挖掘机进气系统故障排除案例分析

郭 乐，徐 威，张 超

（徐工挖掘机械有限公司，江苏 徐州 221004）

Fault & Accident 故障&事故

挖掘机进气系统故障排除案例分析

郭 乐，徐 威，张 超

（徐工挖掘机械有限公司，江苏 徐州 221004）

[摘 要]从挖掘机压差报警器故障、进气管路故障两方面入手，分别列举了两个故障案例，阐述了挖掘机进气系统故障排除的过程及方法。

[关键词]挖掘机；进气系统；压差报警器；进气管路

进气系统为发动机提供清洁、干燥、充足的空气，是发动机重要组成系统。它主要包括：空滤总成、进气管路、中冷器、压差报警器等，整体布置如图1所示。其工作的稳定性和可靠性尤为重要，一旦出现诸如进气不足等问题，将影响整机动力性能。

图1 发动机进气系统

1 压差报警器故障排除

案例一：某中型挖掘机在作业时，出现挖掘动作无力，冒黑烟的现象。

初步分析此现象是由于进气不足，柴油燃烧不充分所致。本着从简到繁，由表及里的原则，从空滤总成入手，开始检查进气系统。通过拆检空气滤清器，发现空气滤芯已经堵塞。更换整套滤芯，重新启动挖掘机，机器工作正常。

由于进气系统配套压差报警器，当进气阻力大于控制程序设定的参数时，压差报警器就反馈一个信号至整机控制器，挖掘机仪表盘故障显示、报警，提示用户清理或更换空滤芯体。本次故障，仪表并没有故障显示、报警，推断压差报警器损坏或者电气线束故障，从而导致报警失效。为进一步排除故障，首先更换压差报警器，为了还原挖掘机故障状态，增大进气系统阻力，人为缩小空滤器进气口。随着进气口的逐渐缩小，挖掘机出现了挖掘动作无力，冒黑烟的现象，当进气口缩小至原进气口口径的1/3时，仪表出现进气阻力超标的报警信号。因此可以判定，由于压差报警器的损坏，导致进气阻力超标报警失效。通过更换空气滤清器滤芯和压差报警器，排除了故障现象。但是工作一段时间后，该挖掘机又出现相同故障现象。经分析，还是由于压差报警器损坏，导致进气阻力超标报警失效。该故障2次出现都是由于压差报警器损坏导致，而且压差报警器初始状态完好，故对其进行重点检查。

该型号挖掘机采用电子式压差报警器，图2为其工作原理图。开关触点为常开状态，当进气阻力大于控制程序设定的参数时，开关闭合，形成通路，电信号触发报警信号，并在仪表上显示。电子式压差报警器的失效形式一般包括2种：①测压通道堵塞，导致不能有效测量进气阻力；②电路形成断路，不能形成电信号，导致失效。

图2 电子式压差报警器工作原理图

由于挖掘机工程作业环境一般比较恶劣，压差报警器表面积灰属于正常现象。随后将其安装在专业测量设备上，调整测量点，压差报警器存在空气泄漏，表明其测压通道没有堵塞，然后用万用表测量压差报警器的电阻，万用表示数无反应，表明其内部电路为断路状态。

剖检损坏的压差报警器，发现其内部严重积灰，灰尘已覆盖在触点开关上，导致开关闭合时，不能形成有效通路。当进气阻力大于控制程序设定的参数时，压差报警器不能有效报警，影响发动机正常运转。为了排除压差报警器失效故障，提升进气系统的可靠性，重新对其进行选型，从而保证当挖掘机在恶劣工况下作业时，灰尘及水不能进入其内部，防止因堵塞测压通道和电路断路而导致的压差报警器失效。选用防水防尘型压差报警器，该压差报警器将插接件设计成密封结构，并在报警器的通气孔上覆盖了防水防尘的半透膜，从而达到整体防水防尘的效果，将其安装在挖掘机上进行可靠性考核，未出现失效故障，彻底排除该故障。

2 进气管路故障排除

案例二：某中型挖掘机在进行重载作业时，将油门手柄调至额定转速，出现转速波动较大，并伴随发动机冒黑烟现象。经现场试车发现，在低速或轻载工况作业时，挖掘机运转正常，只有在高速重载工况下，才会出现该故障。理论上，发动机出现供油不足的情况时，会出现掉速现象，但不会伴随冒黑烟的现象，只有在发动机进气不足时，才会同时出现转速下降并伴随冒黑烟的现象。为此，重点对发动机进气系统进行检查。

首先对空滤总成进行拆检，空滤滤芯正常，无堵塞现象。清洁滤芯后，复原空气滤清器试车，故障依然存在，排除了空气滤清器对进气系统的影响。接着对进气管路进行检查，发现发动机至空气滤清器之间的进气胶管上有一段出现了胶层脱落的现象（图3），在胶层脱落处按压，发现容易按瘪。由于配套该型号挖掘机的发动机为增压发动机，发动机至空滤总成之间的进气管路负压较高，随着发动机转速及载荷的增加，进气量也随之增大，导致进气管路内的负压随进气量的增大而增加，当负压超过胶管的抗吸瘪压力时，胶管吸瘪，进入发动机的空气变少，燃烧恶化，出现转速下降和冒黑烟的现象。

图3 胶层脱落位置图

为验证该分析，启动挖掘机，作业工况设为低速轻载，发动机转速达到1 600rpm时，该胶管未出现吸瘪现象，挖掘机运转正常。将作业工况调整为高速重载，当转速超过1 800rpm时，胶管出现吸瘪现象，随着转速的继续升高，吸瘪现象越来越严重，并出现了发动机掉速冒黑烟的故障。将该胶管更换成新的胶管并试车，故障消除。

故障消除后，通过与用户交流，找到了该橡胶管胶层脱落的原因：对挖掘机发动机进行日常检查期间，为了方便越过发动机，会踩在进气胶管上，客户认为胶管具有弹性，且硬度很高，即使踩瘪了，进气胶管也能进行自我复原，随着挖掘机使用时间的增长，进气胶管的橡胶出现了一定程度老化，由于用户的使用习惯和挖掘机的振动，导致了进气胶管胶层的损坏。为此，重新对进气管路进行了设计（图4），将原始状态的一整根进气胶管，变更为2根胶管加1根过渡钢管的形式，有效防止客户对胶管的踩踏。

图4 新的进气管路

3 结 语

从上述2个案例可以看出，由于挖掘机的作业环境较为恶劣，导致发动机相关部件出现故障的概率较高，需要注重开机前检查，做到及早发现故障，及早解决，从而避免影响发动机性能，减少用户损失。设计人员在对零部件进行设计选型时，必须充分考虑设备的作业环境和用户的使用习惯，以便提升零部件的可靠性，降低设备故障率。

（编辑 于 洋）

Analysis and solution of excavator intake system fault

GUO Le, XU Wei, ZHANG Chao

［中图分类号］TU621

［文献标识码］C

［文章编号］1001-1366(2015)06-78-03

［收稿日期］2015-03-06