点火变压器
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| 图 1 | g00326433 |
燃气发动机点火总成的部件 (1) 高能点火变压器。 (2) 油管。 (3) 带有弹簧加载杆的加长部分。 (4) 火花塞。 | |
点火变压器使初级电压升高。 此升高的电压是火花塞电极间放送火花（次级电脉冲）所必需的。 为使系统具有良好工作状况，接头（端子）必须清洁且牢固。 每个变压器的负极端子都连在一起并接地。
正时控制系统
Caterpillar 爆震敏感正时控制（DSTC）系统提供发动机爆震保护和可变点火正时的电子调整。 此点火系统由四个基本总成组成。
- 正时控制模块
- 点火控制系统
- 爆震混合控制（DMC）系统
- 传感器
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| 图 2 | g00494465 |
正时控制系统 | |
正时控制模块（TCM）
TCM 确定点火正时。 TCM 与点火控制系统间进行点火正时通信。 TCM 提供系统诊断。
由 TCM 控制的发动机正时基于从 ECM 收到的理想正时信号。 来自 ECM 的理想正时信号随发动机转速、发动机负荷和发动机爆震水平的不同而变化。
点火正时由从 TCM 发送到点火控制系统的 3 个信号来控制。 点火控制系统向 TCM 发送用来指出火花塞正在点火的信号。 TCM 利用此信号计算实际的发动机正时。
Caterpillar 点火系统（CIS）
Caterpillar 点火系统设计用于配有 TCM 的燃气发动机应用场合。 此点火系统设计用来代替磁电机和磁电机接口箱。 仍然采用现有的点火线圈和到 TCM 的导线连接。 作为周期触发器，需要增加凸轮位置传感器和触发器磁铁。 传感器和磁铁安装在发动机右前侧油雾驱动位置的凸轮上。 新功能包括高级火花控制, 火花诊断, 自诊断, 诊断, 传感器诊断 和 串行端口通信。 系统由两个主要部分组成：发动机上安装的点火控制模块和远程安装的可选用户接口显示模块。 系统在典型应用场合下，需要 5 安名义电流的 24 VDC 电源。
注: 使用发动机之前，必须配置点火系统。 来自工厂和零件部的所有部件均针对您的发动机进行了正确的配置。 确保拥有您应用场合的正确零件号。
点火控制模块
点火控制模块的输出模块内配有 16 位手动正时开关，以及可以通过终端软件进行调整的起动延迟功能。 控制模块的最高允许环境温度暴露为 65.5°C (150°F)。
手动正时开关可影响发动机盘车或 "MAG CAL" 模式中报告给 TCM 的正时。 点火控制模块采用对 TCM 透明的设计，当发动机转速低于 500 rpm 时，它可以在完全提前点火正时下点火。 因此，为了避免 "MAG CAL" 故障发生，点火必须向 TCM 报告正时，从而使完全提前正时的匹配度不超过 1 度。 当发动机转速高于 500 rpm 时，电子正时启动。 手动正时开关对发动机正时无效。
为了便于更好的起动，通过配置点火控制模块，在发动机转速低于 500 rpm 时，允许正时从安全提前设定处延迟。 此调整为从报告正时的延迟偏移。 发动机转速高于 500 rpm 后，电子正时启动。 起动延迟正时调整设定对发动机正时无效。
报告给 TCM 正时的计算方法如下所示：
报告正时=凸轮位置窗口的开度-6 度-手动开关设定值
实际发动机正时的计算方法如下所示：
实际正时=报告正时-延迟调整
注: 延迟调整对报告给 TCM 的正时没有影响，并且不会造成 "MAG CAL" 故障。
注: 更改报告正时可使实际正时发生相同数量的改变。
凸轮位置传感器和触发器磁铁
凸轮位置传感器用来感应必须固定在凸轮齿轮正确角度位置处的磁铁。 凸轮位置传感器信号的前沿代表手动/起动正时模式下点火的复位信号。 在电子正时模式下，凸轮位置信号用来选择来自 TCM 在压缩冲程中产生的复位脉冲（TCM 在压缩冲程和排气冲程中均产生复位脉冲）。 凸轮位置传感器和触发器磁铁间的气隙不得超过 1.0 mm (0.04 in)。
可选点火控制显示模块
可选点火控制显示模块配有 16 位字母数字字符 X 2 行背光液晶显示屏。 显示屏显示运行状态、发动机转速、辅助火花能级以及系统是处于单击还是双级模式下。
将显示屏安装到方便的观察高度处。 将显示屏安装到距离发动机上安装点火控制模块 15 m (50 ft) 的范围内。 可以将显示屏安装到控制面板内。 可以将显示屏安装到最好远离发动机的适当平面上。 所安装的显示屏应当尽量避免受到振动的影响。
正时控制传感器
TCM 利用两个传感器信号进行点火正时控制。 TCM 利用爆震传感器进行爆震保护。 曲轴角度传感器（CAS）和转速传感器（TCMPU）提供控制正时所需的上止点（TC）和旋转角度位置。 爆震传感器提供发动机机械振动的电信号，用以计算爆震水平。
曲轴角度传感器（CAS）
该无源磁电转速传感器向 TCM 指示曲轴角度。 曲轴角度传感器提供用来控制正时和计算实际正时的 TC 信号。 当飞轮端面内的 TC 孔（针对于 1 号活塞）经过此传感器时，产生该信号。
转速传感器（TCMPU）
该无源磁电转速传感器向 TCM 指示发动机转速。 只要飞轮齿圈上的轮齿经过该传感器，转速传感器即产生信号。 该信号用来计算发动机转速、监测 TC 脉冲间的曲轴角度和向 CIS 电子设备提供时钟信号。
爆震传感器
爆震传感器输出经过滤和放大的发动机机械振动电信号的有源装置。 共有三个爆震传感器，位于发动机右侧。 每个传感器均置于两个气缸之间。 这使得爆震检测控制策略能够更好地理解真实爆震的发生。 当振动水平升高时，ECM 计算发动机的爆震水平。 必要时，ECM 将调整点火正时，以控制爆震。 这可通过向 TCM 发送延迟多达 6 度曲轴角度的理想正时信号来完成。 当振动水平恢复正常，ECM 将调整理想正时信号，以逐渐使点火正时恢复正常工作。 此调整基于作为个性模块一部分的理想正时图完成。
正时控制和 CIS
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| 图 3 | g00494466 |
点火正时系统 | |
正时控制向 Caterpillar 点火系统接口箱提供 3 个信号，以便就理想点火正时进行通信。 这 3 个信号分别为点火接口时钟、复位脉冲信号和手动超越信号。 CIS 将点火脉冲返回正时控制。 正时控制计算实际发动机正时。 正时控制根据该信号执行某些点火诊断。
点火接口时钟
点火接口时钟信号是转速传感器信号的方波变型。 该信号向 CIS 提供正时时钟。
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| 图 4 | g00329509 |
转速传感器和时钟信号之间的关系 | |
从正时控制（针脚-G）发送到 CIS（针脚-E，10 针接头）。
该波形是转速传感器信号的方波变型，峰值电压为 2.5 V，最低电压为1 V。 时钟信号的上升沿应与转速传感器信号下降沿的过零点对齐。
复位脉冲
复位脉冲信号向 CIS 指示正时控制的理想点火正时。 该脉冲在相邻 TC 之间只发送一次。
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| 图 5 | g00329510 |
接口复位脉冲信号与曲轴角度 TC 信号间的相对关系 | |
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| 图 6 | g00329512 |
接口复位脉冲信号与曲轴角度 TC 信号间相对关系的放大图 | |
从正时控制（针脚-H）发送到 CIS（针脚-G，10 针接头）。
接口复位脉冲信号通常低于 1 V。 复位脉冲可冲高至大约 2.5 V。 该信号在相邻 TC 之间只应冲高一次。
手动超越（DDT 中的 "Mag Cal" 模式）
手动超越信号指令 CIS 控制完全提前点火正时。
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| 图 7 | g00329513 |
手动超越信号，处于电子正时模式下的正时控制 | |
从正时控制（针脚-e）发送到 CIS（针脚-C，10 针接头）。
当系统处于电子正时控制模式时，手动超越信号应低于 1 V。 该信号线上的 5 V 信号将指令 CIS 按完全提前正时运行点火。
点火脉冲
点火脉冲信号是奇数排的电容器电荷。 信号波形指示 CIS 放电和气缸点火。 每个奇数缸都有对应的一个脉冲显示。 该信号被 TCM 用来计算点火正时和某些点火诊断。
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| 图 8 | g00479636 |
点火脉冲与曲轴角度 TC 信号的相对关系（6 缸发动机） | |
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| 图 9 | g00479637 |
点火脉冲与曲轴角度 TC 信号相对关系（6 缸发动机）的放大图 | |
从 CIS（针脚-A，10 针接头）发送到正时控制（针脚-c）。
在相邻 TC 之间，该波形应对应每个奇数缸显示一个脉冲。 该脉冲通常为 5 V，并且当 CIS 检测到点火时降至 2 V 以下。
接口信号的相互作用
手动超越信号低于 1 伏，而 CIS 处于 "Mag Cal" 模式下。 TCM 通过将转速传感器（TCMPU）信号转变成方波而产生时钟信号。 CIS 电子设备利用该时钟信号来跟踪旋转位置。 自 TCM 接收到复位脉冲时，CIS 计数 9 个时钟信号沿。 CIS 随后将发出信号，以使 1 号气缸点火。 CIS 继续监视时钟。 CIS 依次发出信号，使其余气缸点火。 当 CIS 通过放电使气缸发火时，点火脉冲即产生。 点火脉冲信号是奇数排电容器电压降低后的电压信号。 点火正时是通过比较来自曲轴角度传感器的 TC 和 1 号气缸点火脉冲之间的正时偏移计算得到的。
当手动超越信号高于 1 伏时，CIS 在手动（标准）模式下工作。 CIS 将不再控制点火。 CIS 将在最提前点火正时时产生点火脉冲。点火正时的计算方式与电子正时模式下相同。
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| 图 10 | g00329517 |
复位、时钟、点火脉冲和 TC 信号的相互作用 | |
当 CIS 接收到复位脉冲时，CIS 在 9 个时钟信号沿（包括上升沿和下降沿）之后产生点火脉冲。 CIS 产生对应于 1 号气缸的点火脉冲。 这应当在发动机 TC 信号之前发生。
点火脉冲点火
在相邻 TC 之间，该波形应对应每个气缸显示一个脉冲。 当向气缸发出点火信号时，这些脉冲应从 190V 降到接地 0 电压。
CIS 接线图
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| 图 11 | g00329519 |
G3606 发动机 CIS 接线 | |
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| 图 12 | g00475629 |
G3608 发动机 CIS 接线 | |
发动机起动
发动机起动时，待发动机运行后，正时控制即执行一些仍未进行的系统检查。 手动超越信号将 CIS 置于手动模式下，直到发动机转速超过 500 rpm。 当发动机转速在 120 和 300 rpm 之间时，正时控制检查 1 号气缸的点火脉冲信号。 如果此点火脉冲不存在，则点火控制将显示 "No Magneto Interface Signal（无磁电机接口信号）"故障。 在发动机转速增加到 300 和 500 rpm 之间后，正时控制将 1 号气缸的点火正时与保存在内存中的 "Mag Cal" 正时进行比较。 如果两正时值不匹配，正时控制将显示 "Magneto Out Of Calibration（磁电机需要标定）"故障。
爆震混合控制（DMC）
爆震混合控制（DMC）的用途是扩展正时控制模块（TCM）提供的爆震保护系统和 Caterpillar 燃气发动机上的电子点火系统（EIS）。 DMC 允许监控发动机上的最多 8 个爆震传感器。
爆震混合控制在现有 G3500 和 G3600 燃气发动机上以附件的形式销售。 爆震混合控制在未来 G3500 和 G3600 燃气发动机上将以标准控制的形式销售。 爆震混合控制与独立应用场合下的正时控制模块兼容。 爆震混合控制与独立应用场合下的电子点火系统控制兼容。 爆震混合控制与发动机监控系统配置总成内带 G3600 发动机控制的正时控制兼容。 爆震混合控制与带电子点火系统控制的 G3500 空燃比控制兼容。 未来的扩展将包括 G3300 燃气发动机和 G3400 燃气发动机。
爆震混合控制执行以下功能：
爆震信号混合 - 根据发动机类型和点火顺序，为到爆震保护控制的输出合并从每个爆震传感器信号选定的区段。
旋转位置控制 - 监视发动机的旋转位置。 监视点火顺序内的位置。
DC 电压监视 - 监视爆震传感器的电压水平。
诊断 - 产生传感器诊断。 在 DDT 上显示诊断。 在诊断发生时，采取适当的动作。
通过 CAT 数据链路进行信息通信 - 收发到 DDT 的信息。 请求和接收来自 EIS 的信息。 收发来自 ECM 的信息。
爆震信号混合
爆震信号混合功能的用途是为爆震保护系统提供来自全部气缸的精确发动机爆震信息。 通过将保护范围从四个中心气缸扩展到全部发动机气缸，来加强现有的系统。
爆震信号混合用来控制将利用每个爆震传感器信号的哪些区段来创建到爆震保护系统的爆震信号输出。 微处理器通过控制两个四选一模拟开关来选择将采用哪些传感器信号区段。 选择和向保护系统传送距离燃烧气缸最近爆震传感器的信号。 随着燃烧气缸的改变，所选择的传感器信号也将发生变化。