姜盛杰
(威海交通运输集团有限公司,山东 威海 264200)
舒驰牌YTK6605T3型客车,由烟台舒驰客车厂生产,生产日期为2011年7月,2011年9月购车,共计行驶5万公里,装配玉柴YC4FA115-30电控高压共轨柴油发动机。
玉柴YC4FA115-30电控柴油发动机装配博世EDC16电控系统,采用CB18轻型高压油泵,达到国Ⅲ排放标准,是一款小型客车及轻型载货汽车常用的高速轻型电控高压共轨柴油机。
用户反映车辆在急加速行驶工况时,经常性出现发动机突然熄火的现象,熄火后马上重新起动发动机也可迅速起动。根据用户描述,初步分析在发动机运行中有短暂的供油不畅,导致熄火,故障点可能出现在油路方面。
玉柴YC4FA115-30发动机的油路可细分为低压油路和高压油路,低压油路由燃油箱、燃油管路、带手油泵的柴油滤清器、输油泵 (与高压油泵集成在一起)等组成;高压油路由CB18高压油泵、高压油管、共轨管、喷油器连接管、喷油器等组成,如图1所示。
连接玉柴专用诊断仪,读取故障码有3个,分别为P162D——水报警指示灯驱动电路故障-开路(无信号,故障确认)、P1012——轨压闭环控制模式故障1-轨压低于目标值 (超高限,故障恢复状态)、P1011——轨压闭环控制模式故障0-轨压低于目标值 (超高限,故障恢复状态)。其中P162D为非主要故障,不会引起发动机熄火的故障,所以暂时排除。重点分析P1012和P1011两个故障码。
博世共轨系统对共轨压力采取闭环控制模式,即在每个工作循环中,电控单元实时监控轨压传感器反馈的实际轨压信号,电控单元根据柴油的当前工况,对比其内部储存的标定MAP图中的设定轨压值,得出一个轨压偏差值 (轨压偏差=设定轨压-实际轨压),然后电控单元通过控制高压油泵上燃油计量阀的开度大小,来调整进入高压油泵的燃油量,进而控制轨压增大或者减小;电控单元通过轨压传感器反馈的实际轨压信号来获得轨压调整的结果,这一过程成为轨压闭环控制。
根据博世共轨电控系统的控制策略,当实际轨压低于设定轨压,即轨压偏差达到20MPa以上时就会报P1011轨压闭环控制模式故障0的故障;而当轨压偏差达到20MPa,并且当电控单元控制燃油计量阀开度达到最大时,仍不能消除偏差的时候就会报P1012轨压闭环控制模式故障1。
根据故障码可初步分析发动机急加速时对燃油的消耗量增加,但供油系统无法提供足够的燃油,造成系统共轨管压力不足,所以发动机熄火。造成轨压不足的故障既可能是低压油路堵塞造成,也有可能是高压部分故障造成。
按照由易到难的原则,首先排除低压油路的部分。断开原车低压管路,直接从燃油箱接一根油管到输油泵,起动车辆后,发动机运转正常,原地急加速不熄火。为充分验证故障原因,将车辆开到路上试车,并且连接诊断仪采集行车数据。
车辆行驶1km左右,驾驶员将油门踩到底,发动机突然熄火。读取故障码,依旧为P1012和P1011,这样就可以断定故障出在高压油路部分。根据采集到的数据,绘制成曲线图分析 (图2)。
由曲线图可以看出,在发动机熄火的前一刻,油门达到100%后,实际轨压与设定轨压的偏差一直在增大,当达到某个时刻因实际轨压与设定轨压偏差过大,所以电子控制单元EDC控制喷油器停止喷油,循环喷油量变为0,实际轨压迅速下降至0,发动机熄火。
从曲线图中可以看出,在循环喷油量变为0,即发动机熄火以前,虽然轨压偏差一直增大,但实际轨压的曲线有缓慢上升的态势,这说明轨压不足并不是由于燃油泄漏引起,很有可能是高压油泵泵油能力不足造成。
按照这一诊断思路,于是拆检高压油泵。CB18高压油泵安装在齿轮室盖上,通过3个M8螺栓安装在发动机的齿轮室盖板上,如图3所示。
高压油泵的拆卸较为简单,但需要注意的是,高压油泵驱动齿轮前段装有凸轮轴位置传感器信号盘,因此拆卸的时候需要做好标记,如图4所示。
将油泵拆卸后解体,发现油泵内有大量水迹 (见图5),并且有一个出油阀处于卡滞状态 (见图6),造成油泵实际上只有1/2的泵油能力;进一步拆解出油阀,发现阀体表面有较严重的磨损 (见图7)。
至此,该车的故障原因已经查明,由于用户使用了不达标的柴油,含水量较高;且经过询问用户得知,已经超过5万公里未更换柴油滤清器,两方面的原因导致柴油中的水进入高压油泵,造成高压油泵内部的精密耦合部件润滑不良而磨损卡滞,进而引起高压油泵供油量不足。
为用户清洗油箱及全车管路后,更换新的高压油泵 (见图8),试车车辆运行正常。用户行驶一个多月未出现之前的故障现象,故障彻底排除。