卡特彼勒CAT柴油發(fā)電機3516B電子調速系統

摘要：隨著(zhù)平臺發(fā)動(dòng)機組運轉時(shí)間的增加，出現這樣或那樣的問(wèn)題是難免的，這個(gè)問(wèn)題或在某個(gè)階段成為影響平臺正常生產(chǎn)的主要矛盾，本文在介紹發(fā)動(dòng)機電子控制系統組成的基礎上，對3516B電子調速系統進(jìn)行了說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：ECM；單體泵電磁閥；2301A

0 引言

3516B是一種采用電噴調速的發(fā)動(dòng)機，每個(gè)氣缸有一個(gè)單體泵，單體泵的噴油量有其上邊的電磁閥控制，且電磁閥通過(guò)接受ECM信號，完全被ECM控制，圖1為發(fā)動(dòng)機電子控制系統圖。

圖1 發(fā)動(dòng)機電子控制系統圖

1  電子控制組成

1.1 系統組成

1）控制元件:電子控制模塊（ECM）

2）輸入元件：線(xiàn)束、開(kāi)關(guān)，傳感器

3）輸出元件：?jiǎn)误w泵電磁閥、機械執行部件

1.2 硬件

 1）電子控制模塊ECM

2）傳感器

4）電子控制噴油

5）其他控制元件

1.3 系統供電

1）外部供電：ECM，24VDC。

2）內部供電（由ECM分配）

速度/正時(shí)傳感器   12.5 VDC

單體泵電磁閥      105 VDC

模擬傳感器        5 VDC

3）模擬傳感器

序號	傳感器	序號	傳感器
1	冷卻液溫度	5	柴油壓力
2	排氣溫度	6	大氣壓力
3	進(jìn)氣壓力	7	增壓器輸出壓力
4	機油壓力	8	曲軸箱壓力

 1.4 ADEMⅢ ECM（電子管理系統）

ADEM Ⅲ—Advanced Diesel Engine Management 三（第三代柴油發(fā)動(dòng)機管理）

ECM—electronic control module（電子控制模板）

ECM是發(fā)動(dòng)機電子控制系統的心臟。它的功能相當于電子調速器和燃油系統計算機。ECM接收從傳感器和發(fā)電機進(jìn)線(xiàn)柜傳來(lái)的所有信號，經(jīng)內部計算處理后，通電單體泵電磁閥來(lái)控制發(fā)動(dòng)機正時(shí)和速度。另外，除了為更換個(gè)性模塊而設的口蓋外，ECM時(shí)封閉的。

電子控制模塊ECM是控制發(fā)動(dòng)機的計算機。它包括：微處理器、存儲器、輸出電路、輸入電路、電源電路。

個(gè)性模塊包括：軟件和控制圖。有兩種辦法升級個(gè)性模塊的軟件：更換個(gè)性模板和刷新程序。

ADEMⅢ 與ADEMⅡ的不同之處：無(wú)需燃油冷卻；新的零件號；運算速度更快、內存更大；接線(xiàn)略有改變；ET需要2004B以后的版本。

1.5 電子控制部件

ECM相當于計算機。Flash file是計算機的軟件，Flash file中含有各種控制圖，控制圖決定著(zhù)發(fā)動(dòng)機的功率和扭矩特征曲線(xiàn)。

ECM決定著(zhù)正時(shí)和氣缸的可設定燃油量。這些決定基于實(shí)際情況或者任何時(shí)刻的調整。

ECM比較設定轉速和實(shí)際轉速。實(shí)際轉速有速度/正時(shí)傳感器提供?？稍O定的轉速基礎于以下兩個(gè)方面：一些診斷代碼組和一些傳感器信號輸入。

如果可設定的發(fā)動(dòng)機轉速高于實(shí)際轉速，ECM通過(guò)控制單體泵電磁閥向氣缸噴射較多的燃料，用于提高實(shí)際轉速。

2  燃料噴射過(guò)程

    

圖2 燃油噴射結構圖

ECM通過(guò)變化的信號控制單體泵的噴油量。單體泵在電磁閥供電時(shí)噴油。ECM向單體泵電磁閥提供一個(gè)105VDC電壓信號，這個(gè)電壓信號激活電磁閥。通過(guò)控制發(fā)動(dòng)機正時(shí)和電壓持續時(shí)間，ECM能夠控制噴油時(shí)間和噴油量。

一旦ECM決定了被要求的噴油量，ECM就必須決定燃料噴射時(shí)間。ECM通過(guò)發(fā)動(dòng)機速度/正時(shí)傳感器信號獲得每個(gè)氣缸上止點(diǎn)的位置。ECM決定相對于上止點(diǎn)的位置何時(shí)噴油，并且ECM在可設定的時(shí)間向單體泵電磁閥提供信號。ECM結合發(fā)動(dòng)機最佳運行特性，最佳燃料燃燒率，和對白煙的最佳控制來(lái)調整噴射時(shí)間。

由圖2可得單體泵的燃油噴射過(guò)程，ECM控制發(fā)動(dòng)機正時(shí)和轉速，燃油從進(jìn)油管線(xiàn)流入單體泵。每當凸輪軸通過(guò)搖臂壓縮單體泵時(shí)，如果單體泵電磁閥通電，電磁閥關(guān)斷出油口，燃油就能夠被壓縮并從噴油嘴進(jìn)入氣缸；如果電磁閥沒(méi)電，燃油雖然被壓縮由于出油口沒(méi)有關(guān)閉，燃油因壓力太小只能流回燃油罐。

3  數據傳輸線(xiàn)路

3516B帶有兩種數據傳輸線(xiàn)路，Cat Data Link 和Can Data Link。

Cat Data Link是用來(lái)和其他未處理器交流。Data Link通過(guò)信息共享可以成倍減少系統中傳感器的數量。其他電子控制系統可以通過(guò)Data Link獲得發(fā)動(dòng)機上的信息。Data Link還可以作為電子維修工具的接口。

Data Link上可以獲得的關(guān)于發(fā)動(dòng)機的監控信息，包括如下內容（典型例子）：

Data Link典型監控信息

序號	內容	序號	內容
1	大氣壓力	9	發(fā)動(dòng)機設定轉速
2	激增壓力	10	發(fā)動(dòng)機報警系統
3	冷工況狀態(tài)	11	排氣溫度
4	冷卻液溫度	12	柴油壓力
5	曲軸箱壓力	13	機油壓力
6	診斷信息	14	渦輪增壓器進(jìn)氣壓力
7	ECM供電電壓	15	渦輪增壓器排氣壓力
8	發(fā)動(dòng)機實(shí)際轉速	16	正時(shí)標定狀態(tài)

電子維修工具插頭插入Data Link的連接器，就可以和ECM通訊，連接器和電子維修工具是串口連接。連接器把從Data Link中讀出了語(yǔ)言變換成電子維修工具需要的語(yǔ)言。Data Link轉換器位于發(fā)動(dòng)機客戶(hù)接口上。電子維修工具也可以用來(lái)顯示發(fā)動(dòng)機運行的實(shí)時(shí)監控數據。

CAN Data Link用來(lái)從ECM中讀取發(fā)動(dòng)機信息和診斷信息。CAN Data Link用于ECM用戶(hù)保護裝置和各種顯示模塊。

4  程序控制的參數

一些影響發(fā)動(dòng)機運行的參數可以通過(guò)卡特彼勒ET改變。參數存儲在ECM中，并且一些參數是被保護的，只有通過(guò)授權密碼才能改變。

5  發(fā)電機進(jìn)線(xiàn)柜相關(guān)的轉速調節單元

圖3

 

進(jìn)線(xiàn)柜相關(guān)的轉速調節結構圖

5.1 發(fā)電機啟動(dòng)過(guò)程

發(fā)電機啟動(dòng)后，根據系統的設定值，在設定的時(shí)間內升速到900轉/分。怠速/額定開(kāi)關(guān)打到額定位置時(shí)轉速額定端子閉合，2301A得到信號并通過(guò)執行機構端子向ECM發(fā)送信號。ECM通過(guò)綜合計算決定噴油量和單體泵供電時(shí)間后向單體泵電磁閥供電。2301A結合轉速傳感器的反饋信號不斷的向ECM發(fā)送信號。最終使發(fā)電機轉速升高并維持在1500轉/分左右，頻率50Hz左右。如果轉速低于1500轉/分，手動(dòng)調節轉速微調電位器R1，從而改變2301A和ECM之間的傳輸信號，進(jìn)而使轉速保持在1500轉/分。

5.2 發(fā)動(dòng)機正常運轉時(shí)

發(fā)動(dòng)機無(wú)論是單機運行，還是并網(wǎng)運行，帶載荷后轉速都隨負載變化而變化。發(fā)電機載荷突然增大時(shí)，發(fā)動(dòng)機轉速將有下降的趨勢。這時(shí)ECM將結合2301A信號、轉速/正時(shí)傳感器提供的實(shí)際轉速信號等因素，通過(guò)單體泵向氣缸噴射較多的燃料，用于提高實(shí)際轉速。發(fā)電機載荷突然減少時(shí)，與之相反。

6  結束語(yǔ)

    與平臺傳動(dòng)對于平臺生產(chǎn)的重要性相比，發(fā)動(dòng)機的重要性也是不言而喻的。因此，我們在不斷加強對傳動(dòng)系統掌握的同時(shí)，也不能忽對發(fā)動(dòng)機電子控制系統的認知。