挖掘机操作技能培训教程：电子控制系统组成及工作过程

（1）挖掘机电子控制系统的组成 挖掘机电子控制系统是以计算机为中心的高度自动化、集成化的控制系统，并随着挖掘机功能的不断增多而日见完善和复杂。挖掘机电子控制系统的结构一般由三部分组成：信号输入装置、电子控制单元（ECU）和执行器，如图4-2-1所示。

图4-2-1 挖掘机计算机控制系统的基本组成

（2）电子控制单元 电控单元（ECU）是发动机的综合控制装置。它的功用是根据自身存储的程序对发动机各传感器输入的各种信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，控制有关执行器动作，达到快速、准确、自动控制发动机工作的目的。

电控单元（ECU）的基本构成主要是微型计算机，如图4-2-2所示。

1）输入回路。从传感器来的信号，首先进入输入回路。在输入回路里，对输入信号进行预处理，一般是去除杂波和把正弦波变为矩形波后，再转换成输入电压信号。

2）A/D转换器（模拟/数字转换器）。从传感器送出的信号有相当一部分是模拟信号，经输入回路处理后，虽已变成相应的电压信号，但这些信号微机还不能直接处理，需经过相应的A/D转换器，将其模拟信号转换成数字信号后再输入微机。

图4-2-2 电控单元的构成

3）微型计算机。微机是发动机电子控制的中心，它能根据需要把各种传感器送来的信号，用内存程序和数据进行运算处理，并把处理结果送往输出回路。

微机主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口（I/O）等组成。(www.xing528.com)

①中央处理器（CPU）。中央处理器主要由运算器、寄存器、控制器组成。CPU的工作是在时钟脉冲发生器操作下进行的，当微机通电后，时钟脉冲发生器立即产生一连串的具有一定频率和脉宽的电压脉冲，使计算机全部工作同步，保证同一时间内完成一定的操作，实现控制系统各部分协调工作的目的。

②存储器。存储器的主要功能是存储信息。存储器一般分为以下两种：

RAM（随机存储器）：主要用来存储计算机操作时的可变数据。如用来存储计算机的输入、输出数据和计算过程产生的中间数据等。当电源切断时，所存入RAM的数据均完全消失，所以一般RAM都通过专用电源后备电路与蓄电池直接连接。但断开蓄电池电缆线时，数据仍会消失。

ROM（只读存储器）：它是只能读出的存储器，用来存储固定数据，即存放各种永久性的程序和数据。如喷油特性脉谱、点火控制特性脉谱等。这些资料一般都是制造时厂家一次存入的，新的数据不能存入，电源切断时ROM信息不会消失。

只读存储器存储的大量程序和数据，是计算机进行操作和控制的重要依据，它们都是通过大量试验获得的，存入只读存储器中数据的精确性（如各种工况和各种因素影响下发动机的喷油控制数据、点火控制数据等），是满足微机控制发动机动力性、经济性和排放等的最重要的保证。

③输入/输出接口（I/O）。I/O是CPU与输入装置（传感器）、输出装置（执行器）间进行信息交流的控制电路，根据CPU的命令，输入信号以所需要的频率通过I/O接口接收，输出信号则按发出控制信号的形式和要求通过I/O接口，以最佳的速度送出。输入、输出装置一般都通过I/O接口才能与微机连接。它起着数据缓冲、电压信号匹配、时序匹配等多种功能。

4）输出回路。它是微机与执行器之间建立联系的一部分装置，它将微机发出的指令转变成控制信号来驱动执行器工作。输出回路一般起着控制信号的生成和放大等功能。

（3）ECU的工作过程 当发动机起动时，电控单元进入工作状态，某些程序和步骤从ROM中取出，进入CPU。这些程序可以是控制点火时刻、控制汽油喷射、控制怠速等。通过CPU的控制，一个个指令逐个地进行循环。执行程序中所需的发动机信息，来自各个传感器。从传感器来的信号，首先进入输入回路，对其信号进行处理。如是数字信号，根据CPU的安排，经I/O接口，直接进入微机。如是模拟信号，还要经过A/D转换器，转换成数字信号后，才能经I/O接口进入微机。大多数信息，暂存在RAM内，根据指令再从RAM送至CPU。下一步是将存储器ROM中参考数据引入CPU，使输入传感器的信息与之比较。对来自有关传感器的每个信号，依次取样，并与参考数据进行比较。CPU对这些数据比较运算后，作出决定并发出输出指令信号，经I/O接口进行放大，必要的信号还经D/A转换器变成模拟信号，最后经输出回路去控制执行器动作。

（4）执行器 执行器接收电子控制单元发来的各种指令，通过本身的设计，将电信号转变为执行器的动作（可为电器元件的动作，也可为某种机械运动），这些元件的动作将改变装置的运行条件，决定装置的运行和输出。如电磁阀就是执行器的一种，如图4-2-3所示。

挖掘机电子控制的基本工作过程：挖掘机在运行时，各传感器不断检测挖掘机运行的工况信息，并将这些信息实时地通过输入接口传给ECU。ECU接收到这些信息后，根据内部预编的控制程序，进行相应的决策和处理，并通过其输出接口输出控制信号给相应的执行器，执行器接收到程序信号后，执行相应的动作，实现某种预定的功能。