东风dCi11发动机典型故障分析与诊断研究

摘 要：发动机是汽车的核心部件，其在正常运转条件下的工况水平直接影响着汽车发动机质量的好坏。如何保证发动机的产品质量以及提高发动机的使用寿命是整个汽车售后服务行业亟待解决的难题。文章以东风dCi11发动机为研究对象，对东风dCi11发动机的结构及故障数目和类型进行统计与分析，找出典型故障，分析产生原因，提出相应改善对策，以达到减少发动机故障数量提升发动机性能和工作可靠性的目的。

关键词：dCi11发动机;故障;分析;对策

Abstract： Automobile engine is the core component of its overall level of quality and a direct impact on the normal operation of their quality automobile engine， how to ensure that the engine's life and improve the quality of service guarantee engine， the entire automotive aftermarket industry urgent problem. This product is equipped with high-power characteristics and low speed high torque characteristics of the engine as the research object dCi11， Dongfeng dCi11 structure of the engine and the number and type of failure statistics and analysis to identify typical faults， analyze its causes. The corresponding improvement measures. Thereby reducing engine failure， improve engine performance and operational reliability.

1 引言

1.1 课题来源及目的

2003年，东风汽车公司为适应车辆向重型化方向发展需要，引入了dCi11发动机。在此基础上消化吸收再创新并实现国产化。该发动机采用先进的共轨电喷技术使功率覆盖350～490KW，兼具大功率和大扭矩特性，能够满足各种复杂路况下的使用条件。

伴随着产品规模化生产及其大量运用，东风dCi11发动机也出现了一些典型故障。为了使dCi11发动机能够更好的服务客户，减少故障带来的各种损失，作者仔细对该发动机在使用过程中出现的各种故障进行分类统计，在统计数据的基础上分析并总结了该发动机典型故障出现的原因并找出设计或使用缺陷，提出改进措施，制定相应对策，从而实现减少故障发生频次，提高产品应用性能和使用可靠性的目的。

1.2 车用柴油机工作特点

车用柴油机是一个较为典型的机电系统，其故障诊断基理与一般机电系统基本相同，但在工程实践方面仍有较大差别，主要表现在以下两点：

首先，车用柴油机是一种高度随机的系统，和在稳定环境下平稳运转的系统存在明显区别，其所面对的地理和气候环境也是不断变化的。由于工作环境非常恶劣，载荷和应力的变动范围大、随机性强、系統故障率高。因此，故障规律呈现正态分布统计特性。

其次，为了提高工作效率，加快热传导和热辐射，车用柴油机大多都设计得小而紧凑，工作空间非常狭小，状态信号采集比较困难。

1.3 车用柴油机故障诊断方法

车用柴油机故障诊断主要依据数理统计结果，分析在使用过程中所发生故障的分布规律，研究不同故障的危害程度。根据故障发生频次的高低和时间上的延续性，确定重点关注的子系统和易损坏的零部件，形成故障诊断的理论基础、技术方法和工程应用手段。最终实现提高产品使用寿命和可靠性的目的。

2 东风dCi11发动机故障统计分析

2.1 按照故障类别统计

东风dCi11发动机自2006年上市以来，出现了各种不同类别的故障，总计达250多种。下表1所示，为自2006年6月上市至2020年1月，不同类别故障总数在1000次以上的统计列表。

通过表1可以看出，发生频率最高的故障主要可以分为两类，机械故障和电子故障。机械故障主要表现为总成及各发动机附件失效;电子故障主要表现为传感器、EECU及线束失效。发生次数最多的是起动机失效，接近失效总数的10%。

同时还可以看出，故障主要集中在一些发动机所带附件上，比如说起动机、增压器、发电机、空调压缩机等，而发动机主体部分发生故障的频率非常低，这说明发动机主体部分的可靠性是有充分保证的。发动机附件的损坏可能与发动机运行工况、发动机震动频率等客因素有关，发动机附件的损坏也会影响发动机运行，使得发动机整体性能下降甚至导致发动机总成报废。因此，解决发动机的机械故障是减少发动机故障的重要举措。

2.2 按照故障发生年份统计

由于东风dCi11发动机构造复杂，附件种类繁多，一种零件可能由数家供应商提供，造成产品质量参差不齐、故障类型繁多的情况。下表2选取了自2006年上市初至2020年按故障发生年份进行统计的结果。

从表2可以看出东风dCi11发动机在2015年时的故障率依然非常高，超过了47%，随着公司对产品品质和市场口碑的日益重视，东风采取一些列措施使故障数不断降低，到2019年已经下降至15%左右。可以明显看到故障率在逐年下降。故障率及趋势统计如图2所示。

3 东风dCi11发动机典型故障分析与诊断

3.1 喷油器故障分析

喷油器故障描述：发动机可以正常启动，但启动时工作粗暴，杂音多、异常抖动，燃油燃烧不够充分，运行过程中排气管有时会伴有黑烟。

检测过程：

首先，连接检测仪。检测发现怠速时转速不够稳定，燃油喷射率较高;同时，检测结果显示共轨压力稳定，计量单元占空比正常，这可以说明高压油泵和共轨无异常。

其次，进行加载路试。在路试过程中，随着油量供给的增加发动机一般会加速抖动，但发突却明显无力，有缺缸现象;上坡时100%油门踏板位置时增压压力较低。

然后，检查进排气系统。对排气制动阀、进气管路进行短路试验能够正常进排气，中冷器、增压器能够正常工作。

最后，进行断缸测试，断缸测试结果如表 3所示。

由表3可以看出，在正常转速为1600—1700rpm的情况下，发动机各缸转速虽然比较稳定但均低于正常值。通过以上分析我们可以初步判断故障为喷油器故障。

解决对策：更换喷油器及高压连接管。

更换喷油器后对该发动机进行复查，首先检测发动机在怠速情况下的工作情况，发现发动机声音平顺，转速稳定。然后进行加载路试，发动机加速平稳无抖动，增压正常。断缸测试结果如表4 所示。

由表4可以看出，发动机各缸转速稳定且在发动机正常转速范围内，可以得出该发动机的故障为喷油器失效，更换喷油器可以修复。

3.2 启动异常故障分析

发动机不能启动可能由油路故障或电路故障，需要依次检查发动机油路、电路，找出原因排除故障。

发动机油路故障主要包括油路中有空气和共轨无压力两种。其中油路中有空气比较常见，而发生共轨压力无法建立故障的次数较少。

油路中产生空气的主要原因为有空气进入低压油路。当燃油完全用尽时，油箱盖上的通气孔会发生堵塞，导致箱内形成真空状态，手油泵与泵体之间的密封垫圈破裂导致空气进入低压油路。

排出低压油路中空气的方法是松开滤清器上的放气螺栓，用专用工具对手油泵进行泵油，直到流出来的柴油没有气泡为止，最后重新拧紧放气螺栓。

如果在泵油的过程中没有排出空气，同时发动机仍然不能起动，这时就需要结合电控系统进行诊断。查看在起动机拖转发动机时，共轨内的轨压情况。如果轨压比设定值小，并且数值上一直没有明显变化，这说明轨压异常。使用共轨的柴油机喷油器是电控的，其喷油的一个必要条件就是共轨内的压力必须大于所设定的固定值，车载ECU才会发出喷油指令，使发动机正常起动。这说明共轨故障，需要更换共轨重新测试。

3.3 冷却系统故障分析

东风dCi11发动机冷却系统故障主要有冷却水温度传感器损坏或进气温度传感器损坏、发动机水温高、发动机水泵损坏等。

温度传感器损坏故障描述：发动机冷启动困难。

故障分析：水温传感器决定着发动机冷启动空燃比。温度与空燃比的浓度成反比。当发动机水温传感器失灵或遭到损坏后，ECU由于无法感知水温，为保护发动机其他零部件不受到损坏将会给水温传感器发送一个固定值，如果环境温度偏低，偏低的固定值将无法实现发动机冷启动，出现了冷却系统故障。

解决方法：首先拆下水温传感器，将水温传感器放置在拥有一定温度的水中。然后用万用表测量水温传感器两端在不同温度下的电阻值，检测其测量值是否满足要求。如果测量值异常，则可判断为传感器失灵或损坏，需要更换传感器以解决故障。

发动机水温高故障描述：整车仪表盘显示“风扇转速传感器对地导通或短路”，并且水温表指针在红刻线以上。

故障分析：导致发动机水温高的原一般为风扇转速传感器损坏，风扇离合器无法接受ECU发出的信号而不能正常工作，出现散热不良现象。或者由于风扇转速传感器线束出现故障。

解决方法：更换风扇离合器及线束总成。

发动机水泵损坏故障描述：ECU因为发动机水温过高而报警，导致车辆无法行驶，副水箱反水，无暖风。

故障分析：风扇转速正常，水温传感器正常。更换节温器没有效果，冷却水管路没有问题，用手感知缸盖以上的温度高且升温快，水泵下端水管及散热器下部温度低，可以确认冷却水没有循环。拆下水泵后发现水泵叶轮与轴滑脱，导致冷却水无压力在机体内处于静态，没有循环。

解决方法：更换水泵。

4 结束语

由于东风dCi11发动机的工作环境恶劣，运行过程复杂，因而时常发生故障。如何提高发动机的可靠性和安全性，减少故障的发生和发展，一直是技术研发人员和使用人员非常关心的课题。本文围绕东风dCi11发动机故障进行研究，简单阐述了该发动机的基本结构，按照不同年份和不同类别对典型故障进行了统计和分析，并对故障发生原因进行了简单探讨，最终根据生产和使用情况提出了相应改进措施，可以有效减少发生频次，提高产品可靠性，具有一定的理论和实践价值。

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