江淮HFC4DAl系列發(fā)動(dòng)機(jī)采用博世EDCl6電控系統(tǒng)，裝配CPlH型高壓油泵及CRl20型電控噴油器，最高噴射壓力為145MPa。江淮HFC4DAl-281為電控高壓共軌柴油機(jī)，裝配博世電控系統(tǒng)，滿足國(guó)Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)。
據(jù)駕駛員反應(yīng)，一輛中通LCK6601D3F客車在行車途中聽(tīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)傳出類似于金屬撞擊的聲音，之后車輛出現(xiàn)加油門(mén)沒(méi)有反應(yīng)的現(xiàn)象，大約一分鐘后車輛自行熄火，無(wú)法再次啟動(dòng)。
維修人員到現(xiàn)場(chǎng)后，首先檢查發(fā)動(dòng)機(jī)外觀，未發(fā)現(xiàn)明顯開(kāi)裂或損壞的部位。打開(kāi)鑰匙開(kāi)關(guān)至ON位置，發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈點(diǎn)亮2s后自動(dòng)熄滅，用萬(wàn)用表測(cè)量水溫傳感器接插件電壓，為4.8V，這兩點(diǎn)說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)EDC正常工作，連接診斷儀讀取故障碼，系統(tǒng)顯示沒(méi)有故障碼。
至此，初步分析電控系統(tǒng)沒(méi)有故障，故障點(diǎn)可能存在于機(jī)械部分或者燃油系統(tǒng)。首先檢查燃油系統(tǒng)，低壓部分油路為高壓部分油路供給足夠的油量，主要零部件有油箱，低壓回路的進(jìn)、出油管，燃油濾清器，輸油泵和高壓泵的低壓區(qū)。拆掉原車油箱至手油泵的出油管，重新從油箱接一根油管到手油泵，松開(kāi)手油泵出油口，按壓手油泵，很快有連續(xù)的燃油流出，將出油口管子接上，然后繼續(xù)按壓手油泵直到手油泵變沉重?zé)o法繼續(xù)按壓為止，這樣就可以排除由于低壓油路供油不足而導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)，但發(fā)動(dòng)機(jī)依然無(wú)法啟動(dòng)。
拆卸噴油器高壓進(jìn)油管，打啟動(dòng)機(jī)，發(fā)現(xiàn)進(jìn)油管沒(méi)有燃油流出。懷疑高壓油泵未向共軌管內(nèi)供油，所以拆卸高壓油泵出油管，打啟動(dòng)機(jī)拖轉(zhuǎn)，果然沒(méi)有高壓油噴出。
博世共軌EDC16系統(tǒng)的高壓油泵(圖2)安裝在與傳統(tǒng)柴油機(jī)分配泵相同的位置上。它通過(guò)皮帶輪
法蘭盤(pán)、皮帶輪、齒帶由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其最高轉(zhuǎn)速不超過(guò)3000r／min。高壓泵用柴油作為潤(rùn)滑劑，因此對(duì)水分較為敏感，柴油中的水可造成油泵的嚴(yán)重故障。高壓油泵上安裝有用來(lái)控制進(jìn)入高壓油泵高壓腔柴油量多少的燃油計(jì)量閥。柴油被三個(gè)成輻射狀安裝的互隔120°的泵油柱塞壓縮，高壓泵每轉(zhuǎn)一圈有三次供油，峰值驅(qū)動(dòng)扭矩較低，油泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)保持較穩(wěn)定的負(fù)荷。16Nm的扭矩大概是驅(qū)動(dòng)一個(gè)同等分配泵所需扭矩的1/9，這就意味著共軌系統(tǒng)比傳統(tǒng)的噴射系統(tǒng)在泵的驅(qū)動(dòng)方面負(fù)荷相對(duì)較少。所需的動(dòng)力是隨著共軌壓力和泵的速度(供油量)成比例上升的。
齒輪式輸油泵(圖3)將燃油從油箱泵吸，經(jīng)過(guò)帶有油水分離裝置的燃油濾清器到達(dá)高壓泵的進(jìn)油口。輸油泵使燃油經(jīng)安全閥的節(jié)流孔進(jìn)入高壓泵的潤(rùn)滑和冷卻回路。凸輪軸使三個(gè)泵的柱塞按照凸輪的外形上下運(yùn)動(dòng)。
高壓泵的柱塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)(吸油行程)，輸油泵使燃油經(jīng)高壓泵進(jìn)油計(jì)量比例閥和階躍回油閥進(jìn)入柱塞腔，在高壓泵柱塞越過(guò)下止點(diǎn)后，進(jìn)油閥關(guān)閉。這樣，柱塞腔內(nèi)的燃油被密封，它將以高于供油壓力的油壓被壓縮，油壓的升高一旦達(dá)到共軌的油壓，出油閥被打開(kāi)，被壓縮的燃油就進(jìn)入了高壓循環(huán)。柱塞繼續(xù)供給燃油，直至到達(dá)上止點(diǎn)(供油行程)，壓力減小，導(dǎo)致出油閥關(guān)閉，仍然在柱塞腔內(nèi)的燃油壓力也下降，柱塞又向下運(yùn)動(dòng)。只要柱塞腔內(nèi)的壓力降至低于輸油泵的供油壓力時(shí)，進(jìn)油閥又開(kāi)啟，吸油過(guò)程又開(kāi)始。
燃油計(jì)量閥(圖4)安裝在高壓油泵的進(jìn)油位置，用于調(diào)整燃油供給量和燃油壓力值。而其調(diào)整要求受ECU控制。
燃油計(jì)量閥在控制線圈通電時(shí)，計(jì)量閥是導(dǎo)通的，在控制信號(hào)最大時(shí)可以提供最大流量的燃油。ECU通過(guò)脈沖信號(hào)改變高壓油泵燃油計(jì)量閥進(jìn)油截面積而增大或減小油量。
EDC16系統(tǒng)的高壓油泵要產(chǎn)生高壓油需要同時(shí)滿足兩個(gè)條件，一是轉(zhuǎn)速大于200r／mln，二是正時(shí)相位正確。如果ECU同時(shí)檢測(cè)到有嚴(yán)重故障，也會(huì)控制燃油計(jì)量閥關(guān)閉，使高壓油泵不能產(chǎn)生高壓油，如軌壓傳感器異常、燃油計(jì)量閥異常等。
因?yàn)楣收显\斷儀未讀取到相關(guān)故障碼，所以初步排除軌壓傳感器及燃油計(jì)量閥電路方面的故障，重點(diǎn)檢查高壓油泵機(jī)械故障及正時(shí)相位。
拆卸高壓油泵回油管，打啟動(dòng)機(jī)拖轉(zhuǎn)，回油管有大量回油，證明高壓油泵的輸油泵工作正常。打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)至ON擋，用手觸摸燃油計(jì)量閥有振動(dòng)感，證明燃油計(jì)量閥工作正常。
連接故障診斷儀，啟動(dòng)車輛，讀取啟動(dòng)過(guò)程的數(shù)據(jù)流發(fā)現(xiàn)在“同步狀態(tài)”一欄一直是數(shù)字3，但正常的同步狀態(tài)應(yīng)該是48，車輛才可能啟動(dòng)成功。
EDC16系統(tǒng)的同步狀態(tài)由曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器共同確定。曲軸位置傳感器(圖5)為可變磁阻式傳感器，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪殼體上，正對(duì)著加工有58個(gè)齒和2個(gè)缺齒位置的飛輪。永久磁鐵發(fā)出的磁場(chǎng)通過(guò)軟鐵芯傳到飛輪，磁場(chǎng)的強(qiáng)度受到飛輪與傳感器的間隙的影響，當(dāng)飛輪輪齒向傳感器接近時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度變強(qiáng)，當(dāng)飛輪輪齒遠(yuǎn)離傳感器時(shí)磁場(chǎng)強(qiáng)度變?nèi)酢．?dāng)飛輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交變的磁場(chǎng)，從而使得電磁線圈產(chǎn)生一個(gè)正弦感應(yīng)電壓，交變電壓的振幅隨著觸發(fā)輪轉(zhuǎn)速的提高而加大，系統(tǒng)便依此計(jì)算出曲軸轉(zhuǎn)速，當(dāng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)到缺2齒的位置時(shí)，交變電壓便會(huì)發(fā)生一個(gè)突變，系統(tǒng)由此可判斷出當(dāng)前的曲軸位置。
曲軸位置傳感器波形圖如圖6所示。
凸輪軸位置傳感器為霍爾效應(yīng)式傳感器，安裝在齒輪室前蓋上。感應(yīng)凸輪軸帶輪上的感應(yīng)鐵，以此判定一缸上止點(diǎn)，該傳感器由永久磁鐵和霍爾元件組成，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，感應(yīng)鐵與傳感器的位置發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種變化會(huì)引起磁場(chǎng)變化，由于磁場(chǎng)變化，來(lái)自傳感器的電壓也會(huì)發(fā)生變化，輸出方波電壓信號(hào)，系統(tǒng)根據(jù)此信號(hào)的變化來(lái)判定凸輪軸的位置。凸輪軸位置傳感器輸出電壓如圖7所示。
啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，ECU需采集曲軸位置及凸輪軸位置信號(hào)來(lái)判定一缸上止點(diǎn)。如果失去凸輪軸位置信號(hào)，系統(tǒng)無(wú)法設(shè)定噴油時(shí)刻。當(dāng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)2圈后，系統(tǒng)仍檢測(cè)不到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)即曲軸位置傳感器信號(hào)時(shí)，便無(wú)法得知當(dāng)前的曲軸位置，不能確定正確的噴射時(shí)刻，系統(tǒng)會(huì)控制高壓油泵及噴油器不工作，所以發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)。
按照由易到難的原則，首先拆檢前齒輪室蓋，凸輪軸位置傳感器及感應(yīng)鐵位置正確，未發(fā)現(xiàn)故障。然后拆檢
變速箱總成及
離合器壓盤(pán)，在拆卸壓盤(pán)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有兩塊1 cm左右的條狀金屬?gòu)娘w輪殼內(nèi)掉出來(lái)，經(jīng)檢查，兩塊金屬是飛輪上的信號(hào)齒脫落。
至此，車輛無(wú)法啟動(dòng)的原因終于查明，為曲軸位置傳感器信號(hào)盤(pán)信號(hào)齒脫落，導(dǎo)致ECU無(wú)法檢測(cè)到曲軸位置，不能確定噴射時(shí)刻，所以ECU控制高壓油泵及噴油器不工作，發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)。
更換新的飛輪(飛輪與信號(hào)盤(pán)一體)后，發(fā)動(dòng)機(jī)順利啟動(dòng)，故障解決。
回顧維修的過(guò)程，故障診斷儀一直沒(méi)有報(bào)曲軸位置傳感器的相關(guān)故障，這給診斷工作增添了不少麻煩，走了很多彎路。同時(shí)EDC16系統(tǒng)，對(duì)電控系統(tǒng)的完整性要求比較嚴(yán)格，軌壓傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、燃油計(jì)量閥等電控元件工作不正常都會(huì)影響車輛啟動(dòng)，這也使故障的診斷時(shí)間及難度大大增加。
