K2000E發(fā)動機電控系統(tǒng)升級改進

嚴 強

(江西銅業(yè)集團公司德興銅礦， 江西 德興市 334224)

0 引 言

德興銅礦有 25臺 730E電動輪汽車標配K2000E發(fā)動機，作為 K2000E發(fā)動機的大腦——CM440-CENSE模塊已不再生產(chǎn)及銷售。因此，K2000E發(fā)動機CM440-CENSE模塊損壞無法使用，必須升級為新版的CM2330-CENSE模塊。

升級為新版 CM2330-CENSE模塊后，發(fā)動機紅燈132#假故障頻繁，達到了每臺車每月平均4次假報警，每出現(xiàn)一次紅燈亮及通訊故障，都要占用車輛作業(yè)時間2 h以上進行檢修。分析廠家提供的升級方案，發(fā)現(xiàn)該模塊接插件多，需要加裝3把線束，其中2把線束處于高溫區(qū)，容易過熱損壞，還需要將CM500-CENTRY電控線束從車上拆下并改變針件安裝孔。升級后不能與CM440-CENSE模塊直接兼容互換，升級工作量大、時間長，平均每升級1臺車需要8 h，線束多、接插件多造成數(shù)據(jù)通訊故障點多，經(jīng)常出現(xiàn)筆記本電腦不能與 CENSE模塊通訊的故障，約每臺每月2次，25臺車每月由于處理 132#及通訊故障導(dǎo)致不能作業(yè)的時間共計300 h，按0.5 h運輸1車，運距5 km，每車裝載166 t，全年共少運輸 5976000 t·km。因此，本文針對CM2330-CENSE電控系統(tǒng)與 CM440-CENSE電控系統(tǒng)不兼容、發(fā)動機紅燈132#假故障頻繁等問題進行技術(shù)攻關(guān)。

1 電控原理的梳理

根據(jù)歷年故障排查處理情況，梳理K2000E發(fā)動機電控原理，仔細審閱730E與K2000E發(fā)動機電控原理圖，通過解體 1臺套報廢的 CENSE、CENTRY線束進行原理對比及測繪，發(fā)現(xiàn)康明斯公司提供的原版(見圖1)K2000E發(fā)動機電控原理圖存在發(fā)動機雙轉(zhuǎn)速傳感器原理邏輯錯誤，油門踏板回路信號與發(fā)動機雙速傳感器其中的一個傳感器回路信號有沖突。

圖1 K2000E發(fā)動機電控原理圖

因此，對K2000E發(fā)動機油門位置傳感器電路與發(fā)動機雙速傳感器電路，即CM500-CENTRY模塊 4#、13#、17#、18#、19#、24#針腳進行核實并測試，結(jié)果分別為：4#—發(fā)動機雙速傳感器信號針腳；13#—用于承載GE系統(tǒng)油門頻率信號的發(fā)動機+5 V工作電源針腳；17#—發(fā)動機雙速傳感器信號針腳；18#—油門位置傳感器回路針腳；19#—實測CM500-CENTRY線束19#針腳無導(dǎo)線連接，不使用（可能是安裝在其它工程機械裝備上的K2000E發(fā)動機油門位置傳感器回路針腳）；24#—發(fā)動機公用地線針腳。

針對原版圖紙錯誤及730E電動輪汽車不需要的線路進行簡化修正，見圖2。CENSE原理圖存在發(fā)動機J1939通訊端口未標出（CENSE-B排03#、08#、23#針腳）。

圖2 簡化修正后的發(fā)動機電控原理

2 技術(shù)準備及可行性分析論證

針對發(fā)動機在 730E電動輪汽車上出現(xiàn)紅燈132#故障的問題進行代碼分析，為了車輛的安全運行，只要發(fā)動機紅燈亮，駕駛員必須立即將車輛停放在安全位置并立即熄火，待維修人員用電腦調(diào)閱并排查故障，出現(xiàn)132#故障此前的處理措施是斷開24 V蓄電池電源開關(guān)，待1 min后再合上24 V蓄電池電源開關(guān)，采用該措施有時并不能消除故障，有時必須電源開關(guān)等待3～4 h或更長時間，故障才能消除。經(jīng)過分析認為是發(fā)動機電控系統(tǒng)升級后發(fā)動機軟件沖突導(dǎo)致132#故障頻發(fā)。132#故障的描述是CM500-CENTRY模塊19#針腳（油門位置傳感器回路）檢測到信號電壓低于+0.14 V。

從技術(shù)角度出發(fā)，為了消除發(fā)動機132#紅燈亮假故障頻發(fā)現(xiàn)象，必須給 19#針腳加裝信號導(dǎo)線。為避免改進后出現(xiàn)另一發(fā)動機紅燈131#故障，該信號電壓必須大于+0.14 V且小于+4.71 V；經(jīng)過實測CM500-CENTRY模塊18#針腳到GE系統(tǒng)556的回路信號電壓+2.4 V符合這一技術(shù)要求。

131#故障的描述是在CM500-CENTRY模塊19#針腳（油門位置傳感器回路）檢測到信號電壓高于+4.71 V。

3 制定升級改進方案

消除132#故障的改進：將CM500-CENTRY線束的19#針腳引出導(dǎo)線經(jīng)過1個5 A保險后并聯(lián)到GE系統(tǒng)的導(dǎo)線編號556#的接線端子上（見圖3）。

圖3 發(fā)動機電動升級改進

INLINE通訊方式的改進：在 730E駕駛室內(nèi)VHMS與發(fā)動機通訊的型號為 DT04-3P-P007的PB25電氣三通上的原120 Ω電阻上并聯(lián)1只120 Ω電阻，使之達到J1939通訊協(xié)議的線路阻抗60 Ω要求，并將其按圖4中電壓高、低及屏蔽線分別接入INLINE6通訊端口中，在GE電氣柜后部分別找到TB36接線排的A、B、G、D接線端子，利用阻燃耐磨線束將其引入 INLINE6通訊端口中，將INLINE6通訊端口固定在駕駛室內(nèi)稱重通訊端口附件，便于使用。該改造方式只需要1把駕駛室到控制柜的線束，減少了1把發(fā)動機高溫區(qū)到駕駛室的線束和1把發(fā)動機高溫區(qū)到控制柜的線束，比廠家推薦的方案減少了2把高溫區(qū)線束，且減少接插件，降低了通訊故障率和改造維護工作量。

圖4 改進后的通訊端口針腳分布

4 升級改進的效果

在16#車對消除132#故障和INLNE通訊方式進行了改進，在使用CM440-CENSE模塊時，筆記本電腦的RS232通訊端口與K2000E的RS232通訊端口能夠直接通訊，不需拔拆插件及線路，效果非常好；筆記本電腦、INLINE2適配器與 CM500-CENTRY模塊進行通訊連接測試，能夠直接通訊，不需拔拆插件及線路，效果非常好；拆下 CM440-CENSE模塊，裝上CM2330-CENSE模塊，筆記本電腦、INLINE6適配器與CM500-CENTRY模塊和CM2330-CENSE模塊進行通訊連接測試，也能夠直接通訊，不需拔拆插件及線路，效果非常好；跟蹤運行200，500 h未出現(xiàn)過131#、132#及通訊故障。