液壓挖掘機(jī)冒黑煙故障分析

鄭華

摘要：某型號(hào)液壓挖掘機(jī)在試裝一款新發(fā)動(dòng)機(jī)后，發(fā)現(xiàn)整機(jī)在簡(jiǎn)單動(dòng)作時(shí)冒黑煙嚴(yán)重，通過(guò)對(duì)整機(jī)的電控程序調(diào)整、液壓系統(tǒng)的測(cè)試、發(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試，最終找到了問(wèn)題所在，從而解決了該機(jī)冒黑煙的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：挖掘機(jī) 冒黑煙 測(cè)試

1 概述

挖掘機(jī)工作的時(shí)候冒黑煙，是一種非正?，F(xiàn)象，長(zhǎng)時(shí)間冒黑煙會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生大量積碳、零件磨損加劇，大大縮短發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命，也會(huì)導(dǎo)致燃油消耗量加大，整機(jī)動(dòng)作緩慢，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致整機(jī)憋車，甚至熄火。冒黑煙的原因很多，如發(fā)動(dòng)機(jī)本身故障、負(fù)載過(guò)大、發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)出故障、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)故障。由于現(xiàn)在使用的是一臺(tái)新發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)出廠測(cè)試都是很正常的，下面著重從負(fù)載和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)兩方面進(jìn)行闡述。

2 試驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果

2.1 整機(jī)負(fù)載測(cè)試

2.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)空載測(cè)試

發(fā)動(dòng)機(jī)空載測(cè)試是指整機(jī)在不做任何動(dòng)作的時(shí)候，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載進(jìn)行測(cè)試，以確認(rèn)整機(jī)的液壓系統(tǒng)是否正常，是否給發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)額外的負(fù)載。測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)在三個(gè)空載轉(zhuǎn)速下的液壓泵輸出的壓力、流量，通過(guò)壓力和流量曲線轉(zhuǎn)化成液壓泵的功率曲線，從這三個(gè)轉(zhuǎn)速中，任意取三個(gè)點(diǎn)A、B和C，從坐標(biāo)軸中讀出相關(guān)數(shù)據(jù)：

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圖1 空載測(cè)試曲線

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說(shuō)明：以上數(shù)據(jù)中，測(cè)試時(shí)刻、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、泵功率都是實(shí)測(cè)之后從曲線中得出，發(fā)動(dòng)機(jī)功率從發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線中得出。

從以上曲線和表格的數(shù)據(jù)中可以看出，整機(jī)在無(wú)負(fù)載下，液壓泵的功率占發(fā)動(dòng)機(jī)功率的5%左右，屬于正常值，由此可以得出結(jié)論，整機(jī)的液壓系統(tǒng)是正常的。

2.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)帶載測(cè)試

測(cè)試方法：操作手以正常的挖掘方式，用兩種檔位，在試驗(yàn)場(chǎng)地分別挖掘2分鐘。同樣是按照上面的方法，采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、液壓泵的壓力和流量。從這2分鐘的曲線中，去掉開(kāi)始和結(jié)束前不穩(wěn)定的部分，得出了106秒的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)如下：

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說(shuō)明：①以上數(shù)據(jù)中，泵功率都是從壓力和流量轉(zhuǎn)化過(guò)來(lái)的，風(fēng)扇功率是從方風(fēng)扇曲線上得出，由于發(fā)電機(jī)消耗的功率較小，忽略它的影響。

②本測(cè)試結(jié)果是在反復(fù)調(diào)整電控程序，以調(diào)節(jié)液壓泵的控制電流，使發(fā)動(dòng)機(jī)盡可能少冒黑煙的狀態(tài)下測(cè)出來(lái)的。

從以上數(shù)據(jù)中可以看出，在發(fā)動(dòng)機(jī)最高使用轉(zhuǎn)速下，發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載率才81.7%。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，挖掘機(jī)在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，負(fù)載率可以達(dá)到90%以上。

綜合以上兩個(gè)測(cè)試，可以排除液壓系統(tǒng)和電控程序的問(wèn)題，也就是說(shuō)整機(jī)的負(fù)載是正常的。

2.2 進(jìn)排氣測(cè)試

2.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)測(cè)試

如果發(fā)動(dòng)機(jī)排氣阻力較大，就會(huì)造成排氣不暢，氣缸內(nèi)廢氣增多，從而減少了新鮮空氣的充入量，影響了燃油的正常燃燒。因此，對(duì)排氣系統(tǒng)的壓力進(jìn)行測(cè)試，以判斷其是否達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)的要求。測(cè)試方法如下：

在渦輪增壓器到消音器連接處的鋼管（圖2中A點(diǎn)）焊接一個(gè)測(cè)壓接頭，發(fā)動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下工作，接上壓力表讀取數(shù)據(jù)。測(cè)得數(shù)據(jù)為10KPa，標(biāo)準(zhǔn)要求不超過(guò)15KPa，排氣要求是滿足的。

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圖2 排氣系統(tǒng)測(cè)試 圖3 空氣在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的循環(huán)

2.2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)測(cè)試

空氣在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的循環(huán)如圖3所示，如果發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣不足，就會(huì)使進(jìn)入氣缸的空氣量減少，柴油燃燒不完全，整機(jī)在負(fù)載稍大的情況下就會(huì)冒黑煙。在中冷器到進(jìn)氣歧管的鋼管（圖4的B點(diǎn)處）焊接一個(gè)測(cè)壓接頭，發(fā)動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下工作，接上壓力表讀取數(shù)據(jù)，測(cè)得數(shù)據(jù)只有78KPa，標(biāo)準(zhǔn)值為107KPa，差距較大，這就是整機(jī)加載時(shí)冒黑煙的直接原因。拆下空氣預(yù)濾器和空氣濾清器，里面都很清潔，不存在堵塞現(xiàn)象。用上述同樣的方法，檢查中冷器進(jìn)出后的壓差，測(cè)試結(jié)果進(jìn)出口的壓差為3KPa，屬于正常值，中冷器也不存在堵塞現(xiàn)象。綜合以上，初步判斷是進(jìn)氣管路中存在漏氣。

檢查進(jìn)氣管路（圖5中標(biāo)記灰色的），第一步是外觀檢查，用手觸摸各個(gè)管夾的接口處，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的漏氣。由于該項(xiàng)檢查是在發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)檢查，有發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇的吹風(fēng)，伸手去感覺(jué)很難發(fā)現(xiàn)漏氣，況且整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)裝在整機(jī)上后，周圍都被封閉起來(lái)，檢查也不是很方便。

第二步，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，將進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)端的進(jìn)氣鋼管拆下來(lái)（圖5中的B處），將進(jìn)氣口用堵頭堵住，把進(jìn)渦輪增壓器的進(jìn)氣鋼管（圖5的C處）拆下來(lái)，用堵頭堵住，此時(shí)整個(gè)管路形成封閉狀態(tài)。在各個(gè)管接口的外面滴少量的洗衣粉水，在圖5中B處的測(cè)壓接頭安裝孔處通入0.1MPa的壓縮空氣，發(fā)現(xiàn)在中冷器出口鋼管與進(jìn)渦輪增壓器鋼管的接口（圖5中的D處）出現(xiàn)大量的泡泡，說(shuō)明漏氣點(diǎn)就是在這里。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)此處卡箍是擰緊的，但是軟管中冷器鋼管太短，卡箍幾乎夾在中冷器鋼管的凸臺(tái)處，所以出現(xiàn)漏氣。

將卡箍松開(kāi)，軟管重新裝配，其它部件都恢復(fù)初始狀態(tài)，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后，在圖5中B點(diǎn)重新測(cè)試壓力，測(cè)試值為108kPa，忽略測(cè)試誤差，可以判定達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)值。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到額定轉(zhuǎn)速，進(jìn)行正常挖掘作業(yè)，冒黑煙狀況不存在了。

3 小結(jié)

①液壓挖掘機(jī)冒黑煙的因素很多，由于挖掘機(jī)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)一般都是進(jìn)口的國(guó)際知名品牌，所以查找原因時(shí)，一般先不考慮發(fā)動(dòng)機(jī)本身的問(wèn)題。

②實(shí)際排查故障時(shí)，首先考慮的因素就是發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣，主要是檢查空氣濾清器是否堵塞，然后才是沿著進(jìn)氣系統(tǒng)逐個(gè)排查。

③在檢查發(fā)動(dòng)機(jī)是否漏氣時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生較大的風(fēng)，用手和肉眼檢查，很難找出漏氣點(diǎn)，利用壓縮空氣沖入管路，很容易找出。

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