柴油共轨发动机动力不足分析与诊断
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【摘 要】为了满足国家Ⅳ级排放要求，各大柴油汽车制造商都推出了柴油共轨发动机，该类型发动机一方面应用了很多新的技术，同时也对维修提出了新的要求。本文主要阐述中国重汽柴油共轨发动机的基本工作原理，在此基础上分析共轨发动机动力不足的原因，并提出相应的诊断方法和维修注意事项。
中国重汽共轨发动机采用的是日本电装电控共轨燃油系统，最高共轨压力可达180MPa，可实现依据发动机转速、负荷、水温、增压压力、车辆运行情况等灵活准确地调整喷油量、喷油次数、共轨压力和喷油提前角，使发动机的动力性、排放、噪声、经济性、平稳性、低温起动性和汽车的操纵性能都达到最佳的匹配。电控系统根据各缸工作时转速的差异，自动平衡各缸的喷油量，而使发动机达到非常平稳的怠速。
1.柴油共轨发动机的基本工作原理
柴油共轨发动机和别的四冲程发动机一样，有进气、压缩、做功、排气四个冲程。它的结构简图如下图所示：
图1 柴油共轨发动机结构示意图
从上图可以看出它除了有一般柴油机的结构外还多了如缸判别传感器、冷却液温度传感器等的电子原件。循环从进气开始，这时进气门打开新鲜的经过增压机增压的空气进入到气缸中，同时进气会在气缸中形成一定的涡流。等到进气完成后活塞上行进排气门同时关闭，就进入了压缩冲程，这时气缸内气体的压力和温度不断的上升，气体形成的涡流同时也在加强，压缩终了时气缸内空气压力可达3.5-4.5MPa，同时温度高达750-1000K从而达到柴油的燃点，气体形成的涡流可以让柴油更快的燃烧。在活塞到达上止点前ECU就会根据NE传感器的G传感器定是那一缸要喷油何时喷油。同时ECU还要根据发动机上传感器的数值还有油门传感器的数值确定向喷油器提供多长时间多少次的110V的冲电流，喷油器在接收到110V电流时就会被打开，六个缸共用的共轨油就通过喷油器喷入燃烧室中。喷射油的数量和次数是通过110V电流的通电时间有次数决定。ECU也会根据发动机的转速等数值来控制PCV阀来控制共轨管路的压力。当柴油喷入燃烧室后就进入了做功冲程。随着活塞的下行气缸的温度和压力就会下降直到活塞运行到下止点做功完成就进入了排气冲程，这时排气门打开活塞上行，废气经过排气门排气歧管后到涡流增压机给进气进行增压，最后通过排气管排出。
2.柴油共轨发动机动力不足原因分析
从上面柴油共轨发动机的工作原理可以看出：进气冲程、排气冲程、压宿冲程都是为做功冲程做准备，所以发动机动力的好坏主要取决于做功冲程的好坏，而做功冲程的好坏主要是看做功冲程开始时的压缩混合气燃烧的好坏和燃烧开始的时间点是否正确。
2.1影响燃烧好坏的因素有
2.1.1压缩空气
主要是压缩终了时的压缩空气压力和温度过低，引起这种现象的可分为以下三个原因：
（1）进气歧管处的进气压力过低，主要由以下原因引起：1）排气背压过高增压系统压力不足导致增压机没有很好的工作；压气机背面间隙处积炭，油泥；增压器废气旁通阀始终打开。2）空气滤清器堵塞。3）冷箱进气歧管处漏气。
（2）配气定时不正确引起进排气门开关时间不正确，从而引起应该排的废气没排出去应该进的新鲜空气又没进来。
（3）轴瓦间隙过大缸套或活塞磨损或拉缸或进排气门不密封引起的气缸在压缩冲程中漏气。
2.1.2柴油
从柴油方面分析，影响燃烧的因素主要有喷油压力、喷油时间和喷油雾化情况。
喷油压力由共轨压力决定，我们已知共轨压力油是油泵从低压油路中泵油并通过PCV阀得到的，ECU通过控制PCV阀以控制泵油压力，同时为了保护共轨管路和油泵，在管路中安装了一个限压阀，所以引起共轨压力的原因可以在ECU或PCV阀，也可以在限压阀上，同时也可以是因为在低压油路没好建立起来好低压油，原因有可能是燃油管路漏油或燃油滤清器堵塞、燃油系统内有空气。
喷油时间是ECU控制喷器进行喷油的时间，主要受ECU的控制，同时ECU是综合发动机各个传感器信号给出的确的控制信号，所以喷油时间会受到各个传感器的影响。
喷油雾化情况主要受到喷油器的影响，出现雾化不好主要问题是在喷油器喷油偶件上。
2.2影响燃烧开始的时间的不正确的因素有
（1）NE传感器信号不对，主要由NE传感器自身问题、飞轮变形或有油污引起。
（2）G传感器信号不对，主要由G传感器自身问题、油泵安装时正时没对好引起。
3.柴油共轨发动机动力不足问题的诊断
本文首先以中国EOL为例进行诊断，诊断时先看有没有故障代码，如果有就按代码的提示对相应的部件进行更换。如果没有故障代码，就要把发动机起动起来去看它的数据流，动力不足我们主要要看进气歧管压力、大气压力、共轨压力、油门踏板位置传感器1和油门踏板位置传感器2电压、回油温度、各缸喷油嘴的补偿。这些数据都会影响发动机动力。
3.1进气歧管压力
进气歧管压力读数过小故障的诊断：压力过小有可能是实际压力确实过小也有可能是传感器的故障，判断方法就是外接一个气压表看实际压力和传感器压力的差值，也可以用万用表检测传感器的电阻值以判断传感器的好坏。如果传器没有问题就是真的气压过低，这有可能是增压机给的压力不足也有可能是管路漏气，我们可以在增压机的出风口处外接一个气源让外接气进入中冷管中就可以很清楚哪儿有漏气了。
3.2大气压力
大气压力问题凭借常识和经验就可判断出，在此不再赘述。
3.3共轨压力
共轨压力问题的诊断：如果我们发出实际压力和目标压力有很大的差别话说明共轨压力出问题了，我们首先要从简单的低压油路检起，看滤清器是不是干净同时打开低压回油管，用手油泵油看加油管中有没有空气，如有说明漏气了。如果低压油路没有问题我们就要检查油压传感器和限压阀了。传感器可以通过测量电阻来判断好坏，而限压阀好坏只能用更换新的尝试了。检查完这些都没有问题就只能更换油泵了。
3.4油门踏板位置传感器
油门踏板位置传感器1和油门踏板位置传感器2问题诊断：我们先把油门踩到底看传感器1的电压大概是不是在1.9V而传感器2看是不是在3.8V左右，如果偏差在0.3V 以上就说明油门踏板位置传感器有问题需要更换。
3.5回油温度
回油温度问题的诊断：通过查看回油温度的数值即可判断其是否正常，在起动时它的温度和环境温度差不多，起动长时间后大概在40到60摄氏度之间。如果不是就说明有问题要更换。
3.6各缸喷油嘴的补偿
各缸喷油嘴的补偿问题的诊断：补偿是ECU根据发动机各缸做功后依据转速改变而对各个喷油器通电时间进行的修正。转速是由ECU通过NE传感器得到的，所以当我们发现有一个缸的补偿很大时可以确定此缸的喷油器出现故障，需要更换，在同时有两个或两个以上补偿较大时，有可能是一个引起的发动机工作不好导致ECU错误的对多个缸进行了补偿，所以就要先更换补偿最大的那个缸，如果补偿最大的缸更换后。其余缸还好就再更换。同时要注意每换一个喷油器都要重新写入代表各个喷油器特性的QR码。
另外我们注意到NE传感器传达了错误信号也有可能引起补偿变大，而一个喷油器又很贵，考虑到经济性因数，本文找寻了一种方法以排除NE传感器的影响：我们了解到当发动机到高速时ECU就不再进行补偿，所以每个缸喷油器的通电时间都会一样，这时喷油多少的差别全都由喷油器差别产生。而喷油的多少我们不能真接测得，可是从图2上我们可以看出喷油器的工作原理是：当ECU给TMV电磁阀供电时，TMV阀杆会升起，从而打开控制室的溢流通道，当溢流通道被打开时，控制室中的油流出压力下降，此时喷嘴就打开了，油就通过喷嘴给喷入燃烧室中，断电时TMV回位，喷油停止，所以我们可以测回油来定喷油的多少。方法是找几个较大的量杯去接各个缸的回油，同时把发动机起动起来在1200转左右工作30秒左右后停车对比各缸的回油就可以看出问题在那了。
图2 喷油器的结构原理图
4.总结
在维修过程中我们一定不能在发动机还在运转时，松开高压油路因为高压油路压用过高喷出会对人造成很大的伤害。在诊断过程中我们要知道油路、气路、电路对发动机动力的影响，都是因为它们对发动机的燃烧过程产生影响而产生的。
【参考文献】
[1]杨彪.中国重气共轨发动机故障案例分析，2011.