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文档简介
卡特比勒®G3600发动机基础卡特比勒®
G3600发动机基础TOC\o"1-2"\h\z发动机设计规格 3发动机监测系统(ESS) 5发动机载传感器 6启动/停止/预润滑系统 10发动机监测及保护系统 14发动机控制系统 20空气/燃料混合比率控制 22燃料系统 24点火系统 26空气进气及排气系统 33润滑系统 38冷却系统 43缸体基础构造 47空气启动系统 49电力系统 50充电系统部件 51起动系统部件 51缩写及符号 54索引 55PAGE54PAGE55发动机设计规格G3606图解1:G3606发动机设计
(A)进气(B)气体进入(C)排气气缸数量及排列…………….直列式6每个气缸的阀门进气阀…………..2
排气阀…………..2
气体进入阀……..1排量………..……127.2L(7762cuin.)缸筒………………..300mm(11.8in.)冲程………………..300mm(11.8in.)压缩率…………...9.2:1燃烧……...火花点火式点火顺序标准转动CCW…………1-5-3-6-2-4阀门间隙进气阀……….….0.50mm(.020in.)
排气阀……….….1.27mm(.050in.)
气体进入阀……..0.64mm(.025in.)从飞轮末端的角度看过去,发动机在沿反时针方向旋转。注释:发动机的前部尾端正对着飞轮尾部。发动机的左右部距离视与飞轮尾部距离而定。1号气缸是前风缸。
G3608图解2:G3608发动机设计
(A)进气(B)气体进入(C)排气气缸数量及排列…………….直列式8每个气缸的阀门进气阀………..……2
排气阀……………..2
气体进入阀………..1排量………...…..170L(10,352cuin.)缸筒……………..…300mm(11.8in.)冲程………………..300mm(11.8in.)压缩率…………...9.2:1燃烧……...火花点火式点火顺序标准转动CCW……1-6-2-5-8-3-7-4阀门间隙进气阀……….….0.50mm(.020in.)
排气阀……….….1.27mm(.050in.)
气体进入阀……..0.64mm(.025in.)从飞轮末端的角度看过去,发动机在沿反时针方向旋转。注释:发动机的前部尾端正对着飞轮尾部。发动机的左右部距离视与飞轮尾部距离而定。1号气缸是前风缸。
G3612图解3:G3612发动机设计
(A)进气(B)气体进入(C)排气气缸数量及排列…………...三角式12每个气缸的阀门进气阀………..…..2
排气阀……..……..2
气体进入阀……………..………..1排量…………..254.5L(15,525cuin.)缸筒………………..300mm(11.8in.)冲程………………..300mm(11.8in.)压缩率…………...9.2:1压缩率……...…..10.5:1燃烧……...火花点火式点火顺序标准转动CCW……..…1-12-9-4-5-8-11-2-3-10-7-6阀门间隙进气阀…………..0.50mm(.020in.)
排气阀…………..1.27mm(.050in.)
气体进入阀……..0.64mm(.025in.)从飞轮末端的角度看过去,发动机在沿反时针方向旋转。注释:发动机的前部尾端正对着飞轮尾部。发动机的左右部距离视与飞轮尾部距离而定。1号气缸是前风缸。
G3616图解4:G3616发动机设计
(A)进气(B)气体进入(C)排气气缸数量及排列…………三角式16每个气缸的阀门进气阀………..…..2
排气阀……..……..2
气体进入阀……………..………..1排量……………339.3L(20,700cuin.)缸筒…………….….300mm(11.8in.)冲程…………….….300mm(11.8in.)压缩率……..…….9.2:1压缩率……….10.5:1燃烧……...火花点火式点火顺序标准转动CCW
……..……1-2-5-6-3-4-9-10-15-16-11-12-13-14-7-8
阀门间隙进气阀…………0.50mm(.020inch)
排气阀...……….1.27mm(.050inch)
气体进入阀…...0.64mm(.025inch)从飞轮末端的角度看过去,发动机在沿反时针方向旋转。注释:发动机的前部尾端正对着飞轮尾部。发动机的左右部距离视与飞轮尾部距离而定。1号气缸是前风缸。发动机监测系统(ESS)这个系统是特别为卡特比勒G3600发动机设制的。ESS包括数个安装在发动机上的控制系统。通过各系统间的交流,ESS优化每个受控参数,保证发动机达到最佳性能。ESS与以下系统进行交流:启动/停止/预润滑系统发动机监测及保护系统管理系统空气燃料比率点火控制ESS控制面板是系统的中心部分,里面含有每个系统的控制模块。
发动机监控系统包括以下元件ESS控制面板发动机载接线盒发动机载传感器及制动器继电器、螺线管、开关吊带发动机监测系统分为以下三个互动系统:启动/停止/预润滑系统—该系统控制发动机的启动、停止、及润滑泵。发动机监测及保护系统—该系统提供发动机操作的许多参数。如果有参数超出了可接受的限度范围,系统给出警告。如果发动机操作达到了预定关机点,系统会关闭发动机。当参数超出了可接受的范围,系统会制止发动机启动。发动机控制系统–该系统调节发动机,它控制空气与燃气的混合率、点火时间、功率限制。注释:ESS系统内的一些元件具有多种功能,例如:发动机控制模块(ECM)可以启动、停止、监测并控制发动机。
发动机载传感器图解5:发动机载传感器前视图
(1)CMS未过滤发动机油压力传感器。
(2)SCM发动机油温度传感器。
(3)SCM已过滤发动机油压力传感器。
(4)CMS已过滤油压力传感器图解6:发动机载传感器左视图
(5)燃烧缓冲器
图解7:发动机载传感器后视图
(6)时间控制速度传感器
(7)发动机控制速度传感器
(8)时间控制曲轴角度传感器图解8:发动机载传感器B-B视图
(9)燃烧反馈线圈
(10)燃烧反馈延长及探测图解9:发动机载传感器右视图
(11)曲轴箱压力传感器图解10:引爆传感器
(12)引爆传感器
图解11:发动机载传感器上视图
(13)水冷套温度传感器图解12:发动机载传感器后视图
(14)燃气及空气压力模块
(15)进气限制图解13:发动机载传感器右视图
(16)燃气温度传感器
图解14:发动机载传感器左视图
(17)启动空气压力传感器图解15:发动机载传感器右视图
(18)进气温度传感器图解11:发动机载传感器右视图
(19)预润滑压力开关发动机监测系统(ESS)控制面板图解17:
(1)LED刻度盘指示器(2)时间控制模块(TCM)(3)CMS度盘面板(4)数字化度盘读数(5)发动机控制模块(ECM)
(6)燃气能量调节盘(7)排气高温计(8)发动机速度调节盘(9)数字式诊断工具(DDT)连接(10)状态控制开关
(11)预润滑开关(12)紧急停止推钮(13)连接到发动机的传感器线圈(14)状态控制模块(SCM)该面板包括有控制模块、开关及电压计。控制模块(ECM)(协调并管理系统、控制空气与燃气的混合比率)时间控制模块(TCM)(控制点火系统)状态控制模块(SCM)(启动/停止控制)计算机监测系统(CMS)(显示系统参数)高温计模块(显示排气温度)模式控制开关(MCS)预润滑开关/顺利启动指示灯紧急制动开关燃气能量调节分压器速度调节器计量仪组选择开关计量仪数据选择开关显示器选择开关调光器开关诊断
诊断发动机监测系统可以进行自我诊断,通过显示灯和错误编码,ESS指导维修人员进行维修,或者指出需要维修的元件。安装ESS控制面板由防水材料密封制成,控制面板安装在远离发动机的地方,两者之间的距离不超过30.5米(100ft)。危险环境发动机及其监测系统已经获得加拿大标准协会的认证(CSA),可以使用于D组第二部分第一级别的危险环境中。用户界面关于用户输入和输出连接点,参见SEHS9549安装及首次启动程序说明。RS232计算机接口用户监测及信息系统可以使用RS232系统数据输出,此输出装置需要一个轻型的转换器模块。启动/停止/预润滑系统图解18:系统包括以下组成部分:ESS控制面板。控制面板包括以下元件:模式控制开关(MCS)状态控制模块(SCM)发动机控制模块(ECM)预润滑开关/显示灯速度控制盘燃气能量含量盘紧急停止按钮
气体截流阀(GSOV)点火系统燃料致动器预润滑泵系统(泵及螺线圈)发动机曲轴系统(启动马达及螺线圈)启动/停止/预润滑控制及状态控制模块有自动启动/停止功能。状态控制模块监测发动机的某些操作功能。在常规操作状态下,状态控制模块可以将发动机自动关闭。
使用速度控制器,操作者可以根据实际情况选择发动机速度。低空转速度是550rpm。额定速度可以高达1000rpm。燃气能量含量计用来调节燃气低热值的设置。调节燃料能量含量计的设置是用来在ECM上显示Btu值,该值在Btu/ft3单位上与燃料供应的低热值相等。Btu值较低的热值的设定是基于燃料分析结果数据,这个数据已经输入到了卡特比勒甲烷数目项目5.0,LEKQ6378-01。该系统的主要功能是由以下元件所控制:模式控制开关(MCS)预润滑按钮MCS可以置于以下4个位置,分别执行4种功能:自动启动停止关闭/重启动自动—当模式控制开关处于自动位置时,可以对系统进行遥控操作。当远程启动/停止接触起火关闭时,预润滑系统开始工作,发动机启动。当远程启动/停止接触起火打开时,发动机将停机。如果设置了冷却周期,发动机会在停止前进行冷却。冷却周期可以定为0至30分钟。我们建议G3600发动机不使用冷却过程。启动—当模式控制开关调到启动位置的时候,预润滑系统开始工作。达到足够预润滑压力时,发动机将启动。如果ESS接收到了关机信号,发动机将停止工作。
停止—当模式控制开关调到停止位置的时候,发动机将关闭。发动机关闭后,后润滑系统将开始工作。模式控制开关处于停止位置的时候,控制面板仍然接通着电源。”停止”模式可以用来在发动机关闭的情况下查找并解决一些故障。关闭/重启动—当模式控制开关调到关闭/重启动位置的时候,发动机会立即关闭,状态控制模块上的诊断显示灯被重新接通。发动机完成了后润滑后,控制面板及致动器上的电源断电。手动预润滑—用该按钮,操作者可以对发动机进行预润滑。所有的G3600系列的发动机都应该在曲轴转动前进行润滑。如果曲轴轴承表面是干燥的话,不进行预润滑就转动曲轴可能会伤害曲轴轴承。所有G3600系列的发动机都要求在启动前进行润滑。除非达到了足够的预润滑压力,否则ESS系统不会允许发动机启动。发动机完成预润滑后,致动器接通电源。注释:设置ECM程序,在发动机关闭后可以对它再次润滑。一般来说,后润滑的时间是60秒。紧急制动按钮可以立即解除气体截流阀的电压,并将CIS接地,以立即关闭发动机(不进行冷却)。将MCS调到停止/重启动位置后,状态控制模块被重新设置,发动机重启动。由于发动机安装的不同,也许会使用不止一个紧急制动开关。
注意紧急制动按钮不是用来进行常规的闭机。在常规情况下,请使用模式控制开关(在遥控操作状态下,用启动点火接触)来关闭发动机,以避免可能对发动机造成的伤害。这些发动机都要求在启动前进行预润滑。当状态控制模块告知发动机监测系统,油润滑已经达到了最低标准以后,发动机才会启动。设置发动机控制模块是为了在发动机关闭后进行润滑(后润滑),通常后润滑的时间是60秒。操作顺序远程控制面板的模式控制开关(MCS)可置于4个位置上:自动、启动、停止、关闭/重启动。如果MCS处于自动位置,则从遥控点火接触(IC)接收到运行信号;当MCS处于启动位置时,发动机将进行预润滑,然后转动曲轴;转动停止后,发动机开始工作。发动机可以进行周期性转动。模式控制开关(MCS)处于停止、关闭/重启动位置时,或者在MCS处于自动位置时打开遥控点火接触,会消除掉运行信号民,发动机机停止工作。一旦MCS移到停止位置,或者处于自动位置时打开遥控点火接触,发动机将进行短时间的冷却,(如果使用冷却功能的话)。如果不使用冷却功能,发动机会立即关闭,之后发动机会进行后润滑。这样发动机就可以立即重启动。
操作顺序(常规启动/停止)当MCS处于启动位置时,或者MCS处于自动位置时,关闭遥控点火接触,则:1. 将发送一个信号到预润滑中继器2. 预润滑泵将运行。3. 预润滑开关将关闭,表示开关处油压为6.9kPa(1psi)。4. 经过预先定好的时间后(一般是30秒钟),ECM会发送一个信号,将预润滑泵开关继电器通电。绿色预润滑灯亮。CMS5号计量仪将停止闪动。一个启动信号将发送到SCM。收到启动信号后,SCM将检查系统是否出现以下情况:没有紧急停止信号对所有误差进行了重设置。所有的传感器都已连接好,并正确运行。没有异常的模式控制开关信号发动机还没有运行。SCM微处理器正常运作。SCM不处于编程模式。此时SCM还不会启动发动机。如果存在上述故障情况,SCM将显示诊断编码。一旦SCM认为一切正常,则SCM将给启动马达继电器(SMR)及运行继电器(RR)通电,SCM还会给燃料控制继电器(FCR)及运行继电器(RR)通电,发出打开燃料的信号。燃料致动器将以50rpm的速度开始工作。点火截流继电器也将通电,点火系统开始工作。
如果使用了曲轴周期转动功能,SCM将自动转动/停止/转动发动机,时间周期可以调节。如果在选择的曲轴转动时间里,发动机无法启动,则SCM出现了转动过速的问题。如果在发动机转动过程中出现了故障,SCM将终止并关闭转动。SCM将显示诊断编码,或者亮出LED显示灯。发动机启动并达到了曲柄转动目标速度后(通常是250rpm),SCM会断掉SMR的电源,从而断掉启动马达的电源。SCM将给曲柄目标继电器(CTR)通电。一旦达到了正确的空转低油压后,SCM将给ECM发出信号,将发动机加速到额定速度。如果一切正常,发动机将运行起来,SCM将收到运行信号。SCM将顺序显示以下信息,显示时间是2秒钟:发动机中央政治局压、油温、rpm值、工作时间及系统直流电压。这些信息由数字显示器在发动机运行前或运行中显示出来,以此检测出可能存在的错误或异常状态。如果使用了冷却功能,在丢失运行信号的情况下,发动机还会继续进行冷却过程。如果没有使用冷却功能,或者SCM接收到的是关闭/重启动信号,SCM将立即给运行继电器断电。燃料回路的电流也将被断掉。如果在关闭发动机前运行信号返回,SCM将立即回到运行状态。这意味着,燃料将再次被打开,但启动马达将不会通电。但是,如果重启动不出现,而rpm值又继续下降,在rpm值降到0的时候,SCM将启动曲柄启动。在运行信号不回返而发动机速度下降到0rpm的时候,曲柄终止继电器(CTR)将断电,SCM将立即准备重启动。速度降到0rpm后,SCM系统中的燃料控制继电器(FCR)将在两秒钟后切断电流。
操作顺序(故障情况)如果在启动发动机前出现了故障,SCM将切断电流,关闭启动马达回路。保证燃料被关闭。切断运行继电回路的电流,给故障中断回路通电(发动机故障继电器)如果出现了故障,而发动机仍然在运行,则SCM将作出如下方式反应:切断燃料控制回路的电流,给发动机通电,使其运行。如果出现了转动过速、紧急制动、或01、04、06诊断编码,或者所有的LED显示灯亮,则切断点火截断继电器的电流。如果在FCR发出命令5秒钟后,发动机还没有关闭,也将切断继电器的电流。这就是对故障的处理方案。发动机速度达到0rpm后,继电回路将通电10-15秒钟。继电器关闭点火系统。启动马达继电(SMR)回路将被锁定在断电状态。运行继电器(RR)回路电流切断。包括发动机故障继电器(ENFR)在内的故障关闭回路将通电。如果在发动机启动后出现了故障,则相应的LED故障显示灯将以2赫兹闪亮,或者显示诊断信息,说明故障原因。显示灯将继续闪亮。在收到重启动信号前,SCM将保持在错误状态。发动机监测及保护系统图解19:本系统将保护、监测发动机系统的重要参数。系统能够提出警告,或者制止发动机启动。如果有参数超出了可接受的限度,系统将关闭掉发动机。除了这些功能外,本系统还提供发动机操作参数显示。
发动机中断及启动抑止功能当参数超出了可接受的限度,通过中断功能,对发动机进行保护。当受驱设备感应到发送给ESS控制面板的中断信号后,将关闭发动机以进行保护。
当参数超出了可接受的限度,或者受驱设备显示未处于待机状态,启动抑止功能可以防止曲柄转动过速,从而保护发动机及受驱设备。发动机中断及启动抑止状态将在CMS面板、发动机控制模块(ECM)及状态控制模块(SCM)上显示。显示灯亮的时候,CMW面板显示诊断信息。ECM上的诊断编码闪烁时,表示发动机因为遇到某些问题而中断。ECM上的诊断编码固定不动时,表示因为发动机遇到某些问题而发出警告。关于故障显示信息,请参见G3600发动机SENR6510故障查找一章。计算机监测系统(CMS)显示系统包括6个小的计量仪(左边)及一个大的计量仪(中间),这些仪表上显示的信息由计量仪组选择开关及计量仪数据选择开关来控制。计量仪组选择开关在两组参数中进行选择,显示在6个较小的计量仪上。计量仪组选择开关使操作者可以以数字读数读出每个计量仪上的数据。数字读数位于较大的中心计量仪下部。仪表上方显示的数字表示目前正在阅读的参数。每拨动一次计量仪数据选择开关,下一个计量仪将被选中。这处于计量仪组选择开关目前选中的计量范围之内。如果打开计量仪组选择开关,数字式计量仪将转变到相应的位置。如果选中了仪器2—冷却温度,再移动计量仪组选择开关,则仪表数字将移动到计量仪8—左部空气限制。
CMS计量仪显示ESS控制面板上的数据要么是以英文单位显示,要么是以米制单位显示。读数究竟是以英文单位还是以米制单位显示,视实际情况而定。将”计量仪组选择开关”从左到右移动,计量仪上将顺序显示以下功能状态及数字式读数:仪表1:空气温度—显示出空气进入支管的温度,以0C或0F来表示。显示的最小单位是1度。仪表2:冷却温度—温度用0C或0F来表示。显示的最小单位是1度。仪表3:正确-燃料—显示百分比值,即燃料能量含量Btu电压计设置与发动机目前燃烧的燃料能量Btu值之间的比值。注释:如果此仪表上的的红色水平条消失,则表示目前没有对空气/燃料混合比率进行控制,燃料修正因素定在100%。如果出现了红色条块,则表示根据人民币缸计量燃烧时间对空气/燃料比率进行了控制。仪表4:空气进入管压力—空气进入支管压力(绝对值)以kPa或psi/10显示。仪表5:发动机油压—油压以kPa或psi显示。注释:预润滑油压通过油压仪显示器周围的条块来显示。一个固定不变的条块表示达到了规定的预润滑压力。如果该条块闪烁,则表示预润滑压力还没有达到规定的预润滑压力。仪表6:发动机负载—显示的负载是发动机处于额定输出功率满值时的百分比。对此百分值的计算建立在以下因素上:燃料流量、发动机rpm值及燃料能量含量。
将”计量仪组选择开关”移动到右部,以显示出以下功能状态及数字读数:仪表7:滤同压力差—用kPa或psi显示滤油箱进油管及出油管的压力差。仪表8:左部空气限制—用kPa/10或H20/10英寸显示空气清洁器进所管(未过滤)及出气管(已过滤)之间的压力差。仪表9:曲轴箱压力—用kPa/10或H20/10英寸显示曲轴箱内的压力。仪表10:冷却剂出口管压力—此仪表一般不使用。仪表11:右部空气限制—G3600发动机不使用此计量仪。仪表12:启动压力—此仪表显示启动发动机时的空气压力。用kPa或psi来表示。较大的计量仪(位于中部)通常用来显示发动机速度。仪表13:发动机速度—显示发动机速度,用rpm来表示(10rpm以内)CMS故障显示灯CMS系统有12个显示灯,显示故障信息。导致故障的情况可能是计量参数超出了安全范围,也可能是设备功能失灵。可以根据显示灯的显示,查找确切的毛病所在。F1检查仪—一个或数个检查仪显示有参数超出了常规操作范围。检查计量仪表。F2检查流量水平—有一处或多处流量水平在可接受的范围以下。观察诊断编码。参考G3600发动机SENR6510故障查找一章。
F3附属设备—受驱设备的接口中存在一个或多个问题。观察诊断编码。参考G3600发动机SENR6510故障查找一章。F4燃料供应系统—燃料控制系统存在一个或多个问题。观察诊断编码。参考G3600发动机SENR6510故障查找一章。F5空气进入系统—进气控制系统存在一个或多个问题。观察诊断编码。参考G3600发动机SENR6510故障查找一章。F6排气系统—排气系统存在一个或多个问题。观察诊断编码。参考G3600发动机SENR6510故障查找一章。F7模块/线路—某些控制模块或线路存在一个或多个问题。观察诊断编码。参考G3600发动机SENR6510故障查找一章。F8燃烧反馈系统—燃烧系统的反馈存在一个或多个问题。观察诊断编码。参考G3600发动机SENR6510故障查找一章。F9点火系统—点火系统存在一个或多个问题。观察诊断编码。参考G3600发动机SENR6510故障查找一章。F10传感器/设备—某些控制设备,包括传感器、致动器等等,可能存在一个或多个问题。观察诊断编码。参考G3600发动机SENR6510故障查找一章。F11启动系统—发动机启动系统存在一个或多个问题。观察诊断编码。参考G3600发动机SENR6510故障查找一章。
F12引爆系统—检测引爆的系统存在一个或多个问题。观察诊断编码。参考G3600发动机SENR6510故障查找一章。状态控制模块(SCM)ESS控制面板底部有状态控制模块(SCM)。它显示故障情况及发动机主要参数。SCM接受来自于操作者、电磁速度传感器(MPU)、压力/温度模块及发动机监测系统的信息,用这些信息来决定确定发动机燃料及点火系统的”开/关”状态。图解20:状态控制模块(SCM)
(1)LCD液晶显示器
(2)开关(按住显示开关)
(3)低油压LED光发射二极管
(4)转动过速LED显示灯
(5)过速LED显示灯
(6)油温过高LED显示灯
(7)紧急停止LED显示
(8)附属LED显示灯(关闭)SCM系统接收信号,启动发动机。SCM驱动燃料系统及启动马达。当发动机的rpm值达到曲柄终极速度,就脱离了启动马达。当SCM接收到关闭发动机的信号时,燃料系统被关闭。
SCM具有如下特点:曲柄轮转—可以设置曲柄轮转–停止–轮转,轮转时间可以调节。速度控制–如果发动机油压增高、超过了低油压设定点,则SCM将通知ECM系统,应该将发动机速度从空转速度提高到额定速度。冷却—SCM接收到常规关闭信号后,SCM将待机一段时间(待机时间预先已经设置好),直到发动机关闭。自动操作–在自动模式下,可以用遥控启动信号来启动SCM。点火接触(IC)关闭时发出此信号。如果信号丢失,SCM将执行常规关闭功能。电源关闭—一旦预润滑完成,ESS系统可以在关闭/重启动模式下断掉电源。但要在曲柄终极继电器及燃料控制继电器都断电后,SCM才会关掉发动机电源。速度达到0rpm后,两个继电器都会关闭。燃料螺线管型号—SCM可以与运行充电(ETR)燃料系统或关闭充电燃料系统共同运行。但在G3600系列发动机中只能是ETR系统。LED显示器—在SCM前部,有6个LED显示器,分别显示以下信息:曲柄转动过速关闭、速度过快关闭、低油压关闭、高油温关闭、紧急关闭及附属设备关闭。紧急关闭—如果使用紧急关闭按钮来关闭发动机,显示灯7会闪烁。压力/温度模块失灵—如果发动机载油压/温度转换模块发出的信号丢失或不可读,发动机将通过燃料控制而被关闭。将显示出诊断编码。可以设置SCM来忽略转换器模块的失灵。
速度传感器失灵—如果SCM丢失磁传感器信号,发动机将通过点火系统及燃料控制而被关闭。将显示出诊断编码。曲柄转动过速保护—如果发动机无法在设定的时间里启动,SCM将停止启动程序。显示灯4会闪烁。模式控制开关必须在再次启动发动机前调到关闭/重启动位置。液晶显示器(1)—该显示器会用英文或米制单位顺序显示工作时间(小时)、发动机速度、系统电池电量、发动机油压及发动机油温。按下SCM前部的开关(2),将把显示器锁在(停在)某个参数上。再次按下开关,会按常规顺序重新显示。如果检测出故障信号,该显示器也用来显示诊断编码。用它可以帮助查找并解决故障。参见SENR6515中状态控制模操作、检测及调节的诊断故障一章。注释:当面板通电后,所有的诊断显示灯都会亮起来,这是在测试显示灯是否失灵。曲柄转动过速保护—如果发动机速度超出了设定值,则发动机会通过点火控制及燃料控制而关闭。LED显示灯(5)会闪烁。如果按下过速确定开关,则过速设定值将降低到原值的75%。当发动机以额定速度工作的时候,此功能可以检测过速回路。低油压保护—如果发动机油压降到了低油压设定值以下,会通过燃料控制来关闭发动机。LED显示灯(3)会闪烁。有两个低油压值。一个值用于发动机速度低于油有级速度以下,另一个值用于发动机速度高于油有级速度之上。
油温过高保护—如果发动机油温超过了设定值,将关闭燃料进入。LED显示灯(6)会闪烁。关于状态控制模块工作程序及SCM的检测及设置信息,请参见G3612及3616发动机系统操作、检测及调节手册SENR5528中的测试及调节部分。注释:如果出现了故障,而燃料控制无法关闭发动机,则故障出现5秒钟后点火系统关闭。发动机控制模块(ECM)ECM监测燃料能量含量,用以控制空气/燃气比率并限制功率。ECM还有系统协调员的功能。ECM的个性模块包含许多保护设定值。个性化模块还控制许多系统操作。ECM上的显示包括8个字符及8个显示灯。这些显示灯显示以下信息:状态信息(绿色)—此显示灯亮的时,显示状态信息,即发动机速度、燃料能量(Btu)设置等等。交流连接1激活(绿色)—此灯亮时,表示ECM正在与时间控制模块(TCM)交流。交流连接2激活(绿色)—此灯亮时,表示ECM正在与计算机监测系统(GMS计量仪)、数字式诊断工具(DDT)接口、及可选的用户交流模块(CCM)交流。
警告模式(黄色)—出现一个或数个问题。显示的编码表明故障毛病所在。传感器故障(红色)—检测出一个或数个传感器出现问题。显示的编码表明故障毛病所在。致动器故障(红色)—检测出一个或数个致动器出现问题。显示的编码表明故障毛病所在。系统故障(红色)—检测出某个系统出现问题。显示的编码表明故障毛病所在。控制模块故障(红色)—检测出某个模块出现问题。显示的编码表明故障毛病所在。显示选择开关位于ESS控制面板舱门的右手部位,操作者可以用它来浏览发动机控制模块显示器上的数据。每拨动一次开关,显示器会跳到下一项内容上。显示内容可能是状态编码或诊断编码。这些编码由一个显示灯来区别。ECM时间控制模块(TCM)时间控制模块(TCM)维持ECM所定下的点火时间。TCM还保护发动机避免不可接受的引爆水平。TCM向ECM提供引爆信息。ECM向TCM发送发动机所需要的时间信号。如果感应到引爆的话,这个信号最多可以延迟6个曲轴转动周期。如果引爆水平始终很高的话,发动机将关闭。
ECM高温计模块高温计模块可以分别读出9种温度,温度用0C来表示。模块充电后,在渠道0上显示读数(排气管温度)。为了读出其它8个渠道上的温度,按下计量仪前部的PushToAdvance(推到前进)按钮。高温计将渠道0的温度(排气管温度)与设定值作持续的比较。如果排气管温度超过了设定值,一个触点关闭。ECM关闭发动机。发动机控制系统燃料及燃烧系统图解21:发动机控制系统包括以下组成部份:发动机监测系统控制面板发动机机控制模时间控制模块所需要的速度计燃料能量含量计发动机载传感器发动机载致动器燃料气门阻气门调节器电子控制模块有调控功能。调控器与柴油机的调控器相似。G3600发动机可以调节燃气阀来控制燃料流量,不与空气流量形成干扰。指令信号从ECM发出,发送至燃料致动器,根据实际发动机速度(由ECM磁传感器来测量)及所需要的发动机速度差。速度下降使用数字诊断工具上的第31号用户选择参数屏,可以将速度降低0%到10%。可开关调节器反应当发电机组与某种设备并联的时候,或者与其它发电机组共同运行的时候,必须有两种调节设置来提供最佳的发动机反应。G3600控制系统提供双重动态调节器。可以从独立调节器设置或并联调节器设置上选择调节器动态开关。关于GRID停止到GRID打开的调节器动态开关,参考SEHS9549安装及首次启动程序。
所需要的速度控制所需要的速度由一个空转/额定开关来控制。打开开关,则选择了空转速度(550rpm),关闭开关,选择的则是速度计设定的速度值。所需要的速度输入主要是ESS面板前部的速度计来进行。所需要的速度可能由一个外部输入到ECM的设置来控制。关于用户输入的信息,参见SEHS9549中的安装及首次启动过程。燃料限制调节器可以对G3600发动机的功率进行限制,它可以计算出燃料流量,并将燃料流量与允许的最大流量作比较。调节器可以保护发动机,避免机子处于功率过高的状态。瞬变燃料限制为了避免发动机在空气/燃料混合比率过于浓化的情况下运行,发送到燃料致动器上的指令信号可能会受到限制。在发动机启动、加速或可变负载的情况下,这会限制进入发动机的燃料流量。个性化模块发动机控制系统包括一个个性化模块。这个模块提供发动机应用控制图表。它附着在ECM系统上,并与ECM交流。个性化模块从发动机控制系统的传感器上接收输入指令。它根据自身内含的参数监测并控制发动机。个性化模块包含应用特殊控制图表、保护设定值及用户定义设置。
空气/燃料混合比率控制G3600发动机不使用化油器。空气流量及燃料流量分别受到控制。调节器对燃料流量进行控制。因此空气流量就成为调节混合比的唯一参数。空气流受到排气废气门系统的,以保护所需要的空气/燃料混合比或所需要的燃烧时间(BT)。燃料流量通过以下输入,ECM会计算出燃料流量:计量出的燃料支管压力计量出的燃料支管温度计量出的空气进气支管压力计量出的空气进气支管温度发动机速度Btu设置空气流量ECM根据计量的进气支管空气压力、进气支管温度及发动机速度计算出空气流量,所需要的空气/燃料混合比所需要的空气/燃料混合比随发动机速度和负载而变化。这些值储存在个性化模块里的应用特殊图表里。创建这些图表的目的是在速度及负载可变的情况下,获得最佳的发动机性能(效率及散发量)。燃烧时间(BT)燃烧时间从点火火苗进入预燃室算起,到燃烧感应探测为止。探测器安装在主燃室里。
图解22:气缸点火及感应器
(1)燃烧传感器
(2)预燃室
(3)气体点火火花塞每个气缸里的燃烧感应使发动机可以对周边环境的变化、燃料质量、速度或负载的变化作出快速的反应。因此可以对发动机散发量及燃料的消耗作出精密的控制。燃烧传感器是一个非常规的14mm(55英寸)的火花塞。火花塞与电子燃烧缓冲器共同运行。它可以测量火花与火苗穿过传感器的实际时间。将这些值平均下来,并与个性化模块里的图表设置作比较。由此对燃料质量、温度等因素作出自动的修正,实现比手动调节更快速、更精密的控制。图解23:基本燃烧探测器系统图所测量的燃烧时间信号通过两个单独的回路被送到ECM上。一个回路专用于1号气缸。另一条回路将用于其它气缸的信号送到ECM系统。ECM按燃烧顺序依次接收这些信号。
空气流量控制ECM一旦确定了所需要的空气流量,就会改变废气门致动器的位置,来调节排气分流阀。当发动机处于正常操作状态时,如果发动机负载超过50%,则将根据平均燃烧时间(BT)来自动调节空气/燃料混合比。根据测量到的气缸实际平均BT值与个性化模块里设置的所需要的BT值的差额,将位置指令信号从ECM发送到废气门致动器上。如果将BT值保持适当的水平,那么即使燃料质量及周围环境发生了变化,发动机也能达到最佳的性能及稳定的操作状态。在校准预燃室或者发动机负载低于50%的情况下,从ECM发送到废气门致动器的位置指令信号表示的是空气/燃料混合比的测量值与理想值之间的差额。空气/燃料混合比的计算是建立在发动机到ECM上的传感器输入指令来进行。输入到ECM上的指令要求计算出空气/燃料混合比,则必须输入燃料支管压力、燃料支管温度、进气支管空气压力、进气支管空气温度、发动机速度及燃料质量(燃料能量含量分压器设置)。启动时要调节燃料能量含量(Btu),以和燃料分析数据一致,这个分析是使用ESS控制面板上的燃料能量含量计而得出。当发动机负载超过50%时,发动机控制忽略手动燃料设置而提供燃料质量信息。这是根据燃烧过程中测量出的实际燃烧时间而得出。对Btu分压器进行手动设置,可以为空气/燃料混合比控制系统提供一个起始点,直到从燃烧传感器获得了BT数据为止。
燃料修正因数燃料修正系统会使用燃烧时间理想值及测量值来计算出燃料修正因数。燃料修正百分比代表着实际能量含量(Btu/ft3)与燃料能量含量分压器设置之间的差值。分压器位于ESS控制面板前部。举例说明:用900Btu的Btu度盘设置来调节发动机的空气/燃料混合比。发动机工作一段时间后,供给发动机的燃料质量从900Btu/ft3变到990Btu/ft3,结果显示燃烧火苗速度更快。ECM可以将空气/燃料混合比调到更稀薄的状态,从而减缓燃烧时间。ECM将计算出燃料修正因数:110%(990/900x100)燃料系统为了对G3600发动机里的燃料流量进行精密的调节,不使用化油器。对燃料流量进行精密的控制,以对运送到发动机里的燃料进行精密的控制。燃料系统包括以下组成部分:气体截流阀、燃料控制阀、电子致动器、燃料支管、气体进入阀、针阀、检查阀及预燃室。气体通过用记自备的调节器(2)运送到发动机里。原来的燃料压力约为310±14kPa(45±2psi),必须将这个压力调节到1.7kPa(。25psi)。降低燃料压力可能会降低功率。调节器与气体截流阀(3)相连,截流阀受发动机控制模块的控制。控制阀(4)由电子致动器(10)来控制,它用来调节燃料支管(5)里的气体压力。电子致动器控制燃料支管的压力。根据发动机控制模块发出的信号来进行控制。发动机控制模块决定信号。信号是建立在发动机rpm值的实际值及理想值之间的差额上。发动机速度由燃料支管压力来控制。燃料支管(5)向各气缸输送气体。每个气缸都有一个带孔的燃料管线,这条管线与燃料支管相连。气体通过燃料管线输送到气体进入阀(11)里,再进入主燃室。一条单独的燃料管线(8)及可调节的针阀(7)向预燃室(12)提供新鲜的气体。图解24:燃料系统图
(1)气体输入(2)用户自备调节器(3)气体截流阀(4)控制阀(5)燃料支管(6)孔(7)针阀(8)预燃室供应管线(9)预燃室检查阀(10)电子致动器(11)气体阀(12)预燃室(13)主气体供应(14)火花塞(15)燃烧空气(16)气缸头进气口(17)进气阀(18)排气阀主燃室图解25:
(1)气体进入阀(2)检查阀(3)空气进入
(4)主燃室(5)预燃室气体进入阀(1)安装在进气口上,由凸轮轴驱动。气体进入阀打开的时候,气体进入进气口。气体与与进气口里的燃烧空气混合,之后流进气缸里。流进气缸里的燃烧空气由排气分流阀(废气门)及进气阻气门来调节(根据发动机负载而定)。空气流进气缸头进气阀室,凸轮驱动的气体进入阀(1)让气体与空气混合,进气阀打开。同时,一股附加的、独立的、新鲜的气体通过一个球状的检验阀(2)供应到预燃室(5)里。
图解26:预燃室检查阀及燃料供应通路
(1)燃料进气通道(2)检查阀(3)水套冷却通路(4)预燃室预燃室(4)里的气体供应来自于支管。新鲜的气体穿过一条单独的线路及一个可调节的针阀,流经燃料进气通首(1),进入球形的检验阀(2),检验阀位于预燃室(4)的上部。空气/燃气混合气体流经进气阀,进入气缸里。检验阀打开,将新鲜气体供应到预燃室里。预燃室里的气体被火花塞点燃后,又将气缸里的混合气体点燃,保证燃烧持续、充分地进行。对针阀的调节是一个校准过程,由数字诊断工具(DDT)来进行。针阀经过调节,提供所需要的燃烧时间。这要视发动机速度及发动机负载而定。
为了保证较低的散热量及持续的燃烧,因此需要使用一个加浓的预燃室。为了进一步提高系统的整体效率,火花塞安装在预燃室的侧下部。这种设计,使预燃室里的火焰前锋在靠近主燃室的出口处燃烧,保证了燃气混合物在进入主燃室前能更充分地燃烧。如果把点火源放在预燃室的上部,则燃烧远不如此充分。在压缩气缸的过程中,预燃室里的燃料与主燃室出来的助燃空气混合,产生一个最佳的混合比,便于燃烧。点火系统要用火花点火,必须使用点火元件、全屏蔽的点火线圈及磁电机。点火转换器图解27:燃气机点火元件
(1)高能量的点火转换器
(2)管子
(3)带弹簧的推杆伸展部分
(4)火花塞
点火变压器提高初级电压,增高的电压用来将火花(次级电脉冲)发送到火花塞的电极上。为了便于操作,连接(终端)必须干净、紧密。每个变压器的负极终端连接在一起并接地。时间控制系统卡特比勒引爆感应时间控制系统(DSTC)对发动机进行引爆保护,并对点火时间进行电子化调节。时间控制系统图解28时间控制模块(TCM)TCM决定点火时间。TCM与卡特比勒点火系统(CIS)交流点火时间。此外,TCM还提供系统诊断,受TCM控制的发动机定时根据从ECM接收到的理想时间信号而建立。定时信号随发动机速度、负载及爆燃情况而变化。点火定时受三个从TCM发送到CIS的信号控制。CIS向TCM发送回一个信号,指明火花塞正在点火。TCM用这个信号计算出实际的发动机时间。时间控制感应器TCM使用两个传感器信号来进行点火时间控制。TCM用引爆传感器进行引爆保护。曲柄角传感器(CAS)及速度感应器(TCMPU)提供时间控制所需要的上中心(TC)及转动位置。引爆传感器发出一个机械振动电信号,用这个信号来计算引爆水平。曲柄角传感器(CAS)惰态的转角速度电磁感应器向TCM指明曲轴角度。曲柄角感应器发出TC信号,用来控制时间并计算实际工作时间。每当飞轮表面的顶部中心孔(用于1号活塞)通过感应器时,这个信号被激发出来。
速度感应器(TCMPU)惰态的速度电磁感应器向TCM指明发动机速度。每当飞轮上的盆形齿轮经过感应器时,速度感应器就产生一个信号,用来计算发动机速度、监测TC脉冲之间的曲轴角度、给MIB电子元件计时。引爆传感器引爆传感器是一个充电的设备,它输出一个已过滤电信号及一个机械振动已增幅电信号。振动加剧时,ECM计算出发动机的爆燃水平。如果必要的话,ECM会调节点火时间,以控制爆燃。对爆燃的控制通过发送一个理想时间信号来实现,这个信号被迟缓6个曲柄转动周期。当振动水平回复到常态时,ECM会调节理想时间信号,让点火时间逐步恢复常态。要根据个性化模块里的理想时间图表而作这种调节。G3600点火定时系统图解29时间控制器向点火系统(CIS)提供三个信号,用来交流理想点火时间。这三个信号分别是点火接口计时信号、复位脉冲信号及手动超越控制信号。CIS将点火脉冲返回到时间控制器。时间控制器计算出实际的发动机时间,还根据这个信号执行点火诊断功能。点火接口计时点火接口计时信号是一种方形波,它为CIS提供计时。图解30:速度感应器信号及计时信号之间的关系这个信号从时间控制器(pin-G)发送到CIS(pin-E,10pin连接器)。这个方形波的电压峰值是2.5V,最低值是1V。计时信号的正向边缘应该与速度感应器信号的负向零交点对齐。
复位脉冲复位脉冲信号向CIS指明时间控制器所需要的点火时间。这个脉冲信号从TC处发出。又回到TC。图解31:接口复位脉冲信号及曲柄角TC信号对比图图解32:接口复位脉冲信号及曲柄角TC信号近视图这个信号从时间控制器(pin-H)发送到CIS(pin-G,10pin连接器)。通常接口复位脉冲信号电压低于1V.复位脉冲可以扬高到约2.5V。从顶部中心(TC)回到TC处的过程中,这个信号应该扬高一次。
手动超越(如DDT中所示,处于”磁力校准”状态)手动超越信号通知CIS预先控制点火时间。图解33:处于电子定时模式下的手动超越信号这个信号从时间控制器(pin-E)发送到CIS(pin-C,10pin连接器)。当系统处于电子时间控制状态时,手动超越信号应该保持在1V以下。一个5V的信号通告CIS提前进行点火。点火脉冲点火脉冲信号是奇数位的电容器组负荷。这个信号的波形表明CIS的放电水平及气缸的燃烧状态。每个气缸各用一个脉冲来表示。TCM用这个信号来计算点火时间及诊断一些点火状态。图解34:点火脉冲及曲柄角TC信号对比图(6气缸发动机)
图解35:点火脉冲及曲柄角TC信号全貌图(6气缸发动机)这个信号从CIS(pin-A,10pin连接器)发送到时间控制器(pin-C)。从TC发出到返回TC的过程中,这个波形应该对每个数字气缸显示一个脉冲。脉冲电压通常是5V,当MIB检测出点火时,电压降到2V以下。接口信号的相互作用手动超越信号的电压处于1V以下,CIS处于磁力校准状态。TCM将速度感应(TCMPU)信号变成方形波,从而产生了计时信号,CIS电子元件用这个信号来确定转动位置。从TCM接收到复位脉冲后,CIS计算计时信号的9个边缘线,然后发送信号,指示1号气缸点火。CIS将继续监测计时信号,通过转动,发出信号,点燃其它的气缸。当CIS放电、点燃气缸时,产生了一个点火脉冲。点火脉冲信号是电压降低了的奇数位的电容组电压信号。通过比较曲柄角感应器的TC信号与1号气缸的点火脉冲之间的时间差,计算出点火时间。当手动超越信号的电压高过1V时,CIS会在手动(标准)状态下工作,不再控制点火时间。CIS会领先产生一个点火脉冲。如同电子计时状态一样,也用同样的方式计算出点火时间。
图解36:
复位、计时、点火脉冲及TC信号之间的相互作用CIS接收到复位脉冲后,会在计时信号的9个边缘后(波峰及波谷边缘)产生一个点火脉冲。CIS产生的点火脉冲用于1号气缸。这发生在发动机的TC信号之前。点火脉冲点燃从TC处被发送到返回TC处的过程中,这个波形应该为每个气缸显示一个脉波。当气缸接收到信号、被点燃后,脉波应该从190V降到低谷。发动机启动发动机启动时,时间控制器会在发动机运行前检查某些系统。在发动机速度达到500rpm前,手动超越信号将CIS置于手动状态。一旦发动机速度增加到300至500rpm之间,时间控制器会将1号气缸的点火时间与内部存储器里储存的磁力校准(MagCal)时间作比较。如果两个时间值不匹配,时间控制器将显示“磁电机未校准”的错误信息。空气进气及排气系统总体信息图解37:(1)空气进口(2)涡轮增压器(3)空气进入阻气门(4)后冷却器(5)主气供应(6)气缸头进气口
(7)预燃室气体供应(8)预燃室(9)火花塞(10)排气阀(11)排气(12)进气阀(13)排气分流控制阀该系统控制燃烧所需要的空气质量及进入量。进气支管(空气充气室)是位于气缸体内的一条通道。这条通道将后冷却器与气缸头里的进气口连接起来。凸轮轴控制阀系统元件的运动。
空气进入及排气系统元件图解38:(1)排气支管(2)后冷却器(3)空气阻气门
(4)排气出口(5)发动机气缸(6)空气进口
(7)涡轮增压器压缩器摆轮(8)涡轮增压器涡轮
(9)排气分流阀
从空气清洁器里出来的清洁空气被涡轮增压器压缩器摆轮(7)压经空气进入口(6),进入涡轮增压器里。涡轮增压器压缩器摆轮的转动对空气进行压缩,并将空气压经一个弯管,进入后冷却器(2)里。后冷却器在空气进入充气室前降低压缩空气的温度。经过冷却、压缩的空气填满了空气充气室,再填满了气缸头里的进气室。空气从进气室到气缸的流动由进气阀控制。燃料(气体)向气缸室的流动由气体导入阀控制。每个气缸头里有5个阀门:一个气体导入阀(参考《系统操作:燃料系统》),两个进气阀及两个排气阀。请参考《阀系统元件》。当活塞下移,进行吸气冲程时,进气阀及气体导入阀打开。凸轮轴控制阀门的打开。经过冷却、压缩的空气从进气室里被压入气缸里,同时被压入气缸里的还有气体导入阀里供应的气体。气体导入阀及进气阀关闭,活塞开始上移,进行压缩冲程。活塞接近压缩冲程的顶部时,预燃室里的空气与燃气的混合物由火花塞点燃。燃烧产生的力推动活塞下移,开始了动力冲程。当活塞再次上移的时候,进入了排气冲程。排气阀打开,废气经过排气口,被压入排气支管(1)里。活塞完成了排气冲程后,排气阀关闭。至此完成了一个周期,开始下一个周期(吸气、压气、动力、排气)。排气支管里排出的气体使涡轮增压器涡轮摆轮(8)开始转动。涡轮的摆轮与轴连接在一起,驱动压缩器摆轮。根据发动机的速度及负载要求,排出的气体要么穿过排气出口,进入涡轮增压器,或者穿过排气分流阀。
用一个致动器来控制排气分流阀(废气门)(9)的位置。废气门致动器提供进气支管所需要的空气压力。这根据致动器从ECM所接收到的指令信号来进行。根据空气/燃气混合比率的实际值(或者是平均燃烧时间)与理想值(或者是理想燃烧时间)之间的差值,ECM决定这个指令信号。空气阻气门(3)的位置由一个致动器来控制。阻气门致动器在部分负载的情况下提供进气支管所需要的空气压力。这根据致动器从ECM所接收到的指令信号来进行。根据发动机速度(rpm)及发动机负载(根据实际测量到的压力与温度计算出的数值),ECM决定这个指令信号。后冷却器图解39:空气进入及排气系统元件
(1)冷却剂出口连接(2)冷却剂进口连接后冷却器装在发动机的左后部上,位于充气室的后开口处。后冷却器有一个填充冷却剂的中心部件。冷却剂从发动机左部的水泵中流出,穿过冷却剂进口连接处(2),然后在中心部件里循环流动,最后穿过冷却剂出口连接(1),停留在后冷却器里。
从涡轮增压器的压缩器里流出的空气流入了后冷却器箱。这股空气经过中心部件的翼板。经后冷却器机芯降低温度后,这股空气随后进入了空气充气室,又向上移,穿过气缸头里的进气口。降低进气的温度会增加空气(单位体积)的密度。空气密度加大,会导致更有效率的燃烧及更低的燃料消耗。涡轮增压器涡轮增压器的涡轮端与排气支管相连,增压器的压缩器端与后冷却器相连。涡轮(排气)与压缩器(进气)都与同一个轴相连,一起转动。排出的气体穿过排气进气转换器进入涡轮增压器,推动涡轮摆轮的叶片,使得涡轮与压缩器的摆轮都开始转动。从空气清洁器里出来的清洁空气被压缩器摆轮的转动压经压缩器箱空气进口。压缩器摆轮叶片的转动对进气进行压缩,使得发动机能够燃烧附加的燃气,因此具备了更高的效率和更大的功率。涡轮增压器的轴承在压力情况下用发动机油进行润滑。机油穿过进油口进入,再经过中心部分里的通道,对轴承进行润滑。之后,机油经过出油口流出,回到油底盘里。涡轮增压器的涡轮(排气)部分及中心(轴承)部分封装在一个水冷箱里。
排气分流图解40:(1)排气分流阀(2)可调节的联接
(3)致动器指示灯(4)排气分流致动器排气分流阀由三个致动器中的一个来操作,这些致动器用来控制空气/燃料混合比。一个致动器控制燃料流量,另外两个协同控制发动机里的空气进入量。排气分流致动器(4)位于发动机的左后部,靠近空气进入致动器。排气分流致动器从发动机控制模块里接收到一个电子命令信号,这个信号改变排气分流阀(1)的机械位置,以达到最佳的空气/燃气混合比。用一个可调节的联接装置(2)来改变阀门的位置。
排气分流阀阀盘的位置由轴末端上的槽沟来定。发动机模块要求空气/燃气混合比较为稀薄时,致动器会移动联接装置(2)的位置,关闭排气分流阀。这会让更多的排气进入涡轮增压器里。多余的排放气体会提高涡轮增压器的rpm值。随着rpm值的提高,发动机能够吸入更多的空气。吸入的空气被压缩后进入气缸里。如果发动机模块要求较浓的空气/燃气混合比,致动器打开排气分流阀,让一部分排放的气体不穿过涡轮增压器,而排出排气转换器。被压缩并送到气缸里的进气量较少。送到致动器的电子指令信号是一个脉宽调制百分比信号。如果要进行诊断,致动器会向ECM发送回一个VDC位置反馈信号。进气阻气门图解41:
(1)空气阻气门盘(2)水平轴
(3)阻气门控制杆及可调节杆(4)致动器指示器
(5)空气阻气门致动器(6)致动器控制杆及可调节杆空气(阻气门)致动器(5)是三个致动器之一,用来控制空气/燃气混合比。一个致动器控制燃料流量,另两个致动器协同控制空气流量。致动器位于发动机的左后部,它从发动机控制模块接收到一个电子信号。致动器通过一个致动器控制杆及可调节杆(6)来改变空气阻气门盘(1)的机械位置。阀盘的位置由轴末端上的槽沟来定。阻气门盘的运动控制控制从涡轮增压器出口流出的空气。空气经过进气阻气门后,流经后冷却器,进入气缸体充气室,再进入气缸头。燃气经过气体导入阀,进入气缸头里与空气混合。
在发动机处于满载、满速的情况下,致动器会让空气阻气门处于全开位置,不限制空气的流量,进而提高发动机的操作功率。ECM将使用排气分流装置来控制空气/燃气混合比。发动机负载减轻的情况下,进气阻气门开始限制流入到气缸体空气充气室里的空气量。这样做的目的是在较轻的负载下使混合气体保持较高的浓度,便于燃烧。在部分负载的情况下,排气分流装置及进气阻气门的联合控制改善了燃料消耗;在满载的情况下,能够进行全面的控制。排气支管排气支管使用热屏蔽层,降低了热辐射,非常干燥。支管之所以能保持干燥,是因为微弱燃烧所固有的低温。将排气能量保留下来驱动涡轮增压器,这改进了发动机的性能,尤其改进了固定扭矩及可变速工业设施的性能。
阀门系统元件图解42:
(1)摇臂(2)气体导入阀摇臂联接(3)架桥
(4)气体导入阀(5)推杆(6)起阀器阀门系统在发动机工作过程中控制气缸的进气流量、燃气及排放气体。曲轴齿轮通过空转齿轮控制凸轮轴的齿轮。凸轮轴必须与曲轴同步,使活塞与阀门按正确的顺序运动。每个气缸的凸轮轴有三个凸角。一个凸角操作架桥,架桥用来移动两个进气阀。一个凸角用来操作移动两个排气阀的架桥。中心凸角操作单独的导入阀。凸轮轴转动的时候,凸角使起阀器(6)上升、下降,从而使(5)推杆移动摇臂(1)。摇臂的运动又使得气缸头里的架桥(3)在销钉上上下移动,从而操作阀门运动。架桥可以让一个摇臂同时打开或关闭两个阀门(进气或排气阀)。单独的起阀器与气体导入阀摇臂的联接(2)一起运行(没有架桥),操作气体导入阀(4)。每个气缸有一个气体导入阀、两个进气阀、两个排气阀。
图解43:
(7)转动线圈(8)阀门弹簧转动线圈(7)在发动机运行时转动阀门(气体导入阀、进气阀、排气阀),阀门的转动使阀上沉积的碳黑降到最低程度,延长了阀门的使用寿命。当起阀器下移时,阀门上的弹簧(8)使阀门闭合。润滑系统机油流经气缸体图解44:
⑴油温调节箱(2)主油道(3)活塞冷却喷气(4)连接主油道到凸轮轴轴承的缸体内部冷却通道
(5)涡轮增压器供油管线(6)涡轮增压器(7)发动机油冷器(8)涡轮增压器排油管(9)发动机滤油顺
(10)连接主油道与曲轴主轴承的缸体内部冷却通道(11)发动机滤油变化阀(12)定压阀(13)吸入试管
(14)预润滑泵(15)发动机油泵(16)吸入喇叭(17)油底盘
润滑系统示意图图解45:发动机油泵预润滑油泵可以用电动马达或气动马达来驱动。在发动机启动前及关闭后,预润滑泵都供油来润滑发动机轴承。一个单向阀位于预润滑泵与供油支管的连线上。单向阀可以在发动机启动后,防止油泵里出来的加压油穿过预润滑。如果发动机不经过预润滑、油压达不到最低限度,发动机监测系统会制止发动机启动。润滑使用外部油泵(15),油泵装在前箱的左前部。油泵将油压入吸入嗽叭(16)及吸入试管(13)里。在吸入嗽叭(16)及吸入试管(13)之间,试管里有一个屏障。
润滑油流程图图解46:
(1)润滑油在气缸体内的流动(2)主油道
(3)活塞冷却喷嘴
(4)连接主油道与凸轮轴轴承的缸体内部冷却通道
(10)连接主油道与曲轴主轴承的缸体内部冷却通道
(19)摇臂装置
(20)连接凸轮轴轴承与气缸头的缸体内部冷却通道
(21)试管(22)活塞冷却喷嘴油道发动机油泵将油压入到安全阀及定压阀(12)分流阀上的进口。油泵里的油压超过1000kPa(145psi)时,安全阀打开,将油送回到机泵里。这就避免了发动机油变冷时对润滑系统元件的伤害。系统压力(主油道里的压力)超过430kPa(62psi)时,分流阀打开,将油送回到机泵里。
油冷器及温度调节器发动机油泵还将油压入油温调节箱(1)中。如果油温高于850C(1860F),将引导油流向发动机的油冷器(7)。油从油冷器流经滤油改变阀(11),流入滤油器(9)中;再从滤油器流过定压阀(12),进入气缸体内的油道(2)及(22)中。发动机油冷器图解47:
(1)油温调节箱(7)发动机油冷器油冷器(7)及油温调节箱(1)里的调节器维持发动机的油温。油冷器里的中心部件与后冷却器并联。水在油冷器管束中的管内流动。发动机油的流动平行于油冷器里的中心部件。油泵里出来的油通过油冷器上的支管进入油冷器里,再进入滤油器。
发动机滤油器图48:
(9)滤油器(10)滤油器转换阀发动机滤油器(9)包括6个可更换的滤油部件。有两个过滤层,每层里有三个过滤元件、一个清洗出口,用来清洗空气,便于排油及充油。滤油器转换阀(10)可以在发动机运行时更换滤层。滤油元件每隔1000小时要更换一次,当滤油器分流显示器显示油压差为100kPa(14.5psi)时,进行更换。压力差的测量应该在发动机处于常规温度及额定速度的状态下进行。
内部润滑图解49:
(21)试管(23)起阀器导引部分润滑流经气缸内的冷却通道(4),再经过主油道(2),被凸轮轴轴承接收。润滑油在每个凸轮轴轴承(18)的周围流动,再经过缸体内的冷却通道,进入起阀器导引(23)部分及管子(21)里。管子将起阀器导引部分与缸体(20)内的另一条冷却回路连接起来、润滑油相继流经管子、通向气缸头的管路及摇臂装置(19)。主油道(2)通过缸体内的一条冷却回路(10)与曲柄主轴承连接起来。曲轴里的冷却孔将主轴承的油供管路与连接杆轴承连接起来。系统达到140kPa(20psi)时,定压阀(12)使润滑油进入活塞喷气冷却油路(22)。主油道(2)里存在压力时,定压阀才会让润滑油进入活塞喷气冷却油路。这就减少了发动机启动压力的形成时间。定压阀还可以在低空转速度下帮助维持油压。
活塞冷却喷管图解50:
普通装置(3)活塞冷却喷管每个活塞下有一个冷却喷管。润滑油从活塞冷却喷管中流出,经过活塞体内的一条冷却回路,进入活塞外冷却室,再流经外冷却室,进入内冷室,再从活塞销上的孔洞里流出活塞。由此可以对活塞销轴承进行润滑。涡轮增压器供油管路(5)将油送到增压器(6)里。涡轮增压器的排油管路(8)经过后箱将油送回到油底盘里。送到前部、后部齿轮组里的润滑油流经管子及箱体前、后部的冷却通道。发动机润滑完成后,润滑油回到油底盘里。发动机上安装了一个进入阀润滑计量泵,对进气阀进行润滑。生产工厂已经对油的流动率进行了调节,除非更换了泵,否则没有必要再调节油的流动率。冷却系统水在气缸体内的流动图51:
(1)开向热交换器(水冷套)的冷却剂出口(2)混合物箱(3)开向热交换器(油冷器及后冷却器回路)的冷却剂出口
(4)发动机油冷器(5)涡轮增压器冷却剂返回管(6)涡轮增压器(7)涡轮增压器冷却剂供应管(8)供水支管
(9)发动机油冷器(10)弯管(11)右部水泵(水冷套)(12)从热交换器(水冷套)上出来的冷却剂进口
(13)从热交换器(油冷器及后冷却器回路)上出来的冷却剂进口(14)水泵左部(油冷器及后冷却器回路)
(15)油冷器阀帽(16)弯管水冷套及单独的冷却回路本系列的发动机有一条单独的冷却回路。水冷套系统(气缸体、气缸头及涡轮增压器)位于这条回路上。后冷却器及发动机油冷顺们于另一条单独的回路上。水泵安装在前箱上,由前部齿轮系驱动。水冷套回路上的冷却剂由右部的水泵来供应。后冷却器及发动机油冷器回路上的冷却剂由左部水泵来供应。每条回路都用水温调节器来维持正确的操作温度。可以安装水温调节器箱,控制泵进气最低温度(进气道调节)或发动机出气最低温度(出气道调节)。
单独回路冷却系统在单独回路冷却系统里,左部水泵(14)通过进口(13)从热交换器里吸入冷却剂。冷却剂从左部水泵流到发动机油冷器阀帽(15)里。在阀帽处冷却剂被分流,一部分冷却剂进入油冷器里(9),另一部分冷却剂进入后冷却器里(4)。冷却剂流过后冷却器及油冷器后,经过混合物箱(2)及冷却剂出口(3)返回到热交换器里。膨胀箱到冷却进口(13)之间有一条补充线路,这条线路帮助回路(发动机油冷器及后冷却器)里的冷却剂处于正确的水平。要求用户在油冷器箱体上部及膨胀箱之间自己安装一条通风管路。这用于带后冷却器及油冷器的回路。水冷套冷却系统右部水泵(11)通过冷却剂进口(12)从膨胀箱里吸入冷却剂。冷却剂从右部水泵流出,经过弯管(10)及(16),流到气缸体侧部。
冷却剂经过气缸体水冷套向上流,在气缸套里从下往上流。接近缸套上部的地方,水冷套变小。此处是温度最高的地方。这(较小部分)使得冷却剂流动得更快,对缸套能更好地冷却。缸套里出来的冷却剂流经气缸头,在温度最高的区域附近流动。冷却剂流到气缸头的顶部,经过一根弯管,流出气缸头,进入供水支管(8)里,之后又经过冷却剂出口(1)流出,进入远程安装的水温调节器及热交换器里。再回到膨胀箱里。冷却剂从水冷套里流出,水冷套位于气缸体的后部。冷却剂穿过涡轮增压器上的冷却剂供应管(7),进入涡轮增压器(6)里。从增压器里出来的冷却剂经过增压器上的冷却剂返回管(7)又回到气缸体内。要求用户在涡轮增压器上部及膨胀箱之间自己安装一条通风管路。这用于水冷套回路。进气道调节冷却系统图解52:
(1)工厂孔板(2)工厂或用户孔板(3)通风管道(4)用户孔板(A)涡轮增压器(B)气缸体及气缸头(C)水冷套泵(D)温度调节器箱(水冷套系统)(E)膨胀箱(F)热交换器(G)发动机油冷器(H)后冷却器(I)混合箱(J)单独回路水泵(K)温度调节箱(单独回系统)(L)膨胀箱(M)热交换器(a)a口(b)b口(c)c口进气道调节系统,也时候也称为混合调节,保持水冷泵的最低进气温度。温度调节器控制冷却剂的温度。当冷却剂温度低于调节器的额定温度时,冷却剂从分流口b流进温度调节器,再从口a流出。冷却剂温度上升后,调节器打开,让冷却剂从热交换器流出,经过口c与分流冷却剂混合。这发生于冷却剂流出调节器箱体的时候。出气道调节冷却系统图解53:
(1)工厂孔板(2)工厂或用户孔板(3)通风管道(A)涡轮增压器(13)气缸体及气缸头(C)水冷套泵(D)温度调节器箱(水冷套系统)(E)膨胀箱(F)热交换器(G)发动机油冷器(H)后冷却器(I)混合箱(J)单独回路水泵(K)温度调节箱(单独回系统)(L)膨胀箱(M)热交换器(a)a口(b)b口(c)c口出气道调节系统,有时候也称为分流控制,保持冷却剂出口的最低温度。冷却剂从发动机出口流经口a里的温度感应球。温度感应球决定调节器箱里的流向。如果冷却剂温度低于调节器额定温度,冷却剂被分流,经过外部热交换器,穿过口B,进入泵里的入口。冷却剂温度上升后,调节器打开,将流体的一部分导入口c,流入热交换器里。
冷却剂混合物冷却剂混合物指的是水(达到最低水质要求)与冷却剂添加剂的混合物;或者指水、冷却剂添加剂、抗冻剂(可能是乙二醇或丙二醇)三者的混合物。冷却剂的型号及质量直接影响到冷却系统及发动机的效率及使用寿命。关于冷却剂混合物的指标及维修程序,请参考操作及维修手册。
缸体基础构造气缸体、气缸套及气缸头气缸体由一整块灰铁合金制成,经过研磨,可以再焊接。空气充气室与整个气缸等长,将空气均匀分配到气缸里。主轴承盖用两个螺栓固定在气缸体上,每个盖用两个螺栓。螺栓用液压力拉紧。每个主轴承盖的两侧各有一个鞍形螺柱,用来防止主轴承盖移动,还用来增加气缸体下部的硬度。气缸套由高质合金铁铸造而成,经过感应淬火,水冷套与缸套等长。气缸套可以取掉更换。气缸套座位于气缸体上表面。气缸套在顶部的法兰下定位。缸套用顶部的一个O形环及底部的三个O形环密封。O形环将缸套与缸体封起来。每个气缸都有一个单独的气缸头。气缸头里包含以下元件:两个进气阀、两个排气阀、4个可更换的阀座、一个气体进入阀。进气及排气阀在阀导里移动,阀导压在气缸头上,可以更换。阀门由以下元件驱动:滚筒式凸轮从动器、推杆、摇臂、架桥及导引榫装置。每对进气、排气阀由单独的架桥驱动,架桥与摇臂接触。
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