挖掘机发动机启动停止控制电路的智能化设计研究

摘要：叙述了现有挖掘机发动机启动停止控制电路及其存在的问题，论述了挖掘机发动机新型智能启动停止控制电路及工作原理。该新型智能启动停止控制电路已得到应用，取得了良好的效果，研究成果可供相关工程技术人员参考。

关键词：挖掘机发动机；控制电路；智能化设计；远程控制

0 " 引言

近些年，随着挖掘机技术的进步，一些用户对挖掘机发动机的启动、停止控制提出了智能、可靠、便捷的要求。同时，随着远程遥控挖掘机、无人化和半无人化挖掘机的逐步普及，人们对其发动机远程遥控启动停止提出了更高需求。本文设计了一种挖掘机启停控制电路及控制方法，通过机载控制器、继电器、GPS等设备的综合应用，以低成本高可靠性的方案，实现了挖掘机的延时停机和远程启动停止控制，同时提升了控制过程的安全性。

1 " 原启动停止控制电路存在的问题

1.1 " 启动控制方法及控制电路

1.1.1 " 启动控制方法

常见挖掘机发动机启动和停止均由点火开关控制，点火开关安装于挖掘机操纵箱上，设有OFF、ON、START三个挡位。常见挖掘机发动机启动和停止方法如图1所示。

1.1.2 " 启动控制电路

常见的挖掘机发动机启动和停止控制电路如图2所示。将点火开关SW2旋转到ON挡位时，BR端子和ACC端子为高电平，蓄电池继电器RE1吸合，挖掘机处于“上电”状态。此时将点火开关转到 START 挡位，启动继电器线圈获得高电平并吸合，发动机的启动机MO1工作，启动发动机并使其进入运转状态。点火开关复位至ON位置，发动机处于运转状态。当处于运转状态的发动机需要停机时，将点火开关转到OFF挡，蓄电池继电器RE1断开，挖掘机所有用电器件电源均断开。

1.2 " 存在的问题

由于挖掘机智能化水平不断提高，原有电路已经不能满足挖掘机智能化操纵要求，存在的主要问题如下所述。

一是无法满足延时存储的需要。目前挖掘机配置了越来越多的智能设备，如整机控制器V-ECU，发动机控制器E-ECU，显示器I-ECU等。这些智能设备在接收到停机信号后，还需要一定的时间来完成数据存储。原有电路停机与断电同时进行，无法满足延时存储的需要。

二是没有启动安全保护功能。挖掘机原有电路没有启动安全保护功能，例如挖掘机在未确认整机和发动机工作状态的情况下启动，可能引发安全事故。

三是不能实现远程的启停控制。上述电路不能实现远程的启停控制，这就使整机无法实现无钥匙启动和远程控制功能。

2 " 新型智能启动停止控制电路及控制原理

2.1 " 新型启动停止控制电路

为了解决原电路中存在的问题，我们设计了一种新型智能发动机控制电路。挖掘机发动机新型智能启动停止控制电路如图3所示。

在图3中，将点火开关的启动输出端C端子与新增的启动继电器RE3线圈端连接，用以控制点火开关输出的启动信号。增加了1个安全锁定继电器RE2，用来实现与安全锁定杆的互锁逻辑。增加了2个二极管DI10和DI11，实现上电电路与延时断电电路的隔离，避免互相干扰。引入整机控制器V-ECU、发动机控制器E-ECU，以实现启动过程中的逻辑控制。引入GPS模块，进行远程信号传输，实现车辆启动停止的远程控制。

2.2 " 新型启动停止控制原理

2.2.1 " 现场启动发动机

当需要启动发动机时，先将点火开关SW2转动到ON挡位，通过继电器RE1控制整机上电。将点火开关SW2打开到START挡，继电器RE3闭合导通。此时整机控制器VECU需判断挖掘机安全锁定杆的状态，若锁定杆处于图4所示B状态即锁定状态，则控制继电器RE2吸合。同时发动机控制器判断发动机是否满足启动条件，若满足启动条件，则E1针脚输出低电平。只有当继电器RE2吸合且E1针脚输出低电平时，启动马达MO1方可工作。安全锁定杆的状态如图4所示。

2.2.2 " 发动机现场停机

当需要发动机停机时，将点火开关SW2旋转到OFF挡，整机控制器VECU检测到点火开关状态变化，发出停机指令。发动机控制器EECU通过CAN总线接受此指令，控制发动机熄火。此时点火开关SW2已断开，由整机控制器VECU控制继电器RE1保持吸合状态一定时间，为整机控制器VECU留下保存数据的时间，实现延时断电，且延时时间可以根据需求进行设定。

2.2.3 " 发动机远程启动

当需要挖掘机发动机远程启动时，机载GPS接收来自远程的遥控启动指令，整机控制器VECU通过CAN总线接受此指令并进行逻辑判定，经检测挖掘机整机满足启动要求，且其发动机处理熄火状态时，控制继电器RE2、继电器RE3吸合，启动机MO1得电将发动机启动。

2.2.4 " 发动机远程停机

当需要挖掘机发动机远程停机时，机载GPS接收到来自远程的遥控停机指令，挖掘机整机控制器VECU通过CAN总线接受此指令，并向发动机控制器EECU发出停机指令，发动机控制器EECU控制发动机熄火。另外，整机控制器VECU检测到整机有严重故障或危险，也会自动控制发动机停机。

3 " 结束语

本文针对现有挖掘机启动停止电路存在的问题，提出一种新型智能控制电路，通过机载控制器、继电器的复合应用，实现了挖掘机的延时停机和远程启动停止控制，提升了挖掘机启动动作时的安全性。挖掘机智能化的快速发展，对挖掘机控制电路提出了越来越高的需求，本文提出的挖掘机发动机智能启动停止控制电路，已在部分主机厂的国四阶段挖掘机上应用，取得了良好的效果，具有较好的推广应用价值。