柴仕贞　朱彦熙　吴卫刚

【摘 要】电控高压共轨柴油机已取代了传统的柴油机，在交通运输、工程机械等各行各业普及。因此电控高压共轨柴油机的故障诊断越来越重要。CKPS（曲轴位置传感器）是电控柴油机中比较重要的传感器，它用于精确计算曲轴的转动位置及确定第一缸上止点，实现转速计算和喷油正时的控制基准。不同的车辆会采用不同的电控系统，从而采用不同的失效策略，而CKPS失效时所表现出的故障亦不同。本文通过对两种车型CKPS失效后出现的不同故障，分析采用不同的失效策略，为及时判断排除电控高压共轨柴油机故障提供帮助。

【关键词】电控高压共轨柴油机;CKPS;失效策略

中图分类号： TK421 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）29-0166-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.29.078

Research on CKPS Failure Strategy of Electrically Controlled High-pressure Common-rail Diesel Engine

CHAI Shi-zhen ZHU Yan-xi WU Wei-gang

（Qingdao Harbor Vocational & Technical College，Qingdao Shandong 266404， China）

【Abstract】Electrically controlled high-pressure common-rail diesel engine has replaced the traditional diesel engine， and is widely used in transportation， engineering machinery and other industries. Therefore， the fault diagnosis of it is becoming increasingly important. CKPS （Crankshaft Position Sensor） is an important sensor in electrically controlled diesel engine. It is used to accurately calculate the crankshaft rotation position and determine the first cylinder top stop point， so as to achieve speed calculation and fuel injection timing control benchmark. Different vehicles will adopt different electrical control systems， thus adopt different failure strategies， so is the failure of CKPS. In this paper， CKPS failure strategies in two types of vehicles are analyzed and adopted， which is helpful in the diagnosing and troubleshooting in time the failure of electrically controlled high-pressure common-rail diesel engine.

【Key words】Electrically controlled high-pressure common-rail diesel engine; CKPS; Failure strategy

0 引言

电控高压共轨柴油机采用的传感器数量不尽相同，这与它们采用的电控系统（博世、电装、德尔福等）有关。一般电控高压共轨柴油机至少需要安装以下几个传感器：曲轴位置传感器（CKPS）、凸轮轴位置传感器、空气流量计、加速踏板传感器、进气温度压力传感器、冷却液温度传感器、共轨压力传感器等。而曲轴位置传感器（CKPS）用于精确计算曲轴的转动位置及确定第一缸上止点、转速计算和喷油正时的控制基准，因此是比较重要的传感器。不同系统的车辆CKPS失效后电脑会采用不同的失效策略，车辆会出现不同的故障。这给维修工作带来一定的难度，通过对长城GW2.8TC柴油机和潍柴WP10.336型柴油机CKPS采用的不同失效策略进行分析，为及时判断排除故障提供参考。

1 电控柴油机CKPS类型及磁电式CKPS工作原理

1.1 电控柴油机CKPS常见的类型有磁电式和霍尔式两种

磁电式CKPS主要由信号转子、感应线圈、永久磁铁等组成。当信号转子转动时，便会在感应线圈中感应出一交变的电压信号，这个信号作为传感器的输出信号送给电脑。

霍尔式CKPS主要由触发叶轮、霍尔集成块、永久磁铁等组成。根据霍尔原理，当触发叶轮转动时，便可感应出高低变化的霍尔电压，将这一电压进行放大处理，便可作为传感器的信号送给电脑。

因大多数车辆采用的是磁电式CKPS，本文对磁电式CKPS的工作原理作如下介绍。

1.2 磁电式CKPS的工作原理

1.信号轮;2.感应线圈;3.永久磁铁

图1 磁电式曲轴位置传感器工作原理示意图

参考图1，当信号轮随着发动机曲轴旋转时，信号轮与曲轴位置传感器的间隙便有规律的发生变化，这便引起穿过感应线圈的磁阻及磁通发生有规律的变化，当信号轮齿向传感器接近时感应线圈的磁通量变大，当信号轮齿远离传感器时磁通量变小。根据楞次定律，在感应线圈上会形成一个正弦感应电动势，该交变电动势的振幅（电压）随着信号轮转速的提高而增大，发动机ECU便依此计算出曲軸的转速[1]。

图2 Bosch共轨的曲轴位置传感器安装位置

图3 Bosch共轨柴油机信号轮

图4 Bosch共轨柴油机信号轮长齿槽

图5 曲轴位置传感器输出波形图

同时，采用磁电式高压共轨系统中，信号轮的齿数分布不是完全均匀的。以博世共轨系统为例，它采用信号轮为“60-2”形式，当信号轮转动到缺2齿的位置时，交变电动势便会发生一个突变，发动机ECU由此可判处一缸上止点的位置。图2为博世共轨柴油车曲轴位置传感器的位置。图3为博世共轨柴油车信号轮的实物图。图4为博世共轨柴油车信号轮长齿槽的位置。图5为曲轴位置传感器输出波形图，其中波形图中发生突变的位置对应的是一缸上止点的位置。

2 CKPS失效策略

CKPS失效策略是指CKPS发生故障后的运行策略。它分为四级：一级——缺省值;二级——降扭矩;三级——limp home（跛行回家）;四级——停机[1]。

2.1 缺省值失效策略

对于不涉及驾驶安全性的轻微故障，电脑使用缺省值（故障后的默认值）代替真实值。

2.2 降转矩失效策略

部分较重要电控元件故障后，为了保证驾驶安全性、继续驾驶以及排放性能等，电脑控制发动机以降低功率的方式继续运行。

2.3 limp home（跛行回家）失效策略

对于部分严重系统故障，控制器运行于较危险情况下，为了保证发动机能够继续工作以便到最近服务站维修，电脑控制发动机采用降转矩、限转速运行，代替立即停机的失效策略。

2.4 停机失效策略

对于部分电控元件的特别严重故障，为了保护发动机，电脑采用延时停机或立即停机的失效策略[2]。

3 GW2.8TC长城柴油机与潍柴WP10.336柴油机CKPS失效分析

3.1 GW2.8TC长城柴油机CKPS失效现象及研究分析

GW2.8TC长城柴油机安装的是博世EDC16系统，给CKPS进行断电（拔下插头）试验，启动发动机，发现发动机无法启动。

分析研究：该机型采用的是博世EDC16系统，若CKPS失效，启动发动机，当飞轮转动两圈后，系统仍然检测不到发动机转速信号，便无法得知当前的曲轴位置，无法找到第一缸上止点，系统便不能确定正确的喷油时刻，于是直接采用了第四种失效策略——停止喷油，使发动机停机。

3.2 潍柴WP10.336柴油机CKPS失效现象及研究分析

潍柴WP10.336柴油机安装的是博世EDC7系统，同样我们给CKPS进行断电（拔下插头试验），启动发动机，发现发动机能启动起来，同时点亮故障指示灯。

分析研究：潍柴采用的是EDC7系统，当CKPS失效后采用的是跛行回家失效策略。CKPS失效系统利用凸轮轴位置传感器（CMPS）读取发动机转速及压缩上止点信息，使车辆能顺利启动，但同时会出现以下情况：

（1）点亮故障灯;

（2）产生相关的故障码P0008、P00016、P0340、P0341、P0335、P0336（视具体情况有所差异）;

（3）起动时间可能会较正常情况稍长;

（4）油门感觉正常;

（5）车辆运行没有明显影响，但油耗和排放可能会变差。

4 结论及预防措施

GW2.8TC长城柴油机如果无法起动，可能与CKPS失效有关，在故障诊断与检测当中应该检查CKPS的好坏使维修工作少走弯路。而濰柴WP10.336柴油机CKPS失效由于采用了跛行回家策略，同时会报出故障码，这对故障诊断有很大帮助。但是由于该系统发动机能正常启动，车辆可运行作业，可能被许多驾驶员疏忽而造成故障不能及时排除而触发更多故障。

通过以上分析可以看到电控高压共轨柴油机采用不同的系统，CKPS失效策略是不同，在这里无法定论哪种好与坏，但是在维修中必须明确所采用的是哪种失效策略，否则会给故障诊断和排除带来很大困难。

【参考文献】

[1]刘华，郭振杰.汽车柴油机电控系统检修[M].教育科学出版社.

[2]仇桂玲，朱彦熙.内燃机构造与原理[M].电子工业出版社，2012.