K2000E發動機電控系統升級改進

嚴 強

(江西銅業集團公司德興銅礦， 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發動機，作為 K2000E發動機的大腦——CM440-CENSE模塊已不再生產及銷售。因此，K2000E發動機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，每出現一次紅燈亮及通訊故障，都要占用車輛作業時間2 h以上進行檢修。分析廠家提供的升級方案，發現該模塊接插件多，需要加裝3把線束，其中2把線束處于高溫區，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、接插件多造成數據通訊故障點多，經常出現筆記本電腦不能與 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#及通訊故障導致不能作業的時間共計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電控系統與 CM440-CENSE電控系統不兼容、發動機紅燈132#假故障頻繁等問題進行技術攻關。

1 電控原理的梳理

根據歷年故障排查處理情況，梳理K2000E發動機電控原理，仔細審閱730E與K2000E發動機電控原理圖，通過解體 1臺套報廢的 CENSE、CENTRY線束進行原理對比及測繪，發現康明斯公司提供的原版(見圖1)K2000E發動機電控原理圖存在發動機雙轉速傳感器原理邏輯錯誤，油門踏板回路信號與發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發動機電控原理圖

因此，對K2000E發動機油門位置傳感器電路與發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，結果分別為：4#—發動機雙速傳感器信號針腳；13#—用于承載GE系統油門頻率信號的發動機+5 V工作電源針腳；17#—發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#針腳無導線連接，不使用（可能是安裝在其它工程機械裝備上的K2000E發動機油門位置傳感器回路針腳）；24#—發動機公用地線針腳。

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 簡化修正后的發動機電控原理

2 技術準備及可行性分析論證

針對發動機在 730E電動輪汽車上出現紅燈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閱并排查故障，出現132#故障此前的處理措施是斷開24 V蓄電池電源開關，待1 min后再合上24 V蓄電池電源開關，采用該措施有時并不能消除故障，有時必須電源開關等待3～4 h或更長時間，故障才能消除。經過分析認為是發動機電控系統升級后發動機軟件沖突導致132#故障頻發。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。

從技術角度出發，為了消除發動機132#紅燈亮假故障頻發現象，必須給 19#針腳加裝信號導線。為避免改進后出現另一發動機紅燈131#故障，該信號電壓必須大于+0.14 V且小于+4.71 V；經過實測CM500-CENTRY模塊18#針腳到GE系統556的回路信號電壓+2.4 V符合這一技術要求。

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#針腳引出導線經過1個5 A保險后并聯到GE系統的導線編號556#的接線端子上（見圖3）。

圖3 發動機電動升級改進

INLINE通訊方式的改進：在 730E駕駛室內VHMS與發動機通訊的型號為 DT04-3P-P007的PB25電氣三通上的原120 Ω電阻上并聯1只120 Ω電阻，使之達到J1939通訊協議的線路阻抗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把發動機高溫區到駕駛室的線束和1把發動機高溫區到控制柜的線束，比廠家推薦的方案減少了2把高溫區線束，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未出現過131#、132#及通訊故障。