卡特彼勒柴油机 柴油发电机维修保养公司

卡特彼勒CAT柴油发电机3516B电子调速系统

摘要：随着平台发动机组运转时间的增加，出现这样或那样的问题是难免的，这个问题或在某个阶段成为影响平台正常生产的主要矛盾，本文在介绍发动机电子控制系统组成的基础上，对3516B电子调速系统进行了说明。

关键词：ECM；单体泵电磁阀；2301A

0 引言

3516B是一种采用电喷调速的发动机，每个气缸有一个单体泵，单体泵的喷油量有其上边的电磁阀控制，且电磁阀通过接受ECM信号，完全被ECM控制，图1为发动机电子控制系统图。

图1 发动机电子控制系统图

1  电子控制组成

1.1 系统组成

1）控制元件:电子控制模块（ECM）

2）输入元件：线束、开关，传感器

3）输出元件：单体泵电磁阀、机械执行部件

1.2 硬件

 1）电子控制模块ECM

2）传感器

4）电子控制喷油

5）其他控制元件

1.3 系统供电

1）外部供电：ECM，24VDC。

2）内部供电（由ECM分配）

速度/正时传感器   12.5 VDC

单体泵电磁阀      105 VDC

模拟传感器        5 VDC

3）模拟传感器

序号	传感器	序号	传感器
1	冷却液温度	5	柴油压力
2	排气温度	6	大气压力
3	进气压力	7	增压器输出压力
4	机油压力	8	曲轴箱压力

 1.4 ADEMⅢ ECM（电子管理系统）

ADEM Ⅲ—Advanced Diesel Engine Management 三（第三代柴油发动机管理）

ECM—electronic control module（电子控制模板）

ECM是发动机电子控制系统的心脏。它的功能相当于电子调速器和燃油系统计算机。ECM接收从传感器和发电机进线柜传来的所有信号，经内部计算处理后，通电单体泵电磁阀来控制发动机正时和速度。另外，除了为更换个性模块而设的口盖外，ECM时封闭的。

电子控制模块ECM是控制发动机的计算机。它包括：微处理器、存储器、输出电路、输入电路、电源电路。

个性模块包括：软件和控制图。有两种办法升级个性模块的软件：更换个性模板和刷新程序。

ADEMⅢ 与ADEMⅡ的不同之处：无需燃油冷却；新的零件号；运算速度更快、内存更大；接线略有改变；ET需要2004B以后的版本。

1.5 电子控制部件

ECM相当于计算机。Flash file是计算机的软件，Flash file中含有各种控制图，控制图决定着发动机的功率和扭矩特征曲线。

ECM决定着正时和气缸的可设定燃油量。这些决定基于实际情况或者任何时刻的调整。

ECM比较设定转速和实际转速。实际转速有速度/正时传感器提供。可设定的转速基础于以下两个方面：一些诊断代码组和一些传感器信号输入。

如果可设定的发动机转速高于实际转速，ECM通过控制单体泵电磁阀向气缸喷射较多的燃料，用于提高实际转速。

2  燃料喷射过程

    

图2 燃油喷射结构图

ECM通过变化的信号控制单体泵的喷油量。单体泵在电磁阀供电时喷油。ECM向单体泵电磁阀提供一个105VDC电压信号，这个电压信号激活电磁阀。通过控制发动机正时和电压持续时间，ECM能够控制喷油时间和喷油量。

一旦ECM决定了被要求的喷油量，ECM就必须决定燃料喷射时间。ECM通过发动机速度/正时传感器信号获得每个气缸上止点的位置。ECM决定相对于上止点的位置何时喷油，并且ECM在可设定的时间向单体泵电磁阀提供信号。ECM结合发动机最佳运行特性，最佳燃料燃烧率，和对白烟的最佳控制来调整喷射时间。

由图2可得单体泵的燃油喷射过程，ECM控制发动机正时和转速，燃油从进油管线流入单体泵。每当凸轮轴通过摇臂压缩单体泵时，如果单体泵电磁阀通电，电磁阀关断出油口，燃油就能够被压缩并从喷油嘴进入气缸；如果电磁阀没电，燃油虽然被压缩由于出油口没有关闭，燃油因压力太小只能流回燃油罐。

3  数据传输线路

3516B带有两种数据传输线路，Cat Data Link 和Can Data Link。

Cat Data Link是用来和其他未处理器交流。Data Link通过信息共享可以成倍减少系统中传感器的数量。其他电子控制系统可以通过Data Link获得发动机上的信息。Data Link还可以作为电子维修工具的接口。

Data Link上可以获得的关于发动机的监控信息，包括如下内容（典型例子）：

Data Link典型监控信息

序号	内容	序号	内容
1	大气压力	9	发动机设定转速
2	激增压力	10	发动机报警系统
3	冷工况状态	11	排气温度
4	冷却液温度	12	柴油压力
5	曲轴箱压力	13	机油压力
6	诊断信息	14	涡轮增压器进气压力
7	ECM供电电压	15	涡轮增压器排气压力
8	发动机实际转速	16	正时标定状态

电子维修工具插头插入Data Link的连接器，就可以和ECM通讯，连接器和电子维修工具是串口连接。连接器把从Data Link中读出了语言变换成电子维修工具需要的语言。Data Link转换器位于发动机客户接口上。电子维修工具也可以用来显示发动机运行的实时监控数据。

CAN Data Link用来从ECM中读取发动机信息和诊断信息。CAN Data Link用于ECM用户保护装置和各种显示模块。

4  程序控制的参数

一些影响发动机运行的参数可以通过卡特彼勒ET改变。参数存储在ECM中，并且一些参数是被保护的，只有通过授权密码才能改变。

5  发电机进线柜相关的转速调节单元

图3

 

进线柜相关的转速调节结构图

5.1 发电机启动过程

发电机启动后，根据系统的设定值，在设定的时间内升速到900转/分。怠速/额定开关打到额定位置时转速额定端子闭合，2301A得到信号并通过执行机构端子向ECM发送信号。ECM通过综合计算决定喷油量和单体泵供电时间后向单体泵电磁阀供电。2301A结合转速传感器的反馈信号不断的向ECM发送信号。最终使发电机转速升高并维持在1500转/分左右，频率50Hz左右。如果转速低于1500转/分，手动调节转速微调电位器R1，从而改变2301A和ECM之间的传输信号，进而使转速保持在1500转/分。

5.2 发动机正常运转时

发动机无论是单机运行，还是并网运行，带载荷后转速都随负载变化而变化。发电机载荷突然增大时，发动机转速将有下降的趋势。这时ECM将结合2301A信号、转速/正时传感器提供的实际转速信号等因素，通过单体泵向气缸喷射较多的燃料，用于提高实际转速。发电机载荷突然减少时，与之相反。

6  结束语

    与平台传动对于平台生产的重要性相比，发动机的重要性也是不言而喻的。因此，我们在不断加强对传动系统掌握的同时，也不能忽对发动机电子控制系统的认知。