高压共轨故障诊断方法与流程

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【关键词】起动故障；高压共轨技术；故障诊断方法；故障诊断流程图

1、什么是故障

故障是指汽车部分或完全丧失工作能力的现象，它包括汽车不能行驶、功能不正常和性能下降到规定的技术指标以外。导致汽车产生故障的主要原因是汽车零件的失效和电子元件的失效，汽车零件失效的形式有磨损、断裂、变形、腐蚀和老化等。而电元器件失效的主要形式有元件击穿、元件老化和连续故障。汽车故障遵循着一定的规律，即平均故障率，它是指汽车或总成在规定的行程（或观测时间）内当量故障发生次数与累积工作行程（或累积时间）之比。

2、高压共轨技术

高压共轨电喷技术在高压油泵、压力传感器和电子控制单元（ECU）组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式。它是由高压油泵将高压燃油输送到公共供油管，通过公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速变化的程度.。自从1991年日本电装公司发表ECD-U2高压共轨系统论文以来，国外燃油系统制造商纷纷投入巨额资金和人力开发共轨系统。博世公司于1995年发表了用于轿车的高压共轨系统，采用径向柱塞转子式供油泵，喷油器电磁阀采用球阀结构。目前博世公司共轨系统在欧洲乘用车和轻型车柴油机上已得到普通应用，如德国戴姆勒-奔驰公司C系列轿车等。

高压共轨技术与传统的喷油技术相比有以下几点优点；（1）喷油压力、喷油正时柔性可调，各工况均可获取得最佳喷射压力，优化了柴油机的综合性能。（2）可同时控制NOx和微粒（PM）在较小的数值内，以满足排放需求。（3）柔性控制喷油速率变化，实现理想喷油规律，容易实现预喷射和多次喷射，即可降低柴油机NOx又能保证优良的动力性和经济性。（4）由电磁阀或者利用电压控制喷油，其控制精度较高，有避免了高压油路中的气泡和残压为零的现象，是循环喷油量波动小，改善了各岗供油均衡性，从而减轻振动和降低排放。

3、诊断方法

（1）人工经验诊断法

人工经验诊断法，是人员凭丰富的实践经验和一定的理论知识，在汽车不解体或局部解体情况下，借助简单仪表（如万用表、气压表、油压表、温度表），或直接用眼看、耳听、手摸、鼻闻等手段，边检查、边试验、边分析，进而对汽车技术状况、故障部位、原因做出判断的一种方法。

（2）仪器仪表诊断法

仪器仪表法师在人工经验法的基础上发展起来的一种诊断法，诊断时，在汽车不解体的条件下，诊断人员利用汽车专用仪器仪表（如专用示波器、电子诊断仪）测得诊断对象的参数值、曲线或波形等，了解诊断对象的技术状态，并进行分析和判断，给出诊断结论。

（3）智能诊断法

随着计算机技术在汽车诊断方面的广泛应用，以微机控制为核心的汽车诊断仪器设备能自动完成诊断对象诊断参数的自动检测，并利用仪器设备自存的诊断参数和分析软件实现检测结果的自动分析，进而自动对汽车的技术状况、故障部位及原因做出判断，而且还能存储并打印检测诊断结果。现代汽车车载自诊断系统也是智能诊断系统的一部分。

三种方法对比：人工经验诊断法十分简单，但对复杂故障的诊断速度慢、准确性差，需要诊断人员有较高技术水平和丰富的实践经验。仪器仪表诊断法提高了诊断人员对汽车技术状况了解的准确精度，但这类仪器仪表一般只能对各项参数逐项进行检测，效率较低，而且分析判断仍完全由人工完成，故障诊断的速度和准确性主要取决与诊断人员的技术水平。智能诊断法诊断速度快，准确性高，能定量分析，是汽车诊断技术的发展方向，但是对人员软件操作技术有一定的要求。

（4）车辆故障诊断分析

A 故障树诊断法

故障树诊断法是车辆故障诊断最常用的分析方法。故障树诊断法又称故障树分析法，它是将系统故障形成的原因有总体至部分按树枝状逐级细化的分析方法，其目的是判明基本故障，确定故障的部位和原因。它是对复杂系统进行故障诊断的有效工具。

B 故障诊断流程图

故障流程图是车辆故障诊断中检测思路、综合分析、逻辑推理和判断方法罪常用的具体表达方式，深受汽车维修一线工作人员的欢迎。汽车故障诊断流程图根据汽车故障现象的特征和技术状态之间的逻辑关系，反映汽车故障诊断综合分析、逻辑推理和判断思路，描述汽车故障诊断操作顺序和具体方法，从原始故障现象到具体故障部位和原因的顺序框图。

C喷油系统故障案例

燃油滤清器故障

a.故障现象：车辆无法供油或供油不畅，导致车辆的无法启动。

b.故障原因：滤清器堵塞或有空气都会使发动机供油不正常从而导致车辆无法起动。

c.柴油滤清器作用及工作原理：燃油滤清器是串联在然油泵和节流阀体进油口之间的管路上。柴油滤清器的结构大致与机油滤清器相同，有可换式和旋装式两种。但其承受的工作压力和耐油温要求比机油滤清器低得多，而其过滤效率的要求却比机油滤清器高得多。柴油滤清器的滤芯多采用滤纸，也有采用毛毡或高分子材料的。柴油滤清器除过滤柴油中的机械杂质外，还有一个重要的功能就是滤水，为实现较高分离效率，目前多采用两级式过滤方式，一级为油水分离器，一级为柴油精滤器。水的存在对于柴油机供油系统危害极大，锈蚀、磨损、卡死甚至会恶化柴油的燃烧过程。国三标准下采用高压共轨发动机的车型对柴油的质量要求也更高，因为高压喷油嘴需要精确的控制喷油压力、喷油时间和喷油量，所以要求做工也比较精致。如果柴油里面有水或杂质没有过滤干净，会对喷油嘴内的柱塞偶件形成磨损造成拉伤，直到喷油器卡死。喷油器损坏会造成发动机加速不稳定或加速无力，或者排放黑烟等故障，影响车辆的正常运行。作为多级滤清器系统的第一级，燃油粗滤器就具有滤除大颗粒杂质和水分的功能。国三排放标准对燃油压力的要求，滤清器的水分离效率要求达到95%，但许多粗滤器并不能达到这样的过滤效果，时间一长就会对发动机造成损伤。

d.故障维修：如果出现滤清器中堵塞时我们即可清理滤清器的滤纸，或更换滤清器。如果是滤清器中有空气我们可以拧松放油孔用手按几下泵油弹簧，当放油孔有柴油溢出则说明滤清器的空气排放干净。

高压共轨喷油器故障

a.故障现象：排气管不冒烟，起动发动机有明显的震动现象。

b.故障原因：喷油器堵塞，卡滞，泄露油路无法正常供油导致车辆无法启动。

c.共轨喷油器工作原理：共轨喷油器由喷油嘴偶件、紧帽、顶杆、调压弹簧、调压螺钉、护帽等组成。喷油泵压出的高压油经过高压油管、进油管接进入喷油器进油孔及喷油嘴偶件的进油孔进入盛油槽内，具有压力的柴油作用于针阀的承压锥面上，轴向力使针阀有向上运动趋势，面针阀上部有调压弹簧作用力，通过顶杆压在针阀上，阻止针阀向上运动。当作用在针阀承压面的轴向力大于弹簧作用力时，针阀座面就离开针阀体座面，使盛油槽与喷孔相通，这时高压燃油则从喷孔以雾状喷入燃烧室。开始顶开针阀的压力叫开启压力，经一定时间后，盛油槽内油压迅速下降，当小于调压弹簧压力时，针阀则落座，座面又起密封作用，使盛油槽与喷孔隔开，停止喷油，从开始喷油到停止喷油所经历的时间称为喷油延续期。整个喷油过程结束，又开始下一个喷油过程。喷油器是柴油机燃油系统的重要部件之一，其主要作用是使燃油在一定的压力下，以雾状的形式喷入燃烧室，并合理分布，以便和空气混合形成最有利于燃烧的可燃混合气。

1-回油管2-插座3-电磁阀4-进油口5-球阀6-泄油口7-进油口8-控制腔9-柱塞10-进油槽11-针阀

d.故障维修：方法一、喷油器拆下后，用喷嘴检修仪高压清洗喷油器并清除积炭，检查喷油器的喷油雾状是否呈锥形。通12V电压就能检查喷油形状，喷油锥形为细雾状的为良好，否则需要换喷油器。方法二、采用单缸断火法，当拔出某缸的喷油器后车辆起动正常则说明该缸喷油器损坏，更换该缸喷油器即可。

共轨压力传感器故障

a.故障现象：排气管无烟冒出，发动机无法启动。

b.故障原因：共轨压力传感器故障导致ECU无法得到信号，喷油器无法使柴油雾化从而导致发动机无法启动。

c.共轨压力传感器：共轨压力传感器安装在共轨上，它的工作原理为压敏电阻式，有三个接线端子（电源、搭铁、信号）。共轨压力传感器由焊接在压力装置上的集成的传感器部件、装有电子检测回路的印刷电路板、装有电子插入式连线的传感器组成。燃油通过共轨上的一个小孔流向共轨压力传感器，有压力的燃油通过一个盲孔到达传感器膜片。一个将压力信号转换为电信号的传感器部件（半导体装置）安装在此膜片上传感器产生的信号被输入一个用于放大拾取信号并将它送入ECU的检测回路。当膜片形状变化时，连接于膜片的电阻值也将改变。系统压力的建立，导致膜片形状变化，改变的电阻值将引起通过5V电桥的电压变化。电压变化范围为0-70mv，并且被放大电路增幅至0.5-4.5V。通过设置共轨压力传感器，可以实现对燃油压力的闭环控制。ECU根据发动机当前工况下相关传感器输入的信号，计算出理论所需要的轨压，通过调节进油计量比列阀的开度来实现轨压控制，并依靠共轨压力传感器检测当前实际轨压，将其与理论轨压进行对比修正，实现闭环控制。

d.共轨压力对喷油的控制：共轨柴油机主要的执行器有共轨压力调节阀和喷油器电磁阀，共轨压力是共轨系统的重要参数之一，ECU根据加速踏板位置传感器、空气流量传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器等的信号，确定高压共轨内的燃油压力，通过占空比信号调节共轨压力调节阀控制共轨压力，并通过共轨压力传感器的反馈信号，ECU实现对共轨内的燃油压力闭环控制。起动时，ECU以共轨的压力为参量来控制喷油的动作，在共轨的压力已知的前提下，ECU通过控制喷油器的开启、关闭的时刻来控制进入气缸的喷油量，如果失去共轨压力信号，ECU边失去了燃油喷射控制的重要参量，此时，ECU便控制发动机不能启动。同理，如果在发动机运转时突然失去了共轨压力信号，发动机会立即熄火。

e.故障维修：

如上图所示，共轨压力传感器有三个接线端子，1#端子为搭铁线、2#端子为信号线、3#端子为电源线（5V）。

（1）检查线束插头是否插好。（2）检查外线路，用万用表的电阻档测量传感器端子间的电阻值，来判断外线路是否存在短路及断路故障。（3）测量传感器的电压值，关闭点火开关，拔下共轨压力传感器插头，点火开关ON，测量传感器插头3#端子与搭铁间的电压应为5V、2#端子与搭铁间的电压应为0.5V左右，1#端子与搭铁间的电压为0V。

通过我上述的阐述不难看出高压共轨技术主要由执行器、传感器、控制器三个部分组成，而电路的控制具有很高的稳定性和精确性，所以电路控制是汽车发展的趋势。我相信在不久的将来，智能化的汽车将会成为时代的主流！

【参考文献】

[1]汽车构造 /陈家瑞主编 .―2版 .―北京：机械工业出版社，2005.1（第2版）

[2]汽车故障诊断与维修技术/闵水军，万茂松，周良主编.―北京：高等教育出版社，2004.7

[3]汽车电控技术/陈志恒，胡宁编著，―北京：高等教育出版社，2008.6

[4]敏瑞，博士第三代柴油电控高压共轨喷油系统【J】.汽车维护与修理，2007.12