1、叶良星 龚明华 严成文 主 编主 审 制作人制作人 龚明华龚明华李庭斌柴油机起动困难故障诊断与排除柴油机功率不足故障诊断与排除柴油机排气烟色不正常故障诊断与排除柴油机转速不稳故障诊断与排除电控柴油机故障诊断与排除 学习任务1学习任务2学习任务3学习任务4学习任务5项目一 工程机械柴油机故障诊断与排除 液压系统辅助元件故障诊断与排除液压系统执行元件故障诊断与排除液压系统控制元件故障诊断与排除液压系统动力元件故障诊断与排除闭式液压系统 故障诊断与排除学习任务6学习任务7学习任务8学习任务9学习任务10项目二 工程机械液压系统故障诊断与排除 电器回路搭建起动电路故障诊断与排除仪表电路故障诊断与排除照
2、明及辅助电气电路故障诊断与排除空调电路故障诊断与排除学习任务11学习任务12学习任务13学习任务14学习任务15项目三 工程机械电气故障诊断与排除 学习任务5 电控柴油机故障诊断与排除 知识目标 技能目标 建议课时 任务描述二、任务实施12346三、学习扩展7四、技能考核8一、理论知识准备5 任务要求 某工地现场有一台康明斯ISBe185高压共轨柴油机起动困难，即使能勉强起动，柴油机也会加速不良、怠速不稳定，甚至排气管出现冒黑烟的现象，公司经理安排你去现场进行维修，请你按照正常的操作规程完成柴油机的检查与故障排除。 任务描述 对于柴油机电控系统而言，某些故障出现后，不可能直接通过人的感觉器官准
3、确获得故障信息，这时，需要通过专用设备和方法对柴油机故障进行系统检测。电控柴油机一般有两种故障码检测方法。一种是通过系统故障指示灯的闪烁来读出故障码，再根据相应的故障码表查出故障内容；另一种是通过故障诊断仪直接读出故障内容。一、理论知识准备 电控柴油机故障检测方法 1）故障指示灯故障码检测方法 （1）将起动开关由“OFF”旋转到“ON”的位置，不要起动柴油机，仪表盘上的各种指示灯（包括柴油机故障指示灯）应点亮。 （2）起动柴油机，如果柴油机运行正常，电控系统无故障，柴油机故障指示灯点亮3s后应熄灭；如果柴油机故障指示灯没有熄灭，说明柴油机控制系统有故障。 （3）打开故障诊断请求开关（有些机型怠
4、速设置开关打到“ON”位置），故障指示灯以故障码形式显示故障。一、理论知识准备 电控柴油机故障检测方法 2）故障诊断仪检测方法（使用专用故障诊断仪进行故障码检测） （1）故障诊断仪的主要功能： 快速、方便地读取或清除故障码。 对柴油机控制系统进行动态测试，显示瞬时信息，为诊断故障提供依据。 能在静态或动态下向电控系统各执行元件发出检修作业需要的动作指令，以便检查执行元件的工作状况。 一、理论知识准备 电控柴油机故障检测方法 在柴油机运行或路试时监测并记录数据流。 具有示波器功能、万用表功能和打印功能。 有些诊断仪能显示系统控制电路图和维修指导，以供故障诊断和检修时参考。 有些功能强大的专用诊断
5、仪能对柴油机ECM进行某些数据的重新输入和更改。一、理论知识准备 电控柴油机故障检测方法 （2）故障诊断仪的使用方法。 将起动开关由“ON”旋转到“OFF的位置（关闭柴油机）。 将诊断仪的接口线束与柴油机的诊断插座连接（详见故障诊断仪的使用说明书）。 将起动开关由“OFF”旋转到“ON”的位置，不要起动柴油机。 打开诊断系统软件，选择柴油机（或ECM）生产商并确认。一、理论知识准备 电控柴油机故障检测方法 在诊断仪显示的功能选择界面中选择“故障诊断”。 在常规选择界面中选择“读取故障码”。 诊断仪显示所读的“故障码”，如冷却液温度传感器信号电压太高等。 根据故障码用相关零部件的故障检测及排除方
6、法对故障进行排除。 故障排除后，清除原故障码，用故障诊断仪对电控燃油喷射系统再进行一次故障诊断，确认无故障后再交付使用。 一、理论知识准备 电控柴油机故障检测方法 （1）先外后内,先简后繁。 柴油机出现故障后，先对电控系统以外的可能故障部位进行预检查，先从容易发现问题的部位开始检测，如检测电控系统线束的连接状况、传感器或执行器的连接是否良好线束间的连接是否松动或断开、电线是否有磨损或线路间是否有短路的现象、各连接器的插头和插座有无腐蚀现象、各传感器和执行器有无明显的损坏。 直观检查未找出（或判断出）故障需要借助检测仪器或其他专用工具进行检测时，也应该从简单到繁琐逐步进行。一、理论知识准备 柴油
7、机故障诊断的思路 （2）故障指示灯故障优先。 综合运用电控系统故障时，故障自诊断系统就会立刻监测到故障并通过柴油机故障指示灯向驾驶人(或操纵者)报警，并同时以代码的方式储存该故障信息。此时按下柴油机的检测开关，柴油机故障指示灯会按顺序闪出故障码，根据对应的资料即可查出故障码所指示的故障，并予以排除。 如果上述方法都不能诊断和排除故障，则需要使用专门的故障诊断仪对电控系统进行全面的检测。一、理论知识准备 柴油机故障诊断的思路 （3）新件替换排除法。 电控柴油机电气系统中线路所发生的故障，很多都是配线和连接器接触不良造成的，而要具体查出故障原因或位置可能是一件非常费时的事（在实际的维修过程中，为了
8、能快速解决问题，排除故障，最便捷的方法就是采用新件替换，这样可以用最快的方法解决问题，教学过程不提倡此方法）。找到具体故障部件后，再分析或查找故障原因就非常容易了。一、理论知识准备 柴油机故障诊断的思路 1）故障诊断流程五步骤 在进行故障诊断时,准确找出柴油机所呈现的故障症状是非常重要的，确定推测的故障原因以便找出真正的故障原因，为了准确快速地进行故障诊断，必须进行正确的系统诊断操作。 为了查找故障的真正原因，请对照下列循环过程，养成遵循各个故障项原因效果关系的习惯：推测、验证，再推测，再验证。故障诊断流程主要有以下五个步骤。 一、理论知识准备 故障诊断流程 步骤1：验证和重现故障症状。 验证
9、和重现故障症状是故障诊断的第一步。故障诊断中最重要的一个因素是正确地观察实际故障（症状）并以此做出不带任何偏见的、正确的判断。 步骤2：判定是否是故障。 并不是所有症状都是故障，但这些症状很可能与柴油机特性有关。如果维修人员花大量时间去修理一台实际上并无故障的机械，他不仅浪费了宝贵的时间，而且会失去用户的信任。故障的实质是指由于柴油机上某一部分上的某种异常运转所导致的缺陷。一、理论知识准备 故障诊断流程 步骤3：推测故障发生的原因。 推测故障发生的原因应当在维修人员所确定的故障症状基础上准确推测故障的原因，如果故障反复出现，应推测在这些故障当中是否有共同的特性，之前所类似的故障维修的原因是什么
10、，在以往的维修历史中是否有故障的前兆，因此，推测故障的原因必须从大处着手。一、理论知识准备 故障诊断流程 步骤4：检查可疑部位找出故障原因。 故障诊断是在通过验证(检查)所获取数据的基础上，逐渐寻找故障真正原因的一个反复过程。检查要点：基于柴油机的功能、结构和运行系统的检查各项，从检查系统功能开始，逐渐缩小到检查单个零部件，充分利用测试仪（所测数据有利于诊断分析）进行数据检测。 一、理论知识准备 故障诊断流程 步骤5：避免类似故障再次发生。 只有当故障顺利排除，并消除了类似故障再次发生，才意味着此次修理大功告成。避免类似故障再次发生的几个要点：如判断它是一个单独的故障还是一个由于其他部件引起的
11、连锁故障；是由于零部件的寿命造成的吗，还是由于不适当的维修保养造成的；是否存在不恰当维修处理和操作；是否由于不适当的使用等。 一、理论知识准备 故障诊断流程 2）故障诊断操作 （1）诊断性提问。如果预先已问用户一些故障问题，它可以更容易地排除故障，不过这些问题仅供参考，应以实际检测结果为依据。 （2）再现症状。试图再现柴油机的症状时，为了正确地进行故障诊断，更重要的是根据从诊断性提问中得到真实故障的信息，创造出与症状发生时相符合的条件和情况。一、理论知识准备 故障诊断流程 （3）检查诊断代码（ECM数据检查）。 当故障发生后检查ECM的状况（输入信号、输出信号）并通过检查ECM的数据确定故障原
12、因。故障代码指示的系统中如传感器、执行机构、线路和ECM都可能存在故障。检查方法： 检查诊断代码和定格数据并记录下来。 清除诊断代码，根据诊断提问再现故障症状。要判断柴油机显示代码是由现时故障还是由过去故障引起的，清除显示代码一次，然后进行再现试验。一、理论知识准备 故障诊断流程 再次识别诊断代码并判断代码是否与故障有关。如果显示相同的代码，可以判断故障发生在代码指示的系统中。如果显示的是与故障无关的代码，或者显示的是正常代码，现在的故障是由其他原因引起的。因此，应进行适合于故障症状的故障排除。 （4）判断症状是否是故障。判断症状是否是故障方法是它与另一台相同型号的柴油机进行比较。如果性能水平
13、相等，应作出无故障判断，否则应判断是一种故障并进行故障排除。一、理论知识准备 故障诊断流程 使用万用表或专用诊断仪检查可采用开路、在路和柴油机怠速运转三种状态信号。 1）开路检测法 开路检测主要用于检测传感器、执行器电阻和连接ECM端子的电压。将万用表置于电阻挡的适当位置并校零后，即可以测量传感器、执行器、ECM和继电器、线路等的技术状况，用于检测电阻值来判断是否存在故障。一、理论知识准备 万用表或专用诊断仪使用 （1）关闭启动开关，拔下待检测线路的线束连接器，检测传感器、执行器本身的电阻值，并填写检测结果到工单的相应表格中。 （2）检测线路的线束连接器之间导线的导通情况。导线之间的电阻、正极
14、与搭铁，应不导通均应为无穷大，而搭铁线与地阻值应为0。 （3）开路时，在ECM连接器端子加有电压的电路中，可以直接检测ECM端子的输出电压。当然检测电压时应打开开关到“ON”的位置。 （4）用万用表检査短路法，如果配线短路搭铁，可通过检查配线与车身是否导通来判断短路部位。一、理论知识准备 万用表或专用诊断仪使用 2）在路检测法 在路检测法直接在柴油机上实施，检测步骤如下。打开起动开关到“ON”的位置之前，先拔下需要检测的传感器、执行器的线束连接器，在连接器间连接检测导出线，然后打开起动开关，测量连接器上各端子与接地之间的电压。若无电压，则应检查ECM连接器上一侧端子与搭铁间的电压，若为标准电压
15、值，则断定ECM与传感器、执行器之间线路接触不良，若无电压，说明ECM有故障。一、理论知识准备 万用表或专用诊断仪使用 3）柴油机怠速检测法 在连接器间连接检测导出线，插回导线连接器，起动柴油机，测量各传感器、执行器与接地之间的电压，其数值应在0.5V-4V和12V（或24V）左右变化，并将检测结果填写在相应的工单表格中。如果测得值与规定不符，说明传感器、执行器有故障或者损坏，应重换新件。一、理论知识准备 万用表或专用诊断仪使用 二、任务实施 准备工作 （1）准备一台已设计好故障的电控柴油机。 （2）准备万用表、诊断仪、梅花扳手、开口扳手、扭力扳手等工具。 （3）穿戴工作服、工作鞋、工作帽。
16、二、任务实施 技术要求与注意事项（1）遵守安全生产规范和操作规程。（2）正确使用工具和量具。 二、任务实施 操作步骤 1）故障分析 该台康明斯ISBe185柴油机采用博世电控共轨系统，据用户描述此车经常起动困难，开始几次很难起动，但经过多次尝试后柴油机可以起动，而且柴油机起动后有时加速不良、怠速不稳定，甚至排气管出现冒黑烟的现象。 二、任务实施 操作步骤 初步检查。首先重现故障症状，熄火后重新起动柴油机，发现故障与用户所描述相符，一般需起动3-5次。 柴油机故障指示灯正常，外表并未发现任何的异常，油电路连接完好，油管表面没有渗漏现象，各传感器外形完好无损。使用故障仪读取故障码，没有任何历史故障
17、代码或现行故障码。 二、任务实施 操作步骤 博世电控共轨燃油喷射系统的共轨压力在怠速、空载时的30.0MPa到满负荷时的140.0MPa范围内变化。共轨压力是ECM通过燃油压力控制执行器来调节的，共轨管上还安装有限压阀，以防止燃油压力调节失效后导致压力过高，从而损坏高压供油系统及喷油器等零件。限压阀与溢流阀的作用相同，在超过压力限定值时，限压阀油轨中的压力通过打开溢流口来限制。限压阀开始工作的压力最低值为160.0Mpa，当共轨压力达到160.0MPa时限压阀会自动打开以保护高压共轨系统供油的安全。ECM通过燃油控制执行器、共轨压力传感器、共轨压力限压阀等实行压力闭环控制，允许高压燃油泵按需供
18、给共轨压力。 二、任务实施 操作步骤 高压共轨系统电磁喷油器是一个二位二通电磁阀，其工作原理为：当喷油器电磁阀未被触发，喷油器关闭时，泄油孔也处于关闭状态，小弹簧将电枢的球阀压向回油节流孔，在球阀控制内形成共轨高压。同样，在喷油器腔内也会形成共轨高压，共轨压力作用在控制柱塞端面的压力加上喷油器弹簧的压力与高压燃油作用在针阀锥面上的开启力相平衡，使针阀保持关闭状态。 二、任务实施 操作步骤 当电磁阀被触发时，一电枢将泄油孔打开，燃油从阀控制腔流到上方的空腔中，并从空腔通过回油通道返回燃油箱，使阀控制腔中的压力降低。阀控制腔中的压力减小，降低了作用在控制柱塞的压力，于是喷油器针阀打开，喷油器开始喷
19、油。 二、任务实施 操作步骤 一旦电磁阀断电，不被触发，小弹簧会使电磁阀电枢下压，球阀就会关闭泄油孔。泄油孔关闭之后，从进油孔进入控制腔的燃油将会建立起油压，这个压力为共轨压力，此共轨压力作用在控制柱塞端面上。由于共轨压力和弹簧压力大于喷油器腔中的压力，从而关闭喷油器针阀。 由此可知，保证喷油器能够正常工作的必要条件，就是共轨实际压力必须与原却下设定的理论压力范围相符合。一旦共轨实际压力低于30.0MPa，喷油器就不能正常开启而使柴油机起动困难。 二、任务实施 操作步骤 2）故障检查 （1）检查电源。检查蓄电池电量是否不足，柴油机运转是否无力或转速低；起动吸铁开关是否打滑，导致电刷接触不良；接
20、触线是否松动或被侵蚀，导线过长、过细，导致电阻过大，产生电压降；起动机接线不正确。 二、任务实施 操作步骤 （2）检查燃油供给。检査燃油箱油量或管路是否不通，输油泵不输油，出现输油泵出油量少或出泡沫状燃油现象；喷油泵泵端压力是否过低，供油量少或不供油，空气是否未排净；燃油滤清器有水或堵塞及有空气未排净，会出现白烟；喷油器失灵、磨损，柴油机有烟排岀；喷油泵喷油时间是否不对，柱塞或齿轮是否装错；燃油的牌号不符合要求或质量不纯，自燃点过高，燃油不能完全燃烧时冒黑烟；停车手柄未复位。 二、任务实施 操作步骤 （3）检查进气量。检查进气是否受阻，空气滤清器是否积尘过多或受潮；进排气门间隙是否过大或过小，
21、导致柴油机异响；配气定时是否不正确，装错或削切后位移；排气三元催化器是否堵塞。 （4）检查进气压力。检查缸套是否严重磨损、失圆，活塞环是否积炭、结胶过多，失去弹力或卡死；气门、气门座圈的密封面是否烧损或严重磨损。 二、任务实施 操作步骤 （5）检查环境温度。主要检査燃油是否起蜡，燃油是否结冰或润滑油黏度过高；外界气温在-5以下时，是否有提高温度方面的相应措施，如加开水作冷却液、加热润滑油等。 （6）检查其他方面的原因，如配套输出机械是否带负荷启动；配套输出对柴油机是否有向前方向的轴向力；配套输出机械与柴油机曲轴不同轴度是否超差；某一汽缸内是否进入大量的水或油；检查曲轴是否抱轴、咬缸和其他不正常
22、情况。 二、任务实施 操作步骤 3）故障排除 （1）柴油机外表检查及故障码的检测，在“初步检查”时已经检测，显示一切正常。 （2）用诊断仪读取数据流，柴油机正常启动后读取到的所有数据均为正常，共轨压力及总电源电压见表5-1，除了柴油机非正常起动时的共轨压力略低外（17.0MPa），正常起动后柴油机在怠速、中速及高速满负荷时共轨压力都在正常范围30.0-140.0MPa，用万用表测量得到的总电源电压与诊断仪读取的总电源电压均在正常范围内，而且没有发现柴油机有缺缸现象。 二、任务实施 操作步骤 二、任务实施 操作步骤 （3）为了判断诊断仪读出的压力是否正确，用万用表检测燃油压力传感器的两极电压均正
23、常，说明诊断仪读出的共轨压力也是正确的。同时使用万用表测量喷油器的两极电阻、每个喷油器的接头驱动器触针与柴油机缸体搭铁之间的电阻及每个喷油器的柴油机线束接头上驱动器触针与其他所有触针之间的电阻，检测结果均正常，见表5-2。 二、任务实施 操作步骤 二、任务实施 操作步骤 （4）检查电子燃油控制执行器。打开起动开关，听到电子燃油控制执行器发出声响，说明电子燃油控制执行器无故障。 （5）检查共轨压力限压阀。拔下限压阀回油管接头，观察回油情况，发现无论是怠速或满负荷高速时限压阀都无回油，说明限压阀正常，因为限压阀开始工作的压力为160.0MPa，而柴油机工作的正常压力为30.0140.0MPa。 二
24、、任务实施 操作步骤 （6）检査低压油路中是否存在空气或堵塞现象。拆开燃油粗滤器和精滤器后并未发现杂质，用高压空气吹低压油管也没有发现堵塞现象；接着把自制的透明胶管和低压油路相连接检查低压油路中是否有空气，结果在柴油机起动及高、低速时都未发现燃油气泡,油路中的燃油流动也很均匀，由此证明低压油路正常。 二、任务实施 操作步骤 （7）结合高压共轨供油系统中的喷油器工作原理以及以上儿项检查结果推测喷油器的内部有燃油泄漏现象，因此进行了以下试验： 将柴油机缸盖后面的燃油回油管接头拔下，观察柴油机工作时的燃油回油情况，启动柴油机后发现柴油机怠速工作时回油量是正常时的2倍左右，同时回油压力大于正常压力。由
25、于燃油回油量多、压力大，说明之前的判断是正确的，喷油器内部确实存在燃油泄漏。为了更准确判断具体哪个缸产生泄漏，继续以下步骤。 二、任务实施 操作步骤 由于断缸试验对此故障试验效果并不明显，因此将损坏的高压油管自制成一个堵头，从共轨油管到每缸的出油口处进行逐缸试验，逐缸拆下从共轨管到喷油器的高压油管，接下来用堵头堵住共轨管出油口，起动柴油机观察缸盖后面回油出口回油量的变化，如此依次检查看哪一缸的回油量有明显减少，就证明此缸的喷油器存在泄漏现象。试验发现柴油机的1、5缸回油量有明显的减少，因此证明1、5缸的喷油器存在泄漏现象。 二、任务实施 操作步骤 拆卸1、5缸的喷油器总成，同时检查喷油器的泄油
26、部位。根据喷油器型号的结构分析：引起燃油泄漏的原因分别是喷油偶件磨损造成泄漏，喷油器高压连接管与喷油器连接处泄漏，电磁阀泄漏。 二、任务实施 操作步骤 根据上述三方面的原因逐一检查，首先拆检喷油偶件，发现喷油偶件比较光滑并没有磨损及卡死等现象，应不存在泄漏；接着检查高压连接件接头与喷油器的接触面，也未发现问题，同时检查喷油器与缸盖的密封垫圈，测量密封垫圈厚度为0.3mm，与标准值（0.3mm）正好相符（因为密封垫圈厚或薄都会引起高压连接件与喷油器接触面不对正而引起燃油泄漏），O形圈也完好，因此这部分也不应存在泄漏；接着拆检电磁阀，因为已经对电磁阀线圈进行了测量，电磁阀线圈正常没问题，这里不再检
27、测。 二、任务实施 操作步骤 当拆下电磁阀时发现泄油阀门的阀座与球阀都有麻点，原来是泄油阀的阀座与球阀磨损引起燃油泄漏，燃油从回油管回流而使开始起动的柴油机由于转速低难建立起足够的共轨压力，所以柴油机起动困难。 经过以上检查结果发现1、5缸喷油器已经损坏，由于喷油器的电磁阀是高精密元件，生产厂家没有提供喷油器的电磁阀配件，因此只好更换1、5缸喷油器总成，严格按照维修手册的安装要求把新的喷油器总成安装好，然后进行试车故障现象消失。 三、学习扩展 电控系统检修的注意事项 （1）注意检查搭铁线的状况，其电阻值一般小于10（应参考检测线路的复杂程度）。 （2）除在测试过程中特殊指明外，不得用试灯去测试
28、任何和ECM相连接的电器元件，以防止电路元器件损坏。 （3）电控电路应采用高阻抗数字式万用表检查。在拆卸或安装电感性传感器前应将启动开关断开(OFF)，或断开蓄电池的负极接线，以防止其自感电动势损伤ECM和产生新的故障。 三、学习扩展 电控系统检修的注意事项 （4）由于工作环境恶劣和磨损等原因，在电控系统中，各种传感器如氧传感器、冷却液温度传感器和压力传感器的损坏率较高，应引起高度重视。 （5）柴油机电控系统中，故障多的不是ECM、传感器和执行部件，而是连接器。连接器常会因松旷、脱焊、烧蚀、锈蚀和脏污而接触不良或瞬时短路。因此当出现故障时不要轻易地更换电子器件，而应首先检查连接器的状况。 三、
29、学习扩展 电控系统检修的注意事项 （6）电控柴油机检查的基本内容仍是油路、电路和密封性(特别是进气系统的密封性)的检验，故障码反映的是电控系统的故障及其对工作有影响的部件的故障，所以原因分析和有关的实际参数是判断故障的依据。 （7）ECM有记忆功能，但ECM的电源电路一旦被切断(如拆下蓄电池)后，它在柴油机运行过程中存储的数据会消失，在检查故障之前不要断开蓄电池。 三、学习扩展 电控系统检修的注意事项 （8）在起动开关接通的情况下，不要进行断开任何电器设备的操作，以免电路中产生的感应电动势损坏电子元件。当断开蓄电池时必须关闭起动开关，如果在起动开关接通的状态下断开蓄电池连接，电路中的自感电动势会对电子元器件有击穿的危险；自诊时应记下故障代码后再断开蓄电池，否则故障码将消失。 三、学习扩展 电控系统检修的注意事项 （9）冷却液温度传感器长期使用后，性能会发生变化，使水温信号发生错误，会对燃油喷射、喷油时间及喷油泵的工作等造成不良影响。因此，当柴油机工作不正常（例如不能起动、怠速不稳、油耗增加等），而故障自诊断系统又未指示冷却液温度传感器故障码时，不要忽略对冷却液温度传感器的检查。 四、技能考核 根据学生完成实训任务的情况对学习效果进行评价。技能考核标准见表5-4。 技能考核标准 谢谢观看！
