故障诊断技术在矿车发动机维修中的应用

2020-12-22成宝祥任慧敏

时代农机 2020年4期

高波，成宝祥，任慧敏

（1.内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司，内蒙古包头 014500；2.内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010200；3.内蒙古久泰新材料有限公司，内蒙古呼和浩特 010200）

从世界范围来看，目前的柴油机被广泛应用在大型运输工具上，这是由于柴油机相比汽油机而言，输出扭矩较大，对于运输行业来讲，出于对运输物品的重量和路程的综合考量，柴油机在各种动力机械中的热效率最高、能源利用率高、节能经济性好，于是受到了运输行业的青睐。矿用卡车基本都使用柴油机，一般来讲，矿用卡车的采购成本较高，若是在运行过程当中发生机械故障，会给矿产公司造成巨大的经济损失，为了保障公司和个人的利益，进行及时且准确的故障诊断极其关键。然而矿车柴油发动机的结构较为复杂，光是零件组成就有上万个，每个零件都担任着不同的职能，一处部件的损坏都可以引发连锁反应，造成其余部件的损害。如果柴油机具有自我保护功能，则能够大大减少故障带来的危害，为了能够随时侦测到矿产柴油发动机的故障类型，利用便捷式计算机和其专用软件便能轻松解决问题。

1 矿产柴油发动机故障诊断的技术分析

在日常的生产和生活当中，机械部件在长期高负荷运转和摩擦当中，必定会有机械磨损、部件损坏或者过热等现象，从而导致机器无法正常运转。目前，已经全面进入信息化时代，智能化操作在机器当中的使用已经相当成熟和普遍，电路板和线路以及系统出现的故障问题较难修复，故障诊断技术的应用具体体现在两方面：一方面对机器运行的过程和状态进行检测，另一方面是当机器发生机械故障和系统故障时，针对机器出现的故障分析和诊断造成机器故障出现的原因，基于此，发动机故障诊断技术得以发展[1]。

1.1 矿产柴油发动机的概述

当下，柴油发动机可根据燃油控制方式分为机械控制柴油发动机和电控喷油柴油发动机，从二者的比较看来，前者完全受到机械化制约，对于燃油的控制并不精准，能源利用效率也不高，这就容易造成燃油成本的增加，对于矿产开发产业来讲，矿产产业的智能化水平较高，采矿过程当中的各项环节和操作大多都采用了自动化技术，传统的机械控制燃油柴油发动机并不能和当下矿用卡车先进的电控系统兼容，这就使得矿用卡车只能选取对燃油控制精准、能源利用较高的电控喷油柴油发动机。综合来看，矿用卡车所使用的发动机类型结合当下最先进的科学技术，对于减少发动机故障和调节发动机的输出具有重要意义[2]。

从世界范围看，当前最先进的柴油发动机大多数是进口，现在世界顶级的柴油发动机分别是QSK系列、16V4000 系列以及 20V4000 系列[3]。

1.2 矿产柴油发动机的故障诊断原理

电控喷油柴油发动机按照功能区划分，可分为三大类分别是电子传感器、电子控制模块（ECM）以及执行部件组成，这三个功能区相互协作共同完成了对发动机输出功率和性能的整体控制，其原理是通过对电喷柴油发动机的喷油量进行定时和定量控制，从而达到对发动机工况的实时掌控。在柴油发动机的运转过程当中，处于不同位置的电子传感器可对发动机的转速、喷油时刻、进气温度和压力、燃油温度、冷却液温度以及油门踏板位置进行数值监测，之后电子传感器把监测到的数据传送给电子控制模块（ECM），电子控制模块在接受数据后，便在第一时间把电子传感器传输的数值和数据库当中标准的参数值进行比对，通过比对的结果来确定发动机的状态，在掌握发动机运转状态之后，电子控制模块（ECM）便开始对执行机构下达命令，即电子控制模块会在分析和计算后把目标参数值的指令送到执行机构，而执行机构则可以根据目标参数值正确的控制喷油量和喷油正时，与此同时，同为执行机构的废弃再循环阀和预热塞等执行机构也会根据目标参数值进行调整，以便使发动机处在最佳的运行状态。除此之外，柴油发动机的电子控制模块（ECM）可以协同传动装置、液压系统以及健康诊断装置进行数据连接和共享，这样发动机各组件和功能就连成了一个整体，由于各系统之间的数据连接，电子控制模块就可以对整个发动机系统进行控制，由于各系统之间数据和信息的交互型，使得一些问题发生时，通过数据的反馈能够及时找到故障发生的部位，柴油发动机故障诊断技术就是利用了各系统之间的关系进行数据监测，当发动机在运行过程中产生故障后，监测发动机运行状态的侦测装置就会发来实时数据，电子控制模块根据传感器传来的各项数据进行分析和计算，结果出来后就会生成相应的故障代码，故障代码是描述发动机不同部位产生不同故障现象的一个依据[4]。维修人员可根据故障代码轻松了解到发动机故障产生位置及原因，从而减少了故障检测的时间，电子模块除了能针对不同故障产生故障代码外，同时也能够对即将发生的故障做出预测，并对维修人员和车主进行预警提醒，能够避免车辆发生更大的故障，在一定程度上节约了维修成本[5]。

2 故障诊断技术的应用

故障诊断技术的实质就是当发动机出现故障后，维修人员利用便携式电脑查看电子控制模块（ECM）所生成的故障代码来判断和查找发动机故障的部位，为了更好地支持维修人员的维修和诊断工作，各发动机制造商都开发出了相应的检测软件，这就意味着不同型号的发动机要使用不同的通讯协议来连接发动机的电子控制模块进行故障诊断[6]。

2.1 故障诊断技术在矿车柴油发动机维修中的应用

生产QSK 系列的柴油发动机厂商建立了数百个发动机故障诊断代码用以辅助维修人员排除故障，故障代码可以帮助维修人员迅速定位故障位置，同时维修人员也可以根据故障代码进行故障部位的排除工作。如故障代码143 预示着发动机机油压力低于下限值，若不及时处理可能造成发动机动力和速度上升缓慢，如果发动机开启了停机保护功能，发动机会在红灯闪烁三十秒内停机。又如故障代码151，这类故障代码所造成的故障现象和143一样，若不加以分析，很有可能会出现诊断失误，其实引起151 故障代码的原因是由于发动机的水温信号显示超过了104℃度，解决151 故障代码的步骤可以从检测冷却液液位、风扇离合器传动力、风扇皮带松紧以及是否打滑、节温器是否正常、水泵和散热器是否正常，上述排查步骤便是根据151 代码完成实现的，可见故障代码对于排除故障部位，找出真正的故障原因非常重要[7]。

2.2 故障诊断技术在矿车柴油发动机监控中的应用

随着科技的进步，矿用卡车的发动机上已经安装了GPS 系统，该系统能够把发动机的各项数据发送到调度室，车主和管理人员能够实现数据共享，管理人员通过对数据的反馈进行发动机运行状态监测，能够及时发现故障信息，当故障现象发生后，还能第一时间寻求专家协助，由专家提供技术支持，减少了因发动机故障而造成的工作延误。