高压共轨柴油机传感器的故障检测

    朱路生　徐敏雅

    

    

    

    摘 要：随着国家对柴油机的排放越来越严格，电控高压共轨柴油机在农业机械上应用日益广泛。以东风1004拖拉机为例，阐述高压共轨柴油机的传感器故障检测与排除，为此类发动机的维修提供一定的参考。

    关键词：柴油机;传感器;维修

    中图分类号：S219.01文献标识码：A

    doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.10.018

    0 引言

    高压共轨柴油机具有燃油经济性好、排放污染少、运转平稳、调速精确、响应快、具有自诊断功能等优点。主要由传感器、电控单元（ECU）和执行器组成。其中传感器的作用是采集发动机的主要工作参数，作为计算喷油量和判缸的依据。如果传感器出现故障，可能会导致发动机无法启动、加速不良、油耗过高和排放性能差等问题。本文针对传感器故障，阐述其检测与排除方法。

    1 主要传感器及其作用

    （1）曲轴转速传感器。曲轴转速传感器的主要作用是确定曲轴位置、检测活塞上止点和曲轴的转速，是ECU得到的第一个发动机转动信号。ECU根据此信号和凸轮轴位置信号共同完成喷油顺序和喷油时间的计算。其主要的类型是电磁式。

    （2）凸轮轴位置传感器。凸轮轴位置传感器的作用是判断发动机活塞是处于压缩上止点还是排气上止点，和曲轴转速传感器共同完成喷油顺序和时刻的计算，是发动机的重要传感器之一。现在此种传感器的主要类型是霍尔式。

    （3）水温传感器。水温传感器为发动机提供基本喷油量修正信号，特别是在冷车启动时对喷油器有加浓的作用，也是柴油机冷车预热的主要依据。其主要工作原理是内部一个负温度系数的热敏电阻，随温度的升高，阻值降低。测量范围为-40～130 ℃。

    （4）进气温度压力传感器。进气温度压力传感器的主要作用是测量进气的温度和压力大小，以此计算进气的流量，使发动机能够适应外界环境温度和压力的变化，修正喷油量，使发动机处于最佳工作状态。温度的测量原理与水温传感器类似，压力的测量是采用半导体的压阻效应。

    （5）机油温度压力传感器。为ECU提供机油温度和机油压力的参数，也是计算喷油修正量的依据。其工作原理与进气温度压力传感器类似。

    （6）高压共轨管压力传感器。共轨压力传感器的作用是以足够的精度，在短时间内，精确测量共轨管的燃油压力。ECU根据此信号，对燃油计量单元（PCV）[1]实施反馈控制，通过调整供油量的大小调节共轨管中的压力，使其维持在规定范围内。其原理与上述压力传感器类似。

    （7）加速踏板位置传感器。其作用是反应驾驶员的意图，进而表示发动机的负荷。将负荷信号变为电信号传输给ECU，作为喷油量修正信号，以实现对喷油量的精确控制。目前，常用的加速踏板位置传感器的类型是线控驱动式。

    2 传感器检测流程

    传感器的检测步骤如图1所示，首先使用专用的解码器读出发动机故障码，判断故障位置。东风1004拖拉机的专用解码器如图2，此解码器可以通过无线网与PC端连接。然后检查传感器线路是否异常，主要包括线路是否断路、短路（包括互短、对地短路、对正极短路）、传感器本体损坏。

    对于断路、短路可以使用万用表检测。用万用表的电阻档测量某一根线是否断路，如果电阻无穷大，则表示断路。如果电阻小于2 Ω，则表示线路正常。短路也可用万用表电阻档测量，当测量某两根线是否互短，或者对地、对电源是否短路时，如果电阻无穷大，则没有短路。如果电阻小于2 Ω，则表示存在短路。

    对于传感器本体故障，结合传感器工作原理，可使用万用表或者示波器进行检测，根据示波器测量波形判断是否存在故障。

    3 传感器检测过程

    传感器的工作原理类似，本文不一一列举。仅阐述主要的传感器检测过程。

    3.1 传感器线路检测

    对于所有传感器的线路故障，其检测步骤类似。根据维修手册[2]，确定传感器与ECU连接的正确端子号。例如，共轨管压力传感器的1号端子、2号端子、3号端子分别与ECU的X2-55、X2-66、X2-52号针脚连接（如图3）。传感器的1号端子为接地线，2号端子是信号输出线，3号端子是5 V电源线。拆下蓄电池负极，拔下传感器和ECU插接器，采用上述方法，排除线路故障。

    3.2 传感器本体检测

    （1）曲轴转速传感器检测。用万用表测量电阻，两端子间线圈的电阻在20 ℃时为860±86 Ω。用示波器测试波形，如图4。波形应该是一个标准的正弦波，周期随发动机转速上升而降低。测量传感器头部与信号盘的间隙，应为0.8～1.0 mm。

    （2）凸轮轴位置传感器检测。用示波器测试凸轮轴位置传感器信号，波形如图5，周期随发动机转速上升而降低。测量传感器头部与感应铁之间的间隙，应为0.1～1.5 mm。

    （3）水温传感器。用万用表测量不同温度下水温传感器的电阻值，并与维修手册中的标准值进行对比。表中是东风1004拖拉机的发动机水温传感器在4种温度下的电阻值[2]，若实际测量结果不符合要求，即可判定传感器失效。

    （4）共軌管压力传感器。共轨管压传感器信号特性如图6，信号电压与轨压成线性关系。当轨压为0时，传感器输出电压应为0.5 V，当达到最大值时，传感器输出电压应为4.5 V[3]。

    （5）加速踏板位置传感器。加速踏板位置传感器的信号与踏板位置成线性关系，如图7。测得电压值应符合维修手册中的标准要求，否则判定传感器失效。

    4 结论

    在检测传感器故障时，要理解传感器的基本工作原理，首先排除线路故障。有时传感器失效的原因可能是ECU故障，但由于概率较低，本文没有讨论，然后再排除传感器本体故障。对于具有周期性的信号电压，需选用示波器进行测试。

    参考文献：

    [1]杨维俊.电控柴油发动机结构原理与维修[M].北京：机械工业出版社，2015：80-81.

    [2]潍柴非道路三阶段电控高压共轨柴油机故障诊断指导与案例分析[M]. 潍坊：2016：50-52.

    [3]谭小锋，张奇峰，蒲德星.汽车柴油发动机电控高压共轨维修技术的应用[J].商业故事，2016（8）：29.

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