非道路用农业机械国Ⅲ发动机常见故障及排除

2014年5月16日发布GB20891-2014《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国第三、四阶段）》已于2014年10月1日起实施。环境保护部 2016年 第5号公告明确要求自2016年12月1日起，所有制造、进口和销售的农用机械不得装用不符合《非道路标准》第三阶段要求的柴油机。在公告发布以后，柴油机企业、农机主机企业以及销售企业积极“响应”，从技术、制造、服务等各个方面启动国Ⅱ发动机的升级工作。

目前，国Ⅲ发动机使用的主要有高压共轨、单体泵、废气再循环系统（EGR）、机械泵+等技术。市场上常见的常柴4G33TC和玉柴YCD4N23T8-100B、YC4A140-T312、潍柴WP4G154E330、全柴4D2-110U32等均采用了高压共轨技术。

技术改进

相对于国Ⅱ机型收获机，国Ⅲ机型中电器系统改进尤为明显，主要是发动机由机械控制喷射燃油改为电控喷射燃油所增加的电控装置，通过参数采集、比较分析、指令执行等工作过程，实现对喷油量与喷油定时随发动机运行工况的实时控制，主要由ECU、传感器、执行器和控制线束等单元组成。其原理，简单的说就是发动机的ECU通过检测柴油机的各种信号，对燃油的喷射量、喷射角度以及喷射压力进行精确控制。

相对于国Ⅱ机型，国Ⅲ机型电器部分的改进主要分为两部分：

一部分是电器匹配，首先是ECU输出的引脚匹配对应线束（线径、保险等），根据厂家提供参数，达到要求即可，其次是对ECU的仪表匹配，这方面与国Ⅱ发动机传感器信号的传输通过CAN-bus传输。

另一部分是增加的电控部件ECU和传感器（主要是电子油门），ECU接收发动机传感器信号，电子油门信号，对发动机转速、油量、喷油正时进行控制，是整个发动机的大脑。

高压共轨发动机电器系统示意图

发动机传感器布置示例

故障处理原则

发动机的电控系统是一个精密而又复杂的系统。故障诊断也较为困难。而造成发动机不工作或工作不正常的原因也很多。可能是电控系统，也可能是电控系统以外的原因。需在故障处理过程中，对各种故障进行分析确认。故障处理应注意遵循以下原则：

1.由易到难原则：查找故障时应从简单、易处理的故障入手，从简到繁逐一分析确认。现代机械大多数是机-电-液一体化产品，技术含量高，我们在处理故障时，一般先检查电气系统，再检查液压系统，最后检查机械传动系统。千万不可一遇到故障就乱拆乱卸，以免扩大故障或造成新的故障。

2.概率假说原则：它是指根据各种故障假说成立的可能性大小进行择优的原则。根据该机械使用的条件、机型结构及相关的致障因素，结合维修经验，优先考虑最可能的故障假说。对这一原则的掌握情况，直接反映了维修人员的素质和技术水平。

3.效益优先原则：即优先选择那些能够尽快得以确认的故障假说和确认方法对整台机械或系统损害最小，需要的工具、手段、经费最省的故障进行处理。

4.慎思原则：要求故障诊断与维修人员勤于思考，充分发挥主观能动性，安全第一，不要随意调整或拆卸不应轻易调整或拆卸的部件，尤其是那些不熟悉、不易确认或调整后不易还原的部件，如液压系统的压力阀、节流阀等。

故障处理案例分析

1、 启动困难

不同厂家的国Ⅲ发动机普遍存在启动困难的问题。

故障原因1：输油管路密封不好，容易进空气。原来国Ⅱ发动机是机械泵，稍有空气，影响不大。国Ⅲ靠检测的数据与ECU内储存的数据比对，一旦无轨压或轨压低，电脑自动控制不能启动。

处理方法：在油路间加电动泵，启动时强制供油。

故障原因2：柴油品种差，

处理方法：加油水分离器。

故障原因3：供国Ⅲ发动机的油泵质量好坏差距很大，有些油泵使用一段时间后出现质量问题。

处理方法：建议发动机厂家使用合资或进口油泵。（好的油泵厂家行业内可查到的）

故障原因4：收割机使用的环境差、发动机振动大，轨压、凸轮、曲轴轴位传感器等各类传感器失效、检测不到相应的位置。

改进传感器固定方式或改进传感器信号检测方式（不同厂家使用的传感器不同）。

2、 发动机加速无力、油耗高、冒黑烟

故障原因1：有些地方的油品不适合国Ⅲ发动机。

处理方法：建议使用高品质的柴油。

故障原因2：传感器接收到水温异常时，系统根据信号调整喷油量，导致燃烧室内混合气体浓度过低或过高，出现相应的加速无力、油耗高、冒黑烟等现象。

3、 发动机怠速游车

故障原因：ECU数据不匹配，有些发动机的参数偏离。

处理方法：重新刷数据。

4、柴油机不能启动问题

故障原因1：ECU没有供电（正常情况下ECU被供电发动机才能启动）；

故障原因2：起动电路有问题；

处理方法：

第一，比较直观的就是当钥匙在点火档(ON)的时候，仪表有没有显示水温，如果仪表水温显示正常则证明ECU供电正常，发动机不能启动为发动机故障，不是线路问题，如果水温不显示，则为线路问题，就要检查线路哪里出现故障；

第二，起动线路中有中位开关及起动继电器，若出现起动线路问题则检查这两个电器零部件两端导线问题

故障原因3:：不能供油

处理方法：除水放心滤的泵油器损坏，更换除水放心滤后故障排除。

5、柴油机起动后自动熄火

故障原因：由于油箱内油量过少造成回油溅起的气泡被吸入油路，造成低压油路和高压泵内有油有空气。

处理方法：

第一，检查油箱无柴油，重新加入柴油后，排出低压油路空气。此时，仍无法起动。

第二，检查高压油路，松开油泵端的两个高压油管接口，用起动机带动，发现无燃油排出,确认高压泵内有空气。可用手折住回油管，再次用起动机带动排气，到有油从接口端排出，重新连接好，即可起动正常。

6、柴油机动力不足

故障原因：油管内径过小（通常要求内径≥Φ12mm）或弯折导致供油不畅。造成重负荷作业时动力不足，转速上升到1500转左右就上不去了。

处理方法：

检查油箱、油管、滤芯，滤芯没有含水现象，油箱通气阀未堵塞，若低压油管有弯折现象，需将弯折处修复。

7、柴油机怠速振动大

故障原因：柴油机怠速时与变速箱、驾驶室发生共振。

处理方法：

柴油机低速时整车存在一个共振点，将该车怠速适当调高，问题即可解决。

8、柴油机工作一段时间后散热器高温

故障原因：散热器外部堵塞

处理方法：

部分柴油机采用增压中冷，散热器与中冷器组合在一起，厚度增加，使灰尘杂物通过性变差，容易造成堆积把散热器堵住，引起柴油机高温，定期清理散热器护罩上的杂物可防止过热。

9、单体泵发动机无法熄火

故障原因： ECU程序中标定的端口熄火电压值低于线路中残留的电压值。导致电锁关闭后ECU检测的电压值一致高于熄火参考电压，不能执行熄火操作指令。

处理方法：增大ECU程序中熄火参考电压值。

10、单体泵发动机烟度大

故障原因：单体泵发动机固有的风险，单体泵只能喷油一次，与高压共轨系统相比对油量控制不精确。

处理方法：此类问题只能就本台发动机单独修改ECU程序。

故障部件分析

1、ECU问题

故障表现1：柴油机不能启动

故障原因1： ECU烧坏造成诊断仪与ECU通讯失败、钥匙上电闪码灯和冷启动灯不自检。

处理方法：更换ECU。

故障原因2：拔插ECU插头时操作不规范，造成ECU针脚弯曲或折断。

处理方法：顺直针脚或更换ECU 

故障原因3：线路短路或焊接时未将ECU插头拔掉造成ECU被大电流击穿。

处理方法：更换ECU （注意ECU线路的可靠性、进行焊接时注意防护ECU。

故障原因4：ECU针脚进入导电液体造成 ECU针脚短路。

处理方法：清理液体或更换ECU （线束增加密封圈注意防水）。

2、各类传感器、线束故障

故障表现1：传感器硬件损坏。

故障原因：安装时造成插头损坏或传感器本体外形损坏。

处理方法：更换新传感器。

故障表现2：传感器电气特性不正确。

故障原因：传感器由于电路原因损坏。

处理方法：更换新传感器

:故障表现3：线束插接件接触不良或损坏。

故障原因：未插牢或操作时损坏插头。

处理方法：重新拔插或更换线束。

故障表现4：线束断路、短路

故障原因：接线胶皮磨损或线束断开。

处理方法：重新防护或更换线束。

3、发动机仪表故障

故障表现1：发动机仪表不显示机油压力、水温、转速等数据。

故障原因：插接器can线插头接触不良或损坏。

处理方法：提升线束的质量。

故障表现2：机油压力显示错误。

故障原因：仪表与收割机自带线束反串。

处理方法：首先查看机油压力传感器是否有问题，将机油压力传感器信号端拆下，正常情况下仪表显示无穷大，若显示无变化，继续查找是否线束问题，用万用表测量机油压力线是否导通，导通则为方向机仪表自身问题。

4、油门踏板故障分析

故障表现1：柴油机始终在1000转运转、怠速高。

故障原因：插接不牢引起油门控制接插件接触不良。

处理方法：重新拔插接头。

故障表现2：油门接线短路、断路。

故障原因：接线胶皮磨损或线束断开。

处理方法：重新防护或焊接线束。

故障表现3：油门踏板开度异常，不踩时有开度，或踩不到底。

故障原因：踏板输出电压不符合ECU要求。

处理方法：更换踏板。

故障表现4：油门信号2倍电压关系不成立。

故障原因：踏板不符合要求或线路问题。

处理方法：排除线路原因、更换踏板。

综上所述：由于国Ⅲ发动机在市场上投放时间较短，使用过程中还可能存在各种问题和故障有待于进一步改进和排除。