虹科案例 | 2016年 Komatsu 138US負載下發(fā)動機抖動

您可能會認為，對于建筑類機器，發(fā)動機越小越容易進行工作，但這與事實相去甚遠！越小的發(fā)動機通常越難以施工。這臺小的Komatsu的14T也不例外

我受托來看這一臺2016年的Komatsu 138US，客戶抱怨當機器啟用油壓負載，發(fā)動機會抖動并在排氣管冒出黑煙。與所有診斷一樣，客戶訪談對于確?？梢灾噩F(xiàn)故障以及任何其他相關訊息（例如最近是否加油）相當重要。 當我們與操作員交談時，得知機器在熱車狀態(tài)下更糟，儀表上沒有顯示任何警告，且故障在無任何警告的情況下發(fā)生。幸運的是當天機器還未啟動，讓我們可以觀察他的暖機階段，來驗證一旦熱起來問題的確會更嚴重。正常情況下，當我們面臨的問題與溫度相關時，我們無法在任何溫度下進行測試！ ?? ????我們在發(fā)動機艙周圍快速檢查，來確認沒有明顯的故障。但是如前所述，較小的機器把所有東西都塞進了一個很小的空間，當你甚至看不到噴射泵和管道時，你就知道你回家時會帶著又紅又痛的手臂!

起動機器時沒有明顯的問題，也無不正常的噪音或煙霧。因此我們省略了相對壓縮的檢測。藉由機器在暖機時的運作，我們可以了解顧客的抱怨。藉由把動臂一直保持向上，將操作桿保持在此位置，我們可以確保液壓油泵會向發(fā)動機請其最大的扭矩，此時我們正在給發(fā)動機施加負載。當發(fā)動機還未達熱車狀態(tài)時，故障還不明顯。我們注意到發(fā)動機轉速略有下降，但對于客戶抱怨的發(fā)動機抖動與冒黑煙的情況還不明顯。將機器熱車到一定的溫度后，我們從駕駛室顯示屏幕觀察到一些串型數(shù)據(jù)。Komatsu的機器內置了豐富的資源，技術人員不需掃描工具即可查看某些串行數(shù)據(jù)。藉由訪問檢修目錄，我們現(xiàn)在可以查看目標與實際EGR的位置、MAF、目標和實際的油軌壓力與液壓油流體壓力等數(shù)據(jù)，也意味著我們可以開始制定行動計劃。
? ?為了獲得更多的方向，我們觀察顯示屏幕上的液壓壓力，看看我們是否需要注意液壓系統(tǒng)或發(fā)動機。使發(fā)動機過載的液壓系統(tǒng)會產生與客戶所見類似的情況。這通常會在安全閥設定太高的情況下看到，而在機器中產生更大的壓力來提供更大的挖掘力和舉升力道。我當然不會推薦這個，因為他會產生更多問題，但能夠確定壓力可以給你一些方向。藉由使用監(jiān)控器，我們可以看到機器的壓力是正確的，大約在340bar的負載下。

很高興液壓系統(tǒng)的部分看起來正常，我們將液壓系統(tǒng)移到我們的行動列表上。當發(fā)動機持續(xù)暖機，故障開始變得明顯。在保持液壓系統(tǒng)負載的同時，發(fā)動機開始出現(xiàn)抖動，并且轉速下降，冒出黑煙。黑煙是由于燃燒不良而產生的，可以歸類為空氣、燃料、和壓縮是最大的因素，也是我們行動清單的前三項。

對于壓縮方面，由于機器啟動順暢，甚至在故障狀況下也沒有失火，所以我們將其移到列表中并專注于空氣和燃料。對于建筑類機器，最常見的問題通常與燃料有關，因此獲得油軌壓力相當重要。我嘗試捕捉任何時候的發(fā)動機轉速，因為能夠在四循環(huán)期間繪制曲軸加速和減速曲線對于診斷上很有幫助。汽缸ID通常會完成第一次捕獲設置，但由于發(fā)動機的設計，這并不容易。這將需要更多的侵入性檢查，因此我們決定檢測排氣脈沖，因為我們似乎正在處理不良燃燒。
我們發(fā)現(xiàn)了如下問題：

問題1：油軌壓力感知器位置。如前所述，對于較小的發(fā)動機要檢測組件較困難。一些較大的機器在機器背面的整流器有信箱式的切口，但在這臺小型Komatsu并無此設計。下面你可以看到油軌壓力感知器，它被埋在進氣岐管下面！許多非公路機械在插頭外殼還有保護蓋，使我們檢測更加困難。問題2：發(fā)動機轉速。曲軸位置感知器一樣處于困難的位置，我們需要從機器下方取下外蓋。進行任何連接都要將測試線穿過皮帶，這是我不打算做的事，幸運的是，曲軸位置感知器的齒盤在皮帶輪上，所以我需要做的事情就是創(chuàng)造一個傳感器就可以讓我得到訊號。 ???帶上免鑰匙進入探頭(TA330)和磁鐵。這并不是一個理想的解決方案，而且我還沒有計算出 TA330 的極限。通過將磁鐵連接到外部主體，然后將其定位到曲軸皮帶輪的帶齒區(qū)域，我設法獲得了以下捕獲。

考慮到它是我自行創(chuàng)造的方式，這還不錯! 計算曲軸數(shù)學通道需要更多的分辨率，對磁鐵位置改進一些可能有助于解決問題。

通道A：曲軸皮帶盤訊號

通道B：油軌壓力感知器

通道C：排氣脈沖

上方的捕獲是在發(fā)動機怠速且無負載情況下擷取的。如你所見，燃油壓力看起來并不穩(wěn)定，但這里的重點是排氣脈沖。通常我們預期是一個漂亮的均勻波型，但在這臺機器上并不穩(wěn)定。 ???透過施加發(fā)動機負載并觀察屏幕，我們可以開始看到一種模式正在出現(xiàn)。

通道A：MAF感知器

通道B：進氣岐管的壓力值

通道C：油軌壓力感知器

最下方為曲軸的頻率數(shù)學信道

我們可以看到油軌壓力隨發(fā)動機轉速降低而產生反應，并且式被控制的。這代表燃油并不是我們要關注的部分。因此，我們必須轉移到燃燒室的空氣系統(tǒng)。 ?? 回到屏幕上可獲得的串型數(shù)據(jù)，我們觀察MAF、EGR和增壓壓力。當機器處于怠速和負載狀態(tài)時，所有預期的數(shù)據(jù)和實際數(shù)據(jù)都是相同的。不過，MAF 有個有趣的單位選擇，單位為 kg/s。我認為這在發(fā)動機運轉時對我們沒有幫助，因為該值并沒有太大變化，實際上由于發(fā)動機轉速變化它肯定會改變。 ?? 我們有一臺豪華的相同機器，配備相同發(fā)動機，并且無任何故障。當我們比較兩者之間的實際數(shù)據(jù)時，他們幾乎相同。我們發(fā)現(xiàn)已經無法使用MAP感知器來得到這些信息，意味著我們必須使用WPS500X來檢測。幸運的是，它在進氣岐管有一個檢測孔，令我們驚訝的是可以安裝WPS500X套件中的火星塞適配器!這意味著我們能夠看到MAF、油軌壓力和進氣岐管壓力。 ??? MAF感知器是一種數(shù)字訊號感知器，但是是反置的，像是在一些PSA車輛上所見。透過內置的頻率數(shù)學信道，我們可以輕松的把它跟其他通道繪制在一起。

通道A：MAF感知器

通道B：WPS500X量測進氣岐管

通道C：油軌壓力感知器

最下方為頻率數(shù)學信道

在查看MAF感知器的頻率數(shù)學信道時，我們必須記住它的工作方式與你預期的相反?？諝庠娇?，頻率越低。由此我們可以看出，油軌壓力與進氣壓力和氣流模式相同。

技術小提示：

要反轉任何數(shù)學信道，你可以在信道字母前放置一個減號。例如：要反轉上面的頻率數(shù)學信道，可以輸入freq(-A)。

在連接到MAF和進氣歧管時，我在機器頂部保持管路確定連接并且WPS500X的適配器不會從岐管彈出。當對機器加載時，我聽到了一些平常不會聽到的聲音。

聽到這個音訊時，你應該可以聽到機器負載時的空氣沖擊聲，這可以代表一件事情。也就是進氣口增壓側的一個孔。如上所述，當站在地面或駕駛艙時是聽不到聲音的。

沿著此聲音，我們發(fā)現(xiàn)MAF感知器的外殼在從渦輪增壓管到中冷器的增壓管上磨出了一個孔洞。

這似乎是MAF外殼的設計缺陷，隨著時間的使用，它已經磨穿管道。由于管道所在的位置，在運行過程中機器的正常噪音是聽不到的。 雖然我確信這是問題所在，但我們對此部件進行臨時修復并向以前一樣加載發(fā)動機，來驗證更換管路后可以解決問題。

藉由使用相同的時基，我們可以進行比較。在上方的捕獲中，我們可以看到進氣岐管壓力在整個緩沖區(qū)持續(xù)上升，最終達到1bar。
與之前的數(shù)據(jù)相比，增壓壓力沒有達到1bar，并且在接續(xù)的爬升前下降到了0.5bar，發(fā)動機也不再抖動，雖然有一些黑煙，但不像臨時修復前那么糟糕。

我們想知道為什么只有在發(fā)動機熱車之后問題才會明顯出現(xiàn)。一種理論是，橡膠管隨時間而硬化，并且這種剛性允許在橡膠冷卻時建立壓力。隨著發(fā)動機和空氣溫度使管道溫度升高，橡膠變得更加柔軟，這反過來會使孔洞變大并導致壓力下降。隨著發(fā)動機轉速下降，增壓壓力也下降，因此孔洞重新密封，使壓力再次建立并重復此循環(huán)。這只是一種理論，如果你們有任何人有其他想法，歡迎分享，我很有興趣聆聽。 像這樣的故障很容易迷思方向，尤其找不到任何明顯故障時。通過使用示波器，我們可以把感知器的訊號可視化來找到他們的關系。我相信有些人可能已經走向煙霧測試路線，但我不確定他是否會依據(jù)必須產生的壓力量以及缺口所在的位置來顯示。我對煙霧測試的了解有限，不確定它是否被設計到可以加壓到此壓力，但很樂意得知這部分的信息。