发动机控制电路原理及故障诊断方法

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某型号挖掘机的发动机和液压系统均采用电脑控制，若发动机电路出现故障，直接影响挖掘机正常作业。本文介绍该机发动机控制电路工作原理和故障诊断方法。

1.发动机控制电路组成

某型号型挖掘机发动机控制电路主要由蓄电池1、发电机2、启动继电器3、启动机安全继电器4、油门调速执行器5、时间继电器6、点火开关7、空挡继电器8、空当开关9、启动机电磁线圈10、启动机11、蓄电池继电器12和相关导线等组成。点火开关7有停机(OFF)、开(ON)和启动(S)3个位置，如附图所示。

2.工作原理

(1)全车供电

将点火开关7置于ON位置，发动机控制电路接通，蓄电池正极输出的电流通过10A保险、点火开关7的端子R、蓄电池继电器12线圈、搭铁线、断路开关回到达蓄电池-极，将蓄电池继电器12主触点K4闭合。触点K4闭合后，蓄电池正极电流通过蓄电池继电器K4、用电设备、搭铁端子、断路开关回到蓄电池负极，挖掘机用电设备电源电路接通。

(2)启动电路

将点火开关7置于ON位置，蓄电池正极输出的电流，通过10A保险、插座CONN89的端子1向时间继电器6供电。同时蓄电池正极输出的电流通过10A保险、点火开关7的端子R、插座CONN89的端子4向时间继电器6送入点火开关7接通信号，时间继电器7立即输出24V电压，插座CONN89的端子3接通插座CONN11的端子1，并向油门执行器5供电。蓄电池正极输出的电流通过10A保险、点火开关7的端子R、插座CONN11的端子6向油门执行器5送入点火开关7接通信号，油门执行器按电脑发送的指令，将发动机油门调到油门旋钮设定的位置。

空挡开关9设置在液压锁上，当液压锁锁定时，其负载断开，空挡开关9的触点K3闭合，此时24V电压通过插座CONN89的端子3、插座CONN1的端子C、空挡开关9的触点K3、插座CONN1的端子A、空挡继电器8线圈搭铁线搭铁，空挡继电器8工作，其触点K2闭合，使发动机启动。当液压锁解除时，全车可以动作，启动机电磁线圈11的触电K3断开、空挡继电器8的触电K2断开，此时不能启动发动机。空挡开关9的作用是防止发动机带载启动。

(3)启动发动机

放下液压锁操纵杆，液压锁锁定，空挡开关9的触点K3、空挡继电器8的K2闭合。将点火开关7转到启动位置后，蓄电池正极输出的电流通过10A保险、点火开关7的端子S、空挡继电器8的触点K2、插座CONN3的端子1、启动继电器的线圈3、插座CONN3的端子2、启动机安全继电器4上的S、GND端子、插座CONN2的端子3到达搭铁线搭铁。此时启动继电器3的触点K1闭合，启动机控制电路接通，蓄电池正极输出的电流通过60A保险、启动继电器3的K1触点，电磁开关10吸力线圈L2、启动机电枢绕组L3、搭铁线、断路开关到达蓄电池负极，同时电磁开关10的保持线圈L1得电，启动机电磁开关的铁芯在吸引线圈L2和保持线圈L1电磁吸引力的共同作用下被吸入，通过拨叉将启动机驱动齿轮推出，使其与飞轮齿圈啮合。

当启动机齿轮啮合后，电磁开关10的触点K闭合，启动机主电路接通，蓄电池正极输出的电流通过电磁开关触点K、启动机绕组L3搭铁线、断路开关、到达蓄电池负极，启动机转动带动发动机启动。此时，吸引线圈L2被短路，电磁开关活动铁芯仅靠保持线圈L1的磁力保持在吸合位置，直到发动机启动。

发动机启动后，发电机2中点P电压升高到约14V，其输出的电流通过插座CONN2的端子2、启动机安全继电器4的端子P，使安全继电器4内部的端子S和GND断开，启动继电器3中线圈电流切断启动机继电器3触点K1断开，电磁开关10中保持线圈L1中的电流消失，活动铁芯回至原位，启动机主触点K断开，切断了启动机回路，启动机失电，启动机的驱动齿轮在反作用力下退出啮合状态，启动过程结束。此时即使点火开关7仍在启动位置，由于启动机启动电路断开，启动机自动停止工作，对启动机起到保护作用。

发动机停转后，发电机中点P电压消失，安全继电器4中内部的端子P和端子GNG闭合，此时又可以重新启动发动机。

(4)停机控制

将点火开关7由ON转到OFF位置，点火开关7的端子R送出的信号被切断，蓄电池继电器12线圈断电，其触点K4断开，全车用电设备断电。此时点火开关7的端子R送出的信号被切断，插座CONN89的端子4输入到时间继电器6的点火开关7信号切断，时间继电器6继续输出10s的24V电压至插座CONN89的端子3，插座CONN11的端子1继续向油门执行器5供电10s。点火开关7的端子R送出的信号被切断，插座CONN11的6端子输入到油门执行器5的点火开关7信号被切断，油门执行器5将油门转到熄火位置，发动机熄火。10s后，时间继电器6延时输出的24V电压自动断开，停机控制过程结束。

由此可见，CAT320D型挖掘机启动/停机控制电路保护功能完善。当发动机启动后，若未及时释放点火开关7，启动机会自动停止工作，防止启动机内单向离合器接合造成磨损，并蓄电池电能消耗。发动机工作过程中，即使再将点火开关7转到启动位置，启动机也不会工作，从而防止启动机驱动齿轮与飞轮齿环撞击而损坏。

3.故障排查方法

(1)启动机不转动

检测插座CONN1的端子C电压，若无电压，故障原因为10A保险熔断或时间继电器6、点火开关7损坏，此时更换保险、时间继电器6、点火开关7即可。若插座CONN1的C端子电压为24V，应检测插座CONN1的A端子电压。

检测插座CONN1的端子A若无电压，为空挡开关9损坏，更换空挡开关9即可;若插座CONN1的A端子电压为24V，应检测插座CONN3的端子1电压。

检测插座CONN3的端子1，若无电压，为空挡继电器8、点火开关7损坏，更换点火开关7、空挡继电器8即可。若插座CONN3的端子1电压若为24V，检测启动机电磁线圈10至启动机继电器3之间线路的电压。若电磁线圈10至启动机继电器3之间线路无电压，为启动继电器3、安全继电器4、60A保险损坏，更换启动继电器3、安全继电器4、60A保险即可。

若检测启动机电磁线圈10至启动机继电器3之间线路的电压为24V，为电磁开关10或启动机的线圈L1、L2损坏，更换线路电磁开关10、启动机11即可。

(2)启动机不能自动停止

发动机启动后若启动机不能自动停止时，应检测发电机中点P电压值，若该电压值为14V，则为安全继电器4损坏，更换安全继电器4即可。若发电机中点P电压小于12V或无电压，为发电机绕组、整流二极管故障，应更换或修理发动机。

(3)关闭点火开关不能停机

检测点火开关7至蓄电池继电器12的电压，若电压为24V，则为点火开关7损坏，应更换点火开关7。若点火开关7至蓄电池继电器12无电压，则检测CONN11的端子1，CONN11的端子1电压为24V，则为油门执行器5故障，应更换油门执行器5。若CONN11的端子1无电压，则为时间继电器6故障，应更换时间继电器6。

4.检修实例

(1)导线断路

1台某型号挖掘机，司机在放下液压锁操纵杆(液压锁止)下车时，误将钥匙转到了启动位置，出现了启动机严重打齿现象。该挖掘机为二手机，买来就有此故障。分析认为，故障可能出在发电机和安全继电器处。用万用表测发电机中点P，有14.3V电压，证明发电机正常，检查发电机中点P至插座CONN2电路，发现CONN2的连线已被剪断，重新接好线后，故障排除，启动功能恢复正常。

(2)时间继电器损坏

1台某型号型挖掘机，出现熄火功能失灵故障，导致发动机有时不能用点火开关停机。分析认为，故障可能出在时间继电器和油门执行器处。用万用表测量时间继电器至蓄电池继电器之间的线路，其通断信号正常，在插座CONN11上测时间继电器输出信号，发现发动机关机后24V信号时有时无，说明故障出在时间继电器，更换同型号的时间继电器后试机，故障消失。