共轨柴油机跛行回家故障的原因分析与排除

摘 要：通过对BOSCH共轨柴油机工作原理的研究分析，了解“跛行回家”故障形成原因的种类，采用共轨柴油机的故障诊断法进行逐步排除，最终确定具体故障，恢复发动机功率。

关键词：共轨柴油机； 跛行； 故障原因； 排除； 传感器； 功率； 燃油系统

引言

由于近年来国家对环境保护的重视，引发了潍柴发动机的变革，即提高尾气排放的标准，由原来国二提高到国三排放标准。潍柴国三发动机就是在国二发动机的基础上，对燃油喷油技术进行改进，采用现代共轨式电控燃油喷射技术取代传统的纯机械操纵式喷油技术，通过共轨直接或间接地形成恒定的高压燃油，分送到每个喷油器，并借助于集成在每个喷油器上的高速电磁阀的开启与闭合，定时、定量地控制喷油器喷射至柴油机燃烧室的油量，从而保证柴油机达到最佳的燃烧比和良好的雾化，以及最佳的点火时间、足够的点火能量和最少的污染排放，以达到国家对尾气排放的要求。

对新的潍柴国三发动机现代电控喷油技术的应用，发动机的故障原因必然发生变化，新的故障现象也随之产生，“跛行回家”故障就是其常见故障之一。“跛行回家”功能是装有国三电控高压共轨柴油机车辆设计上别具特色功能之一，即在车辆行驶中，当发动机电控系统的某些元件因出现故障而失效后，多数情况下发动机不会停机，而是进入降级模式，发动机仍维持运转，只是输出功率受到限制。据统计，新车出厂运行25000KM至30000KM后，若燃油系统保养不到位，就很容易出现跛行回家故障；按100台车辆统计，可占到20%左右。笔者就在工作中遇到的“跛行回家”故障进行原因分析和排除。

1. 故障现象

装有潍柴国三电控高压共轨柴油机的重型卡车在行驶中，驾驶员踩下加速踏板后，突然觉得发动机加速性能不良，观察仪表盘，发现最高转速只能达到1500r/min，松开加速踏板后发动机不熄火，且怠速运转正常，再踩下加速踏板至最大位置，发动机转速还是只能达到1500r/min，时好时坏。此时仪表盘上的发动机故障指示灯点亮，发动机无法输出与燃油燃烧等量的动力，车辆只能低速行驶，限制了车辆的正常工作性能。

2. 工作原理及故障原因分析

2.1.工作原理

潍柴国三电控发动机采用的是BOSCH电控高压共轨燃油系统。该系统要求车辆在行驶中，当发动机电控系统的某些元件因出现故障而失效后，发动机电子控制单元（ECU）不会发出停机信号，而是进入降级模式，发动机仍维持运转，只是输出功率受到限制。此时，电子控制单元（ECU）采用“跛行回家”控制策略替代驾驶员发出的加速踏板指令，失效的传感器参数会被ECU用缺省值代替，发动机在转速受到限制的情况下继续运行，从而确保车辆能行驶到维修站检修，或者通过远程网络得到厂家技术专家的诊断支持。图1和图2为其工作原理图。

2.2.故障原因分析

从原理图1和图2，可以分析出该故障的主要原因是相关的传感器、油路、ECU故障，特殊原因是修正ECU指令输出的相关传感器故障。

2.2.1.传感器问题：曲轴位置传感器损坏、凸轮轴位置传感器损坏、轨压传感器损坏、增压压力传感器损坏时，会引起跛行回家故障。

2.2.2.油路问题：油路包括低压油路、高压油路、喷油器。低压油路进油阻塞，进油不足以及回油管路被压到时能引起跛行回家故障模式；高压油路泄漏、流量计量单元故障、高压油泵损坏、喷油器进油口泄漏或者喷油器针阀卡死、接线故障等同样能引起跛行回家故障。

2.2.3. ECU数据问题：由于现在数据管理还存在或多或少的问题，EOL工具的刷写功能还有不完善的地方，在极少数情况下不免出现刷错数据的现象。这样就有可能造成ECU内部控制逻辑错误引起发动机跛行。

2.2.4.相关传感器：当水温度、机油温度、进气温过高时，EUC会自动启动过热保护功能，限制发动机功率，使发动机进入跛行模式，这点主要是从安全因素考虑而设计，与BOSCH电控共轨柴油机的喷油系统设计无关联而被多数维修人员忽视。

3. 故障排除及效果

3.1.故障排除方法

根据国三电控柴油发动机故障诊断的基本方法，通过故障诊断灯读出闪码，查阅相应维修手册和用故障诊断仪读出故障码等方式了解故障原因和故障部位。

3.1.1.故障诊断灯法：当车出现故障时，可以通过整车仪表盘上的闪码灯读出闪码，参照闪码表初步判断错误原因。

3.1.2.故障诊断仪。故障诊断仪可读出发动机的动态数据流，根据各数据流对照正常参数进行较进一步的判断故障部位。

3.1.3.根据闪码和故障码确定的故障原因和部位，由易到难再视具体情况进行分步排除。

3.2.故障常见原因的排除措施

3.2.1.同步信号出错

3.2.5.ECU故障

更换新的EUC即可。

3.3.故障特殊原因的排除措施

参考BOSCH电控高压共轨系统工作原理，按照上述故障常见原因的排除措施的步骤，逐步进行原因排除后发现，喷油系统相关联的传感器、油路、EUC都完好时应考虑从水温度传感器、机油温度传感器、进气温度传感器等修正ECU输出指令的特殊原因排除故障。

3.4.效果

用分析、排除法，参照以上故障原因的步骤由上至下逐步确定故障部位和原因，再根据相应的故障原因的排除措施进行具体问题的排除，最终发现：水管密封环磨损，漏人空气，导致冷却水温度升高而使发动机进入跛行回家模式运行。更换水管密封环，排净水循环内的空气，发动机温度下降到正常行驶温度，EUC自动解除跛行回家模式的指令，发动机恢复正常行驶的功能，发动机转速可以线性提升，即输出功率随着加速踏板的开度加大而直线上升。

4.结语

通过对BOSCH共轨柴油机工作原理及其故障诊断方法的学习和掌握，分析出造成共轨柴油机“跛行回家”故障的原因主要是相关的传感器、油路、ECU和修正ECU指令输出的相关传感器出现问题。采用读出故障灯、解码仪数据进行分析、排除等方法，针对故障部位的元件、线束进行由易到难的逐步分析，确定具体故障。对具体故障进行拆卸、清洗、更换，最终解决问题。跛行回家模式解除后，发动机恢复正常行驶的功能，发动机转速可以线性提升，即输出功率随着加速踏板的开度加大而直线上升。

参考文献：

[1] 王志新.国三柴油机维修技术.济南：潍柴控股集团有限公司出版，2007

[2] 郭建樑.柴油发动机高压共轨电喷系统原理与故障检修.北京：机械工业出版社，2012

[3] 何勇灵，徐斌.BOSCH柴油机管理系统.北京：北京理工大学出版社，2010

[4] 母忠林.柴油机常见故障与维修全程图解.北京：化学工业出版社，2012

作者简介：黄家海，男， 职务： 业务主办 。

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