虹科案例研究 | Hitachi Zaxis 470 挖土机发动机故障的动力损失诊断

虹科案例研究

HongKe虹科 Pico汽车示波器

你是否曾经遇到过这样的状况，客户打电话来说机器停止运作，且客户认为是液压泵，请问您可以更换它们吗? 你回答说：当然可以，但你不想让我们先看看吗? 客户说：不，只需要把它报价更换，它需要被修复。

当你查看零件价格与工时成本，你告诉客户：好吧，光零件的价格就是 30,000 英镑，你确定你不想先看看它吗？莫名其妙的，你就发现自己得到了一项新的诊断任务。

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我靠近这架看起来是一种历史悠久的机器，它的使用目的是在拆除建筑物时粉粹大块的混凝土。它曾经经历过许多困难的工作，但根据机器主人表示，它无法买到符合这台机器的任何零件，这就是为什么要找出故障的地方并使机器能继续运作。客户的问题是该机器缺乏动力，且在热车时会更严重。它每天大约损失５公升的冷却液，运作温度比正常还要高，并且在较温暖的天气时更明显。客户访谈为我们的行动计划提供了一些实际的方向，这有助于加快诊断。

每当我面临一台缺乏动力的机器时，我首先喜欢去执行相对压缩测试。虽然这些并不是明确数值，但这样一个简单的测试可以快速给你一些方向。我们的相对压缩测试看起来还不错，虽然有一个汽缸稍微低了一些，但不用过多关注它。

下一个测量是使用 WPS500X 测量的曲轴箱压力。这些设置已经自动从引导测试中的菜单自动加载来设定时基、刻度和探头，再次加快测试流程。确保 WPS500X 按照测试说明进行充电和连接后，我按照说明进行了测试。

在这一点上，我们正在寻找与众不同的东西，均匀且重复的波型表示没有什么不寻常的。所以，进入下一个测试。对于查看燃烧问题时，排气压力波型很有用，因为排气所输出的压力是综合每个部分所造成的结果。空气、燃油、压缩，这些都会影响排气压力波型。同样地，我们在寻找一个均匀的波型，因为如果没有正确的发动机与排气设计的知识，就无法准确预测排气压力波型的特征。

我们可以看到排气压力显示了一些不均匀的波形，排气脉冲让我们可以进行更深入的挖掘。在进行下一个测试时，我们需要选择可以让我们在发动机运转时观察发动机的测量值。查看曲轴传感器，使用压电夹具和油轨压力的触发器可以为我们提供大量关于燃油、曲轴转速和汽缸识别的信息。我根据检测难易选择这些讯号。

此时使用数学通道和缩放，我们可以绘制出曲轴速度。通常，大多数车辆制造商会使用类似的技术进行失火检测。我们也可以直接在 PicoScope 中使用它来可视化曲轴加速和减速，这在寻找燃烧异常时非常有帮助。

如你所见，曲轴速度反复变化，当我们仔细观察油轨压力讯号时，它似乎没有像其他的那样下降。如果油轨压力没有下降太多且发动机速度也没有增加，那可以肯定的说我们正在寻找燃油的问题。此时添加燃烧顺序，我们可以确定哪个喷油嘴是要注意的部分。

了解这些机器的运作模式，将其放在一边比更换零件更不经济实惠。虽然我还没有确认修复，但我们所知道的是，我们收集了足够的证据和方向，密切关注燃油输送系统的工作。一开始使用非侵入测试代表我们可以快速将注意力集中在可能的问题上，而无须拆开任何东西。有了明确的行动计划和对此结果的良好解释，我们在宝贵时间内完成这一切。当然，这台机器的易检测性让事情变得更容易，这是一个很好的例子，说明如何结合管道来给你提供车辆运作的图片可以指引你到正确的方向。

使用与相同方法的最新成功案例是JCB 525-60，它有更明显的失火。初始我们使用相对压缩进行检测且曲轴箱压力看起来正常。然而，排气压力波型则特殊怪异。透过捕获曲轴传感器、汽缸识别(4个汽缸的电流)并维持排气波型，我们能够组成一张图片来看发动机发生了什么事。

不幸的是，这台机器的油轨压力传感器不容易触碰到，所以我没有将它纳入在本次捕获中。

在曲轴传感器应用数学通道时，我们可以看到曲轴的加速度，并且看到第三缸后方有加速度减少，它应该要对曲轴速度做一些贡献。接着又再次增加，基于组件的可访问性，花费的时间比预期的要长，客户想要一些答案。

有时即使你没有你想要的所有证据，也必须做出决定。然而，有足够的迹象表明我们关注燃油部分。事后看来，捕获进气歧管将有助于证明我们已将足够的空气吸入气缸。

然而，我们决定拆下喷油嘴并将他们送去测试。这个决定是基于初步的检查，其中也包含进气系统、空气滤清器、最近才被更换的燃油滤清器，和排气管冒出的黑烟。此时，喷油嘴被标记它们分别是哪一缸的。测试中心的报告证实，第三缸的喷射状况很差，无法正常雾化燃油。要补足它需要更换一个喷油嘴，客户同意维修。安装新的喷油嘴后，我们能够得到另一个数据照片。

这个新的捕获从曲轴讯号看到更均匀了，排气脉冲波型也较均匀且重复。在曲轴讯号仍有一些轻微的跳动，但失火不再出现且发动机动力已经恢复。可能是适应读数需要时间来补偿新的喷油嘴，因为现在已经恢复了平衡。客户很高兴他们只需要花费一只喷油嘴的钱且对于我们进行机器讨论时可以为他们提供证据的事情感到印象深刻。

当你看到这个案例，检测曲轴位置传感器不仅可以得知传感器的讯号且结合数学信道可以提供发动机状态的细节。