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

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

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。