【修机】从业人员必知，发动机油门控制系统原理

一

油门控制系统工作原理

液压挖掘机发动机油门控制系统主要由油门旋钮6、控制器9、油门电动机12、转速传感器7等电器元件组成，其原理如图1所示。该油门控制系统用于实现发动机转速的智能控制，这种智能控制可有效利用发动机功率，使发动机动力与液压系统取得最佳匹配效果。

当启动开关1打到ON挡时，电磁式电源总开关2得电吸合。启动发动机后(启动电路从略)，发电机5输出的电流经过电磁式电源总开关2分为2路:一路直接给显示器8、控制器9、应急模式开关11和应急油门控制模块14供电;另一路经启动开关1给控制器9输出上电信号，同时给油门旋钮6供电，控制器9上的信号灯点亮。

当油门旋钮6调节至某个挡位时，油门旋钮6将对应挡位的油门信号、转速传感器7将发动机转速信号、油门电动机12的位移传感器将位移信号反馈给控制器9。控制器9将上述反馈信号处理后输出驱动信号，驱动油门电动机12拉动油门拉杆，使油门拉杆位置发生变化，进而使发动机的转速向目标转速改变。

当发动机转速达到油门旋钮对应挡位设定的转速值时，控制器9停止输出驱动信号，从而完成对发动机油门位置的自动控制。同时，控制器9输出对应挡位的电流值给主泵比例电磁阀10，用于控制主泵斜盘倾角，确保主泵功率与发动机功率达到最佳匹配值。

当控制器9出现故障，导致发动机转速无法调整时，可先将应急模式开关11扳到应急一侧，再使用应急油门控制开关13调节发动机油门的大小，以确保挖掘机还能继续工作。

为降低挖掘机油耗，发动机油门控制系统还有自动怠速功能和机械怠速功能。自动怠速功能是当油门旋钮挡位对应的发动机转速大于1350r/min且挖掘机没有动作时(先导压力PX开关16和先导压力PY开关15打开)，延时3s后执行自动怠速功能，并维持这个转速。当挖掘机有动作时，控制系统将在1s之内将发动机转速上升到原来的转速。

机械怠速功能是当挖掘机无动作且发动机转速大于机械怠速(1000±50)r/min时，按下机械怠速开关17，控制系统自动将发动机转速下降到1000±50r/min，并维持这个转速，当挖掘机有动作时，控制系统将在1s之内将发动机转速上升到原来的转速。

液压挖掘机在装配或更换油门软轴、油门电动机或控制器等相关部件后，需重新进行电控系统自动油门设定，使油门旋钮各挡位能对应控制系统设定的发动机转速，确保自动油门控制功能正常工作。

二

故障排查方法

发动机油门控制系统常见故障有电动油门不起作用、自动怠速功能或机械怠速功能异常等情况。

(1)电动油门不起作用

电动油门不起作用故障的检查顺序如下所述。用万用电表测量油门旋钮，当油门旋钮在I挡和X挡之间调节时，其电阻值是否在1~4kΩ之间变化。若油门旋钮电阻值没有变化，说明油门旋钮损坏，更换即可。若油门旋钮电阻值有变化，则将模式开关选择到应急模式，测试应急油门开关可否增、减油门。若应急油门开关可调节油门，应检查应急模式开关到控制器ECU-2000之间的“97#和98#”连线是否正常。发动机油门控制系统的应急模式如图2所示。

若应急油门开关不能增、减油门，应进行以下检查:按住应急油门开关增大或减小油门，用万用电表测量伺服电动机上的119#和119A#线之间是否有24V电压。若有24V电压，可能是伺服电动机出现故障;若没有24V电压，应拆下转接盒里的模式选择开关及应急油门开关，先检查其接线是牢固，再检查从开关到应急油门控制模块的线束连接是否正常。

若上述线路连接完好，应在伺服电动机上的119#和119A#线之间通上正、反向电压，检查伺服电动机伸缩臂是否能伸出或缩回。同时，用万用电表测量伺服电机位置反馈“71#和72#”线之间的电阻值应该在0~10kΩ之间连续变化。若伺服电动机伸缩后测量出来的电阻值正常，则应检查变化的电阻信号是否输送给控制器(可从控制器接头端子测量伺服电动机电阻变化情况)。如果测量出该电阻值不正常，则应检查相关线束是否正常。若线束正常，则是伺服电动机位置反馈信号损坏。经过以上检查，若判断所检查的部件均完好，则可判断为控制器存在故障。

(2)自动怠速功能异常

挖掘机发动机自动怠速异常通常分2种情况:一是发动机高速且先导手柄中位时，发动机转速不能自动下降到怠速，二是发动机怠速且先导手柄动作时，发动机转速提不起来。

当挖掘机所有先导手柄回到中位时，ECU应控制发动机油门自动降低到怠速1350r/min转速，使发动机处于低油耗状态。当挖掘机工作装置动作时，先导油在回路中建立起先导压力，安装在回路中的压力开关(PX/PY)在压力达到设定值时，压力开关应导通，给ECU接地信号，ECU通过伺服电动机控制油门将发动机转速提升到工作速度。当挖掘机工作装置停止动作时，先导油在回路中失去先导压力，安装在回路中的压力开关(PX/PY)应断开，给ECU断开信号，ECU通过伺服电动机控制油门将发动机降低到低怠速。

发动机高速时怠速降不下来，说明ECU持续接到接地信号，使伺服电动机维持在高速状态。检查时可拔掉压力开关PX、PY的插座接线端，若系统自动怠速正常，说明压力开关损坏，更换即可;若速度降不下来，应检查压力开关信号线是否短路或控制器内部是否有故障。

扳动先导手柄时，发动机转速仍然保持怠速，说明压力开关对控制器一直反馈开路信号。检查时可拔下接到压力开关PX、PY上的接线插座，用1根辅助导线连接正负极接线端，查看发动机转速是否迅速提升。若提升起来，说明压力开关损坏;若无变化，则检查压力开关信号线是否短路、断路，或控制器内部是否有故障。

挖掘机机械怠速与自动怠速的区别是手动降速与自动降速，机械怠速故障处理方法与自动怠速类似，这里不再赘述。

三

故障排查实例

(1)故障现象

1台20t挖掘机，在调试过程中出现自动油门不能调节故障，在反复测试寻找故障的过程中，显示器突然先后出现通讯中断和黑屏故障。

(2)故障排查

首先排查仪表电路，发现仪表保险丝烧坏，更换保险后显示器能够正常开启，但自动油门仍不能调节;其次，使用万用电表测量油门旋钮在I挡和X挡之间旋转时电阻值正常。再次，将发动机转换到应急模式，通过应急油门开关增、减油门，油门可调节。然后，测量应急模式开关到控制器ECU-2000之间的“97#和98#”连线，发现驱动线存在短路现象，修复该线路后试机，故障仍然存在。接着，在伺服电动机上的“119#和119A#”线之间通上正、反向电压，伺服电动机伸缩臂工作正常，同时测量伺服电动机的位置反馈“71#和72#”线之间的电阻在0~10kΩ以内连续变化，说明伺服电动机的位置反馈电阻值正常。最后，分析以上检测结果均正常，可判断控制器存在问题。更换控制器后试机，故障现象消失。拆检更换下来的控制器，发现其驱动电路内部电阻烧坏，遂将旧件返厂修复。

(3)原因分析

分析认为，该挖掘机安装的是老式控制器，没有大电流输出保护装置。在长时间油门标定过程中，驱动伺服电动机的线路短接，产生了很大短路电流。长时间的大电流不仅烧毁了控制器电路，同时烧坏了给仪表和控制器供电电路上的保险丝，所以在测试过程中显示器突然出现通讯中断和黑屏。改进后的控制器在电动机驱动电路中增加了驱动电流采集电路，当驱动电流超过一定数值时，控制器将不再输出驱动信号，有效避免了因电动机驱动电路大电流放电而烧坏控制器故障的发生。

本文选自《工程机械与维修》杂志2017年第8期

作者：张杰 李建强 丁蒲刚 刘洪涛