挖掘機進氣系統故障排除案例分析

郭 樂，徐 威，張 超

（徐工挖掘機械有限公司，江蘇 徐州 221004）

Fault & Accident 故障&事故

挖掘機進氣系統故障排除案例分析

郭 樂，徐 威，張 超

（徐工挖掘機械有限公司，江蘇 徐州 221004）

[摘 要]從挖掘機壓差報警器故障、進氣管路故障兩方面入手，分別列舉了兩個故障案例，闡述了挖掘機進氣系統故障排除的過程及方法。

[關鍵詞]挖掘機；進氣系統；壓差報警器；進氣管路

進氣系統為發動機提供清潔、干燥、充足的空氣，是發動機重要組成系統。它主要包括：空濾總成、進氣管路、中冷器、壓差報警器等，整體布置如圖1所示。其工作的穩定性和可靠性尤為重要，一旦出現諸如進氣不足等問題，將影響整機動力性能。

圖1 發動機進氣系統

1 壓差報警器故障排除

案例一：某中型挖掘機在作業時，出現挖掘動作無力，冒黑煙的現象。

初步分析此現象是由于進氣不足，柴油燃燒不充分所致。本著從簡到繁，由表及里的原則，從空濾總成入手，開始檢查進氣系統。通過拆檢空氣濾清器，發現空氣濾芯已經堵塞。更換整套濾芯，重新啟動挖掘機，機器工作正常。

由于進氣系統配套壓差報警器，當進氣阻力大于控制程序設定的參數時，壓差報警器就反饋一個信號至整機控制器，挖掘機儀表盤故障顯示、報警，提示用戶清理或更換空濾芯體。本次故障，儀表并沒有故障顯示、報警，推斷壓差報警器損壞或者電氣線束故障，從而導致報警失效。為進一步排除故障，首先更換壓差報警器，為了還原挖掘機故障狀態，增大進氣系統阻力，人為縮小空濾器進氣口。隨著進氣口的逐漸縮小，挖掘機出現了挖掘動作無力，冒黑煙的現象，當進氣口縮小至原進氣口口徑的1/3時，儀表出現進氣阻力超標的報警信號。因此可以判定，由于壓差報警器的損壞，導致進氣阻力超標報警失效。通過更換空氣濾清器濾芯和壓差報警器，排除了故障現象。但是工作一段時間后，該挖掘機又出現相同故障現象。經分析，還是由于壓差報警器損壞，導致進氣阻力超標報警失效。該故障2次出現都是由于壓差報警器損壞導致，而且壓差報警器初始狀態完好，故對其進行重點檢查。

該型號挖掘機采用電子式壓差報警器，圖2為其工作原理圖。開關觸點為常開狀態，當進氣阻力大于控制程序設定的參數時，開關閉合，形成通路，電信號觸發報警信號，并在儀表上顯示。電子式壓差報警器的失效形式一般包括2種：①測壓通道堵塞，導致不能有效測量進氣阻力；②電路形成斷路，不能形成電信號，導致失效。

圖2 電子式壓差報警器工作原理圖

由于挖掘機工程作業環境一般比較惡劣，壓差報警器表面積灰屬于正常現象。隨后將其安裝在專業測量設備上，調整測量點，壓差報警器存在空氣泄漏，表明其測壓通道沒有堵塞，然后用萬用表測量壓差報警器的電阻，萬用表示數無反應，表明其內部電路為斷路狀態。

剖檢損壞的壓差報警器，發現其內部嚴重積灰，灰塵已覆蓋在觸點開關上，導致開關閉合時，不能形成有效通路。當進氣阻力大于控制程序設定的參數時，壓差報警器不能有效報警，影響發動機正常運轉。為了排除壓差報警器失效故障，提升進氣系統的可靠性，重新對其進行選型，從而保證當挖掘機在惡劣工況下作業時，灰塵及水不能進入其內部，防止因堵塞測壓通道和電路斷路而導致的壓差報警器失效。選用防水防塵型壓差報警器，該壓差報警器將插接件設計成密封結構，并在報警器的通氣孔上覆蓋了防水防塵的半透膜，從而達到整體防水防塵的效果，將其安裝在挖掘機上進行可靠性考核，未出現失效故障，徹底排除該故障。

2 進氣管路故障排除

案例二：某中型挖掘機在進行重載作業時，將油門手柄調至額定轉速，出現轉速波動較大，并伴隨發動機冒黑煙現象。經現場試車發現，在低速或輕載工況作業時，挖掘機運轉正常，只有在高速重載工況下，才會出現該故障。理論上，發動機出現供油不足的情況時，會出現掉速現象，但不會伴隨冒黑煙的現象，只有在發動機進氣不足時，才會同時出現轉速下降并伴隨冒黑煙的現象。為此，重點對發動機進氣系統進行檢查。

首先對空濾總成進行拆檢，空濾濾芯正常，無堵塞現象。清潔濾芯后，復原空氣濾清器試車，故障依然存在，排除了空氣濾清器對進氣系統的影響。接著對進氣管路進行檢查，發現發動機至空氣濾清器之間的進氣膠管上有一段出現了膠層脫落的現象（圖3），在膠層脫落處按壓，發現容易按癟。由于配套該型號挖掘機的發動機為增壓發動機，發動機至空濾總成之間的進氣管路負壓較高，隨著發動機轉速及載荷的增加，進氣量也隨之增大，導致進氣管路內的負壓隨進氣量的增大而增加，當負壓超過膠管的抗吸癟壓力時，膠管吸癟，進入發動機的空氣變少，燃燒惡化，出現轉速下降和冒黑煙的現象。

圖3 膠層脫落位置圖

為驗證該分析，啟動挖掘機，作業工況設為低速輕載，發動機轉速達到1 600rpm時，該膠管未出現吸癟現象，挖掘機運轉正常。將作業工況調整為高速重載，當轉速超過1 800rpm時，膠管出現吸癟現象，隨著轉速的繼續升高，吸癟現象越來越嚴重，并出現了發動機掉速冒黑煙的故障。將該膠管更換成新的膠管并試車，故障消除。

故障消除后，通過與用戶交流，找到了該橡膠管膠層脫落的原因：對挖掘機發動機進行日常檢查期間，為了方便越過發動機，會踩在進氣膠管上，客戶認為膠管具有彈性，且硬度很高，即使踩癟了，進氣膠管也能進行自我復原，隨著挖掘機使用時間的增長，進氣膠管的橡膠出現了一定程度老化，由于用戶的使用習慣和挖掘機的振動，導致了進氣膠管膠層的損壞。為此，重新對進氣管路進行了設計（圖4），將原始狀態的一整根進氣膠管，變更為2根膠管加1根過渡鋼管的形式，有效防止客戶對膠管的踩踏。

圖4 新的進氣管路

3 結 語

從上述2個案例可以看出，由于挖掘機的作業環境較為惡劣，導致發動機相關部件出現故障的概率較高，需要注重開機前檢查，做到及早發現故障，及早解決，從而避免影響發動機性能，減少用戶損失。設計人員在對零部件進行設計選型時，必須充分考慮設備的作業環境和用戶的使用習慣，以便提升零部件的可靠性，降低設備故障率。

（編輯 于 洋）

Analysis and solution of excavator intake system fault

GUO Le, XU Wei, ZHANG Chao

［中圖分類號］TU621

［文獻標識碼］C

［文章編號］1001-1366(2015)06-78-03

［收稿日期］2015-03-06