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

我最近注意到Pico做的事情變得相當(dāng)多樣化。雖然主要市場(chǎng)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(jī)會(huì)在大型挖土機(jī)上度過(guò)一天也是一個(gè)不容許錯(cuò)失的良好機(jī)會(huì)。

01

客戶描述

客戶反饋當(dāng)挖土機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙，重負(fù)載下發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)熄火。

02

技術(shù)說(shuō)明

隨著越來(lái)越多的植物與農(nóng)業(yè)案例的出現(xiàn)，我感覺(jué)自己回到了初始的根源。我仍然對(duì)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(biāo)準(zhǔn)的OBD診斷接口。這意味著作為一名獨(dú)立的技術(shù)人員，你需要大量的診斷設(shè)備來(lái)供應(yīng)每個(gè)機(jī)器。但這是不切實(shí)際的，經(jīng)濟(jì)上也不允許。我們剩下了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和手冊(cè)的可能性，如果找的到的話?，F(xiàn)在工廠和重機(jī)械行業(yè)發(fā)生的變化是機(jī)器變得越來(lái)越先進(jìn)，而且面臨嚴(yán)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(guò)，系統(tǒng)還是可以正常運(yùn)作，這正在成為遙遠(yuǎn)的記憶。像是共軌柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、AdBlue油箱、DPF這些越來(lái)越復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)和排放控制變得很普遍。對(duì)于我們大多數(shù)玩過(guò)汽車的人來(lái)說(shuō)，這聽(tīng)起來(lái)可能很正常，但是這些重機(jī)械他們對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)控制方面的織制不足，通常比較擅長(zhǎng)液壓控制的部分。這些機(jī)械的安全水平要求他們控制液壓和流量時(shí)要很準(zhǔn)確。發(fā)動(dòng)機(jī)安裝、控制也變得越來(lái)越復(fù)雜?？蛻艋貓?bào)關(guān)于冒黑煙和失去動(dòng)力聽(tīng)起來(lái)太熟悉了?，F(xiàn)在需要快速有效率的診斷。

03

工作

與大多數(shù)的農(nóng)業(yè)機(jī)械一樣，發(fā)動(dòng)機(jī)并不是JCB的。是一款I(lǐng)suzu的4HK發(fā)動(dòng)機(jī)。與多年來(lái)所見(jiàn)相同，汽車制造商經(jīng)常共享動(dòng)力系統(tǒng)，但他們?cè)囍米约旱?a target="_blank">標(biāo)簽或塑料飾板來(lái)掩蓋它。拆該蓋板后每個(gè)人都可以看到它。

許多不同的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用了完全相同的機(jī)器但具有不同的動(dòng)力輸出結(jié)合起來(lái)，在訪問(wèn)機(jī)器之前很難進(jìn)行大量研究。然而，在察看機(jī)器時(shí)，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(rèn)為有必要調(diào)查一些關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足的相關(guān)訊號(hào)。

可能還有其他潛在問(wèn)題，像是：噴油嘴過(guò)度噴油、進(jìn)氣堵塞、缸壓過(guò)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(gè)通道，我決定檢測(cè)曲軸位置、MAP傳感器和第一缸噴油嘴的電流訊號(hào)，并且我有WPS500X，可以量測(cè)進(jìn)氣歧管的壓力。我認(rèn)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(rèn)MAP傳感器輸出訊號(hào)不會(huì)受到干擾。這是確認(rèn)MAP傳感器讀數(shù)同時(shí)量測(cè)物理壓力得好方法。

04

診斷

下列的捕獲是在機(jī)器達(dá)到工作溫度時(shí)所量測(cè)的，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度(約為2000RPM)，為了重現(xiàn)故障，將鏟斗臂拉進(jìn)死角。

1. 曲軸位置傳感器

2. 曲軸數(shù)學(xué)通道計(jì)算RPM

3. 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降代表發(fā)動(dòng)機(jī)熄火

4. MAP傳感器

5. WPS500X感測(cè)進(jìn)氣岐管壓力

6. 第一缸噴油嘴電流

我必須應(yīng)用通道過(guò)濾來(lái)獲得良好的診斷模式，我現(xiàn)在測(cè)量了許多不同的機(jī)械并且他們似乎都很吵雜。這不是PicoScope的問(wèn)題，因?yàn)槲覀円部梢栽诓东@后應(yīng)用過(guò)濾器。另一種幫助訊號(hào)更清晰的方式是參考傳感器或作動(dòng)器的接地。

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

通過(guò)上面的捕獲，我在通道B運(yùn)用了1kHz的低通濾波器，來(lái)幫助我更容易了解正在發(fā)生的事情。為了幫助顯示訊號(hào)的變化，放大信道B來(lái)提供更細(xì)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(jìn)氣歧管物理壓力的接近程度。使用WPS500X是為了確認(rèn)傳感器輸出給系統(tǒng)與實(shí)際狀況是否相符。

我知道不總是需要這個(gè)功能，但當(dāng)串型數(shù)據(jù)不可用的時(shí)候，合格的傳感器輸出對(duì)于診斷是相當(dāng)重要的。

接著，我拿標(biāo)尺來(lái)量測(cè)岐管壓力，然后再將機(jī)器處于負(fù)載下并讓他停止運(yùn)轉(zhuǎn)。我發(fā)現(xiàn)在1900RPM時(shí)，WPS500X的測(cè)試壓力為133.8mbar，傳感器回報(bào)的電壓為1.332伏特。請(qǐng)記住，在機(jī)器不運(yùn)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(cè)到1.07V，這是否正確? 我無(wú)法給你答案，但安裝WPS500X代表我可以確認(rèn)傳感器在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉且點(diǎn)火開(kāi)啟的狀態(tài)下回報(bào)0 Bar時(shí)，是有在讀取信息的。

查看WPS500X的結(jié)果，1900RPM時(shí)對(duì)應(yīng)133.8mbar似乎相當(dāng)?shù)?，尤其是?dāng)機(jī)器配備渦輪增壓時(shí)，即使它沒(méi)有在負(fù)載施加的情況下。

老實(shí)說(shuō)，我不確定會(huì)發(fā)生什么，但我認(rèn)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(dòng)計(jì)劃時(shí)，它會(huì)出現(xiàn)在清單上。

我檢查了連接來(lái)確認(rèn)我們沒(méi)有中冷器或管路系統(tǒng)的泄漏，來(lái)確保潛在的增加不會(huì)漏出。我確實(shí)發(fā)現(xiàn)排氣管的EGR因?yàn)閲?yán)重泄漏而破裂，但我認(rèn)為這還不足以使MAP那么低。

現(xiàn)在我面臨一個(gè)我從未見(jiàn)過(guò)的東西，一個(gè)8線的EGR插頭。我很確定有很多這當(dāng)中你們可能很多人遇過(guò)這種形式，但對(duì)我來(lái)說(shuō)是第一次。

我可以取下這個(gè)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(huì)斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。

這樣不僅證明能交代我所花的時(shí)間而且是有助于我更了解這個(gè)機(jī)器，當(dāng)未來(lái)遇到類似情況時(shí)就可以更好地應(yīng)用知識(shí)。

如同我之前在很多地方說(shuō)過(guò)的那樣，當(dāng)涉及到這些機(jī)械時(shí)，技術(shù)信息是很神秘的一件事情。在這個(gè)情況下雖然我很幸運(yùn)遇到一顆ISUZU的發(fā)動(dòng)機(jī)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(cè)，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(méi)有確切的手冊(cè)也代表很多數(shù)據(jù)部相關(guān)，但我確實(shí)在線路圖上找到了一個(gè)八線的EGR閥。

如你在線路圖上所看到的一樣，這個(gè)EGR閥和此機(jī)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(hào)。

注意EGR圖描繪的方式：它似乎分成三個(gè)相位，U、V、W的使用是我們查看混合動(dòng)力車和電機(jī)馬達(dá)時(shí)會(huì)看到而不是EGR閥! 考慮到這一點(diǎn)，我決定接下來(lái)要檢查閥門(mén)實(shí)際上是否有移動(dòng)了。

對(duì)于工廠機(jī)器那些固定負(fù)載的發(fā)動(dòng)機(jī)，EGR會(huì)在機(jī)器運(yùn)作時(shí)持續(xù)使用。使用機(jī)器時(shí)，通常會(huì)看到占空比是60%。為了要讓ECM去運(yùn)作EGR閥，可以使用大開(kāi)油門(mén)，如果沒(méi)有加速踏板的話這并不容易，但嘗試過(guò)。

這個(gè)想法是當(dāng)我們超速運(yùn)行時(shí)，我們通常預(yù)期看到閥門(mén)全開(kāi)來(lái)允許最大的EGR作動(dòng)，將廢氣帶回發(fā)動(dòng)機(jī)，因此藉由觀察發(fā)動(dòng)機(jī)速度和三條控制線的訊號(hào)，我們應(yīng)該可以看到一些東西。

是時(shí)候連接Pico示波器了。

1. 曲軸位置傳感器

2. 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(曲軸數(shù)學(xué)通道)

3. EGR 訊號(hào)1

4. EGR 訊號(hào)2

5. EGR 訊號(hào)3

從上方的捕獲你可以看到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加減少變化。對(duì)于三個(gè)相位的每一個(gè)我都在正確的命令在線。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)你可以看到EGR的命令但為何這三個(gè)命令同時(shí)完成? 如果他們是被控制的，閥門(mén)應(yīng)該對(duì)命令訊號(hào)產(chǎn)生交錯(cuò)的形式。我已經(jīng)檢測(cè)夠了。EGR需要被拆下來(lái)檢查看看。

正如預(yù)測(cè)的一樣，EGR卡在開(kāi)啟的位置。

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

05

結(jié)論

為了確保之后我有一個(gè)已知的良好參考，在我換上新的EGR閥之前，我拆下了閥門(mén)中的電機(jī)部件，使用他自己的彈簧讓他保持在常閉的位置。如果沒(méi)有EGR的運(yùn)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(duì)以后會(huì)很有幫助。

1. 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

2. 標(biāo)尺訊息

3. MAP傳感器

將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高到接近1900RPM并且量測(cè)MAP傳感器的電壓，這個(gè)結(jié)果是正確的?，F(xiàn)在MAP傳感器有一個(gè)2.5V的訊號(hào)代表壓力上升了。接著我像之前一樣將鏟斗拉近死角來(lái)增加發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載：這個(gè)時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降了但沒(méi)有熄火。也沒(méi)有冒黑煙。我確實(shí)注意到排氣變得很熱。EGR經(jīng)常被用來(lái)降低燃燒溫度因?yàn)闇p少了汽缸內(nèi)燃燒的氧氣。當(dāng)我們需要增加功率時(shí)是很好的，但當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)固定轉(zhuǎn)速，運(yùn)行在EGR關(guān)閉的狀況會(huì)造成過(guò)多的熱量產(chǎn)生。最后一件事情是當(dāng)我們安裝了新的EGR閥時(shí)，我們可以看到當(dāng)機(jī)器處于工作轉(zhuǎn)速與溫度時(shí)他應(yīng)該做甚么。下方的捕獲量測(cè)了曲軸位置，EGR位置以及反饋訊號(hào)。事后看來(lái)，我應(yīng)該在此處也量測(cè)MAP傳感器來(lái)觀察EGR在工作狀態(tài)與負(fù)載狀態(tài)時(shí)會(huì)發(fā)生什么變化，但時(shí)間并有限。

因此，你現(xiàn)在可以看到在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加時(shí)看到訊號(hào)變化，使時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)并沒(méi)有施加負(fù)載，但可以肯定的是EGR正在被命令且位置傳感器的訊號(hào)有反饋。我想從上方的反饋你可以看到第三點(diǎn)的通道C是EGR閥的位置反饋訊號(hào)，第二點(diǎn)的通道B是EGR的命令訊號(hào)。如果不是電壓讀數(shù)，它可能會(huì)是相反的。通道B是28V，表示作動(dòng)；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(yàn)做出假設(shè)，可能是錯(cuò)誤的。如果有人可以支持這一個(gè)部分，將感激不盡。請(qǐng)?jiān)谙路皆u(píng)論留言! 總而言之，我想說(shuō)的是即使面對(duì)不常見(jiàn)的組件與有限的技術(shù)信息，應(yīng)用Pico Scope準(zhǔn)不會(huì)錯(cuò)，只是想看看我們預(yù)期發(fā)生的事情是否確實(shí)發(fā)生了。提供紀(jì)錄來(lái)支持你耗費(fèi)的時(shí)間與工作對(duì)顧客而言與趕快診斷出故障點(diǎn)一樣重要。