农机诊断案例 | 纽荷兰0SP310喷雾机启动困难故障诊断

 

01

故障现象

 

一台2024年的纽荷兰SP310喷雾机，仅使用了80个小时，客户却反映机器启动缓慢，启动困难。已经更换过高压油泵和主燃油滤清器总成，但故障依旧。

由于这台机器的零部件价格大多比较昂贵（包括已更换的油泵和燃油滤清器），如再继续盲目更换部件，导致的损失或将更大。因此，我们将使用虹科Pico汽车示波器，对其进行免拆波形诊断。

 

图1 纽荷兰SP130喷雾机

 

 

02

故障诊断

燃油供给系统诊断

启动困难的可能原因非常多，油、火、压力、正时等等，我们可逐个进行排查。首先，对燃油供应系统进行全面评估。

虽然此前技术人员重点怀疑燃油系统，也更换了部分相关部件，但换过未必是换好，也无法说明燃油系统就不存在其他问题。

使用虹科Pico汽车示波器，测量共轨压力传感器输出电压（确保燃油系统能够建立和维持正确的压力）、计量阀PWM信号（控制喷入发动机的燃油量）、曲轴位置传感器(CKP)和凸轮轴位置传感器(CMP)信号（用于验证系统正时）。

与此同时，为确保诊断的彻底性，我们进行了"3次启动/停止测试"，反复观察系统在启动过程中的表现。如图2的波形所示，燃油系统运行完全正常，各种信号和压力读数都在规格范围内，排除燃油输送问题。

 

图2 故障时的燃油供给系统相关波形

A通道：共轨压力传感器输出电压

B通道：计量阀PWM信号

C通道：曲轴位置传感器(CKP)

D通道：凸轮轴位置传感器(CMP)

 

 

机械系统诊断

排除了燃油系统问题，我们接下来评估发动机机械是否存在异常。

进行相对压缩测试——断开燃油喷射系统，将2000A大量程的电流钳夹在蓄电池的一条线缆上，并连接到示波器上。

这个测试的目的，是通过分析起动机的电流消耗，来快速评估所有气缸压缩的一致性。原理很简单：当起动机转动发动机时，每个气缸在压缩冲程时都会对起动机产生阻力，导致电流消耗增加。如果某个气缸的压缩较低，波形中就会出现显著的下降或不规则性，这可能指向配气机构问题、活塞环磨损或其他机械问题。

为了更为准确地验证问题，我们找来了一台搭载同型号发动机且无任何故障的SP130喷雾机，采集其燃油系统参数，并进行相对压缩测试数据，用以对比。

分别采集到两台机器的测试数据后，我们使用Picoscope7中的[参考波形]结合[视图]功能，使二者的波形可以同屏显示、放大、设置，便于我们进行对比分析。

如图3，曲轴与凸轮轴的相对位置一致，排除正时问题。

 

图3 故障喷雾机与正常喷雾机的正时波形对比

 

如图4，故障喷雾机在启动过程中，表现出持续的高电流消耗，超过750安培，而正常机器只有400安培。启动电流的巨大差异表明，发动机持续高负载，异常。

 

图4  故障喷雾机与正常喷雾机的启动电流对比

 

 

故障方向定位

前面我们说到，相对压缩测试的目的，是评估各个气缸压缩的一致性。如某个气缸对抗阻力所需的电流过低，则指向密封不良、正时错误等问题。

但起动电流持续性过高，又指向什么原因呢？

我们认为，启动期间高于正常水平的负载，指向的并不是发动机本身，而是某个辅助系统，这个系统可能对启动过程造成了过度负担。经过与现场技术人员协作讨论，我们的怀疑集中在一个关键部件上：主液压泵的卸压阀。

这个阀门的功能在启动期间至关重要。在发动机启动阶段，控制系统会给它通电，进入卸压模式，这样可以有效地使液压泵卸压，从而减少起动机和发动机上的负载。一旦点火开关切换到"运行"，该阀门的线圈就会断电，允许泵转换到满负载状态，为喷雾机的液压功能提供动力。

如果这个卸压阀发生故障，并在启动期间保持满负载状态，它无疑会给发动机增加巨大负载，也会导致起动机的电流消耗增加，致使起动困难。这个推测完全符合我们在电流波形中看到的异常。

 

 

验证假设

为了验证我们的推测，我们首先对阀门线圈进行了通断性和电阻检查，发现并无短路或断路，线束本身没有问题。

接下来，我们绕过机器的控制系统，直接向卸压阀线圈提供独立的12伏电源。我们发现，在阀门被正确指令卸压的情况下，发动机在不到4秒内就启动并运行了！这一结果表明，泄压阀本身没有问题。阀门线圈及其内部接线均完好，机器上也没有其他共用接地问题，我们的怀疑重点来到了控制侧。

 

 

故障推断

这台喷雾机上的液压控制系统是Parker iQAN，是一个先进的电子控制系统。

根据现有的测试结果，我们推测：从iQAN控制节点到卸荷阀线圈的线束中某处断路。导致启动期间，iQAN系统发出的泄压信号无法传递到泄压阀上，致使泄压失败，发动机负载过高。

即：断路导致iQAN系统无法控制卸压阀→启动时无法卸压，液压泵保持满负荷状态→发动机承载巨大启动负载→起动机电流从正常的400安培增加到超过750安培→启动时间从正常的不到4秒延长到10多秒。

 

 

03

故障排除

基于这个准确的诊断结果，技术人员修复了iQAN控制系统到卸荷阀的断线。再次起动，启动时间从10多秒缩短到4秒不到，起动机电流从750安培降低到正常水平，故障排除！

 

 

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