Fiat Kobelco E135 graafmachine met motoruitval

Een Fiat Kobelco E135 graafmachine kampt met motoruitschakeling na bediening van het hydraulische systeem. De motor van de graafmachine valt met regelmaat uit na het bedienen van het hydraulische systeem, waarna de motor moeilijk te starten is. We zijn gevraagd om te assisteren om deze vervelende storing op te lossen.

Gelukkig hebben we de beschikking over een uitgebreide PicoScope oscilloscoop met de WPS600C Hydraulic Pressure Transducer die het mogelijk maakt om zware hydraulische drukken om te zetten in een signaal.

Wat ging er aan vooraf

We beginnen met alle informatie over de machine op een rijtje te zetten. De Fiat Kobelco E135 rupsgraafmachine is uitgerust met een Iveco 4 cilinder dieselmotor. Er zijn geen bijzonderheden aan de motor: het is een oud type industriële motor met een rotatiepomp en mechanische injectoren. Op het gebied van elektrische motoruitrusting is er niet veel aan de hand. Technische informatie zoals schema’s en tekeningen horend bij deze machine is zeer beperkt beschikbaar. Dit maakt de informatie van de eigenaar van de graafmachine daarom van wezenlijk belang.

Volgens de bestuurder heeft de machine altijd al wat kuren gehad, maar de laatste 4 maanden is dit steeds erger geworden. De hoogste tijd om in te grijpen dus! Het probleem is dat de motor van de graafmachine met regelmaat plotseling uitvalt als het hydraulische systeem wordt bediend. De eigenaar geeft aan dat de graafmachine meerdere malen is onderzocht door een monteur, wie enkele metaaldeeltjes heeft gevonden in de hogedrukpomp en ventielen. De hogedrukpomp en ventielenblok zijn vervolgens gedemonteerd en gereviseerd, omdat gedacht werd dat de zwevende metaaldeeltjes de oorzaak van het probleem was. Na revisie zijn de hydraulische pomp en ventielenblok weer gemonteerd. In eerste instantie leek het erop dat het probleem verholpen was, echter kwamen na ongeveer vier weken dezelfde klachten weer terug zonder voorafgaande waarschuwing. Na wat onderzoek bleek toen dat de stop solenoid op dat moment faalde. Er volgde een reparatie met vervanging van de stop solenoid, maar na drie tot vier weken ontstond weer dezelfde storing. In totaal heeft de machine vier nieuwe stop solenoids gehad in enkele maanden tijd. De eigenaar had zelfs alvast reserveonderdelen gekocht om de storing voor te zijn en zo de machine aan de praat te houden. Wegens het ontbreken van relevante informatie of on-board diagnose, werden wij gevraagd of we met de PicoScope het probleem of de oorzaak konden traceren. Ondanks dat we niet dagelijks met dit soort problemen worden geconfronteerd, maar wel van een uitdaging houden, schoten we te hulp!

Aan de slag

Zoals eerder vermeld, is het gebrek aan informatie een nadeel voor ons. Wat we in de afgelopen jaren hebben geleerd, is dat het werken aan dit soort machines in principe niet veel verschilt van toegepaste motoren in bijvoorbeeld een truck of off-highway machine. Dit soort oudere motoren met roterende brandstofpomp en distributietandwielen komt meer voor en is ons bekend.

Metingen

Werken aan dit soort machines is niet bepaald eenvoudig. De opening en dus de toegang tot het motorcompartiment is namelijk erg krap. Gelukkig is in dit geval de brandstofpomp bijna direct in lijn met de opening, wat betekent dat de toegang tot de stop solenoid relatief simpel is. Wat ook prettig is voor ons, is dat we gebruik kunnen maken van de extra lange bekabeling van Pico. Om te kunnen beoordelen wat er gebeurt met de machine als deze uitvalt na bediening van het hydraulische systeem, beginnen we met een aantal simpele metingen aangezien er maar een beperkte hoeveelheid informatie beschikbaar is. We beginnen met een eenvoudige meting van de stroomsterkte van de dynamo, stop solenoid en accuspanning met contact uit en contact aan. Wat we willen achterhalen is of er een verandering plaatsvindt in stroom van de stop solenoid bij contact uit en contact aan, om te bewijzen dat deze normaal werkt.

Het volgende oscilloscoopbeeld wordt weergeven (figuur 1). Hieruit kunnen we erop vertrouwen dat er stroom loopt door de spoel van de stop solenoid en daarom de motor tenminste zal starten.

Figuur 1:

1. 24 V-systeem vereist dat het spanningsbereik is ingesteld op ±50 V

2. Signaal van de gemeten accuspanning

3. Weergave van de gemeten spanning die 27,06 V is voor accu

4. Tijdbalk geeft inschakeling van contact aan

5. Stijging van de stroomsterkte op de stop solenoid bij contact aan

Tijd om te starten!

De volgende stap is meten na het starten van de motor. Het volgende oscillscoopbeeld ontstaat (figuur 2).

Bij het starten van de motor valt ons meteen een raar spanningsbeeld op. We zien een korte stijging van de accuspanning die ook te zien is bij de stop solenoid. We zien een toename van accuspanning naar ruim 30 V, wat ook gemeten wordt in het elektrische systeem. Wat is de reden van accuspanning verhoging op deze machine? We zoeken verder. Het blijkt de dynamo te zijn.

Figuur 2:

1. Accuspanning

2. Stroom bij stop solenoid

3. Gemeten waarde overzicht

4. Schaal X5 voor meer details

Met dit in het achterhoofd, lijkt het ons noodzakelijk om te gaan kijken naar de accuspanning AC en naar de dynamo rimpel bij draaiende motor om er achter te komen of er iets buitengewoons te zien is. We maken hiervoor gebruik van onze Pico automotive oscilloscoop met 4 kanalen. Nu kunnen we de accuspanning AC/DC en de stroom en spanning door de stop solenoide in één keer in beeld brengen. Dit geeft ons een idee van wat er gebeurt bij de stop solenoid wanneer er een lichte stijging te meten is bij de accuspanning. Wat we daar aantreffen is een buitengewoon interessant beeld en iets wat we nog niet eerder hebben gezien (figuur 3).

Figuur 3:

1. Gigantische piekspanning op de accu en stop solenoid

2. Accuspanning DC, stop solenoid stroom en spanning

3. Gemeten waarde van alle signaalgevers

We oriënteren ons op de accuspanning AC en zien de rimpel van de dynamo in meer gedetailleerd beeld. Dit biedt ons de mogelijkheid om te bepalen of er een storing is in de dynamo, zoals een defecte diode of spanningsregelaar. Vervolgens selecteren we alleen de dynamo, zodat we deze verder kunnen analyseren. We zien meteen dat er iets mis is met de rimpel van de dynamo. Het beeld dat we zien wordt namelijk meestal geassocieerd met die van een wisselspanning. Normaal zou je verwachten dat het AC beeld rond 0 volt blijft steken, met een kleine schommeling tussen positief en negatief, maar nooit meer dan 1 V. Ook zien we een heleboel stoorsignalen en dat is ook te zien in de rest van het elektrische systeem. Als we deze rare stoorsignalen en de rimpelspanning verder bekijken, zien we ook een toename in de gelijkspanning van het systeem die worden waargenomen bij de stop solenoid waardoor deze zichzelf uitschakelt. Wetende dat dit gedrag niet te verwachten is bij een normale wisselstroomdynamo, is ons advies om de dynamo te vervangen. Maar hoe zit het met de oorspronkelijke klacht betreffende de storing van de stop solenoid over een periode van tijd? Zou de overspanning de oorzaak zijn waardoor de solenoid defect gaat? Het zou kunnen. Overspanning veroorzaakt overmatige spoelstroom, waardoor de spoel in de elektromagneet oververhit raakt en dus na verloop van tijd uitvalt. Er is zowel een toename in spanning en stroom als de AC rimpeluitgang verandert, wat weer onze theorie bevestigt. Maar zou dit voldoende zijn om te spoel uit te branden? En de bobine? We kunnen niet met volledige zekerheid bewijzen dat het AC beeld de oorzaak is van de falende stop solenoid. De machine is helaas niet uitgevallen terwijl we er mee bezig waren. Wat zou dat leuk zijn geweest, dan hadden wij de accuspanning zien stijgen tot een punt dat de stroom is de stop solenoid groot genoeg was om de spoel te oververhitten waardoor die zou uitbranden.

Eindcontrole

Met deze gegevens zijn we er van overtuigd dat het dynamosignaal niet correct is en dat de dynamo vervangen moet worden voordat er verdere controles kunnen worden verricht. We zijn met de eigenaar overeengekomen om na reparatie terug te keren voor een eindcontrole. We keren terug om met de PicoScope dezelfde metingen te doen als met de oude dynamo. De resultaten spreken voor zich.

Figuur 4: Scoopbeeld voor reparatie van de dynamo

Figuur 5: Scoopbeeld na reparatie van de dynamo

We zien dat de sporadische pieken nu verdwenen zijn en het signaal is een stuk duidelijker. Nadat we de motor een tijdje laten draaien, zien we dat er er geen sprake meer van de 'golf' die we op de oorspronkelijke dynamo zagen en dat de spanning nu stabiel blijft op 28 V. De machine loopt nu al meer dan een maand zonder gemelde problemen dankzij voortdurende feedback van de bestuurder.

We hebben geleerd dat ondanks het gebrek aan informatie en geen toegang hebben tot DTC'S, het belangrijk is vanaf de basis te werken. Beginnen met basistesten kan je richting en begrip bieden. In dit geval was dat puur kijken naar de accuspanning en stroom. Omdat het probleem niet hydraulisch was, hebben we de WPS600C Hydraulic Pressure Transducer niet eens hoeven gebruiken. Wat toch jammer was. Maar goed, het probleem is opgelost!