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D10R型推土機發(fā)動機的故障檢修 |
D10R型推土機是美國卡特彼勒公司推出的具有90年代先進水平的機型，采用CAT3412E電噴柴油機，該發(fā)動機啟動性能優(yōu)良、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、油耗低、有故障自診斷功能、維修保養(yǎng)方便。
1 HEU1發(fā)動機工作原理及特點
D10R推土機發(fā)動機采用液動電子控制燃油噴射系統(tǒng)，即HEU1系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由液壓供油泵組、電子控制單元ECM、油門控制器、速度、正時傳感器、噴油器、溫度傳感器和壓力傳感器等部件構(gòu)成，圖1所示系系統(tǒng)油路圖。
液壓供油泵組向噴油器提供驅(qū)動壓力，正常狀態(tài)下機油被高壓油泵加壓到50~21.5MPa以驅(qū)動噴油器。壓力的高低由ECM通過向泵輸送信號來控制。
電子控制單元ECM是發(fā)動機的核心部件。ECM具有調(diào)速、正時及燃油限定等功能，同時通過卡特數(shù)據(jù)線讀取傳感器的信號并與儀表顯示系統(tǒng)連接。
油門傳感器為駕駛員提供發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制。發(fā)動機在啟動時被設(shè)定在低怠速下運行2s，以使油壓在發(fā)動機加速前上升。該系統(tǒng)免去了轉(zhuǎn)速控制與調(diào)速器之間的所有機械連接，排除了傳統(tǒng)的連桿系統(tǒng)磨損的可能性。
轉(zhuǎn)速/正時傳感器包括主、副2個傳感器，用于探測發(fā)動機轉(zhuǎn)速、正時，識別氣缸和上止點TDC。如果主正時傳感器發(fā)生故障，系統(tǒng)將立刻啟用副正時傳感器，并同時產(chǎn)生一個故障代碼。
電子噴油器ECM控制，并由高壓的液壓機油驅(qū)動，燃油的最高壓力可達150MPa。噴油量決定噴油時間的長短和噴油驅(qū)動壓力的大小。
溫度傳感器包括水溫和燃油溫度傳感器。水溫傳感器向儀表和ECM提供信號并被用于風扇轉(zhuǎn)速控制。當水溫達到107攝氏度時，發(fā)動機將自動降低功率。燃油溫度傳感器被ECM用于燃油溫度補償，以糾正因燃油溫度變化而導(dǎo)致的燃油率的變化。
液壓壓力傳感器向ECM傳輸噴油器驅(qū)動液壓信號，ECM利用該信號控制液壓泵的排量，如果該壓力低于4.5MPa，ECM將不會驅(qū)動噴油器啟動發(fā)動機。大氣壓力、渦輪增壓器入口和出口壓力傳感器用于檢測發(fā)動機的進氣情況，從而使ECM了解空氣濾芯的堵塞情況，實現(xiàn)空燃比控制和自動海拔補償。
由以上工作原理可以看出，HEUI發(fā)動機時高度機電一體化的設(shè)備，在分析故障和進行檢修過程中必須注意到電機之間的緊密聯(lián)系。圖2給出了簡化以后的電路結(jié)構(gòu)圖。
2 故障的分析及檢修
D10R型推土機的發(fā)動機ECM包含有故障代碼自診斷系統(tǒng)。當系統(tǒng)出現(xiàn)電路故障時可以在儀表盤上顯示故障代碼，這就大大簡化了檢修過程。但機械故障和部分電路故障是沒有故障代碼的，下面分別進行分析。
2.1 有故障代碼的檢修
故障代碼由單元識別碼MID、元件識別碼CID和故障識別碼FID三部分組成。通過系統(tǒng)顯示的故障代碼可以很快的確定問題所在。因為有故障代碼的檢修相對較簡單且步驟亦較固定，下面僅舉一例加以說明。
如系統(tǒng)顯示“063-9-05”，利用卡特的電子技師ET檢修軟件，計算機指出其對應(yīng)的故障為9號噴由器開路。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)9號噴由器的一個接線端子已松動，更換后故障代碼消失，很快即排除故障。
值得注意的是，ECM紀錄的非現(xiàn)存的歷史故障代碼對檢修工作也是很有價值的，它可以發(fā)現(xiàn)一些間歇性的故障，而這類問題用傳統(tǒng)方法是很難發(fā)現(xiàn)的。
2.2 無故障代碼的檢修
由于機械問題和部分電路問題是沒有故障代碼顯示的，所以相對而言，檢修較困難。下面舉例說明。
2.2.1 發(fā)動機運行中間歇性轉(zhuǎn)速大幅降低，但作業(yè)中動力正常
作業(yè)中動力正常說明元件損壞的可能性不大，間歇性故障可能由于選路接觸不良造成的。經(jīng)檢查系統(tǒng)無現(xiàn)存故障代碼，但用ET檢查發(fā)現(xiàn)ECM紀錄的副轉(zhuǎn)速/正時傳感器信號異常達上百次之多，并且時間很集中。試著人為插拔副轉(zhuǎn)速/正時傳感器，發(fā)動機轉(zhuǎn)速發(fā)生明顯變化。于是更換傳感器的插頭，并清洗線束插座，故障排除。
2.2.2 發(fā)動機啟動困難
啟動馬達轉(zhuǎn)速正常，并且未發(fā)現(xiàn)燃油路有堵塞。啟動時發(fā)動機似乎處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，排氣管未見燃油的排煙。利用ET監(jiān)測噴油器驅(qū)動油壓，發(fā)現(xiàn)噴油器動力機油壓力只有3.0MPa，正常應(yīng)為5.0MPa以上。考慮到不久前更換過一只噴油器，懷疑機油路存在泄漏。重新拆下更換的噴油器，發(fā)現(xiàn)一端面油封被壓壞，更換后機器啟動正常。
2.2.3 作業(yè)時發(fā)動機轉(zhuǎn)速大幅降低
本著先易后難的原則，首先更換了空氣濾芯、柴油濾芯，故障未能排除。使用ET檢查，發(fā)現(xiàn)全車12個電子噴油器不動作，于是懷疑是電路故障。檢查發(fā)動機控制器電源正常，油門開關(guān)和傳感器正常，正時傳感器正常。與另一臺D10R對換發(fā)動機控制器后仍不見好轉(zhuǎn)，只能排除電路故障的可能性。將一新噴油器臨時掛接于線路上，使用ET試驗，新噴油器動作，于是懷疑全部噴油器被卡死。清洗后可裝回可以勉強啟動，只得更換全部噴油器，但啟動仍有困難。經(jīng)檢查發(fā)動機油變量泵的斷面有漏油現(xiàn)象，緊固后，油壓未上升。將油泵解體，發(fā)現(xiàn)柱塞和斜盤接合面有明顯磨損。因柱塞泵要求較高，只得更換。此后機器啟動迅速，動力亦完全恢復(fù)正常。
2.2.4 發(fā)動機抖動很大并有明顯的周期性
檢查后發(fā)現(xiàn)，電路正常，油路亦正常。考慮到噴油器驅(qū)動油壓不穩(wěn)定也有可能影響發(fā)動機的平穩(wěn)運行，經(jīng)仔細檢查發(fā)現(xiàn)高壓液壓供油泵組的安裝支架有松動跡象。于是緊固支架，使液壓泵運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，發(fā)動機恢復(fù)正常運行。
3 針對性的措施
推土機作業(yè)時振動極大，且環(huán)境惡劣。線路的接插件必須固定。我們對部分可能濺水的接插件進行了如包裹、遮擋等防水防振處理。原液壓泵端面螺釘無緊固措施，長期振動可能導(dǎo)致再度漏油。因此我們采用了加裝彈簧墊和涂敷螺紋緊固膠的方法，杜絕了外界灰塵、沙塵等雜物進入泵內(nèi)管路，避免了液壓泵遭到磨損。
4 幾點啟示
電噴發(fā)動機雖然性能優(yōu)異，但因其結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的全機械發(fā)動機有著較大的區(qū)別，所以操作維修亦需特別注意。如電噴發(fā)電機對油料要求甚高，一些極少的雜質(zhì)也可能導(dǎo)致嚴重故障。可以看似小事的漏油也應(yīng)予以充分重視，并加以防范，以消除某些故障隱患。電噴發(fā)動機的燃油壓力和液壓驅(qū)動油壓(對HEUI發(fā)動機而言)比傳統(tǒng)的全機械發(fā)動機高得多，所以在拆裝過程中密封是非常重要的。在操作和維修中必須嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，逐步積累經(jīng)驗。希望以上的一些心得能對同行有所幫助。
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