农机国三电控发动机故障诊断与维修

崔勇++翟旭军++陶德清++于虹

摘要 随着国家对农业机械排放标准的提高，国三电控发动机普遍应用到农业领域。国三电控发动机的故障诊断与维修有别于国二发动机，主要区别集中在电控系统。通过介绍博世高压共轨系统燃油喷射系统的组成构造、发动机自诊断内容，阐述了日常维修电控发动机的步骤、原则以及常规故障的诊断和维修方法，以期为农机手的电控发动机维修提供参考。

关键词 国三标准；农机；电控发动机 ；诊断；维修

中图分类号 U472.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）19-0159-02

环境保护是我国经济发展进程中所不可回避的问题，目前针对乘用车和商用车，我国根据不同地域执行了相应的排放标准。对于农业机械，我国执行《国家非道路移动机械使用柴油机排污标准》（GB20891—2014），该标准主要提出2个要求：一是农用柴油机的排放标准需尽快转换成国三标准；二是要求在整机装配的柴油机在2015年10月1日以后必须达到国三标准；2016年4月1日以后，市场上不允许销售低于国三标准的整机。由于各农机整机厂的库存问题，执行国三机型销售的时间点基本上是从2016年底才开始。

从国二标准转换为国三标准，柴油机只需采用电控燃油喷射技术，而无需装设尾气处理装置即可达到排放标准。同时，由于国三柴油发动机在商用车上早已使用，因而很多配套商用车的发动机厂家也配套了农机，比如玉柴、潍柴。从技术层面来讲，农用机械配装国三柴油機不存在新的开发或匹配问题。但对于从事农机操作和农机保养维修的从业人员来讲，国三标准的电喷发动机与国二标准的发动机在维修保养上存在差异，很多农机手在电控发动机出现问题时只能求助于农机生产厂家甚至发动机厂家，从而出现维修不及时、延误农忙工作等问题[1]。

因此，有必要对农机国三电控发动机的常见故障检修方法进行普及。本文以共轨电控发动机为例，对农机国三电控发动机故障诊断进行阐述。

1 博世高压共轨系统燃油喷射系统

如图1所示，博世公司的高压共轨燃油喷射系统由ECU、高压油泵、共轨管、电控喷油器以及各种传感器和执行器组成。共轨系统通过各种传感器检测发动机和整车的实际状态，将信号反馈给ECU，ECU通过计算和处理，对喷油压力和喷油率进行最优控制。与电控汽油机相似，国三电控柴油机具备故障自诊断功能，同时在出现故障时点亮指示灯并执行失效保护控制。

1.1 ECU故障自诊断功能

ECU具有自诊断功能，通过电控系统中的电信号进行故障判断，并将结果储存、输出、激活相关失效保护策略[2]。

ECU对电喷系统相关的电器故障进行自诊断，当ECU检测出相应故障，则会自动存储故障码或根据故障等级，自动进入失效保护策略。

失效保护策略有3种情况：一是发生轻微故障（不涉及驾驶安全性）时，只点亮故障灯提示；二是发生比较严重的故障时，保持发动机以降低功率的方式继续运行；三是发生极其严重的故障时，使发动机停止喷油，直至停机。

1.2 故障指示灯

当发动机发生故障时，位于仪表板的故障指示灯（一般为红色）会点亮。当故障指示灯常亮2 s后熄灭表示上电自检；故障指示灯常亮表示一般故障；故障指示灯闪烁表示严重故障；当故障消除时故障指示灯会自动熄灭[3]。

1.3 电控柴油机失效策略

失效策略包含了故障后的驾驶安全性、继续驾驶性以及排放性能。失效策略分为4级：一是缺省值，当发生轻微故障（不涉及驾驶安全性）时，使用缺省值代替真实值；二是减扭矩，外特性油量会减小一定百分比，在限制范围内油门仍然起作用，当转速限制小于1 800 r /min时整车表现为动力不足；三是跛行回家，当发生严重电喷系统故障时，发动机处于较危险情况，控制器会依据故障严重程度，限制发动机的扭矩、转速，在避免危险的同时继续保持驾驶；四是停机保护，发动机停机且无法启动[4]。

2 故障检修的步骤与原则

发动机的故障存在多样性和复杂性。因此，没有万能的检修方法和技巧，特别是机械系统的检修。但对于电控系统，存在着一些共性的检修方法和内容。

常见的电控系统检修包含以下4个方面。一是电源。电源的供应是电控系统正常工作的前提，大部分传感器和执行器的工作电压是由ECU提供的，因而常见的电源检修包含电源电路和ECU电源端子的电压情况。二是线路的导通。可测量两端子间的电阻确定导通情况。三是短路检查。包含对地（搭铁）短路和线与线短路。四是元器件功能检修。根据具体元器件采取不同的方法。

2.1 常见电控系统故障的检修步骤

（1）确定是否存有故障。随着农机的运行，发动机的技术状况必然发生变化。因此，当发动机存在运行状况变化时，应首先明确哪些是正常的，哪些是实际故障，对故障现象不明显的，需借助设备或进行测试确定。

（2）确定故障性质。根据故障灯或诊断仪检查，明确故障是否为电控系统故障。

（3）直观检查。检查线路、插接器等是否存在松动，检查导线是否存在短路、断路等现象，检查进气管路、油管是否有泄漏。

（4）确定故障所在系统。进一步检查、测试，确定故障所在系统，以便进一步检查，做到有的放矢，减少工作量。

2.2 故障检修原则

（1）先外后内。发动机电控系统是一个精密和复杂的装置，诊断较困难。因此，在诊断故障时，可先检查电控系统以外的部件，再进行电控系统的检查。具体检查时，可先观察故障灯是否点亮，若故障灯不亮，则故障部位基本可确定在机械系统。

（2）先简后繁。先检查线束、插接器的连接情况以及是否松动、破损。传感器、执行器外表是否有明显损坏，再通过专用工具进行检查。

（3）代码优先。当电控系统出现故障时，发动机自诊断系统会自行监测到故障出现，然后点亮故障指示灯，并将故障以故障码的形式存储于ECU中。检修时，通过读出故障码查找故障。

（4）综合检修。如前述方法仍查不出故障，可通过故障诊断仪等专用设备对发动机电控系统进行全面检查。

（5）部件替换。通过替换新部件，观察发动机运行现象，明确故障点，节省检修时间。

3 常见故障诊断与排除

3.1 无法启动、难以启动、运行熄火故障

（1）诊断表现：通电自检时故障指示灯不亮、诊断仪无法连通、油门接插件没有5V参考电压。

故障原因：电喷系统无法上电。

解决方法：检查电喷系统线束、保险、电源主开关以及点火开关。

（2）诊断表现：万用表或诊断仪显示电压偏低、启动机拖转无力、大灯昏暗。

故障原因：蓄電池电压不足。

解决方法：充电或更换蓄电池。

（3）诊断表现：示波器显示安装相位错误、诊断仪显示不同步故障。

故障原因：无法建立工作时序。

解决方法：检查曲轴/凸轮轴信号传感器、接插器、导线是否完好无损；通过传感器信号孔检查曲轴、信号盘是否损坏、脏污附着；检查曲轴信号传感器以及凸轮相位传感器接线是否完好无损；如果维修时进行过信号盘等组件的拆装，则检查相位是否正确[5]。

3.2 功率、扭矩不足

（1）诊断表现：水温、进气温度过高导致热保护；水温传感器/信号线路、进气温度传感器/信号线路故障。

故障原因：热保护引起。

解决方法：检查发动机冷却系统和气路；检查气温传感器或信号线路、检查水温传感器本身或信号线路是否损坏。

（2）诊断表现：诊断仪显示喷油器驱动线路出现偶发故障（开路/ 短路等）。

故障原因：喷油器驱动故障。

解决方法：检查喷油器驱动线路。

3.3 冒黑烟

（1）诊断表现：诊断仪显示怠速油量增大、怠速转速波动。

故障原因：喷油器滴油、雾化不良等。

解决方法：使用断缸法进行判断，确认后拆检。

（2）诊断表现：诊断仪显示压缩测试结果不好。

故障原因：气门漏气、进排气门调整错误等机械故障。

解决方法：根据机械经验进行判断，进行气门间隙、相位等检查调整。

4 结语

农机国三电控发动机的维修有别于传统的国二发动机，区别重点主要在电控系统。因此，在日常使用和故障检修时，掌握电控系统常规的故障检修步骤、原则和技术方法至关重要，特别在农忙时及时解决故障问题，为农机手的农业作业提供保障。

5 参考文献

[1] 杜长征.农机发动机构造与维修[M].北京：北京航空航天大学出版社，2016.

[2] 方俊，许立峰.商用车柴油机检修从入门到精通[M].北京：机械工业出版社，2015.

[3] 赵作伟，许予永，梁宝军，等.农机电控单体泵发动机的使用与维护[J].农机使用与维修，2017（3）：42-43.

[4] 张珠让.农用国三柴油机的使用与维护[J].农机使用与维修，2017（6）：40.

[5] 杨新华，杨建，郑国世.电控柴油机故障诊断与维修[J].现代零部件，2013（3）：62-65.