320C型挖掘機(jī)動力切換系統(tǒng)工作原理以及常見故障排除

卡特彼勒中型液壓挖掘機(jī)的泵調(diào)節(jié)中都使用動力切換壓力（簡稱為Ps壓力），柴油機(jī)和泵控制器通過調(diào)節(jié)到Ps控制閥的電流以調(diào)節(jié)泵調(diào)節(jié)器的Ps壓力，從而控制泵的輸出流量，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)和泵的功率匹配。

　　一、工作原理
　　卡特彼勒320C型挖掘機(jī)配用3066T型柴油機(jī)，帶動3個(gè)液壓泵，即先導(dǎo)泵、左泵和右泵。左、右泵旋轉(zhuǎn)方向相反，都有一個(gè)工作原理相同的調(diào)節(jié)器，可根據(jù)輸送到調(diào)節(jié)器的壓力以調(diào)節(jié)泵的斜盤角度，改變泵的排量和輸出流量。輸送到調(diào)節(jié)器的壓力有：負(fù)流量控制壓力，左、右泵交叉壓力和動力切換壓力。
　　其中，動力切換壓力Ps來自動力切換壓力比例減壓閥。當(dāng)柴油機(jī)和泵控制器使傳到比例減壓閥的電流增大時(shí)，Ps壓力增加，泵的排量、流量、液壓功率均減??；反之亦然。
　　1、動力切換（PS）系統(tǒng)的調(diào)節(jié)原理
　　在機(jī)器運(yùn)行過程中，柴油機(jī)和泵控制器接收到柴油機(jī)轉(zhuǎn)速旋鈕、在飛輪殼體上的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、右泵壓力傳感器、左泵壓力傳感器、駕駛室中的監(jiān)控器、油門馬達(dá)上的位置反饋器的信息。柴油機(jī)和泵控制器連續(xù)檢測到所有的輸入信息，這些信息在電控器中進(jìn)行計(jì)算分析，電控器輸出一個(gè)信號到右泵上的電磁比例減壓閥。減壓閥將收到的這個(gè)電信號轉(zhuǎn)換成液壓信號（動力切換壓力）送到泵調(diào)節(jié)器處輔助控制泵的排量，動力切換壓力是電控器通過改變到電磁比例減壓閥上的電流以控制動力切換壓力的變化。柴油機(jī)和泵控制器（ECM）根據(jù)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速旋鈕位置、泵壓力傳感器反饋的泵輸出壓力和柴油機(jī)轉(zhuǎn)速決定動力換擋壓力，從而控制泵的輸出。Ps調(diào)節(jié)在旋鈕處于第1-9擋時(shí)是恒功率調(diào)節(jié)，第10擋是欠轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。
　?。?）柴油機(jī)轉(zhuǎn)速旋鈕處于第1-9擋時(shí)是恒功率調(diào)節(jié)。隨著負(fù)載的增加，柴油機(jī)速度降低到柴油機(jī)速度旋鈕所對應(yīng)的空載轉(zhuǎn)速250r/min時(shí)，動力切換壓力開始進(jìn)行調(diào)節(jié)。在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速旋鈕在第1-9擋時(shí)，動力切換壓力在柴油機(jī)速度下降不超過250r/min時(shí)保持不變。當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速降低到柴油機(jī)轉(zhuǎn)速旋鈕所對應(yīng)的空載轉(zhuǎn)速250r/min時(shí)，增大動力切換壓力使泵的輸出流量減小，柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速維持在速度旋鈕所對應(yīng)的空載轉(zhuǎn)速250r/min。
　?。?）柴油機(jī)轉(zhuǎn)速旋鈕在第10擋時(shí)，進(jìn)行欠轉(zhuǎn)速控制。這種控制適用于需要大功率或高速行走的狀況。欠轉(zhuǎn)速控制時(shí)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速維持在柴油機(jī)最大功率的轉(zhuǎn)速。動力切換壓力不斷調(diào)節(jié)泵的流量使柴油機(jī)處在額定轉(zhuǎn)速（320C型挖掘機(jī)對應(yīng)的是1800 r/min），當(dāng)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速高于全負(fù)載轉(zhuǎn)速時(shí)，泵的輸出流量會增加，動力切換壓力會減小。同樣，當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速低于目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)，泵的輸出流量會減小，動力切換壓力會增加。
　　2、PS系統(tǒng)的備用系統(tǒng)
　　柴油機(jī)和泵的控制系統(tǒng)能夠正常工作時(shí)，控制器就能夠正確調(diào)節(jié)泵的功率。當(dāng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，機(jī)器就可能動作緩慢或者柴油機(jī)拖曳甚至熄火，所以在挖掘機(jī)中有一套備用系統(tǒng)。當(dāng)備用開關(guān)打到備用位置時(shí)，比例減壓閥就會和一個(gè)47Ω的備用電阻串聯(lián)，然后將蓄電池電壓加到這個(gè)串聯(lián)電阻上，給Ps閥恒定的直流電，使泵處于中等功率工作，不至于使柴油機(jī)熄火。
　　這個(gè)備用系統(tǒng)可以作為排除PS 系統(tǒng)故障時(shí)的一種手段。如果柴油機(jī)經(jīng)常憋滅熄火，想分清楚是控制系統(tǒng)的問題還是比例電磁閥的問題，可使用備用開關(guān)。當(dāng)備用開關(guān)放到備用位置時(shí)，柴油機(jī)仍然熄火，可能就是柴油機(jī)或者調(diào)節(jié)器的問題；如果不熄火，說明電磁閥和調(diào)節(jié)器可能沒有問題，問題可能出在控制系統(tǒng)中。
　　3、Ps的標(biāo)定和掃描
　　在對Ps進(jìn)行測試和調(diào)整中，主要是Ps的掃描和標(biāo)定。
　?。?）Ps電磁閥的掃描
　　Ps的掃描就是用監(jiān)控器或者ET（故障診斷器）啟動Ps電磁閥的掃描程序，讓電控器從小到大給Ps電磁閥的一個(gè)電流，再通過壓力表觀察電磁閥輸出的液壓壓力是否從小到大均勻地變化，以測試電磁閥的工作狀態(tài)。測試步驟如下：
　　①關(guān)閉柴油機(jī)。斷開比例減壓閥的插頭，連接測試線束，將萬用表串聯(lián)到電路中，使用萬用表的電流擋。
　　②在動力換擋壓力測壓口上裝一個(gè)量程為4900kPa的壓力表。
　?、蹖溆瞄_關(guān)置于AUT（自動）位置。
　?、軐⒉裼蜋C(jī)轉(zhuǎn)速旋鈕設(shè)定在第10擋位置。
　　⑤加熱液壓油使其達(dá)到50℃。
　?、薇ＷC所有操縱桿處于空擋位置。
　?、哌M(jìn)入監(jiān)控器的維修模式。執(zhí)行“PS PRV-SWEEP（動力切換壓力比例減壓閥-掃描）”測試。
　　⑧萬用表上顯示為20s內(nèi)電流從0.2A到0.75A波動。同時(shí)，壓力計(jì)應(yīng)該跟隨顯示，從482kPa到3447kPa波動。
　?、釞z查電流和壓力是否正常。如果電流正常而壓力不正常，說明電磁閥有問題；如果電流和壓力都正常，電磁閥工作中正常。
　　（2）Ps的標(biāo)定
　　Ps控制系統(tǒng)采用開環(huán)控制，控制器不知道到泵調(diào)節(jié)器聽實(shí)際壓力的大小，所以在更換了比例電磁閥或控制器后，必須對Ps壓力進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定可以使用ET或監(jiān)控器進(jìn)行，步驟如下：
　?、僭趧恿η袚Q壓力開關(guān)上裝一個(gè)量程為4900kPa的壓力計(jì)。
　　②將備用開關(guān)設(shè)定在AUTO位置。
　?、蹖⒁簤河图訜岬?0℃。
　　④進(jìn)入維修模式。
　　⑤用方向鍵高亮第2行，并以方向鍵卷動顯示狀態(tài)，直到出現(xiàn)CALIBRATION（校準(zhǔn)）。
　?、抻梅较蜴I高亮第3行。校準(zhǔn)裝置的名稱出現(xiàn)在第3行，并以方向鍵卷動顯示狀態(tài)，直至出現(xiàn)PS-PRV（動力切換壓力比例減壓閥）。動力切換壓力可被校準(zhǔn)為低壓和高壓。低壓的壓力為500kPa，高壓的壓力為2500kPa。
　?、哂谩安藛巍苯?，將高亮區(qū)域移至右側(cè)，以便在低壓和高壓健變化，然后用方向鍵改變顯示。
　?、嘤梅较蜴I高亮第4行，改變數(shù)值，按“確認(rèn)”鍵。
　?、岬?行會顯示一個(gè)數(shù)值。柴油機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)增加到柴油機(jī)轉(zhuǎn)速旋鈕第10擋位置的速度。用壓力計(jì)讀出實(shí)際的動力切換壓力。記錄壓力計(jì)顯示的實(shí)際數(shù)值。將壓力計(jì)顯示的數(shù)值輸入到監(jiān)控器的第4行。設(shè)定的數(shù)值應(yīng)盡量接近實(shí)際壓力。
　　⑩按“設(shè)定”鍵可保存動力切換壓力的數(shù)值。保存數(shù)值后，第3行會高亮。
　?、先绻@示器上出現(xiàn)錯(cuò)誤，錯(cuò)誤會顯示在信息中心的第4行。

　　二、PS系統(tǒng)的常見故障以及排除方法
　　動力切換系統(tǒng)故障會導(dǎo)致主泵調(diào)節(jié)器不能正常調(diào)節(jié)泵的排量，使柴油機(jī)和主泵不能很好匹配。常見故障主要是機(jī)器動作緩慢，當(dāng)負(fù)載變化較大時(shí)，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。
　　當(dāng)出現(xiàn)此類故障時(shí)，應(yīng)先檢查柴油機(jī)進(jìn)氣壓力和傳動裝置。如果柴油機(jī)進(jìn)氣壓力正常，無異響且工作平穩(wěn)，確認(rèn)正常后，再檢查電控系統(tǒng)。在動力切換系統(tǒng)中，電控系統(tǒng)任何部分出現(xiàn)問題，都可能出現(xiàn)此類故障。這是由于電控系統(tǒng)具有自我保護(hù)功能。當(dāng)電控器不能接收到完整的輸入信息時(shí)，會將Ps壓力固定在最大值，以防止柴油機(jī)過載。如果在柴油機(jī)的電控系統(tǒng)中出現(xiàn)故障，一般會出現(xiàn)相關(guān)的故障代碼，可以通過相應(yīng)的故障排除步驟找出故障點(diǎn)加以排除。如果電控系統(tǒng)正常，可再檢查非電控部分。這部分故障一般無故障代碼，無法通過電子診斷工具進(jìn)行診斷。如先導(dǎo)泵壓力不足，比例減壓閥內(nèi)泄漏，比例減壓閥卡死等。對于這些故障應(yīng)檢查各部分的壓力情況，以確定故障部位。如果通過以上檢查依然未查明故障原因，應(yīng)對主泵流量進(jìn)行測試。通過測試確定主泵及主泵的調(diào)節(jié)器工作是否正常。如果主泵及調(diào)節(jié)器工作異常，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整或維修。如果主泵工作正常，應(yīng)對主控閥進(jìn)行故障排查。

• 卡特彼勒
• 320C