柴油机故障案例及诊断技巧

杭州技师学院 宁振华

浙江省乐清市雁荡山周氏汽车修理厂 周后余

随着柴油机控制技术的不断发展，柴油机的维修对维修人员的技术要求也越来越高。按照传统的柴油机故障诊断思路、维修方法，已经跟不上现代柴油机发展的需要，因此，现在的柴油机维修，维修人员不仅要学习电子控制技术、柴油机新技术、新理论知识，还要学会熟练使用汽车故障检测仪和各种辅助检测设备。本文以柴油机故障案例为主，重点介绍了柴油机的故障诊断方法、技巧及故障诊断时的注意事项，与同行们一起探讨学习。

1 柴油机故障诊断原则

现在的柴油机有高压共轨、电控单体泵、电控泵喷油器等供油控制技术，且不同车型有不同电控系统。柴油机出现故障，可能是机械故障引起，也可能是电控系统故障引起，故障诊断难易程度也不一样，因此，对柴油机故障进行诊断，不可盲目而行，应遵循先外后内、先易后难、先简后繁、先思后行，从故障现象点切入，分析故障特点，找到故障原因，使故障排除少走弯路，提高工作效率。

柴油机出现故障，除机械故障外，电控系统故障要借助故障检测仪才能诊断或解决。有些车型虽然增加了仪表自诊断功能，但仪表自诊断功能只能闪出故障代码或文字提示，缺少可供分析故障的数据流信息，且对怀疑部件无法做功能测试，只能通过故障检测仪进行检测、诊断、功能测试等发现和解决问题。目前，国内有很多品牌的故障检测仪，性能更是良莠不齐，且多数故障检测仪对柴油机的检测、诊断均有一定局限性。因此，柴油机维修，还需要配备柴油机专用检测设备，如尿素泵试验台，该设备除了能读取尿素系统故障代码外，还能对尿素泵、尿素喷嘴等进行功能测试。

2 故障案例诊断与维修

故障检测仪读取到的故障代码，只能为维修人员提供一个诊断故障的方向，而真正要解决故障，还是要依赖维修人员的技术能力和故障检测仪的辅助才能完成。故障代码是存在系统里的故障记录，分为当前故障代码和历史故障代码。使用故障检测仪清除故障代码，如果故障代码无法清除，说明系统存在故障，需要将故障解决后才能清除；故障检测仪能清除的故障代码，则说明是曾经出现过的故障或间歇性的故障。

柴油机在使用中出现故障，其诊断和排除方法与汽油发动机基本一致，首先要对故障特性进行分析，这样才能有明确的诊断思路，排除和解决故障才能少费周折。以下是笔者在柴油机维修中，曾经遇到且具有典型的一些故障案例。

（1）通常情况下，发动机控制系统出现故障则仪表盘上的发动机故障灯会点亮。用故障检测仪读取故障代码，如果是多个故障代码，先记录后清除故障代码。无法清除的则是当前故障代码，排除故障时先从当前故障代码入手，首先分析故障代码含义，结合电控发动机工作原理，明确故障诊断思路，确定引起故障的原因。

例如，一辆福田奥铃轻卡车，搭载4J28TC3国Ⅴ发动机。故障现象为行驶中踩下加速踏板无反应，仪表盘上的发动机故障灯点亮。连接故障检测仪快速检测，读取到图1中的一组故障代码，尝试清除，其中有3个故障代码无法清除。

因该车故障现象为踩下加速踏板无反应，因此，维修人员首先检查加速踏板位置传感器。查阅该车维修手册得知，该车加速踏板位置传感器有2条5 V供电线，均来自发动机控制单元（ECU）。断开加速踏板位置传感器导线连接器，在钥匙开关接通状态下，测量导线连接器端电源导线1与搭铁之间电压，为0 V，异常，正常为5 V；测量导线连接器端电源导线2与搭铁之间电压，为5 V，正常。检查导线连接器电源导线1至ECU电路，未见异常。因有过该车型类似维修案例，连接在ECU上的某个传感器内部有故障会导致ECU对其他传感器供电出现异常。维修人员依次断开连接ECU的燃油轨压传感器、冷却液温度传感器、空气流量传感器、进气温度传感器等，当断开压差传感器（用于监测尾气颗粒捕捉器工作状态）导线连接器时，加速踏板位置传感器电源导线1电压为5 V。恢复压差传感器导线连接器连接，再次测量加速踏板位置传感器电源导线1电压，为0 V。因此推断，压差传感器内部故障引起ECU对加速踏板位置传感器电源1的供电异常，同时，还引发并生成别的故障代码。更换压差传感器，故障排除。

图1 读取到的故障代码（截屏）

（2）发动机确实有故障，但仪表盘上发动机故障灯未点亮，故障检测仪也读取不到故障代码。在实际维修中，遇到这种情况时，无论是机械故障，还是发动机控制系统故障，通过故障检测仪读取相关数据流，只要能捕捉到异常数据信号，就能准确找到并排除故障。

例如，一辆2015款五十铃清扫车，搭载庆铃4KH1-TCG40发动机，累计行驶里程仅为3 400 km。故障现象为发动机加速无力，排气管冒黑烟。维修人员对故障进行验证，接通钥匙开关，仪表盘上发动机故障灯亮3 s后熄灭，说明控制系统自检正常。连接故障检测仪，未读取到任何故障代码。起动发动机，读取发动机中轨压、空气流量、EGR等数据流，只有发动机提升压力（即进气增压压力）数据流无变化（表1），正常提升压力值应随着发动机转速变化而变化。

表1 发动机各转速时的提升压力

通过数据分析，推测为发动机进气增压异常，故障原因可能有：涡轮增压器损坏；中冷器漏气；涡轮增压器到发动机进气管漏气等。遵循先简后繁原则，首先对发动机进气管路进行检查，发现进气波纹管与中冷器连接处的卡箍松动。由此推断，因进气波纹管与中冷器连接处的卡箍松动，造成进气管漏气，导致发动机进气增压异常。拧紧进气管卡箍，试车时发动机加速有力，排气管冒黑烟故障排除。

（3）通过故障代码、数据流分析，明确故障诊断思路。汽车在使用中产生的故障有时很复杂，维修人员用故障检测仪读取到故障代码，通过维修和排除消除了故障代码，但车辆故障并没有解决，还要继续查找和排除故障，这在汽车排故中是常有的事。

例如，一辆江铃顺达车，搭载JX493ZLQ4国Ⅳ发动机和博世EDC17C55电控系统。故障现象为行驶中发动机加速无力，仪表盘上发动机故障灯点亮。连接故障检测仪读取到4个故障代码（表2），尝试清除，只有故障代码P2269无法清除。

表2 读取到的发动机故障代码

根据故障代码提示，维修人员首先检查燃油低压油路，未发现管路中有水。断开油水分离器传感器导线连接器，测量传感器输入和输出端之间的电阻，为∞，说明油水分离器传感器内部有故障。更换油水分离器传感器，发动机故障现象依然存在。

继续对历史故障代码进行分析，故障代码P150B为起动时蓄电池亏电所触发，与发动机加速无力无关；故障代码P1107、P1103、P0101与空气流量传感器输出信号有关，断开空气流量传感器导线连接器，用万用表分别测量导线连接器端子1、2、3、4与搭铁之间的电压，分别为12 V、0 V、5 V、5 V，均正常。

连接故障检测仪读取发动机相关数据流，发动机转速为2 000 r/min时，空气流量控制偏差值为-247.06 bar（1 bar=100 kPa），异常，正常应在30 bar左右。踩下加速踏板时EGR阀占空比数值为99.6%且无变化，异常，正常应在0%～100%变化。与正常使用的同款车互换空气流量传感器，空气流量控制偏差值为-185 bar，EGR阀占空比数值仍然为99.6%，无变化。检查EGR阀，无卡滞现象，检查其真空管路，未见异常，与正常同款车互换EGR阀，EGR阀占空比数值在0%～100%之间变化，空气流量控制偏差值在30 bar上下变化。仔细检查故障车EGR阀，虽无卡滞，但动作行程明显与互换的EGR阀有差异。更换EGR阀，清除故障代码，路试时发动机加速正常，故障排除。

（4）汽车故障诊断，有时需要故障检测仪，有时需要其他相应的检测设备辅助，如用示波器读取曲轴位置传感器信号、凸轮轴位置传感器信号等，通过分析确定其工作状态是否正常；用气缸压力表测量发动机气缸压力，确定发动机气缸压缩压力是否正常；用压力表测量进气管压力，判断涡轮增压器、中冷器、增压管路是否堵塞、漏气；用尿素泵试验台测试尿素泵、尿素喷嘴是否工作正常等。在故障诊断中，维修人员甚至要使用到自制的二极管测试灯、跨接线、滑动电阻等。

例如，一辆江铃顺达车，搭载JX493ZLQ4国Ⅳ发动机，博世EDC17C55电控系统。故障现象为行驶中发动机加速无力、排气管严重冒白烟，仪表盘上发动机故障灯未点亮。根据故障现象初步推测，故障原因可能有：气缸压力不足（包括气门漏气、活塞环密封不好）；喷油器工作不正常；发动机配气相位不对；发动机控制系统故障；发动机进气量不足（涡轮增压器、中冷器、进气管路等漏气）等。

首先对发动机进气管道、气缸压力等进行检查，未见异常。连接故障检测仪查看发动机运行时相关数据流，未发现异常。拆下发动机进气管上（中冷器至发动机）的进气温度传感器，装上压力表（量程为0 MPa～0.1 MPa），发动机车速为3 500 r/min时，进气管压力为0.025 MPa，异常，正常应为0.04 MPa左右。检查涡轮增压器，发现涡轮增压器旁通阀支架固定螺栓明显松动，由此分析，发动机加速时，因涡轮增压器旁通阀漏气，造成涡轮增压器增压压力不足。紧固涡轮增压器旁通阀支架固定螺栓，测得进气管压力为0.04 MPa。路试时发动机加速有力，冒白烟现象消失，故障排除。

（5）要善于借助各种维修资料，如在诊断控制系统故障时，通过分析相关系统控制电路或工作原理，理清思路，找到故障切入点，排除故障时才能做到有条有理、少走弯路，提高故障排除效率。

例如，一辆大汉H N Q 61 2 8 H客车，搭载潍柴WP12.375E40国Ⅳ发动机。据客户反映，该车仪表盘上的发动机故障灯点亮，但发动机运行未见异常。维修人员接车后，连接故障检测仪快速检测，读取到故障代码“P0285 尿素管（泵到箱）加热电阻反馈不可信”。清除故障代码，再读取，系统显示正常。因该车发动机运行并无异常，因此，维修人员认为故障代码P0285为偶发性故障，便将车直接交给了客户。

次日，客户将车开回修理厂，称发动机故障灯再次点亮。维修人员查阅并分析该车相关控制原理图（图2），用万用表测量尿素回流加热器连接587线与584线之间的电阻，为∞，检查587线与584线路，均无异常。由此推测，尿素泵回流加热器可能断路。更换尿素泵回流加热器，清除故障代码，交车3日后电话回访，发动机故障灯未再点亮，故障排除。

（6）采用分段密封查漏法，确定漏气部位。现在的柴油发动机普遍采用了涡轮增压中冷技术，涡轮增压器增压后的空气，通过管路经中冷却器冷却后，再由进气歧管吸入发动机气缸。车辆在使用过程中，经常会出现中冷器或各管路漏气，造成增压后的压力达不到额定要求，导致发动机工作出现异常。在诊断柴油机故障时，如果怀疑发动机进气管路漏气，先拆下涡轮增压器出气管，在发动机怠速状态下，用手或其他密封件堵死连接中冷器的进气管，如果发动机熄火，则说明增压管路没有漏气；如果发动机不熄火，则说明中冷器或管路有漏气，此时，应该能听到有漏气声，寻着漏气声源就能找到漏气部位。

图2 潍柴WP12.375E40 ECU控制尿素加热电路

3 故障诊断时应注意问题

（1）有些车型控制单元存储的历史故障代码，非原厂专用故障检测仪无法清除，车辆使用一段时间后故障代码会自动清除。如康明斯发动机控制单元历史故障代码，只能通过原厂故障检测仪进行清除，或者让发动机运行一定时间后故障代码自动清除。

（2）在清除故障代码前，应记录故障检测仪读取到的所有故障代码，以备诊断故障分析时使用。读取故障代码时，车辆应处于静态（车辆未行驶）时读取，有必要或对于偶发性故障，需在动态（车辆行驶）中读取。连接故障检测仪时，钥匙开关应处于“OFF”状态，防止通信电缆连接器拔插时瞬间放电烧毁故障检测仪或控制单元。

（3）柴油机出现限转速、限转矩，除了和发动机废气再循环系统（EGR）、选择性催化还原系统（SCR）故障有关外，还要注意检查离合器开关、制动灯开关工作是否异常。限转速、限转矩，有时控制单元不报故障代码，需要从数据流中发现问题，找出故障原因。

（4）检查控制系统故障时，应先检查控制线路连接是否牢固、可靠，线路绝缘有无破损。拔插导线连接器，注意有无新的故障代码出现。排除疑难故障时，采用排除法或换件法，能尽快找到故障点，提高故障诊断效率。

（5）柴油机高压共轨系统工作时，各转速工况下的轨压应一致，如喷油器出现堵塞，会造成数据流中实际轨压过高；喷油器出现泄漏（漏油）时，数据流会显示实际轨压过低，轨压传感器信号电压不正常等。如安装EDC17C55系统的江铃顺达车，发动机未起动时，轨压传感器信号电压若大于0.5 V，发动机会出现起动困难的现象。因此，在柴油机故障诊断时，先了解该车型发动机的相关技术参数，再通过数据流显示，对快速诊断并确定故障点会有一定帮助。