三一SY310挖掘机电气控制系统培训教材讲课教案
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7）每次重新接通并启动挖掘机后，行驶高低速选择开关处于低速状态， 只有当按下开关后才依次在高速与低速之间转换。
8） 每次重新启动挖掘机后，自动怠速开关处于自动怠速有效模式，只 有按下自动怠速开关，自动怠速功能才能取消。
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9） 左操作面板故障指示灯主要对发动机进行以下报警（通过闭 合位于后盖背板，熔断器位置下方的故障诊断开关，查看报警信 息）：
• 机电一体化是液压挖掘机的主要发展方向，其最终目的是机器人化，实 现全自动运转，这是挖掘机技术的又一次飞跃。作为工程机械主导产品 的液压挖掘机，在近几十年的研究和发展中，已逐渐完善，其工作装置、 主要结构件和液压系统已基本定型。人们对液压挖掘机的研究，逐步向 机电液控制系统方向转移。控制方式不断变革，使挖掘机由简单的杠杆 操纵发展到液压操纵、气压操纵、电气操纵、液压伺服操纵、无线电遥 控、电液比例操纵和计算机直接控制。所以，对挖掘机机电一体化的研 究，主要是集中在液压挖掘机的控制系统上。
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电气控制系统具有以下功能：
• 1：控制功能：负责对发动机、液压泵、液压控制阀和整机的复合控制。 • 2：检测和保护功能：通过一系列的传感器、油压开关、蜂鸣器、熔断器
• 3.1开机 • 3.2系统功能 • 3.2.1自动怠速 • 3.2.2怠速取消 • 3.2.3雨刮器开关 • 3.2.4喷水器开关 • 3.2.5工作灯开关 • 3.2.6发动机油门控制盘 • 3.2.7模式选择 • 3.2.8行驶速度选择 • 3.2.9二次升压补偿 • 3.2.10启动钥匙开关 • 3.2.11液压操纵 • 3.2.12充电指示灯（红色） • 3.2.13监控及报警 • 四：电气系统技术保养 • 五: 电气系统常见故障分析与排除
据交换渠道。
• 国内开发的挖掘机基本上都以普通机械式供油系统柴油机为动力，通过 在发动机上安装繁多的检测元件实现对发动机的监控。
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• SY300A是国内首家运用电喷发动机及CAN总线技术的挖掘机，通过电控 柴油机的应用，减少了排放对大气的污染；燃油经济性好、工作效率提 高，给用户带来可观的经济效益；利用CAN总线技术直接采集发动机的 参数，线及接插件的使用量减少以及制作工时的减少，大大降低了生产 成本；同时使得线束制作简单化，减少了误接线引起的故障，可靠性增 强。
拔掉钥匙开关以切断蓄电池电路。 • 2.2 启动部分 • 2.2.1启动设备
1)启动电机：24V 4.5KW 起动电机三个接线柱的作用和连接如下：
a) 50接线柱接启动开关。 b) 31接线柱为负极搭铁。 c) 30接线柱可接车上的用电器的正极。 2) 钥匙开关：用于启动发动机。 3) 转速传感器：用于检测启动过程中发动机转速。 4) 液压操纵：液压操纵杆在“锁住”位置，发动机才能启动。
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SY300A、SY310C挖掘机电气控制系统培训教材
目录
• 一：概述
• 三：SY3XX挖机电气操作说明书
• 二：系统组成及原理
• 2.1 电源部分 • 2.2 启动部分 • 2.2.1启动设备 • 2.2.2 挖掘机启动保护原理及实现过程 • 2.3 照明部分 • 2.4 电气操纵机构 • 2.5 空气调节装置 • 2.6 音响设备 • 2.7 故障诊断报警装置 • 2.8 电子节能控制装置 • 2.8.1 四种工作模式控制 • 2.8.2 功率优化系统 • 2.8.3 柴油机转速控制原理 • 2.8.4 自动怠速系统 • 2.8.5 过热保护控制
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•2.2.2 挖掘机启动保护原理及实现过程
SY300A挖掘机由EPS来控制起动马达，并通过程序设置实现保护。 柴油机起动前，钥匙开关先打到“通电”档时，充电报警灯亮;钥匙开关 打到“启动”档后，控制器检测到“柴油机启动信号”的输入，同时判断 “液压操纵秆”信号是否为闭合，若闭合，再判断此时转速是否低于 650r/m，若是，则接通启动继电器，直到转速高于650r/m，则断开启动继 电器，起动后启动继电器不再输出。此时控制器完成发动机的发动, 充电 报警灯熄灭。
•本系列产品为环保型柴油机。五十铃工程用柴油机是在汽车用的基础上、 不仅融入了汽车上的优良设计、而且根据工程机械用的许多特性有针对性 地开发研究出来的。因此、在环保方面同样、可以把五十铃汽车上领先的 排放技术应用于在工程机械中、通过了EURO2、EPA2等废气排放标准。
•五十铃柴油机在环保技术方面、不仅局限于EURO2、EPA2等废气排放标 准、现在试制开发出了EURO3·EPA3的更新换代产品、在保持其输出功率 和提高其性能、以及突破了世界上严格苛刻的欧美排放标准的认可、现在 正致力于研发更环保清洁的4次排放标准的柴油机。
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3) 电源继电器：装于电瓶的正极控制总电源，由钥匙开关控制，以增加电源系统的安 全性。
a)接通：把钥匙开关打到“接通”位置以启动电路系统，此时电源继电器接通，系 统得电。在启动发动机之时，钥匙开关必须是接通的。
b)断开：把钥匙开关打到“断开”位置，电源继电器断电，以切断电路系统。 • 注意： 维修电路系统和机器的其它部件时，请把钥匙开关打到“断开”位置或
•2.3 照明部分
为了保证夜间行车或作业安全，提高工作效率，外部照明旋转台工 作灯、动臂工作灯均采用大功率工作灯，内部照明为驾驶室厢灯，显示屏 具有光控与温控电路，在光线阴暗时自动打开背光，照明液晶屏，在不同 的温度下，自动调节液晶屏的灰度，以达到最佳的视觉效果。
•2.4 电气操纵机构
包括各启动开关、断路开关、继电器等电气控制机构。
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本篇将以SY300A川崎液压系统挖掘机为例讲述挖掘机的电气系统基本 原理、基本构造、操作说明、故障分析。
• 一：概述
•
挖掘机基本上都以柴油机作为动力，为改善我们的生存环境，减少
污染，柴油机技术得到了飞速发展，电喷应用是最新技术之一，供油系
构、空气调节装置、音响设备、节能控制及故障诊断报警系统等组成。
• 2.1 电源部分
• 系统电源为直流24V电压供电、负极搭铁方式；采用2节12V 120AH蓄电 池串联作发动机启动电源，由带内置硅整流和电压调节装置的交流发电 机充电，以维持蓄电池电量和稳定系统电压；蓄电池输出端装设电源继 电器，由钥匙开关控制，以增加电源系统的安全性。
和显示屏等对挖机的发动机、液压系统、气压系统和工作状态进行检测 和保护。 • 3：照明功能：主要有司机室厢灯、工作装置作业灯及检修灯。 • 4：其它功能：主要有刮雨器、喷水器、空调器和收放音机等。
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二：系统组成及原理
• SY300挖掘机电气系统由电源部分、启动部分、照明部分、电气操纵机
油量传感器 模拟量 CAN总线 模拟量 CAN总线 模拟量
油门旋钮
油门旋钮 模拟量
五个压力传感器
压力传感器 模拟量
控制器采集到的所有 开关量 开关输入输出点状态
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故障诊断报警装置对挖掘机的运行状态进行监视， 一旦发生异常能及时 报警，并指出故障部位，从而可及早清除事故隐患，减少维修时间，降低 保养和维护费用，改善作业环境，提高作业效率。其硬件主要由EPS和显示 屏为系统核心，辅以其他检测和保护控制元件，实现对控制对象的各种监 测目的，它有如下特点：
1）显示屏面板能防水、防尘，整个装置抗干扰能力强，并能防震。
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图1 故障诊断报警系统结构图 (SY300A)
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本监控报警系统各功能显示方式、采集信号具体情况列表如下：
显示
类别
输入或输出信号方式
指示仪表 方式实时 监测
燃油箱油位表 发动机冷却液温度表 机油压力表
• 液压挖掘机电气控制系统主要是对发动机、液压泵、多路换向阀和执行 元件（液压缸、液压马达）的一些温度、压力、速度、开关量的检测并 将 有 关 检 测 数 据 输 入 给 挖 掘 机 的 专 用 控 制 器 EPS （ Electronic Power System），控制器综合各种测量值、设定值和操作信号发出相关控制信 息，对发动机、液压泵、液压控制阀和整机进行控制。
•2.5 空气调节装置
为了营造一个舒适的工作环境，本机采用工程机械专用工程空调，
能实现制冷与制暖、风量以及温度调节。
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•2.6 音响设备
采用国际先进的挖掘机专用收音机(以实物为准)，配以大功率放音喇 叭，能获得震撼的收音效果。
•2.7 故障诊断报警装置
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5）可以对液晶屏进行翻屏操作，可查阅采集的各路参数的具体数值或 者各开关量的正常与否。
6）工作后每次只选一个工作模式，选定一个新的工作模式之后，原工 作模式自动消除。每次重新启动挖掘机后，功率模式重新回到S（标准） 模式。
精细作业模式的设定由作业模式设定电位计(位于右扶手操纵盒的右 侧)来完成，0%时对应最大的Δp（主阀节流口两端压差），100%时对应 最小的Δp。Δp越小，在相同的先导手柄移动（对应主阀开度）范围， 系统提供给执行元件的流量变化减少，但控制执行元件动作准确性的能 力得到提高。(SY300配备)
2）能对机器的运行情况进行连续监测，并根据要求进行报警。
3）装置在硬件上具有光控电路，在光线阴暗时自动打开背光，照明液晶屏， 在不同温度下，自动调节液晶屏的灰度，以达到最佳视觉效果。
4）装置具有工作小时总计，系统时间显示且能对其进行调整，使其与当地 时间一致。
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SY310C
•SY310C采用五十零发动机，日本研发技术和日本制造技术的保证下、最 高输出功率的公差范围严格控制在3%~5%以下。这样严格精密的制造技术 在同行业中屈指可数、是五十铃柴油机高品牌的优势之一、保证了OEM客 户推出的产品的可靠性和信赖性。动力强劲、油耗低、经济性能优越。投 入市场后、在长期的市场应用中以其优良的耐久性&可信赖性赢得了各层 用户的高度评价。
统由电子控制实现喷射燃油，使燃烧更适合工况的需要，燃烧更充分、
效率更高。与普通机械式供油系统相比较，升功率增大，降低了排气污 染、噪声和燃油消耗率。
• 目前，在中高档汽车中普遍采用了CAN总线技术，CAN总线技术代表欧 洲最先进的技术水平，可以简化整车线束，提高整车电气线路的可靠性 和安全性，提高维修性，具有数据共享和配置灵活的优点。CAN总线技 术为汽车内部各种复杂的电子设备、控制器、测量仪器等提供了统一数
l左操作面板第一个红色故障指示灯为发动机停机指示灯,它 的特性是闪烁诊断故障代码和发动机保护。
l 左操作面板第二个黄色故障指示灯为发动机警告指示灯,它 提供重要的操作者信息和描述诊断故障代码。
10） 本装置自动查找故障，根据测得的故障参数找出发生故障的 部位，并能查询某个故障发生的时间及某个时间内所发生的故障 名称。
1) 蓄电池：采用12V 120AH免维护型蓄电池，2组串联。
2) 发电机：24V 50A交流发电机，由发动机自带，内置硅整流电路及 电压调节器，带有频率输出。I为中性点电压输出端子，BAT为电源输出 端子，GND为接地端子。I端子接充电报警灯，在启动初状态，当发电机 电压尚未建立时I端电压为0V，充电报警灯亮，蓄电池正电源通过报警灯 灯丝流向I端作为发电机的励磁电流，使发电机迅速建立起电压并进入发 电工作状态。发电机进入发电状态后，I端电压达24V，充电报警灯熄灭。
8） 每次重新启动挖掘机后，自动怠速开关处于自动怠速有效模式，只 有按下自动怠速开关，自动怠速功能才能取消。
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9） 左操作面板故障指示灯主要对发动机进行以下报警（通过闭 合位于后盖背板，熔断器位置下方的故障诊断开关，查看报警信 息）：
• 机电一体化是液压挖掘机的主要发展方向，其最终目的是机器人化，实 现全自动运转，这是挖掘机技术的又一次飞跃。作为工程机械主导产品 的液压挖掘机，在近几十年的研究和发展中，已逐渐完善，其工作装置、 主要结构件和液压系统已基本定型。人们对液压挖掘机的研究，逐步向 机电液控制系统方向转移。控制方式不断变革，使挖掘机由简单的杠杆 操纵发展到液压操纵、气压操纵、电气操纵、液压伺服操纵、无线电遥 控、电液比例操纵和计算机直接控制。所以，对挖掘机机电一体化的研 究，主要是集中在液压挖掘机的控制系统上。
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电气控制系统具有以下功能：
• 1：控制功能：负责对发动机、液压泵、液压控制阀和整机的复合控制。 • 2：检测和保护功能：通过一系列的传感器、油压开关、蜂鸣器、熔断器
• 3.1开机 • 3.2系统功能 • 3.2.1自动怠速 • 3.2.2怠速取消 • 3.2.3雨刮器开关 • 3.2.4喷水器开关 • 3.2.5工作灯开关 • 3.2.6发动机油门控制盘 • 3.2.7模式选择 • 3.2.8行驶速度选择 • 3.2.9二次升压补偿 • 3.2.10启动钥匙开关 • 3.2.11液压操纵 • 3.2.12充电指示灯（红色） • 3.2.13监控及报警 • 四：电气系统技术保养 • 五: 电气系统常见故障分析与排除
据交换渠道。
• 国内开发的挖掘机基本上都以普通机械式供油系统柴油机为动力，通过 在发动机上安装繁多的检测元件实现对发动机的监控。
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• SY300A是国内首家运用电喷发动机及CAN总线技术的挖掘机，通过电控 柴油机的应用，减少了排放对大气的污染；燃油经济性好、工作效率提 高，给用户带来可观的经济效益；利用CAN总线技术直接采集发动机的 参数，线及接插件的使用量减少以及制作工时的减少，大大降低了生产 成本；同时使得线束制作简单化，减少了误接线引起的故障，可靠性增 强。
拔掉钥匙开关以切断蓄电池电路。 • 2.2 启动部分 • 2.2.1启动设备
1)启动电机：24V 4.5KW 起动电机三个接线柱的作用和连接如下：
a) 50接线柱接启动开关。 b) 31接线柱为负极搭铁。 c) 30接线柱可接车上的用电器的正极。 2) 钥匙开关：用于启动发动机。 3) 转速传感器：用于检测启动过程中发动机转速。 4) 液压操纵：液压操纵杆在“锁住”位置，发动机才能启动。
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目录
• 一：概述
• 三：SY3XX挖机电气操作说明书
• 二：系统组成及原理
• 2.1 电源部分 • 2.2 启动部分 • 2.2.1启动设备 • 2.2.2 挖掘机启动保护原理及实现过程 • 2.3 照明部分 • 2.4 电气操纵机构 • 2.5 空气调节装置 • 2.6 音响设备 • 2.7 故障诊断报警装置 • 2.8 电子节能控制装置 • 2.8.1 四种工作模式控制 • 2.8.2 功率优化系统 • 2.8.3 柴油机转速控制原理 • 2.8.4 自动怠速系统 • 2.8.5 过热保护控制
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•2.2.2 挖掘机启动保护原理及实现过程
SY300A挖掘机由EPS来控制起动马达，并通过程序设置实现保护。 柴油机起动前，钥匙开关先打到“通电”档时，充电报警灯亮;钥匙开关 打到“启动”档后，控制器检测到“柴油机启动信号”的输入，同时判断 “液压操纵秆”信号是否为闭合，若闭合，再判断此时转速是否低于 650r/m，若是，则接通启动继电器，直到转速高于650r/m，则断开启动继 电器，起动后启动继电器不再输出。此时控制器完成发动机的发动, 充电 报警灯熄灭。
•本系列产品为环保型柴油机。五十铃工程用柴油机是在汽车用的基础上、 不仅融入了汽车上的优良设计、而且根据工程机械用的许多特性有针对性 地开发研究出来的。因此、在环保方面同样、可以把五十铃汽车上领先的 排放技术应用于在工程机械中、通过了EURO2、EPA2等废气排放标准。
•五十铃柴油机在环保技术方面、不仅局限于EURO2、EPA2等废气排放标 准、现在试制开发出了EURO3·EPA3的更新换代产品、在保持其输出功率 和提高其性能、以及突破了世界上严格苛刻的欧美排放标准的认可、现在 正致力于研发更环保清洁的4次排放标准的柴油机。
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3) 电源继电器：装于电瓶的正极控制总电源，由钥匙开关控制，以增加电源系统的安 全性。
a)接通：把钥匙开关打到“接通”位置以启动电路系统，此时电源继电器接通，系 统得电。在启动发动机之时，钥匙开关必须是接通的。
b)断开：把钥匙开关打到“断开”位置，电源继电器断电，以切断电路系统。 • 注意： 维修电路系统和机器的其它部件时，请把钥匙开关打到“断开”位置或
•2.3 照明部分
为了保证夜间行车或作业安全，提高工作效率，外部照明旋转台工 作灯、动臂工作灯均采用大功率工作灯，内部照明为驾驶室厢灯，显示屏 具有光控与温控电路，在光线阴暗时自动打开背光，照明液晶屏，在不同 的温度下，自动调节液晶屏的灰度，以达到最佳的视觉效果。
•2.4 电气操纵机构
包括各启动开关、断路开关、继电器等电气控制机构。
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本篇将以SY300A川崎液压系统挖掘机为例讲述挖掘机的电气系统基本 原理、基本构造、操作说明、故障分析。
• 一：概述
•
挖掘机基本上都以柴油机作为动力，为改善我们的生存环境，减少
污染，柴油机技术得到了飞速发展，电喷应用是最新技术之一，供油系
构、空气调节装置、音响设备、节能控制及故障诊断报警系统等组成。
• 2.1 电源部分
• 系统电源为直流24V电压供电、负极搭铁方式；采用2节12V 120AH蓄电 池串联作发动机启动电源，由带内置硅整流和电压调节装置的交流发电 机充电，以维持蓄电池电量和稳定系统电压；蓄电池输出端装设电源继 电器，由钥匙开关控制，以增加电源系统的安全性。
和显示屏等对挖机的发动机、液压系统、气压系统和工作状态进行检测 和保护。 • 3：照明功能：主要有司机室厢灯、工作装置作业灯及检修灯。 • 4：其它功能：主要有刮雨器、喷水器、空调器和收放音机等。
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二：系统组成及原理
• SY300挖掘机电气系统由电源部分、启动部分、照明部分、电气操纵机
油量传感器 模拟量 CAN总线 模拟量 CAN总线 模拟量
油门旋钮
油门旋钮 模拟量
五个压力传感器
压力传感器 模拟量
控制器采集到的所有 开关量 开关输入输出点状态
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故障诊断报警装置对挖掘机的运行状态进行监视， 一旦发生异常能及时 报警，并指出故障部位，从而可及早清除事故隐患，减少维修时间，降低 保养和维护费用，改善作业环境，提高作业效率。其硬件主要由EPS和显示 屏为系统核心，辅以其他检测和保护控制元件，实现对控制对象的各种监 测目的，它有如下特点：
1）显示屏面板能防水、防尘，整个装置抗干扰能力强，并能防震。
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显示
类别
输入或输出信号方式
指示仪表 方式实时 监测
燃油箱油位表 发动机冷却液温度表 机油压力表
• 液压挖掘机电气控制系统主要是对发动机、液压泵、多路换向阀和执行 元件（液压缸、液压马达）的一些温度、压力、速度、开关量的检测并 将 有 关 检 测 数 据 输 入 给 挖 掘 机 的 专 用 控 制 器 EPS （ Electronic Power System），控制器综合各种测量值、设定值和操作信号发出相关控制信 息，对发动机、液压泵、液压控制阀和整机进行控制。
•2.5 空气调节装置
为了营造一个舒适的工作环境，本机采用工程机械专用工程空调，
能实现制冷与制暖、风量以及温度调节。
三一重机有限责任公司
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•2.6 音响设备
采用国际先进的挖掘机专用收音机(以实物为准)，配以大功率放音喇 叭，能获得震撼的收音效果。
•2.7 故障诊断报警装置
挖掘机电控系统培训教材
5）可以对液晶屏进行翻屏操作，可查阅采集的各路参数的具体数值或 者各开关量的正常与否。
6）工作后每次只选一个工作模式，选定一个新的工作模式之后，原工 作模式自动消除。每次重新启动挖掘机后，功率模式重新回到S（标准） 模式。
精细作业模式的设定由作业模式设定电位计(位于右扶手操纵盒的右 侧)来完成，0%时对应最大的Δp（主阀节流口两端压差），100%时对应 最小的Δp。Δp越小，在相同的先导手柄移动（对应主阀开度）范围， 系统提供给执行元件的流量变化减少，但控制执行元件动作准确性的能 力得到提高。(SY300配备)
2）能对机器的运行情况进行连续监测，并根据要求进行报警。
3）装置在硬件上具有光控电路，在光线阴暗时自动打开背光，照明液晶屏， 在不同温度下，自动调节液晶屏的灰度，以达到最佳视觉效果。
4）装置具有工作小时总计，系统时间显示且能对其进行调整，使其与当地 时间一致。
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•SY310C采用五十零发动机，日本研发技术和日本制造技术的保证下、最 高输出功率的公差范围严格控制在3%~5%以下。这样严格精密的制造技术 在同行业中屈指可数、是五十铃柴油机高品牌的优势之一、保证了OEM客 户推出的产品的可靠性和信赖性。动力强劲、油耗低、经济性能优越。投 入市场后、在长期的市场应用中以其优良的耐久性&可信赖性赢得了各层 用户的高度评价。
统由电子控制实现喷射燃油，使燃烧更适合工况的需要，燃烧更充分、
效率更高。与普通机械式供油系统相比较，升功率增大，降低了排气污 染、噪声和燃油消耗率。
• 目前，在中高档汽车中普遍采用了CAN总线技术，CAN总线技术代表欧 洲最先进的技术水平，可以简化整车线束，提高整车电气线路的可靠性 和安全性，提高维修性，具有数据共享和配置灵活的优点。CAN总线技 术为汽车内部各种复杂的电子设备、控制器、测量仪器等提供了统一数
l左操作面板第一个红色故障指示灯为发动机停机指示灯,它 的特性是闪烁诊断故障代码和发动机保护。
l 左操作面板第二个黄色故障指示灯为发动机警告指示灯,它 提供重要的操作者信息和描述诊断故障代码。
10） 本装置自动查找故障，根据测得的故障参数找出发生故障的 部位，并能查询某个故障发生的时间及某个时间内所发生的故障 名称。
1) 蓄电池：采用12V 120AH免维护型蓄电池，2组串联。
2) 发电机：24V 50A交流发电机，由发动机自带，内置硅整流电路及 电压调节器，带有频率输出。I为中性点电压输出端子，BAT为电源输出 端子，GND为接地端子。I端子接充电报警灯，在启动初状态，当发电机 电压尚未建立时I端电压为0V，充电报警灯亮，蓄电池正电源通过报警灯 灯丝流向I端作为发电机的励磁电流，使发电机迅速建立起电压并进入发 电工作状态。发电机进入发电状态后，I端电压达24V，充电报警灯熄灭。