液压挖掘机冒黑烟故障分析

郑华

摘要：某型号液压挖掘机在试装一款新发动机后，发现整机在简单动作时冒黑烟严重，通过对整机的电控程序调整、液压系统的测试、发动机性能测试，最终找到了问题所在，从而解决了该机冒黑烟的问题。

关键词：挖掘机 冒黑烟 测试

1 概述

挖掘机工作的时候冒黑烟，是一种非正常现象，长时间冒黑烟会使发动机产生大量积碳、零件磨损加剧，大大缩短发动机使用寿命，也会导致燃油消耗量加大，整机动作缓慢，严重时会导致整机憋车，甚至熄火。冒黑烟的原因很多，如发动机本身故障、负载过大、发动机供油系统出故障、发动机进排气系统故障。由于现在使用的是一台新发动机，发动机出厂测试都是很正常的，下面着重从负载和发动机进排气系统两方面进行阐述。

2 试验过程与结果

2.1 整机负载测试

2.1.1 发动机空载测试

发动机空载测试是指整机在不做任何动作的时候，对发动机的负载进行测试，以确认整机的液压系统是否正常，是否给发动机带来额外的负载。测试发动机在三个空载转速下的液压泵输出的压力、流量，通过压力和流量曲线转化成液压泵的功率曲线，从这三个转速中，任意取三个点A、B和C，从坐标轴中读出相关数据：

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图1 空载测试曲线

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说明：以上数据中，测试时刻、发动机转速、泵功率都是实测之后从曲线中得出，发动机功率从发动机特性曲线中得出。

从以上曲线和表格的数据中可以看出，整机在无负载下，液压泵的功率占发动机功率的5%左右，属于正常值，由此可以得出结论，整机的液压系统是正常的。

2.1.2 发动机带载测试

测试方法：操作手以正常的挖掘方式，用两种档位，在试验场地分别挖掘2分钟。同样是按照上面的方法，采集发动机转速、液压泵的压力和流量。从这2分钟的曲线中，去掉开始和结束前不稳定的部分，得出了106秒的数据，数据如下：

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说明：①以上数据中，泵功率都是从压力和流量转化过来的，风扇功率是从方风扇曲线上得出，由于发电机消耗的功率较小，忽略它的影响。

②本测试结果是在反复调整电控程序，以调节液压泵的控制电流，使发动机尽可能少冒黑烟的状态下测出来的。

从以上数据中可以看出，在发动机最高使用转速下，发动机的负载率才81.7%。根据经验，挖掘机在满负荷运行时，负载率可以达到90%以上。

综合以上两个测试，可以排除液压系统和电控程序的问题，也就是说整机的负载是正常的。

2.2 进排气测试

2.2.1 发动机排气系统测试

如果发动机排气阻力较大，就会造成排气不畅，气缸内废气增多，从而减少了新鲜空气的充入量，影响了燃油的正常燃烧。因此，对排气系统的压力进行测试，以判断其是否达到发动机的要求。测试方法如下：

在涡轮增压器到消音器连接处的钢管（图2中A点）焊接一个测压接头，发动机在额定转速下工作，接上压力表读取数据。测得数据为10KPa，标准要求不超过15KPa，排气要求是满足的。

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图2 排气系统测试 图3 空气在发动机内的循环

2.2.2 发动机进气系统测试

空气在发动机内的循环如图3所示，如果发动机进气不足，就会使进入气缸的空气量减少，柴油燃烧不完全，整机在负载稍大的情况下就会冒黑烟。在中冷器到进气歧管的钢管（图4的B点处）焊接一个测压接头，发动机在额定转速下工作，接上压力表读取数据，测得数据只有78KPa，标准值为107KPa，差距较大，这就是整机加载时冒黑烟的直接原因。拆下空气预滤器和空气滤清器，里面都很清洁，不存在堵塞现象。用上述同样的方法，检查中冷器进出后的压差，测试结果进出口的压差为3KPa，属于正常值，中冷器也不存在堵塞现象。综合以上，初步判断是进气管路中存在漏气。

检查进气管路（图5中标记灰色的），第一步是外观检查，用手触摸各个管夹的接口处，没有发现明显的漏气。由于该项检查是在发动机在运转时检查，有发动机风扇的吹风，伸手去感觉很难发现漏气，况且整个发动机系统装在整机上后，周围都被封闭起来，检查也不是很方便。

第二步，关闭发动机，将进发动机端的进气钢管拆下来（图5中的B处），将进气口用堵头堵住，把进涡轮增压器的进气钢管（图5的C处）拆下来，用堵头堵住，此时整个管路形成封闭状态。在各个管接口的外面滴少量的洗衣粉水，在图5中B处的测压接头安装孔处通入0.1MPa的压缩空气，发现在中冷器出口钢管与进涡轮增压器钢管的接口（图5中的D处）出现大量的泡泡，说明漏气点就是在这里。进一步检查发现此处卡箍是拧紧的，但是软管中冷器钢管太短，卡箍几乎夹在中冷器钢管的凸台处，所以出现漏气。

将卡箍松开，软管重新装配，其它部件都恢复初始状态，启动发动机后，在图5中B点重新测试压力，测试值为108kPa，忽略测试误差，可以判定达到了标准值。发动机转速调到额定转速，进行正常挖掘作业，冒黑烟状况不存在了。

3 小结

①液压挖掘机冒黑烟的因素很多，由于挖掘机使用的发动机一般都是进口的国际知名品牌，所以查找原因时，一般先不考虑发动机本身的问题。

②实际排查故障时，首先考虑的因素就是发动机的进气，主要是检查空气滤清器是否堵塞，然后才是沿着进气系统逐个排查。

③在检查发动机是否漏气时，由于发动机风扇转动，产生较大的风，用手和肉眼检查，很难找出漏气点，利用压缩空气冲入管路，很容易找出。

参考文献：

[1]赵京星，俞松松，陆增俊.液压挖掘机机外辐射噪声分析与改进[J].价值工程，2013（33）.

[2]白容，赵京星.液压挖掘机动臂应力应变有限元分析[J].价值工程，2013（18）.

[3]周蓓，李瑞芳.小型挖掘机液压控制系统设计[J].价值工程，2011（35）.