电控柴油发动机的故障检测和维修
摘要：从1987年，笛赛尔发明第一台柴油机开始，柴油机以其热机中最高的热
效率（42%左右），强大的扭矩和单机功率，与车辆扭矩要求较好的配置，在大功率车用发动机中居于主导地位，但其升功率低，比重量大，振动、噪声大，并存在排烟和臭味以及冷启动困难等原因，在整个车用发动机中和现代汽车汽油机的竞争中却长期处于劣势。自20世纪70年代以来的电子革命，世界上许多发达国家竞相开放柴油发动机电子控制系统，现大部分技术已产品化，并大量投放市场，对柴油机产生了革命性的变化。对于电控柴油发动机的故障检测和维修已是现代汽车维修的重要问题，本论文就其故障检测和维修展开详细说明。
关键词：电控柴油发动机，故障检测，维修
一．电控柴油发动机的工作原理和组成
汽油机和柴油机从工作原理上都属于热机，每个工作循环也经过进气、压缩、做功、排气四个冲程。在燃烧过程的化学反应十分相似，但它们的物理过程却很不相同。柴油机在进气的过程中吸入的是纯空气，这些空气与少量残余废气混合后，被强烈压缩（压缩比在12~22之间），温度被升高到柴油混合气自燃温度之上，柴油以液态的形式用喷油器以高压喷入气缸，与高温、高压的空气混合后，自行着火燃烧。作为电子控制系统，柴油发动机电控系统由传感器、电控单元（ECU或ECM）及执行器三部分组成。
1.传感器
传感器的主要功能是采集柴油发动机运行参数和状态参数，并将这些物理量转化为电量，然后将这些电量输送到电控单位。
2.电控单位
电控单位是柴油发动机电控系统的核心。电控单位工作的可靠性，控制程序和控制方法的科学合理，直接关系到柴油发动机的经济性，动力性，环保性和工作的可靠性。
3.执行器
执行器是完成某一特定功能的装置，它在电控系统的控制下动作，是电控系统实现对柴油发动机的运行过程进行调控的最终手段。大多数的执行器是由执行电器和机械执行机构的两部分组成，执行电器大多数采用电磁铁、螺线管、直流电机、步进电机和力矩电机等，机械执行机构的行程则由所要完成的具体控制功能和在柴油发动机的布置决定。
二．电控柴油发动机故障分析及维修处理 (一) 柴油机不能启动的故障分析及维修
柴油发动机启动难或是不能启动时日常使用中极易碰到的故障。如今电控柴油机的种类丰富多样，不同的电控柴油机，不能启动或是启动难就会有不同的原因，但是排除一些特殊的因素不能启动，基本上电控柴油机不能启动或是启动难的原因都是相似的。掌握一些维修办法和处理应对技巧是十分必要的。
1. 启动系统因素
1) 启动机故障
A. 启动机损坏。启动机的继电器、电刷或其他电器元件损
坏，导致启动器不能正常工作，柴油机不能正常启动。 B. 启动机齿轮损坏。虽然启动机动作正常，可以听见启动
机旋转的声音，但是柴油机曲轴没有任何反应。
2) 蓄电池因素
A. 启动电路故障
a).启动电路虚接。此故障需要认真检查，粗略一看，会发现电路正常。
b).启动电路断路。 B. 蓄电池电力不足，蓄电池电力不足，一定会导致柴油机
启动困难或者是不能启动。
2. 供油系统因素
A. 油路系统因素
a).油路系统有空气，导致柱塞泵油不足或者不泵油，所以柴油机无法启动。此类故障主要出现在更换滤芯或者油管之后。而如果油管密封不严或者其他漏油现象，也可能导致柴油机不能启动。
b).油路系统堵塞。如果油路系统中的软管成90°直角或者其他死结或者油祥进油口堵死，柴油发动机也不是能正常启动的。
c).柴油滤芯太脏，导致柴油通过能力降低或是直接不能通过。
B. 喷油泵因素
a).柱塞、出油阀严重磨损。由于柱塞和出油阀严重磨损，启动时转速降低，燃油泄漏相对严重，高压油路系统建压困难。
b).油量控制齿杆卡死。
c).输油泵或是回油单向阀损坏。
3. 调整因素
A. 喷油提前角
a).检查调整喷油提前角时，看错位置和方向，使喷油提前角完全错位，柴油机不能启动。
b).拆下检修喷油泵后安装时未对准原有记号或者对错记号。
B. 气门间隙
如果柴油机气门间隙变化太大，导致柴油机的配气相位不对，会导致柴油机无法正常启动。 C. 启动油量
如果柴油机启动油量太小或者启动加浓电磁阀损坏，均可能导致柴油机无法正常启动。
4. 操作系统因素
A. 油门拉杆因素
a).油门拉杆球头脱落或断掉，油门控制系统失效，柴油机肯定不能启动。观察油门控制系统会发现，油门控制手柄有动作，但是油门拉杆没有动作。
b).如果油门控制器卡死在断油位置，柴油机一样不能启动。
B. 喷油泵油门回应
弹簧如果喷油泵油门回位弹簧断掉，喷油泵油门控制联动系统失灵，柴油机无法启动。 C. 停机电磁铁故障
a).停机电磁铁完全损坏 b).安装不正确 c).电路问题
d).停机电磁铁伸缩臂伸缩不灵活
5. 机械故障因素
A. 喷油提前器损坏。喷油提前器的作用是随着柴油机转速
的升高而自动提前喷油角度，以满足燃烧系统的最佳喷油时间要求。
B. 喷油泵联轴器损坏。喷油泵联油器或正时齿轮损坏，柴
油机启动时一切正常，但喷油泵高压油管无油。
C. 飞轮齿圈损坏。如果飞轮齿圈损坏，柴油机启动时，启
动机有动作和空转声，柴油机曲轴不转。 D. 正时齿轮或正时带损坏。柴油机正时齿轮如果出现诸如
掉齿，紧固螺栓断裂等故障后，打乱了原有的运行规律，柴油机不能正常启动。
（二）柴油机热机启动困难故障及维修 柴油机冷态启动正常，但柴油机大负荷作业一定时间后，正常停机并再次启动时，柴油机不宜起动或者启动不了。但停机一段时间之后，柴油机又可以正常启动且热机停车后还是不能立即启动。
1. 造成这种反常现象的根本原因是柴油机容易过热，而冷却系统
无法及时散热，从而引起的零部件受热膨胀卡住。
2. 热车难以启动的还有一个重要原因:当活塞环被卡死，气门杆和
气门导管之间的间隙过小或者积碳、结焦引起气门尤其是排气门卡住，造成燃烧室密封不良，混合气体压缩不足。 3. 柴油机发生机体变形，曲轴弯曲，活塞轻微拉缸等内部故障时，
也会导致柴油机热机启动困难。
4. 一些用电量大的大型工程机械，当充电柴油机充电不足时，启
动机某些电器元件受热损坏，某些其他零部件异常损坏时，都可能倒是热机启动困难。
(三)柴油机排黑烟故障分析及维修 黑烟也称碳烟，柴油机排气冒黑烟主要是燃料混合气过浓，可燃混合气形成不良或者燃烧不完全的原因造成的。柴油机在高温、高压的条件下，局部缺氧，裂解并脱氢而形成的以碳为主要成分的固体小颗粒，是燃烧室内燃料燃烧不完全的
表现。导致柴油机冒黑烟的因素多种多样。
1. 空气滤芯问题 2. 柴油质量问题 3. 气门间隙不正确 4. 气缸压缩压力不足 5. 喷油泵供油量太大 6. 喷油提前角度不对 7. 柱塞或出油阀严重磨损 8. 喷油器故障或者安装错误 9. 喷油泵调速等因素
（四）柴油机动力不足故障分析和维修
1. 进气系统
A. .空气滤芯太脏：空气滤芯太脏或使用了劣质的空气滤芯，
严重影响进气量，使燃油不能完全燃烧，导致柴油机功率不足.如果柴油机空转无烟，带负荷工作后冒黑烟，且负荷越大黑烟越严重，则应该检查一下空气滤芯的状况。 B. 进气管堵塞或进气不畅：由于某些原因，造成进气管堵塞
或进气管路太长，也可能因产生进气不足而导致柴油机功率下降，其状况与空气滤芯太脏相似。如果进气管路完全堵死，柴油机将不能起动。
C. 排气不畅或排气管堵塞，会使柴油机排气背压增加，严重
影响柴油机的输出功率。并可能伴有柴油机过热等异常现象。如果排气管完全堵死，柴油机也将不能起动。
D. 增压器故障：如果增压器轴承磨损、压力机及涡轮的进气
管路被污物阻塞或漏气，也都可使柴油机的功率下降。当增压器出现上述情况时，应分别检修或更换轴承，清洗进气管路、外壳，揩净叶轮，拧紧接合面螺母和卡箍等。
2. 供油系统
A. 柴油滤芯问题：柴油滤芯太脏或使用了劣质的柴油滤
芯，将减小燃油的通过量，导致大负荷时柴油机动力不足，并伴有严重的转速下降。
B. 油路系统空气问题：如果燃油油路系统密封不严，有漏
气现象，会使空气进入油路系统中，柴油机因供油不足而导致动力不足，转速下降，排气无烟，严重时可能使作业时柴油机熄火。
C. 喷油器故障：喷油器故障，主要是喷油嘴故障，比如：
喷油嘴雾化不良、严重滴油、喷针卡死或弹簧断裂等，都将导致该缸燃烧不完全而大量冒黑烟。其基本现象是：柴油机起动即冒烟，开始白烟，随温度升高逐步转变为黑烟，柴油机功率不足。
3. 曲柄连杆机构故障
A. 连杆轴瓦与曲轴连杆轴颈表面划伤：此种情况的出现会
伴有不正常声音及机油压力下降等现象，这是由于机油油道堵死、机油泵损坏、机油滤芯堵死，或机油液压过
低甚至没有机油等原因造成的。此时，可拆卸柴油机侧盖，检查连杆大头的侧而间隙，看连杆大头是否能前后移动，如不能移动，则表示已咬毛，应检修或更换连杆轴瓦。
B. 活塞环严重磨损：活塞环或缸套严重磨损，将使气缸压
缩压力降低，进而降低了压缩终了时的缸内气体的压力和温度，使燃油不能及时燃烧，将导致功率不足。除此之外，柴油机还会烧机油，严重冒蓝、黑烟。 C. 活塞环粘连或个别气缸轻微“拉缸”，增加了运动阻力，
导致动力下降。不仅如此，还将导致柴油机严重冒烟、具有敲缸声和热机起动困难等问题。
4. 操作系统
A. 停机电磁铁问题：停机电磁铁动作不到位，柴油机可以起
动，且空转正常，但大负荷作业时即显动力不足，转速下降严重，连续作业就可能导致柴油机熄火。 B. 油门调节系统问题：油门调节系统问题，如限位装置螺栓
太长，油门不到位，直接的结果就是柴油机动力不足和转速下降。
5. 缸盖组有故障
A. 气门间隙不正确：气门间不对，直接影响柴油机的进气和排
气，进而直接影响柴油机的动力输出。除此之外，可能还有强烈的机械噪音。 B. 气门密封不严：由于排气漏气引起进气量不足或进气中混有
废气，继而导致燃油燃烧不充分，功率下降。 C. 气门弹簧故障：气门弹簧损坏会造成气门回位困难，气门漏
气，燃气压缩比减少，从而造成柴油机动力不足。 D. 喷油器安装孔漏气：喷油器安装孔漏气或铜垫损坏会造成缺
缸工作或单缸工作力度不足，使柴油机整体动力不足。 E. 气缸垫漏气：气缸盖与机体的接合面漏气会使缸体内的气进
入水道或油道，造成冷却液进入柴油机体内，若发现不及时会导致“滑瓦”或冒黑烟，从而使柴油机动力不足。由于气缸垫损坏，变速时会有一股气流从缸垫冲出，柴油机运转时处会有水泡出现。
三．结论
随着汽车电子化和集成化的发展，发动机电子控制已成为了必然趋势，汽车发动机电控技术在给发动机带来了控制的精确性、系统的稳定性、燃油消耗的经济性和排放的环保性等等的优点的同时，也给发动机故障诊断带来了复杂性，从而使汽车发动机故障检测诊断和维修逐渐成为人们生活中的难题和焦点。
参考文献
[1]李勇勤.电控柴油机维修及典型故障解析.北京工业出版社.2012
[2]母忠林.柴油机维修技巧与故障分析案例.北京：机械工业出版社，2010
电控柴油发动机的故障检测和维修
