故障診斷技術在礦車發動機維修中的應用

高 波，成寶祥，任慧敏

（1.內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司巴潤礦業分公司，內蒙古 包頭 014500；2.內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司，內蒙古 呼和浩特 010200；3.內蒙古久泰新材料有限公司，內蒙古 呼和浩特 010200）

從世界范圍來看，目前的柴油機被廣泛應用在大型運輸工具上，這是由于柴油機相比汽油機而言，輸出扭矩較大，對于運輸行業來講，出于對運輸物品的重量和路程的綜合考量，柴油機在各種動力機械中的熱效率最高、能源利用率高、節能經濟性好，于是受到了運輸行業的青睞。礦用卡車基本都使用柴油機，一般來講，礦用卡車的采購成本較高，若是在運行過程當中發生機械故障，會給礦產公司造成巨大的經濟損失，為了保障公司和個人的利益，進行及時且準確的故障診斷極其關鍵。然而礦車柴油發動機的結構較為復雜，光是零件組成就有上萬個，每個零件都擔任著不同的職能，一處部件的損壞都可以引發連鎖反應，造成其余部件的損害。如果柴油機具有自我保護功能，則能夠大大減少故障帶來的危害，為了能夠隨時偵測到礦產柴油發動機的故障類型，利用便捷式計算機和其專用軟件便能輕松解決問題。

1 礦產柴油發動機故障診斷的技術分析

在日常的生產和生活當中，機械部件在長期高負荷運轉和摩擦當中，必定會有機械磨損、部件損壞或者過熱等現象，從而導致機器無法正常運轉。目前，已經全面進入信息化時代，智能化操作在機器當中的使用已經相當成熟和普遍，電路板和線路以及系統出現的故障問題較難修復，故障診斷技術的應用具體體現在兩方面：一方面對機器運行的過程和狀態進行檢測，另一方面是當機器發生機械故障和系統故障時，針對機器出現的故障分析和診斷造成機器故障出現的原因，基于此，發動機故障診斷技術得以發展[1]。

1.1 礦產柴油發動機的概述

當下，柴油發動機可根據燃油控制方式分為機械控制柴油發動機和電控噴油柴油發動機，從二者的比較看來，前者完全受到機械化制約，對于燃油的控制并不精準，能源利用效率也不高，這就容易造成燃油成本的增加，對于礦產開發產業來講，礦產產業的智能化水平較高，采礦過程當中的各項環節和操作大多都采用了自動化技術，傳統的機械控制燃油柴油發動機并不能和當下礦用卡車先進的電控系統兼容，這就使得礦用卡車只能選取對燃油控制精準、能源利用較高的電控噴油柴油發動機。綜合來看，礦用卡車所使用的發動機類型結合當下最先進的科學技術，對于減少發動機故障和調節發動機的輸出具有重要意義[2]。

從世界范圍看，當前最先進的柴油發動機大多數是進口，現在世界頂級的柴油發動機分別是QSK系列、16V4000 系列以及 20V4000 系列[3]。

1.2 礦產柴油發動機的故障診斷原理

電控噴油柴油發動機按照功能區劃分，可分為三大類分別是電子傳感器、電子控制模塊（ECM）以及執行部件組成，這三個功能區相互協作共同完成了對發動機輸出功率和性能的整體控制，其原理是通過對電噴柴油發動機的噴油量進行定時和定量控制，從而達到對發動機工況的實時掌控。在柴油發動機的運轉過程當中，處于不同位置的電子傳感器可對發動機的轉速、噴油時刻、進氣溫度和壓力、燃油溫度、冷卻液溫度以及油門踏板位置進行數值監測，之后電子傳感器把監測到的數據傳送給電子控制模塊（ECM），電子控制模塊在接受數據后，便在第一時間把電子傳感器傳輸的數值和數據庫當中標準的參數值進行比對，通過比對的結果來確定發動機的狀態，在掌握發動機運轉狀態之后，電子控制模塊（ECM）便開始對執行機構下達命令，即電子控制模塊會在分析和計算后把目標參數值的指令送到執行機構，而執行機構則可以根據目標參數值正確的控制噴油量和噴油正時，與此同時，同為執行機構的廢棄再循環閥和預熱塞等執行機構也會根據目標參數值進行調整，以便使發動機處在最佳的運行狀態。除此之外，柴油發動機的電子控制模塊（ECM）可以協同傳動裝置、液壓系統以及健康診斷裝置進行數據連接和共享，這樣發動機各組件和功能就連成了一個整體，由于各系統之間的數據連接，電子控制模塊就可以對整個發動機系統進行控制，由于各系統之間數據和信息的交互型，使得一些問題發生時，通過數據的反饋能夠及時找到故障發生的部位，柴油發動機故障診斷技術就是利用了各系統之間的關系進行數據監測，當發動機在運行過程中產生故障后，監測發動機運行狀態的偵測裝置就會發來實時數據，電子控制模塊根據傳感器傳來的各項數據進行分析和計算，結果出來后就會生成相應的故障代碼，故障代碼是描述發動機不同部位產生不同故障現象的一個依據[4]。維修人員可根據故障代碼輕松了解到發動機故障產生位置及原因，從而減少了故障檢測的時間，電子模塊除了能針對不同故障產生故障代碼外，同時也能夠對即將發生的故障做出預測，并對維修人員和車主進行預警提醒，能夠避免車輛發生更大的故障，在一定程度上節約了維修成本[5]。

2 故障診斷技術的應用

故障診斷技術的實質就是當發動機出現故障后，維修人員利用便攜式電腦查看電子控制模塊（ECM）所生成的故障代碼來判斷和查找發動機故障的部位，為了更好地支持維修人員的維修和診斷工作，各發動機制造商都開發出了相應的檢測軟件，這就意味著不同型號的發動機要使用不同的通訊協議來連接發動機的電子控制模塊進行故障診斷[6]。

2.1 故障診斷技術在礦車柴油發動機維修中的應用

生產QSK 系列的柴油發動機廠商建立了數百個發動機故障診斷代碼用以輔助維修人員排除故障，故障代碼可以幫助維修人員迅速定位故障位置，同時維修人員也可以根據故障代碼進行故障部位的排除工作。如故障代碼143 預示著發動機機油壓力低于下限值，若不及時處理可能造成發動機動力和速度上升緩慢，如果發動機開啟了停機保護功能，發動機會在紅燈閃爍三十秒內停機。又如故障代碼151，這類故障代碼所造成的故障現象和143一樣，若不加以分析，很有可能會出現診斷失誤，其實引起151 故障代碼的原因是由于發動機的水溫信號顯示超過了104℃度，解決151 故障代碼的步驟可以從檢測冷卻液液位、風扇離合器傳動力、風扇皮帶松緊以及是否打滑、節溫器是否正常、水泵和散熱器是否正常，上述排查步驟便是根據151 代碼完成實現的，可見故障代碼對于排除故障部位，找出真正的故障原因非常重要[7]。

2.2 故障診斷技術在礦車柴油發動機監控中的應用

隨著科技的進步，礦用卡車的發動機上已經安裝了GPS 系統，該系統能夠把發動機的各項數據發送到調度室，車主和管理人員能夠實現數據共享，管理人員通過對數據的反饋進行發動機運行狀態監測，能夠及時發現故障信息，當故障現象發生后，還能第一時間尋求專家協助，由專家提供技術支持，減少了因發動機故障而造成的工作延誤。

3 結語

總的來說，信息科技的進步完善了發動機診斷的各項技術，新技術對于維修人員來說是個福音，過去維修人員都是靠著經驗的積累和總結判斷發動機故障發生的部位和原因，這對新入行的人員來說不友好，新技術的出現解決了這個難題，同時還提高了發動機的維修效率。