虹科工程機械診斷案例 | 2007年 JCB JS220 挖土機EGR閥故障

我最近注意到Pico做的事情變得相當多樣化。雖然主要市場是汽車領(lǐng)域，但Pico Scope也經(jīng)常應(yīng)用在其他行業(yè)。

隨著不同的案例出現(xiàn)，有機會在大型挖土機上度過一天也是一個不容許錯失的良好機會。

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客戶描述

客戶反饋當挖土機運轉(zhuǎn)時發(fā)動機冒黑煙，重負載下發(fā)動機會熄火。

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技術(shù)說明

隨著越來越多的植物與農(nóng)業(yè)案例的出現(xiàn)，我感覺自己回到了初始的根源。我仍然對于技術(shù)人員缺乏診斷技術(shù)感到很驚訝。我一直在努力找尋標準的OBD診斷接口。這意味著作為一名獨立的技術(shù)人員，你需要大量的診斷設(shè)備來供應(yīng)每個機器。但這是不切實際的，經(jīng)濟上也不允許。我們剩下了技術(shù)經(jīng)驗和手冊的可能性，如果找的到的話。現(xiàn)在工廠和重機械行業(yè)發(fā)生的變化是機器變得越來越先進，而且面臨嚴格的廢氣排放控制。老舊的旋轉(zhuǎn)式燃油噴射系統(tǒng)，就算小石頭通過，系統(tǒng)還是可以正常運作，這正在成為遙遠的記憶。像是共軌柴油發(fā)動機、AdBlue油箱、DPF這些越來越復(fù)雜的發(fā)動機和排放控制變得很普遍。對于我們大多數(shù)玩過汽車的人來說，這聽起來可能很正常，但是這些重機械他們對于發(fā)動機控制方面的織制不足，通常比較擅長液壓控制的部分。這些機械的安全水平要求他們控制液壓和流量時要很準確。發(fā)動機安裝、控制也變得越來越復(fù)雜。客戶回報關(guān)于冒黑煙和失去動力聽起來太熟悉了?，F(xiàn)在需要快速有效率的診斷。

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工作

與大多數(shù)的農(nóng)業(yè)機械一樣，發(fā)動機并不是JCB的。是一款I(lǐng)suzu的4HK發(fā)動機。與多年來所見相同，汽車制造商經(jīng)常共享動力系統(tǒng)，但他們試著用自己的標簽或塑料飾板來掩蓋它。拆該蓋板后每個人都可以看到它。

許多不同的發(fā)動機應(yīng)用了完全相同的機器但具有不同的動力輸出結(jié)合起來，在訪問機器之前很難進行大量研究。然而，在察看機器時，我注意到一些熟悉的組件，例如渦輪增壓器、MAP傳感器、曲軸位置傳感器、電子控制噴油嘴、八線的EGR閥….等等，八線?

在察看八線EGR之前，我認為有必要調(diào)查一些關(guān)于發(fā)動機動力不足的相關(guān)訊號。

可能還有其他潛在問題，像是：噴油嘴過度噴油、進氣堵塞、缸壓過低(導(dǎo)致不完全燃燒)以及其他可能導(dǎo)致冒黑煙與電力不足的情況。利用Pico Scope的四個通道，我決定檢測曲軸位置、MAP傳感器和第一缸噴油嘴的電流訊號，并且我有WPS500X，可以量測進氣歧管的壓力。我認為確保MAP傳感器正常工作是必須的。使用T型件插入WPS500X可以確認MAP傳感器輸出訊號不會受到干擾。這是確認MAP傳感器讀數(shù)同時量測物理壓力得好方法。

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診斷

下列的捕獲是在機器達到工作溫度時所量測的，發(fā)動機運轉(zhuǎn)速度(約為2000RPM)，為了重現(xiàn)故障，將鏟斗臂拉進死角。

1. 曲軸位置傳感器

2. 曲軸數(shù)學(xué)通道計算RPM

3. 發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降代表發(fā)動機熄火

4. MAP傳感器

5. WPS500X感測進氣岐管壓力

6. 第一缸噴油嘴電流

我必須應(yīng)用通道過濾來獲得良好的診斷模式，我現(xiàn)在測量了許多不同的機械并且他們似乎都很吵雜。這不是PicoScope的問題，因為我們也可以在捕獲后應(yīng)用過濾器。另一種幫助訊號更清晰的方式是參考傳感器或作動器的接地。

不幸的是，我經(jīng)常找不到線路圖，因此電池負極或是底盤接地是次要選擇。

通過上面的捕獲，我在通道B運用了1kHz的低通濾波器，來幫助我更容易了解正在發(fā)生的事情。為了幫助顯示訊號的變化，放大信道B來提供更細節(jié)的部份。關(guān)于縮放功能的信息，可以參閱文章（https://www.picoauto.com/library/training/scope-school-part-3-tips-and-tricks）。

首先我從MAP傳感器注意到它與進氣歧管物理壓力的接近程度。使用WPS500X是為了確認傳感器輸出給系統(tǒng)與實際狀況是否相符。

我知道不總是需要這個功能，但當串型數(shù)據(jù)不可用的時候，合格的傳感器輸出對于診斷是相當重要的。

接著，我拿標尺來量測岐管壓力，然后再將機器處于負載下并讓他停止運轉(zhuǎn)。我發(fā)現(xiàn)在1900RPM時，WPS500X的測試壓力為133.8mbar，傳感器回報的電壓為1.332伏特。請記住，在機器不運轉(zhuǎn)的情況下，傳感器是具有大氣壓力的參考電壓。因此MAP傳感器顯示0V并不代表大氣壓力，在這種情況下我測到1.07V，這是否正確? 我無法給你答案，但安裝WPS500X代表我可以確認傳感器在發(fā)動機關(guān)閉且點火開啟的狀態(tài)下回報0 Bar時，是有在讀取信息的。

查看WPS500X的結(jié)果，1900RPM時對應(yīng)133.8mbar似乎相當?shù)?，尤其是當機器配備渦輪增壓時，即使它沒有在負載施加的情況下。

老實說，我不確定會發(fā)生什么，但我認為考慮渦輪增加氣的尺寸，應(yīng)該要有200mbar。

到目前為止，我相信你們都在叫我趕快”檢查EGR”，在制定行動計劃時，它會出現(xiàn)在清單上。

我檢查了連接來確認我們沒有中冷器或管路系統(tǒng)的泄漏，來確保潛在的增加不會漏出。我確實發(fā)現(xiàn)排氣管的EGR因為嚴重泄漏而破裂，但我認為這還不足以使MAP那么低。

現(xiàn)在我面臨一個我從未見過的東西，一個8線的EGR插頭。我很確定有很多這當中你們可能很多人遇過這種形式，但對我來說是第一次。

我可以取下這個管道并繼續(xù)使用它，但我想了解這其中是如何工作的，而更重要的是幫客戶找出故障的證據(jù)，不要冒著螺絲會斷裂的風險。

這樣不僅證明能交代我所花的時間而且是有助于我更了解這個機器，當未來遇到類似情況時就可以更好地應(yīng)用知識。

如同我之前在很多地方說過的那樣，當涉及到這些機械時，技術(shù)信息是很神秘的一件事情。在這個情況下雖然我很幸運遇到一顆ISUZU的發(fā)動機且找到很多可信的信息。我設(shè)法找到了ISUZU的燃油噴射系統(tǒng)手冊，其中包含了基本線路圖。盡管如此，還有存在了一些差異，而且沒有確切的手冊也代表很多數(shù)據(jù)部相關(guān)，但我確實在線路圖上找到了一個八線的EGR閥。

如你在線路圖上所看到的一樣，這個EGR閥和此機器一樣有八線。也就是電源、接地、三條控制線與三條位置回饋訊號。

注意EGR圖描繪的方式：它似乎分成三個相位，U、V、W的使用是我們查看混合動力車和電機馬達時會看到而不是EGR閥! 考慮到這一點，我決定接下來要檢查閥門實際上是否有移動了。

對于工廠機器那些固定負載的發(fā)動機，EGR會在機器運作時持續(xù)使用。使用機器時，通常會看到占空比是60%。為了要讓ECM去運作EGR閥，可以使用大開油門，如果沒有加速踏板的話這并不容易，但嘗試過。

這個想法是當我們超速運行時，我們通常預(yù)期看到閥門全開來允許最大的EGR作動，將廢氣帶回發(fā)動機，因此藉由觀察發(fā)動機速度和三條控制線的訊號，我們應(yīng)該可以看到一些東西。

是時候連接Pico示波器了。

1. 曲軸位置傳感器

2. 發(fā)動機轉(zhuǎn)速(曲軸數(shù)學(xué)通道)

3. EGR 訊號1

4. EGR 訊號2

5. EGR 訊號3

從上方的捕獲你可以看到發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增加減少變化。對于三個相位的每一個我都在正確的命令在線。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低時你可以看到EGR的命令但為何這三個命令同時完成? 如果他們是被控制的，閥門應(yīng)該對命令訊號產(chǎn)生交錯的形式。我已經(jīng)檢測夠了。EGR需要被拆下來檢查看看。

正如預(yù)測的一樣，EGR卡在開啟的位置。

我可以確認換上一個新的就可以解決這個故障了。然而PicoScope在任何拆卸之前就確認了故障! 不只這樣，我還能保存數(shù)據(jù)供未來使用。

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結(jié)論

為了確保之后我有一個已知的良好參考，在我換上新的EGR閥之前，我拆下了閥門中的電機部件，使用他自己的彈簧讓他保持在常閉的位置。如果沒有EGR的運行，這樣可以讓我觀察MAP傳感器應(yīng)該要有的讀取內(nèi)容。對以后會很有幫助。

1. 發(fā)動機轉(zhuǎn)速

2. 標尺訊息

3. MAP傳感器

將發(fā)動機轉(zhuǎn)速提高到接近1900RPM并且量測MAP傳感器的電壓，這個結(jié)果是正確的?，F(xiàn)在MAP傳感器有一個2.5V的訊號代表壓力上升了。接著我像之前一樣將鏟斗拉近死角來增加發(fā)動機負載：這個時候發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降了但沒有熄火。也沒有冒黑煙。我確實注意到排氣變得很熱。EGR經(jīng)常被用來降低燃燒溫度因為減少了汽缸內(nèi)燃燒的氧氣。當我們需要增加功率時是很好的，但當發(fā)動機固定轉(zhuǎn)速，運行在EGR關(guān)閉的狀況會造成過多的熱量產(chǎn)生。最后一件事情是當我們安裝了新的EGR閥時，我們可以看到當機器處于工作轉(zhuǎn)速與溫度時他應(yīng)該做甚么。下方的捕獲量測了曲軸位置，EGR位置以及反饋訊號。事后看來，我應(yīng)該在此處也量測MAP傳感器來觀察EGR在工作狀態(tài)與負載狀態(tài)時會發(fā)生什么變化，但時間并有限。

因此，你現(xiàn)在可以看到在發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加時看到訊號變化，使時發(fā)動機并沒有施加負載，但可以肯定的是EGR正在被命令且位置傳感器的訊號有反饋。我想從上方的反饋你可以看到第三點的通道C是EGR閥的位置反饋訊號，第二點的通道B是EGR的命令訊號。如果不是電壓讀數(shù)，它可能會是相反的。通道B是28V，表示作動；通道C是5V，我將其聯(lián)想到傳感器。我在這里純粹是根據(jù)經(jīng)驗做出假設(shè)，可能是錯誤的。如果有人可以支持這一個部分，將感激不盡。請在下方評論留言! 總而言之，我想說的是即使面對不常見的組件與有限的技術(shù)信息，應(yīng)用Pico Scope準不會錯，只是想看看我們預(yù)期發(fā)生的事情是否確實發(fā)生了。提供紀錄來支持你耗費的時間與工作對顧客而言與趕快診斷出故障點一樣重要。