虹科工程机械诊断 | Fiat Kobelco E135挖掘机发动机熄火故障

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故障现象

一台Fiat Kobelco E135履带式挖掘机，搭载依维柯4缸柴油发动机。客户描述，这台机器的工况向来不是很稳定，但从四个月前开始，问题加剧了：发动机会在机器运行时突然熄火！

液压系统的特点是，发动机一停，整个系统就瘫痪。技术人员多次上门检查，初步判断是停止电磁阀故障，同时在高压油泵内发现了金属碎屑。于是将高压油泵送回厂里维修，并更换了停止电磁阀。此后，机器恢复正常运转。

但仅仅4周后，发动机再次突然熄火。检查发现停止电磁阀又坏了，更换新件后恢复正常。而几周后，同样的问题第三次出现。就这样，四个月内连续换了四个停止电磁阀。

客户所更换的停止电磁阀配件本身没有质量问题（部分型号的电磁阀只有原厂件），而工程机械的诊断又缺少相关技术资料和车载诊断系统。客户很无奈，找到我们，希望可以借助波形，找出电磁阀频繁损坏的真正原因。

图1 Fiat Kobelco E135履带式挖掘机

02

故障诊断

初步检测

维修这类工程机械的难度可以说是相当大。除了缺少相关的技术资料，诊断的空间也非常有限。比如这台采用老式的转子燃油泵和正时齿轮设计的发动机。要进入其发动机舱检测，只能通过一道窄缝式的开口或从设备顶部入手，技术人员很难进行近距离检查与测试。好在这台机器的燃油泵位置比较理想（正对这道窄缝开口），停止电磁阀还算容易接触到。使用非道路移动机械套装中配备的加长连接线，即可更便捷地进行测试。

图2 发动机舱的顶部与侧边窄缝开口

考虑到技术资料有限，我决定采用非侵入式检测方法。首先使用虹科Pico汽车示波器，测量停止电磁阀的电流，以及从钥匙关闭到打开时的电池电压变化。目的很简单：验证电磁阀通电时，电流是否会产生变化，以确认它能否正常工作。

如图3波形显示，电磁阀通电时，电磁阀线圈有电流通过，至少能确保发动机顺利起动！

图3 钥匙打开到关闭时的停止电磁阀电流与电池电压波形

1）24V系统，电压范围设为±50V

2）监测电池电压信号

3）用标尺显示测量值，电池电压27.06V

4）时间标尺标记点火时刻

5）停止电磁阀电流上升，确认点火时有响应

接下来，我们实际启动发动机进行测试。如图4，我们测量了启动发动机时，电池电压与停止电磁阀的电流。有一个异常现象：电池电压出现不规则的突然上升，停止电磁阀的电流也随之波动。

放大电流波形后，这种变化更加明显。电压最高升至30V以上。在这台机器上，能让电池电压升高的只有一个部件——发电机。

图4 启动发动机时的电池电压与电磁阀电流波形

1）Battery voltage ： 电池电压

2）Current at stop solenoid：停止电磁阀电流

3）Ruler overview ：标尺参数表

4）Scaling x4 to reveal more detail：缩放 x4 以显示更多细节

进一步检测与分析

为了弄明白电池电压升高时，停止电磁阀上究竟发生了什么，我决定用交流耦合模式观察电池电压。这个模式的好处是：它能清晰显示发电机纹波细节，便于判断二极管或电压调节器是否故障。

使用组合波形测试，能够更清晰地看到电流电压变化的先后顺序。因此我们使用四通道的虹科Pico汽车示波器，同时监测交流/直流电池电压、停止电磁阀电流和电压。

如图5所示，发电机纹波明显异常：约有一秒钟时间，电压几乎完全没有整流（交流电未转化为直流电），呈现出典型的交流正弦波。正常情况下，交流纹波应该在0V附近小幅波动，幅值不超过1V。但实际测量中，我们设置的±1V量程都不够用，波形直接超出范围。同时还能看到大量不规则的尖峰脉冲，这些干扰遍布整个电气系统。

图5 使用交流耦合模式采集到的相关波形

1）电池电压 AC 耦合

2）电池电压 DC 耦合，停止电磁阀电流和电压

3）电池和停止电磁阀处的峰值直流电压

纹波异常时，系统直流电压也随之升高，这在停止电磁阀的电压和电流波形中都能看到。发电机输出明显不正常，建议立即更换。

故障原因分析

虽然我们已经确定了发电机故障，但回到客户最初反映的问题——停止电磁阀为什么会频繁损坏？过压现象就是导致这一问题的元凶吗？

能够肯定的是：电压过高会导致线圈电流过大，使电磁阀线圈过热烧毁。交流纹波异常时，电压和电流同时升高，这支持了我们的推断。但这种过电压是否足以烧毁线圈？遗憾的是，我无法完全证实这一点，因为测试期间发动机并没有熄火。如要完整的故障证据，就需要采集到电池电压升高到足以烧毁线圈的瞬间。

基于现有的证据，我们已经可以确定的是：发电机信号严重异常，必须先更换发电机，才能展开后续的诊断工作。

03

故障排除

客户认可了诊断结果，也同意了更换发电机。更换完成后，我们用同样的方法再次采集相关波形。

如图6与图7，不规则的尖峰脉冲消失了，仅残留少量杂波（可能来自其他电气设备）。发电机的整体信号波形变得清晰了很多。发动机持续运行一段时间后，也再没出现之前那种异常的"波浪"，电池电压始终稳定在28V。

图6 更换发电机前的电池电压波形

图7 更换发电机后的电池电压波形

一个多月后进行回访，操作员反馈一切正常，没有再出现熄火问题。故障排除！

04

故障总结

对于间歇性故障，如果能捕捉到故障发生的精确瞬间当然最好。但有时候，排除法同样重要——证明"不是什么"和证明"是什么"一样有价值。

即使缺少技术资料，即使看不到大部分部件，即使没有故障码可查，从最基础的测试入手，往往能找到突破口。正如这次的故障，从最简单的电池电压测量开始，最终也锁定了问题根源。

案例作者

Ben Martins

英国Pico工程师

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