作原理與故障診斷
2.1.5 電熱塞控制系統
電熱塞控制集成在EDC電控單元中，控制分為兩部分：預熱和后熱。預熱：由于直噴柴油機的啟動性能好，預熱只需在溫度低于+9℃以下進行，冷卻水溫傳感器為電控單元提供準確的溫度信號，駕駛員通過儀表盤上的預熱報警燈了解預熱情況。后熱：發動機啟動以后，就要進入后熱階段，后熱可以減少發動機的噪音，改善怠速工況的發動機性能，并且降低碳氫排放。發動機轉速達到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：預熱和后熱。
2.2柴油機電控高壓共軌系統原理
2.2.1輸油泵工作原理理及特點
(1)輸油泵燃油總流程
燃油從燃油箱被吸入到進油泵，然后通過PCV 輸送到抽吸機構。PCV 將抽吸機構抽吸的燃油量調整到必要的排出量，然后燃油通過出油閥被壓送到油軌。
(2)燃油排供油控制
從進油泵輸送的燃油經過柱塞抽吸。為了調整油軌壓力，PCV 對排放量進行控制。實際操作如下所示。
每一個行程期間PCV 和柱塞的操作:
a)進氣行程
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)預行程
就在柱塞進入上升行程時，PCV 不通電并保持開啟。此時，通過PCV 吸入的燃油沒經過加壓（預行程）而通過PCV 返回。
c)抽吸行程
在獲得所需排放量的最佳時機，提供電力使PCV 關閉，則返回通道關閉，同時柱塞室中的壓力上升。因此，燃油流經出油閥（反向切斷閥），然后被抽吸到油軌。具體情況是，PCV 關閉之后柱塞升程部分變成排放量，而且通過改變PCV 關閉正時（柱塞行程的終點），排放量得到改變，從而使油軌壓力得到控制。
d)進氣行程
當凸輪超過最大升程時，柱塞進入下降行程，同時柱塞室中的壓力下降。此時，出 油閥關閉，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，系統進入A 狀態。
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行控制從而對控制室的燃油壓力進行控制。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閉。
b. 噴射，當TWV 通電開始時，TWV 閥被拉起，從而打開控制室的溢流通道。當溢流通道打開時，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。隨著電流被繼續施加到TWV，噴嘴針最終達到最大升程，從而實現最大噴射率。多余燃油通過如圖所示的路徑返回到燃油箱。
c. 噴射結束，TWV 通電結束時，閥下降，從而關閉控制室的溢流通道。當溢流通道關閉時，控制室中的燃油壓力立即返回油軌壓力，噴嘴突然關閉，噴射停止。
2.2.3高壓共軌柴油機工作原理
高壓共軌系統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現噴射的開始和終止。其主要特點可以概括如下：
共軌腔內的高壓直接用于噴射，可以省去噴油器內的增壓機構；而且共軌腔內是持續高壓，高壓油泵所需的驅動力矩比傳統油泵小得多。
通過高壓油泵上的壓力調節電磁閥，可以根據發動機負荷狀況以及經濟性和排放性的要求對共軌腔內的油壓進行靈活調節，尤其優化了發動機的低速性能。
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，還可以靈活調節不同工況下預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油口，由發動機驅動的高壓油泵將燃油增壓后送入共軌腔內，再由電磁閥控制各缸噴油器在相應時刻噴油。
預噴射在主噴射之前，將小部分燃油噴入氣缸，在缸內發生預混合或者部分燃燒，縮短主噴射的著火延遲期。這樣缸內壓力升高率和峰值壓力都會下降，發動機工作比較緩和，同時缸內溫度降低使得NOX排放減小。預噴射還可以降低失火的可能性，改善高壓共軌系統的冷起動性能。
柴油機主噴射初期降低噴射速率，也可以減少著火延遲期內噴入氣缸內的油量。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，使燃燒在發動機更有效的曲軸轉角范圍內完成，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，降低煙度和碳氫排放。共軌式電控燃油噴射技術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閥的開啟與閉合，定時、定量地控制噴油器噴射至柴油機燃燒室
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高壓共軌柴油機工作原理與故障診斷
的油量，從而保證柴油機達到最佳的燃燒比和良好的霧化，以及最佳的點火時間、足夠的點火能量和最少的污染排放。
共軌技術是指高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成的閉環系統中，將噴射壓力的產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的油壓實現精確控制，使高壓油管壓力大小與發動機的轉速無關，可以大幅度減小柴油機供油壓力隨發動機轉速的變化，因此也就減少了傳統柴油機的缺陷[5]。
2.2.4高壓共軌系統的特點
高壓共軌系統改變了傳統的噴油系統的組成結構，最大的特點就是將燃油壓力產生和燃油噴射分離，以此對軌管內的油壓實現精確控制。
①可靠性，對輕型車來說系統零部件成熟且有長期使用考核驗證，中型比較成熟。
②繼承性，結構簡單，安裝方便。
③靈活性，高壓共軌油壓獨立于發動機轉速控制，整車控制功能強。
④噴油壓力，共軌管壓力1600bar、普通壓力180kgf/cm2。
⑤多次噴油，可以實現多次噴射，目前最好的共軌系統可以進行6次噴射，共軌系統的靈活性好。
⑥升級潛力，多次噴油特別是后噴能力使得共軌系統特別方便與后處理系統配合。 ⑦匹配適合性，結構移植方便，適應范圍廣，與柴油機均能很好匹配。
⑧時間控制，時間控制系統拋棄了傳統噴油系統的泵、管、嘴、系統，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，時間控制系統結構簡單，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環保，高壓共軌式燃油噴射技術有助于減少柴油機尾氣排放量，以及改善噪聲、燃油消耗等方面的綜合性能。[5]
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3高壓共軌柴油機的常見故障與維修方法（高壓共軌柴油機的常見故障與維修方法（以康明斯柴油機為例）以康明斯柴油機為例）
3.1發動機在冬季起動更困難
發動機的起動不僅決定于本身的技術狀況，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、環境溫度低、機油粘度增大、各運動機件的摩擦阻力增加、使起動轉速降低、難以起動。蓄電池容量隨溫度下降而減少，使起動轉速進一步降低。由于起動轉速降低、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，使柴油發火的延遲期增長，嚴重時甚至不能燃燒。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量差，難以與空氣迅速形成良好的可燃氣體并及時發火燃燒，甚至不能著火，導致起動困難。[6]
3.2發動機起動時，曲軸不能轉動
發動機起動時，在起動系統完好的情況下，若變速器置于空檔位置，按起動開關，起動機有響聲而曲軸不能轉動，則屬于機械故障。引起發動機曲軸不能轉動的原因及診斷與修復方法如下所述。
原因：
①起動機與飛輪齒嚙合不良。齒圈與起動機齒輪在起動發動機時會發生撞擊，造成牙齒損壞或牙齒單面磨損。若牙齒連續三個以上損壞或磨損嚴重，起動機齒輪與齒圈牙齒便難以嚙合。
②粘缸。發動機溫度過高時停車熄火，熱量難以散出，高溫下的活塞環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。
診斷與修復方法：
①若飛輪有連續三個以上牙齒損壞，且與起動機齒正好相對，就會導致兩者齒輪不能嚙合。在這種狀態下，只需用撬棒將飛輪撬轉一個角度，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。
齒圈松動時可從飛輪殼起動機安裝口處確認。若齒圈松動，則須更換新件。在安裝時應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重時可將齒圈壓下，前后端面翻轉后再裝在飛輪上使用。 ④經檢查齒輪嚙合正常，起動時飛輪不轉動，則應視為發動機內部故障，如曲軸抱死活塞粘缸、離合器卡滯等。對此應進一步觀察。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動機內部有無異物等故障。
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高壓共軌柴油機工作原理與故障診斷
3.3發動機起動時可以轉動，但不能起動，排氣管中無煙
起動發動機時，排氣管無煙排出，也無爆發聲，一般屬柴油沒有進缸。
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。氣門的打開時刻與活塞在氣缸中的行程不協調。如活塞在氣缸中作壓縮行程時進、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，處于關閉狀態，柴油不能進入高壓腔。
診斷與處理方法：
原則：先外后內、先易后難。
①察看噴油泵熄火拉線是否回位。
②油箱內是否有油，油箱開關是否打開。
③噴油泵操縱拉桿和驅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起動機帶發動機轉動，檢查輸油泵是否泵油。
⑧拆松噴油器進油管接頭，油門加到底，按下起動機開關，檢查噴油泵是否泵油。若不泵油，說明油量調節拉桿卡在停油位置，即齒條發卡，若是A_型泵，應取下噴油泵的邊蓋，檢查并排除故障。若是P_型泵等，則需采取相應措施處理。
⑨檢查配氣相位是否準確，若未對正，應進行調整。
⑩對于裝 VE泵的發動機來說，檢查斷油電磁閥和控制電路是否有故障。當確認斷油電磁閥損壞，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，并對電磁閥采取斷電處理的應急措施，此法不能進行電熄火，可以手動熄火。
3.4發動機起動困難或不能起動，排氣管大量排白煙
發動機起動時，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，水在氣缸內蒸發成水蒸氣，從排氣管排出。
②氣缸蓋螺栓松動或氣缸墊沖壞，使冷卻水進入氣缸。
③氣缸體或氣缸蓋的某處有沙眼或裂紋，水進入氣缸蒸發排出。
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山東交通學院畢業論文
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有水進入氣缸。
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 質量差。首先應清除高、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，按起動機按鈕的同時觀察加水口的水面是否冒氣泡。 如果機油中有水或加水口的水面有氣泡冒出?則說明冷卻水進入氣缸內。
④在拆卸缸蓋前，應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，再進行下一步檢查。
⑤進一步查找具體漏水部位，可向水箱充氣，壓力不大于200kPa。打開油底殼在發動機底部察看漏水處，再打開缸蓋查看缸蓋底部和氣缸墊，檢查故障部位。對于有向缸內漏水的部件，采取換件維修或更換新總成的方法。
3.5發動機動力不足，排濃黑煙
發動機動力不足，轉速不均，排氣管排濃黑煙霧的現象有兩種：一種是連續排黑煙，另一種是斷續排黑煙，且發動機抖震。發動機動力不足且連續排黑煙，是發動機大多數缸或所有的缸均供油量過多，燃油與空氣混合比例失調，燃燒時嚴重缺氧，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噴油泵調試不當，使供油量過多，燃燒不完全。
②多數噴油器的噴射質量差。
③供油不正時。
④進氣門開啟高度降低、開啟時間推遲，導致進氣不足。
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燃油質量過差。
診斷與處理方法：
診斷此類故障時，應從故障特征最明顯處著手，不管是連續還是斷續排黑煙，都應 遵從這一原則。
①若發動機突然冒黑煙，但運行一段時間后故障自然消失，則多為燃油質量較差 所致。由于油中的雜質堵塞噴油器致噴射質量差，排氣冒黑煙，運行一段時間后雜質被 高壓油沖掉，此種故障不用處理。
②若連續排黑煙，可考慮檢查進氣是否通暢，進氣管是否變形增加了進氣阻力。 先拆下空氣濾清器蓋，取出濾芯并清理維護后重新試機，觀察排氣管是否仍繼續排黑煙 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，影響了進氣量，應加強對
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高壓共軌柴油機工作原理與故障診斷
進氣系統的維護保養。
③若進氣道氣流通暢，則應檢查供油時間是否過遲，供油過遲會使進入氣缸的燃 油來不及充分燃燒就被排出而形成黑煙。
④多數噴油器的噴射質量嚴重惡化，燃油霧化差，不能適應燃燒室形狀的需要致 使可燃混合氣形成困難，部分燃油轉化成游離碳被排出，這也是導致黑煙的原因之一， 故也應對噴油器進行檢查修理。
⑤檢查燃油質量是否合乎標準，應使用符合該發動機在該地區環境溫度下正常工 作的標準柴油。
⑥檢查增壓器的工作是否正常。當增壓器失效時，發動機進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，則應考慮是否噴油泵調試 不當使供油量過多，對此應重新校正噴油泵在各種工況下的供油量，使之符合規定。
⑧若上述均正常，且發動機已運行了很長時間，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件磨損，正常的配氣相位和氣門升程失 準，進氣量減少，缸內殘余廢氣量相應增加，直接影響燃油的充分燃燒。
⑨對于轉速不均，斷續排黑煙，發動機無力的診斷可采用逐缸斷油法檢查。當某缸斷油時，發動機轉速明顯降低，黑煙減少，異響也消失，則說明該缸供油量過多，應對該缸噴油量進行檢查調整。若發動機轉速變化較小，黑煙消失，則說明該缸噴油器噴霧質量差，應對該噴油器進行檢查維修。若發動機轉速仍無變化，則說明該缸不工作，應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、拔叉在油量調節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，則應檢查噴油器的工作情況和該氣缸是否有機械故障。
3.6發動機運轉中突然熄火
發動機在運轉中突然熄火是指發動機工作時，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象。該現象一般為機械故障所致。
原因：
①噴油泵驅動齒斷、傳動齒輪故障。
②噴油泵軸斷。
③發動機內部運動件卡死。
④噴油泵操縱拉桿及連接銷脫落。
診斷與處理方法：
運轉中突然熄火在汽油機上是最常見的，主要是由電路點火故障引起的。而柴油機運轉中突然熄火主要是由噴油泵斷油故障引起的，其次才是發動機內部卡死所致。當遇到此現象時，首先檢查噴油泵是否轉動和供油。
①用起動機帶動發動機，若能正常轉動，觀察噴油泵凸輪軸是否轉動，若轉動正常
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山東交通學院畢業論文
說明噴油泵有故障。應檢查操縱機構的工作是否正常。可扳動油門桿件查看操縱臂、操縱軸的聯接是否良好。
②如果噴油泵凸輪軸不轉動，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若起動機帶動發動機不能運轉?則說明是發動機內部故障。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構的機械故障等。在正常情況下先應打開氣門室罩檢查。如果運行中從儀表上反映機油壓力過低或溫度過高，則需直接針對具體情況進行檢修。
3.7發動機“飛車”
“飛車”是指發動機的轉速失去控制而突然增高，超過允許的最高轉速，同時伴有巨大聲響的現象。發動機“飛車”時，若不及時采取措施進行控制，在短時間內可導致發動機損壞，甚至發生人身傷亡事故，造成難以挽回的損失。
原因 ：
發動機之所以產生“飛車”是由于柱塞的轉動失去控制，滯留在較大或最大供油位置或發動機的轉速因負荷減輕，使每循環噴油量隨柱塞運動速度加快而增多，增多的噴油量又促使轉速進一步升高，如此惡性循環，直至超過最高允許轉速達到無法控制的地步。具體原因如下。
①油量調節拉桿即齒條，卡死在某一位置。油量調節拉桿與調速器連接桿件脫開。 調速器彈簧折斷受卡。
②調速器飛錘連接銷卡住或脫出。
③調速器飛錘銹死。
④調速器滑動軸與套生銹或被異物卡住。
⑤調速器與噴油泵松脫。
⑥調速器內的機油粘度過大，使飛錘難以張開。
⑦調速器的推力盤軸向滑動受阻。
⑧調速器的飛錘架與導向板滑動受阻。
應急措施 ：發動機產生“飛車”后，應根據當時具體情況，迅速設法強迫發動機 熄火，具體方法有以下幾種：
①立即打開排氣制動按鈕，靠發動機排氣制動起作用，阻止氣缸廢氣排出，強制減速拉出熄火拉線，強制油量調節拉桿或齒桿，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，使發動機帶載強迫熄 火。
③堵塞進氣口，阻止空氣進入氣缸。
④松開高壓油管接頭，不使燃油進缸。
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高壓共軌柴油機工作原理與故障診斷
⑤松開噴油泵低壓進油管接頭，斷開低壓油腔供油。
診斷與處理方法：
一旦出現發動機“飛車”應就地采取相應的緊急措施使發動機熄火，而后再排 除故障。
①冷起動后發動機產生“飛車”抬起油門，轉速仍居高不下，應拉動熄火拉鈕
使其熄火。首先應檢查調速器內機油是否過粘，造成飛錘不易張開，失去調節轉速的功 能。
②停放時間較長的汽車起動后“飛車”應拆開噴油泵檢視窗蓋或噴油泵前端油量 調節拉桿、齒桿、端面護帽，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，應予以除銹潤滑。
③若噴油泵是在進行拆裝保養裝車后出現的“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，則應拆下矯正或更換新件。
④在檢查拉桿、齒桿時，若拉桿運動自如，但向后推動不能自動前移，說明拉桿 與調速器連接桿件脫開，應拆開調速器檢視窗蓋進行檢查排除。
⑤如果上述檢查均正常，則故障在調速器內，應拆開調速器后蓋完全分解檢查。 檢修完畢后應進行試驗臺調試，確信無疑后再裝車。
3.8發動機“開鍋”，逐漸過熱
發動機過熱是經水溫表直觀顯示的在海拔1500m以下地區使用的柴油車，當冷卻液溫度高達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散熱器水套內沉積的水垢過多，使冷卻液循環不通暢。尤其是汽車在停駛幾天后再次使用時發現水溫過高，大多是因靜置幾天，冷卻液中的水垢、雜質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冷卻風扇導風罩損壞或丟失。
⑤冷卻系統有空氣。
⑥散熱器、風道、導風罩及發動機表面臟污。發動機的風扇在運轉中要抽吸大量空氣來冷卻散熱器和發動機。空氣中的灰塵總有一部分粘附在空氣通過的機件上，特別是機件表面有油污時，臟污得更快，使其散熱性能顯著降低，導致發動機過熱。
⑦節溫器損壞，使冷卻液只能走小循環而不能進行大循環工作，造成發動機過熱。 ⑧水泵泵水量不足，使水道內的冷卻液流動緩慢，量不能被及時帶走，在大負荷低速工況下更為突出。
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⑨風扇抽吸的空氣量減少。使用中風扇離合器傳力機件失效，或皮帶輪上有機油，或皮帶伸長都會使風扇轉速降低，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動機過熱。
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首先觀察風扇的運轉情況，風扇離合器的傳力是否可靠，風扇皮帶松緊是否適當?皮帶是否打滑。康明斯發動機的風扇皮帶松緊度是免調的，如果風扇皮帶松弛，則可能是風扇皮帶張緊輪故障，需進行檢修，若皮帶緊度適中而打滑，則說明皮帶輪有油污，應予以清洗。
②檢查風扇抽風量是否足夠，可用一張紙放在散熱器前端面，若紙被緊緊地吸住，說明抽風量足夠，若不能被吸住或向外吹，說明風扇葉片裝反或變形，應予以調整或更換。
③用手觸摸節溫器兩邊的溫度，看兩端有無溫差。若靠水箱一端的溫度明顯低于靠發動機缸蓋出水口一端，則說明節溫器有故障，應對節溫器進行檢修或更換。
④若節溫器的兩端溫度相同，可用手觸摸散熱器和發動機體或水冷式機油散熱器殼體若散熱器溫度明顯低于發動機，則說明水泵泵水量不足或冷卻液循環不良，應觀察散熱器出水軟管有無吸癟。也可拆下散熱器的進水軟管檢查出水情況，若用起動機帶曲軸轉動，出水有力，說明泵水量足。否則應檢查水泵或散熱器。
⑤檢查散熱器時出可用手摸其上、下、左、右。若發現溫度不均，說明散熱管內有異物或水垢堵塞，應予以清除。
⑥以上檢查均正常，發動機仍過熱，則應考慮是否存在其它問題，如汽車是否在超負荷，低轉速下長時間工作是否逆風行駛，是否噴油時間過晚，應具體對待。當排除前兩個原因后，即應對噴油時間予以調整。
3.9機油消耗量過大
機油的作用是在發動機工作時保證活塞、活塞環與氣缸壁間有良好的潤滑。在發 動機工作時機油必然有消耗，采用噴濺法使缸壁上粘附一層機油，由于活塞環刮油有限， 殘留在氣缸壁上的機油在高溫燃氣作用下，有的被燃燒，有的隨廢氣一并排出或在缸內 機件上形成積炭，當發動機溫度過高時，還有部分機油蒸發汽化而被排到曲軸箱外。在 發動機技術狀況良好時，這些消耗是比較少的，一般不超過燃料消耗量的__0_._5_%_8_ ，但當發動機技術狀況隨使用時間的延長而變差時，機油消耗量會隨之增加。機油消耗量的增加，標志著發動機性能已經下降。
原因：
①下竄氣量大，機油被廢氣從通風管吹到大氣。
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高壓共軌柴油機工作原理與故障診斷
②機油冷卻器漏油。
③活塞與氣缸壁的配合間隙過大。
④活塞環對口，或卡死在環槽內失去彈性。
⑤扭曲環或錐形環裝反失去刮油性能，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與曲軸箱結合部的襯墊處滲漏機油。
⑩空氣壓縮機竄機油。
診斷與處理方法：
①首先應檢查缸體曲軸箱結合部和油管接頭等處有無機油滲漏痕跡，曲軸前后油 封是否密封。如發現油底殼與曲軸箱的結合面邊緣普遍滲油，而油底殼螺釘緊固，襯墊 良好，則說明曲軸箱內壓力過高。
②抽出機油尺，若從機油尺孔感覺曲軸箱壓力確實過高，則可認為是曲軸箱通風 裝置堵塞必須進行疏通處理。
③若檢查出曲軸前后油封漏油嚴重，應及時維修。如果只是滲油，仍可暫時繼續 使用待二級保養時一并排除，但使用中應經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油，則說明空氣壓縮機竄機油。應檢查空壓機活塞、活塞環與缸壁的磨損是否過甚，并予以修復。
⑤如果發動機的排氣冒藍煙，說明機油被吸入氣缸燃燒排出。應該先檢查進氣管中有無機油，若有機油則說明增壓器的密封圈損壞，機油順軸流入氣道，需更換密封圈。 ⑥檢查氣門油封是否完好，進氣門桿與導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、活塞環進行全面檢查測量達到排除故障的目的。
⑧ 檢查冷卻液中是否有機油，如有，則是缸體或缸蓋某處開裂，缸墊油道損壞或機油冷卻器損壞，使機油進入冷卻液的緣故，應找到相應損壞部位予以維修。[6]
3.10拉缸響
發動機拉缸是指在氣缸壁上沿活塞移動方向出現溝紋的現象，它能產生漏氣和敲擊聲使動力性、經濟性變差，嚴重時使活塞卡死在缸內，發動機不能正常工作。氣缸被活塞拉傷會使機油竄入燃燒室，積炭過多，燃油漏至油底殼沖淡機油，有時候可從加機油口處觀察到有燃油味的油煙和喘氣現象。
原因 ：
①使用不規范。新車走合期未按規定操作，甚至使發動機超負荷工作，溫度過高，破壞了氣缸上的潤滑油膜，引起活塞環與氣缸壁間熔結拉傷，嚴重時，使活塞膨脹過大，
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山東交通學院畢業論文
與缸壁咬住位傷。
②保養不規范。未及時清除活塞環上的積炭，使環卡在環槽內失去彈性。
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，活塞環端隙過小。
⑤活塞環斷裂出現刃角，活塞銷卡簧脫落，使活塞銷竄出拉傷氣缸。
⑥機油冷卻噴嘴故障，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，過多燃油進入氣缸沖洗缸壁上的油膜拉缸。
⑧連桿變形使活塞在缸內歪斜。
診斷與處理方法：
①發動機運轉中，若出現類似敲缸的聲音，且響聲不隨發動機的溫度升高而減弱，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、 初期拉缸的發動機響聲不很清晰，但有機油竄入燃燒室，使積炭增多。此外，壓縮時燃氣漏到曲軸箱，使機油變質，且在加大油門或斷續加速，從加機油口處及曲軸箱通風管處有油煙竄出。對于初期拉缸，應抽出活塞連桿組檢查、清洗并換機油和機油濾芯，清洗油底殼。裝復后試車、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、中期拉缸的發動機漏氣嚴重，類似敲缸的異響聲較為清楚，打開加機油口蓋，大量油煙有節奏的冒出，排氣管排濃藍煙，同時怠速不良。當用斷油法檢查時，異響聲減弱。若中期拉缸發生于多缸，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、質量的活塞和同規格的活塞環，即可繼續使用，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，發動機出現抖動。嚴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。
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高壓共軌柴油機工作原理與故障診斷
4高壓共軌柴油機的檢測與調整方法
4.1參數調整
4.1.1怠速的調整
現代轎車怠速標準為700~800r/min。若不合標準或有故障應按以下步驟調整：
①檢查節氣門應在關閉位置（必要時應調整節氣門拉線），拆下怠速控制閥的插接器。
②將萬用表置于電壓擋?兩表筆接節氣門傳感器端子指定位置。
③接通點火開關15s（不啟動），同時檢查：步進電機挺桿應先伸到快怠速位置，再完全縮回到初始怠速位置（15s后）。
④此時萬用表電壓值應大約0.9V。
⑤拆下怠速步進電機插接器。
⑥用手將節氣門連續開閉2~3次。節氣門應無卡滯現象。
⑦松開維護用調節螺釘，啟動發動機并使其怠速運轉。
⑧怠速不符合標準可通過怠速調整螺釘進行調整。
⑨當怠速轉速調整合格后，再把維護用調節螺釘向里擰，直到發動機轉速開始下降 為止。
⑩把調整螺釘向外擰出，直到再次達到正常怠速。然后將該螺釘向內擰入大約1/2圈，切斷點火開關，讓發動機熄火。[7]
4.1.2尾氣排放的調整
對于帶排氣催化裝置的發動機，CO排放采用電子調節，不可手動調整。下面介紹無催化裝置CO排放的調整方法：
①將CO分析儀安裝到排氣尾管上。
②讓發動機怠速運轉，并將所測值與標準值（1~2%）比較。
③排放超標準時，可轉動調節電阻螺釘進行調整，使CO的排放符合規定。
④當調節無效時，應將發動機熄火。斷開節氣門傳感器的插接器，參照“節氣門位置傳感器”的檢測步驟進行。
4.2主要部件的檢測
4.2.1空氣流量計
空氣流量計出現故障會導致下列異常現象，發動機冷啟動困難或啟動后又熄火，怠速不穩定，發動機在穩定轉速時熄火，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預熱發動機至正常工作溫度后使其怠速運轉。
③萬用表應顯示電壓值為2.7~3.2V。否則說明空氣流量計損壞。[8]
4.2.2進氣溫度傳感器
該傳感器故障會導致發動機不能啟動、怠速不穩定、發動機功率不足及燃油消耗太高等異常現象。
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用熱風加熱器對傳感器緩慢加熱，同時觀察萬用表的電阻值。
③標準值為0℃時6 kΩ，20℃時2.7kΩ，80℃時0.4kΩ。所測值與標準不符說明進氣溫度傳感器損壞。[8]
4.2.3節氣門位置傳感器
節氣門位置傳感器故障會引起發動機加速無力、油耗增加和CO排放超標等現象。 ①拆下節氣門位置傳感器插接器，將萬用表接傳感器端子指定位置，其標準值均為
3.5~6.4kΩ。
②將萬用表接傳感器端子指定位置，然后將節氣門從怠速位置緩緩轉到全負荷位置，同時觀察萬用表指針應從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節電阻，催化型的則應更換節氣門位置傳感器。
上述檢測合格后，還應拆下怠速步進電機插接器，檢查怠速開關。將萬用表一表筆接端子指定位置，萬用表另一表筆搭鐵。節氣門在怠速位置時，電阻值為0Ω，而當節氣門打開時為∞。[8]
4.2.4冷卻液溫度傳感器
該傳感器故障對發動機工況影響很大，主要表現有：發動機不能啟動或啟動困難、怠速不穩、加速無力、發動機功率不足、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其標準電阻值：0℃時為5.9kΩ，20℃時為2.5kΩ，40℃時為1.1kΩ，80℃時為0.3 kΩ。電阻值與標準不符，應更換傳感器。[8]
4.2.5噴油器
噴油器故障將影響發動機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為某缸不工作或工作不良、針閥結膠、漏油和電磁線圈故障等。在檢查時，應酌情先對噴油器的電磁線圈進行檢測。
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，其標準值在常溫20℃時為13~16Ω。
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高壓共軌柴油機工作原理與故障診斷
③檢測電阻值與標準值不符，應更換噴油器。經檢測噴油器電阻值合格后，就應對 故障噴油器進行徹底的清潔，并在確保燃油壓力符合規定的情況下，進行下列三種測試 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小于平均值的 10%，否則應更換不合格的噴油器；二是飛散圖形檢查。飛散圖形不合格，應更換噴油 器.三是漏油檢查。將噴油器裝入分配油管,接通點火開關讓汽油泵工作,觀察噴油器噴 口有無漏油。1min內的漏油量少于1滴為正常。若漏油量超過標準，應更換噴油器。[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，導致油耗增加和排放超標。預熱發 動機至正常工作溫度。
②將氧傳感器插接器拔開，并在兩電極間連接一導線，萬用表一端接該導線，另一端搭鐵，對氧傳感器進行閉環控制檢測。
③啟動發動機，不斷改變發動機的轉速，電壓值應在0.2~0.9V間波動。否則說明 傳感器靈敏度降低或損壞，應清除積炭或更換新的氧傳感器。
4.2.7燃油壓力
燃油壓力不符合規定，將影響發動機的啟動性能，怠速工況及發動機的正常工作。
①拆下燃油泵的線路插接器，動發動機，到熄火后再斷開點火開關，油路卸壓。 ②將燃油表接到燃油分配管的接口上。
③裝復燃油泵的插接器，通點火開關，動發動機并使其怠速運轉。
④拆下接在燃油壓力調節器上的真空軟管，將軟管堵死，察壓力表，標準值應該為 0.32~.34MPa；將軟管裝回，察怠速運轉時的壓力表，準值為0.27Mpa；若壓力比準值低， 明燃油系統，燃油泵等有故障，進一步檢修。
⑤斷開點火開關，察壓力表讀數的變化。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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山東交通學院畢業論文
5高壓共軌技術在現代車輛上的應用
5.1在轎車和輕型商用車上的應用
法國PSA公司是第一個應用高壓共軌噴射系統的汽車制造公司。早在1997年5月， PSA公司就宣布共軌噴射系統將是法國集團公司的主要選擇，除了206、306、406和 806HDI發動機產品之外，還有更多的共軌發動機產品面世。在1997年的法蘭克福展覽 會上，Alfa Romeo公司展出了156系列發動機包括四缸1.9L和五缸2.4L共軌噴射系統 發動機，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共軌柴油機和 用于普通轎車的2.0L共軌發動機；以及2.4L的用于輕型商用車的共軌發動機。德國的 汽車公司對共軌噴油系統尤為推崇。在Mercedes-Benz公司，共軌噴射系統正以驚人的 速度替代常規的噴油系統，BMW也是共軌噴射系統的主要倡導者之一，其530D六缸柴油機被譽為目前為止最精確優化的柴油機。BMW公司已生產小排量320型共軌柴油機，這種發動機被列入了Rover75型汽車的320D發動機系列中，Audi公司在V8柴油機上應用了共軌噴射技術，Ford公司已對共軌噴射系統進行大量研究，在對共軌噴射系統得到足夠的測試改進后，已裝到Focus車型柴油機上；通用和克萊斯勒也都推出了采用高壓共軌柴油機的車型。總之：由于國外先進國家的排放標準已經非常嚴格，加之柴油質量較好，目前應用高壓共軌噴射系統的轎車和輕客車柴油發動機已比較普遍。[10]
5.2在卡車柴油機上的應用
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 家所有卡車柴油機均采用共軌噴射系統的柴油機制造商。Transit型卡車的主要競爭者 Mercedes-Benz 公司的Spriter的發動機應用了四缸2.2L OM611共軌柴油機，該發動 機也用于Mercedes 的標志性的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級載重車已經采用了2.8L共軌柴油機，外加 Garret公司的旋轉葉片可變截面廢氣渦輪增壓器，能使這種柴油機的標定功率達到93KW至104KW，最大扭矩達290NM至320NM。[10]
5.3實例分析
以GW4D20柴油機為例，它主要應用了電控高壓共軌技術、EGR技術等多項新技術。 從數據來看，在動力性方面，綠靜GW4D20柴油機的轉速在4000rpm時可輸出最大功率110kw，轉速在1800-2800rpm即可實現峰值扭矩310Nm，升功率可達55Kw,處于國際主流水平，達到了3.0L汽油機的動力標準，在經濟性方面，發動機百公里綜合工況油耗僅為7.0L比傳統柴油機節油很多，在排放和舒適性方面，其排放達到歐Ⅳ、歐Ⅴ水平，駕駛室內平均噪聲僅有45.3分貝，大大優越于以往的柴油機，與汽油機相差不大。該發動機將首先先裝配在長城哈弗H5歐風版，面向全球同步上市之后這款動力
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高壓共軌柴油機工作原理與故障診斷
還將陸續匹配在長城旗下的輕型商務車及中級轎車之上。[11]
5.4高壓共軌技術的發展前景和方向
2005年12月30日?北京率先實施國Ⅲ排放標準。2006年7月31日，上海公交、出租車行業新車實施國Ⅲ排放標準。2006年9月1日，廣州開始實施國Ⅲ排放標準。2007年7月1日，全國全面實施國Ⅲ排放標準，到2013年7月1日全國將實施國Ⅳ排放標準。
排放標準的提升必然推動發動機技術的發展。對于汽油發動機，由于技術相對成熟且有后處理，因此滿足目前排放標準難度不大。對于柴油發動機，相對于汽油機而言，國內在電控柴油機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使用車輛大都具有自主品牌。二是我國柴油機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競爭不占優勢。長城汽車與博世公司開發出了高壓共軌柴油發動機，此外奧迪、奔馳、華泰等品牌也推出了采用共軌系統的汽車。我國部分大學、研究所和企業也通過合作或獨立自主研發，取得了各具特色的研究成果，并有數十項專利公布。同時也有部分企業在進行自主研發，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方面已積累了一定的經驗，但總體來說與國外還存在差距，主要體現在制造工藝和批量生產的質量控制。此外，國內共軌系統相關配套體系有些還不健全，部分零部件還依靠進口。在更嚴格排放標準要求下，除電控燃油系統外，發動機整機也引進了許多新技術。世界著名的汽車研發機構Ricardo公司推薦在各排放階段的發動機技術要求，從中可見共軌系統由于其獨特的優勢，是最具繼承性和可持續發展的燃油噴射系統之一。
電控高壓共軌燃油噴射系統的應用使柴油機的排放、噪聲及燃燒性能都得到了很大改善遠遠超過了傳統內燃機，大大增強了柴油機的競爭力。隨著電子技術、材料技術以及控制理論等的不斷發展，該技術還具有很大的發展潛力，進一步的研究發展主要體現以下趨勢：
①設計開發新的執行器，以及通過對高壓油泵、噴嘴材料和加工過程的改進進一步提高燃油噴射壓力及其精確性，使燃燒更為充分。
②通過最優控制、自適應控制、預測控制等控制理論的研究，將模糊控制、人工神經網絡、基于非線性的滑模控制、基于辨識模型的自適應控制等運用到電控高壓共軌燃油噴射系統中，改進其控制策略。
③研究新的噴油規律。隨著柴油車數量增加，柴油機尾氣已經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措施主動減少和控制污染物的排放，歐洲已經制訂出嚴格的歐V、歐VI 排放法規，預計2014 年開始實施歐VI 排放法規。因此，必須不斷研究滿足新的排放標準的噴油規律，進一步降低柴油機的排放。
④燃油噴射系統的數值模擬技術。通過仿真軟件建立電控高壓共軌燃油系統的數值 22
山東交通學院畢業論文
模型分析燃油的噴射過程及系統參數對燃油噴射特性的影響，為燃油系統的優化設計、故障分析提供理論依據，降低產品開發成本，縮短開發周期。
⑤傳感器技術。隨著噴射壓力的不斷提高，要求有更高精度和響應速度的新型智能傳感器。
⑥解決高壓共軌系統的恒高壓密封問題。高壓共軌系統的密封性能影響燃油噴射壓力的提高和柴油機性能。傳統燃油系統和電控泵只在20-30 ℃曲軸轉角內高壓供油，油泵驅動扭矩的峰值很高，但泄漏時間很短，而高壓共軌燃油系統在一個循環內都高壓供油，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。高壓共軌系統的動態壓力穩定性直接影響系統理想噴油規律的實現，因此，對高壓共軌系統壓力波動性的研究已經成為當前的熱點之一。
⑧解決高壓共軌系統的多MAP優化問題。電控燃油系統中，ECU根據其內部存儲的MAP控制噴射過程。現有的電控泵ECU 中只有噴油量MAP和噴油定時MAP，而高壓共軌燃油系統除這兩者外，還有噴油壓力MAP和預噴射MAP等，控制數據較多，要根據排放和燃油消耗耗進行優化工作量很大。因此需要研究統計學方法、神經網絡模型映射MAP 數據、學習優化方法等很多關鍵技術，以解決多MAP優化問題。[9]
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高壓共軌柴油機工作原理與故障診斷
結 論
高壓共軌電控燃油噴射技術的出現使得柴油機的發展獲得了新生,它不僅保留了傳統柴油機卓越的燃油經濟性能,還開辟了降低柴油發動機排放和噪音的新途徑。在此,就共軌噴射系統在國內的發展提出一點看法。政府應該在制定環保法規的同時,采取措施確保燃油質量。以目前低劣的柴油質量,根本無法適應電子控制高壓共軌燃油噴射系統的要求。目前我國對高壓共軌燃油噴射系統的研究與開發尚處于起步階段，發動機燃油噴射系統由機械式噴射系統向電控式噴射系統過渡還主要依靠國外技術來實現。為盡快提高我國的自主開發和核心競爭力，應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行器、ECU 軟硬件等關鍵零部件的制造以及控制策略和功能、匹配標定技術、提高產品可靠性和安全、降低制造成本等方面開展研究。
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致 謝
在論文完成之際，我首先向關心幫助和指導我的指導老師姜武杰表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！
在學校的學習生活即將結束，回顧四年來的學習經歷，面對現在的收獲，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 姜老師的親切關懷和悉心指導，使我的論文可以又快又好的完成，姜老師以其淵博的學識、嚴謹的治學態度、求實的工作作風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懷和悉心指導，再一次向他表示衷心的感謝，感謝他為學生營造的濃郁學術氛圍，以及學習、生活上的無私幫助! 值此論文完成之際，謹向姜老師致以最崇高的謝意!
高壓共軌柴油機工作原理與故障診斷
參考文獻
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[11] M.C.Xobax. MOTOR VEHICLE ENGINES [M]. MIR PUBLISHERS, 1979.
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