01

故障現(xiàn)象

一臺(tái)2024年的紐荷蘭SP310噴霧機(jī)，僅使用了80個(gè)小時(shí)，客戶卻反映機(jī)器啟動(dòng)緩慢，啟動(dòng)困難。已經(jīng)更換過高壓油泵和主燃油濾清器總成，但故障依舊。

由于這臺(tái)機(jī)器的零部件價(jià)格大多比較昂貴（包括已更換的油泵和燃油濾清器），如再繼續(xù)盲目更換部件，導(dǎo)致的損失或?qū)⒏?。因此，我們?span style="color:rgb(70,100,161);">使用虹科Pico汽車示波器，對(duì)其進(jìn)行免拆波形診斷。

圖1 紐荷蘭SP130噴霧機(jī)

02

故障診斷

燃油供給系統(tǒng)診斷

啟動(dòng)困難的可能原因非常多，油、火、壓力、正時(shí)等等，我們可逐個(gè)進(jìn)行排查。首先，對(duì)燃油供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行全面評(píng)估。

雖然此前技術(shù)人員重點(diǎn)懷疑燃油系統(tǒng)，也更換了部分相關(guān)部件，但換過未必是換好，也無法說明燃油系統(tǒng)就不存在其他問題。

使用虹科Pico汽車示波器，測(cè)量共軌壓力傳感器輸出電壓（確保燃油系統(tǒng)能夠建立和維持正確的壓力）、計(jì)量閥PWM信號(hào)（控制噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油量）、曲軸位置傳感器(CKP)和凸輪軸位置傳感器(CMP)信號(hào)（用于驗(yàn)證系統(tǒng)正時(shí)）。

與此同時(shí)，為確保診斷的徹底性，我們進(jìn)行了"3次啟動(dòng)/停止測(cè)試"，反復(fù)觀察系統(tǒng)在啟動(dòng)過程中的表現(xiàn)。如圖2的波形所示，燃油系統(tǒng)運(yùn)行完全正常，各種信號(hào)和壓力讀數(shù)都在規(guī)格范圍內(nèi)，排除燃油輸送問題。

圖2 故障時(shí)的燃油供給系統(tǒng)相關(guān)波形

A通道：共軌壓力傳感器輸出電壓

B通道：計(jì)量閥PWM信號(hào)

C通道：曲軸位置傳感器(CKP)

D通道：凸輪軸位置傳感器(CMP)

機(jī)械系統(tǒng)診斷

排除了燃油系統(tǒng)問題，我們接下來評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械是否存在異常。

進(jìn)行相對(duì)壓縮測(cè)試——斷開燃油噴射系統(tǒng)，將2000A大量程的電流鉗夾在蓄電池的一條線纜上，并連接到示波器上。

這個(gè)測(cè)試的目的，是通過分析起動(dòng)機(jī)的電流消耗，來快速評(píng)估所有氣缸壓縮的一致性。原理很簡(jiǎn)單：當(dāng)起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，每個(gè)氣缸在壓縮沖程時(shí)都會(huì)對(duì)起動(dòng)機(jī)產(chǎn)生阻力，導(dǎo)致電流消耗增加。如果某個(gè)氣缸的壓縮較低，波形中就會(huì)出現(xiàn)顯著的下降或不規(guī)則性，這可能指向配氣機(jī)構(gòu)問題、活塞環(huán)磨損或其他機(jī)械問題。

為了更為準(zhǔn)確地驗(yàn)證問題，我們找來了一臺(tái)搭載同型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)且無任何故障的SP130噴霧機(jī)，采集其燃油系統(tǒng)參數(shù)，并進(jìn)行相對(duì)壓縮測(cè)試數(shù)據(jù)，用以對(duì)比。

分別采集到兩臺(tái)機(jī)器的測(cè)試數(shù)據(jù)后，我們使用Picoscope7中的[參考波形]結(jié)合[視圖]功能，使二者的波形可以同屏顯示、放大、設(shè)置，便于我們進(jìn)行對(duì)比分析。

如圖3，曲軸與凸輪軸的相對(duì)位置一致，排除正時(shí)問題。

圖3 故障噴霧機(jī)與正常噴霧機(jī)的正時(shí)波形對(duì)比

如圖4，故障噴霧機(jī)在啟動(dòng)過程中，表現(xiàn)出持續(xù)的高電流消耗，超過750安培，而正常機(jī)器只有400安培。啟動(dòng)電流的巨大差異表明，發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)高負(fù)載，異常。

圖4 故障噴霧機(jī)與正常噴霧機(jī)的啟動(dòng)電流對(duì)比

故障方向定位

前面我們說到，相對(duì)壓縮測(cè)試的目的，是評(píng)估各個(gè)氣缸壓縮的一致性。如某個(gè)氣缸對(duì)抗阻力所需的電流過低，則指向密封不良、正時(shí)錯(cuò)誤等問題。

但起動(dòng)電流持續(xù)性過高，又指向什么原因呢？

我們認(rèn)為，啟動(dòng)期間高于正常水平的負(fù)載，指向的并不是發(fā)動(dòng)機(jī)本身，而是某個(gè)輔助系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)可能對(duì)啟動(dòng)過程造成了過度負(fù)擔(dān)。經(jīng)過與現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員協(xié)作討論，我們的懷疑集中在一個(gè)關(guān)鍵部件上：主液壓泵的卸壓閥。

這個(gè)閥門的功能在啟動(dòng)期間至關(guān)重要。在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)階段，控制系統(tǒng)會(huì)給它通電，進(jìn)入卸壓模式，這樣可以有效地使液壓泵卸壓，從而減少起動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)載。一旦點(diǎn)火開關(guān)切換到"運(yùn)行"，該閥門的線圈就會(huì)斷電，允許泵轉(zhuǎn)換到滿負(fù)載狀態(tài)，為噴霧機(jī)的液壓功能提供動(dòng)力。

如果這個(gè)卸壓閥發(fā)生故障，并在啟動(dòng)期間保持滿負(fù)載狀態(tài)，它無疑會(huì)給發(fā)動(dòng)機(jī)增加巨大負(fù)載，也會(huì)導(dǎo)致起動(dòng)機(jī)的電流消耗增加，致使起動(dòng)困難。這個(gè)推測(cè)完全符合我們?cè)陔娏鞑ㄐ沃锌吹降漠惓！?/p>

驗(yàn)證假設(shè)

為了驗(yàn)證我們的推測(cè)，我們首先對(duì)閥門線圈進(jìn)行了通斷性和電阻檢查，發(fā)現(xiàn)并無短路或斷路，線束本身沒有問題。

接下來，我們繞過機(jī)器的控制系統(tǒng)，直接向卸壓閥線圈提供獨(dú)立的12伏電源。我們發(fā)現(xiàn)，在閥門被正確指令卸壓的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)在不到4秒內(nèi)就啟動(dòng)并運(yùn)行了！這一結(jié)果表明，泄壓閥本身沒有問題。閥門線圈及其內(nèi)部接線均完好，機(jī)器上也沒有其他共用接地問題，我們的懷疑重點(diǎn)來到了控制側(cè)。

故障推斷

這臺(tái)噴霧機(jī)上的液壓控制系統(tǒng)是Parker iQAN，是一個(gè)先進(jìn)的電子控制系統(tǒng)。

根據(jù)現(xiàn)有的測(cè)試結(jié)果，我們推測(cè)：從iQAN控制節(jié)點(diǎn)到卸荷閥線圈的線束中某處斷路。導(dǎo)致啟動(dòng)期間，iQAN系統(tǒng)發(fā)出的泄壓信號(hào)無法傳遞到泄壓閥上，致使泄壓失敗，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載過高。

即：斷路導(dǎo)致iQAN系統(tǒng)無法控制卸壓閥→啟動(dòng)時(shí)無法卸壓，液壓泵保持滿負(fù)荷狀態(tài)→發(fā)動(dòng)機(jī)承載巨大啟動(dòng)負(fù)載→起動(dòng)機(jī)電流從正常的400安培增加到超過750安培→啟動(dòng)時(shí)間從正常的不到4秒延長到10多秒。

03

故障排除

基于這個(gè)準(zhǔn)確的診斷結(jié)果，技術(shù)人員修復(fù)了iQAN控制系統(tǒng)到卸荷閥的斷線。再次起動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間從10多秒縮短到4秒不到，起動(dòng)機(jī)電流從750安培降低到正常水平，故障排除！

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