一
油門控制系統工作原理
液壓挖掘機發動機油門控制系統主要由油門旋鈕6、控制器9、油門電動機12、轉速傳感器7等電器元件組成，其原理如圖1所示。該油門控制系統用於實現發動機轉速的智能控制，這種智能控制可有效利用發動機功率，使發動機動力與液壓系統取得最佳匹配效果。
當啟動開關1打到ON擋時，電磁式電源總開關2得電吸合。啟動發動機後(啟動電路從略)，發電機5輸出的電流經過電磁式電源總開關2分為2路:一路直接給顯示器8、控制器9、應急模式開關11和應急油門控制模塊14供電;另一路經啟動開關1給控制器9輸出上電信號，同時給油門旋鈕6供電，控制器9上的信號燈點亮。
當油門旋鈕6調節至某個擋位時，油門旋鈕6將對應擋位的油門信號、轉速傳感器7將發動機轉速信號、油門電動機12的位移傳感器將位移信號反饋給控制器9。控制器9將上述反饋信號處理後輸出驅動信號，驅動油門電動機12拉動油門拉桿，使油門拉桿位置發生變化，進而使發動機的轉速向目標轉速改變。
當發動機轉速達到油門旋鈕對應擋位設定的轉速值時，控制器9停止輸出驅動信號，從而完成對發動機油門位置的自動控制。同時，控制器9輸出對應擋位的電流值給主泵比例電磁閥10，用於控制主泵斜盤傾角，確保主泵功率與發動機功率達到最佳匹配值。
當控制器9出現故障，導致發動機轉速無法調整時，可先將應急模式開關11扳到應急一側，再使用應急油門控制開關13調節發動機油門的大小，以確保挖掘機還能繼續工作。
為降低挖掘機油耗，發動機油門控制系統還有自動怠速功能和機械怠速功能。自動怠速功能是當油門旋鈕擋位對應的發動機轉速大於1350r/min且挖掘機沒有動作時(先導壓力PX開關16和先導壓力PY開關15打開)，延時3s後執行自動怠速功能，並維持這個轉速。當挖掘機有動作時，控制系統將在1s之內將發動機轉速上升到原來的轉速。
機械怠速功能是當挖掘機無動作且發動機轉速大於機械怠速(1000±50)r/min時，按下機械怠速開關17，控制系統自動將發動機轉速下降到1000±50r/min，並維持這個轉速，當挖掘機有動作時，控制系統將在1s之內將發動機轉速上升到原來的轉速。
液壓挖掘機在裝配或更換油門軟軸、油門電動機或控制器等相關部件後，需重新進行電控系統自動油門設定，使油門旋鈕各擋位能對應控制系統設定的發動機轉速，確保自動油門控制功能正常工作。
二
故障排查方法
發動機油門控制系統常見故障有電動油門不起作用、自動怠速功能或機械怠速功能異常等情況。
(1)電動油門不起作用
電動油門不起作用故障的檢查順序如下所述。用萬用電表測量油門旋鈕，當油門旋鈕在I擋和X擋之間調節時，其電阻值是否在1~4kΩ之間變化。若油門旋鈕電阻值沒有變化，說明油門旋鈕損壞，更換即可。若油門旋鈕電阻值有變化，則將模式開關選擇到應急模式，測試應急油門開關可否增、減油門。若應急油門開關可調節油門，應檢查應急模式開關到控制器ECU-2000之間的“97#和98#”連線是否正常。發動機油門控制系統的應急模式如圖2所示。
若應急油門開關不能增、減油門，應進行以下檢查:按住應急油門開關增大或減小油門，用萬用電表測量伺服電動機上的119#和119A#線之間是否有24V電壓。若有24V電壓，可能是伺服電動機出現故障;若沒有24V電壓，應拆下轉接盒裡的模式選擇開關及應急油門開關，先檢查其接線是牢固，再檢查從開關到應急油門控制模塊的線束連接是否正常。
若上述線路連接完好，應在伺服電動機上的119#和119A#線之間通上正、反向電壓，檢查伺服電動機伸縮臂是否能伸出或縮回。同時，用萬用電表測量伺服電機位置反饋“71#和72#”線之間的電阻值應該在0~10kΩ之間連續變化。若伺服電動機伸縮後測量出來的電阻值正常，則應檢查變化的電阻信號是否輸送給控制器(可從控制器接頭端子測量伺服電動機電阻變化情況)。如果測量出該電阻值不正常，則應檢查相關線束是否正常。若線束正常，則是伺服電動機位置反饋信號損壞。經過以上檢查，若判斷所檢查的部件均完好，則可判斷為控制器存在故障。
(2)自動怠速功能異常
挖掘機發動機自動怠速異常通常分2種情況:一是發動機高速且先導手柄中位時，發動機轉速不能自動下降到怠速，二是發動機怠速且先導手柄動作時，發動機轉速提不起來。
當挖掘機所有先導手柄回到中位時，ECU應控制發動機油門自動降低到怠速1350r/min轉速，使發動機處於低油耗狀態。當挖掘機工作裝置動作時，先導油在迴路中建立起先導壓力，安裝在迴路中的壓力開關(PX/PY)在壓力達到設定值時，壓力開關應導通，給ECU接地信號，ECU通過伺服電動機控制油門將發動機轉速提升到工作速度。當挖掘機工作裝置停止動作時，先導油在迴路中失去先導壓力，安裝在迴路中的壓力開關(PX/PY)應斷開，給ECU斷開信號，ECU通過伺服電動機控制油門將發動機降低到低怠速。
發動機高速時怠速降不下來，說明ECU持續接到接地信號，使伺服電動機維持在高速狀態。檢查時可拔掉壓力開關PX、PY的插座接線端，若系統自動怠速正常，說明壓力開關損壞，更換即可;若速度降不下來，應檢查壓力開關信號線是否短路或控制器內部是否有故障。
扳動先導手柄時，發動機轉速仍然保持怠速，說明壓力開關對控制器一直反饋開路信號。檢查時可拔下接到壓力開關PX、PY上的接線插座，用1根輔助導線連接正負極接線端，查看發動機轉速是否迅速提升。若提升起來，說明壓力開關損壞;若無變化，則檢查壓力開關信號線是否短路、斷路，或控制器內部是否有故障。
挖掘機機械怠速與自動怠速的區別是手動降速與自動降速，機械怠速故障處理方法與自動怠速類似，這裡不再贅述。
三
故障排查實例
(1)故障現象
1臺20t挖掘機，在調試過程中出現自動油門不能調節故障，在反覆測試尋找故障的過程中，顯示器突然先後出現通訊中斷和黑屏故障。
(2)故障排查
首先排查儀表電路，發現儀表保險絲燒壞，更換保險後顯示器能夠正常開啟，但自動油門仍不能調節;其次，使用萬用電表測量油門旋鈕在I擋和X擋之間旋轉時電阻值正常。再次，將發動機轉換到應急模式，通過應急油門開關增、減油門，油門可調節。然後，測量應急模式開關到控制器ECU-2000之間的“97#和98#”連線，發現驅動線存在短路現象，修復該線路後試機，故障仍然存在。接著，在伺服電動機上的“119#和119A#”線之間通上正、反向電壓，伺服電動機伸縮臂工作正常，同時測量伺服電動機的位置反饋“71#和72#”線之間的電阻在0~10kΩ以內連續變化，說明伺服電動機的位置反饋電阻值正常。最後，分析以上檢測結果均正常，可判斷控制器存在問題。更換控制器後試機，故障現象消失。拆檢更換下來的控制器，發現其驅動電路內部電阻燒壞，遂將舊件返廠修復。
(3)原因分析
分析認為，該挖掘機安裝的是老式控制器，沒有大電流輸出保護裝置。在長時間油門標定過程中，驅動伺服電動機的線路短接，產生了很大短路電流。長時間的大電流不僅燒燬了控制器電路，同時燒壞了給儀表和控制器供電電路上的保險絲，所以在測試過程中顯示器突然出現通訊中斷和黑屏。改進後的控制器在電動機驅動電路中增加了驅動電流採集電路，當驅動電流超過一定數值時，控制器將不再輸出驅動信號，有效避免了因電動機驅動電路大電流放電而燒壞控制器故障的發生。
本文選自《工程機械與維修》雜誌2017年第8期
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