卡特系列动力切换系统和常见故障排除

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[tr][td]卡特彼勒中型液压挖掘机的泵调节中都使用动力切换压力（简称为Ps压力），柴油机和泵控制器通过调节到Ps控制阀的电流以调节泵调节器的Ps压力，从而控制泵的输出流量，实现柴油机和泵的功率匹配。

　　一、工作原理
　　卡特彼勒320C型挖掘机配用3066T型柴油机，带动3个液压泵，即先导泵、左泵和右泵。左、右泵旋转方向相反，都有一个工作原理相同的调节器，可根据输送到调节器的压力以调节泵的斜盘角度，改变泵的排量和输出流量。输送到调节器的压力有：负流量控制压力，左、右泵交叉压力和动力切换压力。
　　其中，动力切换压力Ps来自动力切换压力比例减压阀。当柴油机和泵控制器使传到比例减压阀的电流增大时，Ps压力增加，泵的排量、流量、液压功率均减小；反之亦然。
　　1、动力切换（PS）系统的调节原理
　　在机器运行过程中，柴油机和泵控制器接收到柴油机转速旋钮、在飞轮壳体上的柴油机转速传感器、右泵压力传感器、左泵压力传感器、驾驶室中的监控器、油门马达上的位置反馈器的信息。柴油机和泵控制器连续检测到所有的输入信息，这些信息在电控器中进行计算分析，电控器输出一个信号到右泵上的电磁比例减压阀。减压阀将收到的这个电信号转换成液压信号（动力切换压力）送到泵调节器处辅助控制泵的排量，动力切换压力是电控器通过改变到电磁比例减压阀上的电流以控制动力切换压力的变化。柴油机和泵控制器（ECM）根据柴油机转速旋钮位置、泵压力传感器反馈的泵输出压力和柴油机转速决定动力换挡压力，从而控制泵的输出。Ps调节在旋钮处于第1-9挡时是恒功率调节，第10挡是欠转速调节。
　　（1）柴油机转速旋钮处于第1-9挡时是恒功率调节。随着负载的增加，柴油机速度降低到柴油机速度旋钮所对应的空载转速250r/min时，动力切换压力开始进行调节。在柴油机转速旋钮在第1-9挡时，动力切换压力在柴油机速度下降不超过250r/min时保持不变。当柴油机转速降低到柴油机转速旋钮所对应的空载转速250r/min时，增大动力切换压力使泵的输出流量减小，柴油机的转速维持在速度旋钮所对应的空载转速250r/min。
　　（2）柴油机转速旋钮在第10挡时，进行欠转速控制。这种控制适用于需要大功率或高速行走的状况。欠转速控制时柴油机的转速维持在柴油机最大功率的转速。动力切换压力不断调节泵的流量使柴油机处在额定转速（320C型挖掘机对应的是1800 r/min），当柴油机的转速高于全负载转速时，泵的输出流量会增加，动力切换压力会减小。同样，当柴油机转速低于目标转速时，泵的输出流量会减小，动力切换压力会增加。
　　2、PS系统的备用系统
　　柴油机和泵的控制系统能够正常工作时，控制器就能够正确调节泵的功率。当控制系统出现故障时，机器就可能动作缓慢或者柴油机拖曳甚至熄火，所以在挖掘机中有一套备用系统。当备用开关打到备用位置时，比例减压阀就会和一个47Ω的备用电阻串联，然后将蓄电池电压加到这个串联电阻上，给Ps阀恒定的直流电，使泵处于中等功率工作，不至于使柴油机熄火。
　　这个备用系统可以作为排除PS 系统故障时的一种手段。如果柴油机经常憋灭熄火，想分清楚是控制系统的问题还是比例电磁阀的问题，可使用备用开关。当备用开关放到备用位置时，柴油机仍然熄火，可能就是柴油机或者调节器的问题；如果不熄火，说明电磁阀和调节器可能没有问题，问题可能出在控制系统中。
　　3、Ps的标定和扫描
　　在对Ps进行测试和调整中，主要是Ps的扫描和标定。
　　（1）Ps电磁阀的扫描
　　Ps的扫描就是用监控器或者ET（故障诊断器）启动Ps电磁阀的扫描程序，让电控器从小到大给Ps电磁阀的一个电流，再通过压力表观察电磁阀输出的液压压力是否从小到大均匀地变化，以测试电磁阀的工作状态。测试步骤如下：
　　①关闭柴油机。断开比例减压阀的插头，连接测试线束，将万用表串联到电路中，使用万用表的电流挡。
　　②在动力换挡压力测压口上装一个量程为4900kPa的压力表。
　　③将备用开关置于AUT（自动）位置。
　　④将柴油机转速旋钮设定在第10挡位置。
　　⑤加热液压油使其达到50℃。
　　⑥保证所有操纵杆处于空挡位置。
　　⑦进入监控器的维修模式。执行“PS PRV-SWEEP（动力切换压力比例减压阀-扫描）”测试。
　　⑧万用表上显示为20s内电流从0.2A到0.75A波动。同时，压力计应该跟随显示，从482kPa到3447kPa波动。
　　⑨检查电流和压力是否正常。如果电流正常而压力不正常，说明电磁阀有问题；如果电流和压力都正常，电磁阀工作中正常。
　　（2）Ps的标定
　　Ps控制系统采用开环控制，控制器不知道到泵调节器听实际压力的大小，所以在更换了比例电磁阀或控制器后，必须对Ps压力进行标定。标定可以使用ET或监控器进行，步骤如下：
　　①在动力切换压力开关上装一个量程为4900kPa的压力计。
　　②将备用开关设定在AUTO位置。
　　③将液压油加热到50℃。
　　④进入维修模式。
　　⑤用方向键高亮第2行，并以方向键卷动显示状态，直到出现CALIBRATION（校准）。
　　⑥用方向键高亮第3行。校准装置的名称出现在第3行，并以方向键卷动显示状态，直至出现PS-PRV（动力切换压力比例减压阀）。动力切换压力可被校准为低压和高压。低压的压力为500kPa，高压的压力为2500kPa。
　　⑦用“菜单”健，将高亮区域移至右侧，以便在低压和高压健变化，然后用方向键改变显示。
　　⑧用方向键高亮第4行，改变数值，按“确认”键。
　　⑨第4行会显示一个数值。柴油机转速应增加到柴油机转速旋钮第10挡位置的速度。用压力计读出实际的动力切换压力。记录压力计显示的实际数值。将压力计显示的数值输入到监控器的第4行。设定的数值应尽量接近实际压力。
　　⑩按“设定”键可保存动力切换压力的数值。保存数值后，第3行会高亮。
　　⑾如果显示器上出现错误，错误会显示在信息中心的第4行。

　　二、PS系统的常见故障以及排除方法
　　动力切换系统故障会导致主泵调节器不能正常调节泵的排量，使柴油机和主泵不能很好匹配。常见故障主要是机器动作缓慢，当负载变化较大时，柴油机转速不稳定。
　　当出现此类故障时，应先检查柴油机进气压力和传动装置。如果柴油机进气压力正常，无异响且工作平稳，确认正常后，再检查电控系统。在动力切换系统中，电控系统任何部分出现问题，都可能出现此类故障。这是由于电控系统具有自我保护功能。当电控器不能接收到完整的输入信息时，会将Ps压力固定在最大值，以防止柴油机过载。如果在柴油机的电控系统中出现故障，一般会出现相关的故障代码，可以通过相应的故障排除步骤找出故障点加以排除。如果电控系统正常，可再检查非电控部分。这部分故障一般无故障代码，无法通过电子诊断工具进行诊断。如先导泵压力不足，比例减压阀内泄漏，比例减压阀卡死等。对于这些故障应检查各部分的压力情况，以确定故障部位。如果通过以上检查依然未查明故障原因，应对主泵流量进行测试
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