發動機控制電路原理及故障診斷方法

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某型號挖掘機的發動機和液壓系統均采用電腦控制，若發動機電路出現故障，直接影響挖掘機正常作業。本文介紹該機發動機控制電路工作原理和故障診斷方法。

1.發動機控制電路組成

某型號型挖掘機發動機控制電路主要由蓄電池1、發電機2、啟動繼電器3、啟動機安全繼電器4、油門調速執行器5、時間繼電器6、點火開關7、空擋繼電器8、空當開關9、啟動機電磁線圈10、啟動機11、蓄電池繼電器12和相關導線等組成。點火開關7有停機(OFF)、開(ON)和啟動(S)3個位置，如附圖所示。

2.工作原理

(1)全車供電

將點火開關7置于ON位置，發動機控制電路接通，蓄電池正極輸出的電流通過10A保險、點火開關7的端子R、蓄電池繼電器12線圈、搭鐵線、斷路開關回到達蓄電池-極，將蓄電池繼電器12主觸點K4閉合。觸點K4閉合后，蓄電池正極電流通過蓄電池繼電器K4、用電設備、搭鐵端子、斷路開關回到蓄電池負極，挖掘機用電設備電源電路接通。

(2)啟動電路

將點火開關7置于ON位置，蓄電池正極輸出的電流，通過10A保險、插座CONN89的端子1向時間繼電器6供電。同時蓄電池正極輸出的電流通過10A保險、點火開關7的端子R、插座CONN89的端子4向時間繼電器6送入點火開關7接通信號，時間繼電器7立即輸出24V電壓，插座CONN89的端子3接通插座CONN11的端子1，并向油門執行器5供電。蓄電池正極輸出的電流通過10A保險、點火開關7的端子R、插座CONN11的端子6向油門執行器5送入點火開關7接通信號，油門執行器按電腦發送的指令，將發動機油門調到油門旋鈕設定的位置。

空擋開關9設置在液壓鎖上，當液壓鎖鎖定時，其負載斷開，空擋開關9的觸點K3閉合，此時24V電壓通過插座CONN89的端子3、插座CONN1的端子C、空擋開關9的觸點K3、插座CONN1的端子A、空擋繼電器8線圈搭鐵線搭鐵，空擋繼電器8工作，其觸點K2閉合，使發動機啟動。當液壓鎖解除時，全車可以動作，啟動機電磁線圈11的觸電K3斷開、空擋繼電器8的觸電K2斷開，此時不能啟動發動機。空擋開關9的作用是防止發動機帶載啟動。

(3)啟動發動機

放下液壓鎖操縱桿，液壓鎖鎖定，空擋開關9的觸點K3、空擋繼電器8的K2閉合。將點火開關7轉到啟動位置后，蓄電池正極輸出的電流通過10A保險、點火開關7的端子S、空擋繼電器8的觸點K2、插座CONN3的端子1、啟動繼電器的線圈3、插座CONN3的端子2、啟動機安全繼電器4上的S、GND端子、插座CONN2的端子3到達搭鐵線搭鐵。此時啟動繼電器3的觸點K1閉合，啟動機控制電路接通，蓄電池正極輸出的電流通過60A保險、啟動繼電器3的K1觸點，電磁開關10吸力線圈L2、啟動機電樞繞組L3、搭鐵線、斷路開關到達蓄電池負極，同時電磁開關10的保持線圈L1得電，啟動機電磁開關的鐵芯在吸引線圈L2和保持線圈L1電磁吸引力的共同作用下被吸入，通過撥叉將啟動機驅動齒輪推出，使其與飛輪齒圈嚙合。

當啟動機齒輪嚙合后，電磁開關10的觸點K閉合，啟動機主電路接通，蓄電池正極輸出的電流通過電磁開關觸點K、啟動機繞組L3搭鐵線、斷路開關、到達蓄電池負極，啟動機轉動帶動發動機啟動。此時，吸引線圈L2被短路，電磁開關活動鐵芯僅靠保持線圈L1的磁力保持在吸合位置，直到發動機啟動。

發動機啟動后，發電機2中點P電壓升高到約14V，其輸出的電流通過插座CONN2的端子2、啟動機安全繼電器4的端子P，使安全繼電器4內部的端子S和GND斷開，啟動繼電器3中線圈電流切斷啟動機繼電器3觸點K1斷開，電磁開關10中保持線圈L1中的電流消失，活動鐵芯回至原位，啟動機主觸點K斷開，切斷了啟動機回路，啟動機失電，啟動機的驅動齒輪在反作用力下退出嚙合狀態，啟動過程結束。此時即使點火開關7仍在啟動位置，由于啟動機啟動電路斷開，啟動機自動停止工作，對啟動機起到保護作用。

發動機停轉后，發電機中點P電壓消失，安全繼電器4中內部的端子P和端子GNG閉合，此時又可以重新啟動發動機。

(4)停機控制

將點火開關7由ON轉到OFF位置，點火開關7的端子R送出的信號被切斷，蓄電池繼電器12線圈斷電，其觸點K4斷開，全車用電設備斷電。此時點火開關7的端子R送出的信號被切斷，插座CONN89的端子4輸入到時間繼電器6的點火開關7信號切斷，時間繼電器6繼續輸出10s的24V電壓至插座CONN89的端子3，插座CONN11的端子1繼續向油門執行器5供電10s。點火開關7的端子R送出的信號被切斷，插座CONN11的6端子輸入到油門執行器5的點火開關7信號被切斷，油門執行器5將油門轉到熄火位置，發動機熄火。10s后，時間繼電器6延時輸出的24V電壓自動斷開，停機控制過程結束。

由此可見，CAT320D型挖掘機啟動/停機控制電路保護功能完善。當發動機啟動后，若未及時釋放點火開關7，啟動機會自動停止工作，防止啟動機內單向離合器接合造成磨損，并蓄電池電能消耗。發動機工作過程中，即使再將點火開關7轉到啟動位置，啟動機也不會工作，從而防止啟動機驅動齒輪與飛輪齒環撞擊而損壞。

3.故障排查方法

(1)啟動機不轉動

檢測插座CONN1的端子C電壓，若無電壓，故障原因為10A保險熔斷或時間繼電器6、點火開關7損壞，此時更換保險、時間繼電器6、點火開關7即可。若插座CONN1的C端子電壓為24V，應檢測插座CONN1的A端子電壓。

檢測插座CONN1的端子A若無電壓，為空擋開關9損壞，更換空擋開關9即可;若插座CONN1的A端子電壓為24V，應檢測插座CONN3的端子1電壓。

檢測插座CONN3的端子1，若無電壓，為空擋繼電器8、點火開關7損壞，更換點火開關7、空擋繼電器8即可。若插座CONN3的端子1電壓若為24V，檢測啟動機電磁線圈10至啟動機繼電器3之間線路的電壓。若電磁線圈10至啟動機繼電器3之間線路無電壓，為啟動繼電器3、安全繼電器4、60A保險損壞，更換啟動繼電器3、安全繼電器4、60A保險即可。

若檢測啟動機電磁線圈10至啟動機繼電器3之間線路的電壓為24V，為電磁開關10或啟動機的線圈L1、L2損壞，更換線路電磁開關10、啟動機11即可。

(2)啟動機不能自動停止

發動機啟動后若啟動機不能自動停止時，應檢測發電機中點P電壓值，若該電壓值為14V，則為安全繼電器4損壞，更換安全繼電器4即可。若發電機中點P電壓小于12V或無電壓，為發電機繞組、整流二極管故障，應更換或修理發動機。

(3)關閉點火開關不能停機

檢測點火開關7至蓄電池繼電器12的電壓，若電壓為24V，則為點火開關7損壞，應更換點火開關7。若點火開關7至蓄電池繼電器12無電壓，則檢測CONN11的端子1，CONN11的端子1電壓為24V，則為油門執行器5故障，應更換油門執行器5。若CONN11的端子1無電壓，則為時間繼電器6故障，應更換時間繼電器6。

4.檢修實例

(1)導線斷路

1臺某型號挖掘機，司機在放下液壓鎖操縱桿(液壓鎖止)下車時，誤將鑰匙轉到了啟動位置，出現了啟動機嚴重打齒現象。該挖掘機為二手機，買來就有此故障。分析認為，故障可能出在發電機和安全繼電器處。用萬用表測發電機中點P，有14.3V電壓，證明發電機正常，檢查發電機中點P至插座CONN2電路，發現CONN2的連線已被剪斷，重新接好線后，故障排除，啟動功能恢復正常。

(2)時間繼電器損壞

1臺某型號型挖掘機，出現熄火功能失靈故障，導致發動機有時不能用點火開關停機。分析認為，故障可能出在時間繼電器和油門執行器處。用萬用表測量時間繼電器至蓄電池繼電器之間的線路，其通斷信號正常，在插座CONN11上測時間繼電器輸出信號，發現發動機關機后24V信號時有時無，說明故障出在時間繼電器，更換同型號的時間繼電器后試機，故障消失。