G3500B Engines Caterpillar


Air/Fuel Ratio Control - Adjust - NOX Feedback

Usage:

G3516B JEF

技术规格

表 1
技术规格 
参数   
期望的 NOx 设置  61 ppm - 0.5g 
140 ppm - 1.0g
最小高怠速  925 rpm 
最大高怠速  1200 到 1400 rpm 
向燃气压力调节器供压  221 to 241 kPa (32 to 35 psi) 
至计量阀的燃气压力  17.2 to 20.7 kPa (2.5 - 3.0 psi) 
满负载油门角度  60 至 65% 
75% 负载油门角度  50 至 55% 
50% 负载油门角度  40 至 45% 
燃油修正系数 (FCF)  100% ± 5% 
涡轮转速传感器  12 to 15 N·m (8.9 to 11 lb ft) 

简介

该测试和调整步骤涵盖了G3500B 发动机的初始设置。 执行该步骤的任何操作之前,先阅读并理解以下所有信息。

必须正确调整空燃比,以便满足工作场所排放的要求。 正确的空燃比也有助于确保稳定工作。 要调整空燃比。

所需工具

表 2
所需工具 
数量  零件编号 
317-7484 通信适配器总成 
PC(个人电脑) 
排放分析器能分别测量 NO 和 NO2。 

对于上述发动机 610 m (2000 ft),使用以下工具:



图 1g01397982
(1) 370-4617 CA3/PC 电缆组件
(2) 317-7485 通信适配器
(3) 327-8981 CA3/数据链路电缆组件
(4) NETG5057

测试准备

注: 必须使用能够分别测量 NO 和 NO2 的排放分析器,以便检查和调整空燃比控制。 排放分析器的精度必须在期望的发动机 NOX 排放水平的标准的 10% 以内。 必要时,校准 NO 和 NO2 排放分析器,以便保持该精度水平。

在发动机投入使用前,必须执行全面的燃油分析。 获得一份燃油分析,以便确定燃油能量含量并计算甲烷值。 甲烷值表示点燃燃油的能力。 将来自燃油分析的数据输入甲烷值程序 , LERW4485 时,确定甲烷值。 使用甲烷值和发动机性能, "耗油量指南",以便确定点火正时。

燃油分析

  1. 获得当前燃油分析。

    1. 使用甲烷值以确定期望的发动机设置正时。

    2. 将"第一期望正时"输入 ET 的"配置"屏幕中合适的空白处。

    3. 将"低热值(LHV)"输入"配置"屏幕中合适的空白处。

    4. 将"比重(SG)"输入"配置"屏幕中合适的空白处。

    5. 将"比热容比(SHR)"输入"配置"屏幕中合适的空白处。

    6. 将"空燃比比例增益"和"积分增益"在"配置"屏幕中合适的空白处输入为零。

期望的 NOx

  1. 将"期望的 NOx "值输入"配置"屏幕中合适的空白处。

  2. 选择"排放反馈模式配置"为 "NOx 反馈"。

调整步骤 - 发动机转速设置

  1. 使用 ET,选择"配置"栏中的"发动机转速参数"。

    1. 将调速器控制设置为"同步"和零降。

    2. 将"最小高怠速"设置为 925 rpm 或更高。

    3. 将"最大高怠速"设置为 1400 rpm。

    4. 将"调速器增益(比例)"设置为 100。

    5. 将"调速器稳定性(积分)"设置为 100。

    6. "调速器补偿(微分)"不可调整/不可用。

燃油压力

  1. 检查燃气压力调节器的供油压力。 如果压力不是 220 - 242 kPa (32 - 35 psi),对发动机供油进行修正。

  2. 检查燃油计量阀的发动机燃气压力。 如果压力不是 17.2 - 20.7 kPa (2.5 - 3.0 psi),请参阅调整步骤。

调整步骤 - 燃油计量阀燃气压力



图 2g03046277

  1. 拆下盖 (2)。

  2. 调整螺栓 (1) 以实现对燃油计量阀施加期望的燃油压力。

    注: 该压力可在远程显示屏上或 ET 中作为"绝对燃油压力"查看。 减去现场大气压力以获得燃油压力调节器设置。

  3. 达到期望的压力后,安装盖 (2)。

初始起动步骤

该步骤主要用于发动机在现场首次起动的初始设置,以给出最佳性能结果。 如果日后发动机变得不稳定或难以启动,则再次执行该初始步骤。 该步骤无需定期执行,且不经常执行。

发动机正常工作期间,燃油信息数据输入和 NOx 标定可能发生变化。 该步骤包含在 NOx 标定步骤中。

  1. 图 1 所示,使用工具连接 ET。 停用"配置"屏幕中的 NOx 反馈系统。 该行动将发动机置于开环模式,可使空燃比进行手动调整。

    注: 发动机正常工作期间,不应从配置屏幕上停用 NOx 反馈。

    注: 发动机工作期间,执行该行动不会将 ECM 置于开环模式,且控制系统将无法正常工作。 仅在该初始设置步骤中起动前或正常NOx 标定步骤期间,才可停用 NOx 反馈。

  2. 起动发动机,使发动机正常暖机并开始发动机负载。 确认发动机 NOx 传感器暖机并工作。

    注: 必须在 90 kPa (13 psi) 或更高的 30%(IMAP)的负载下以高于 900 rpm 的转速运转发动机,以开始 NOx 传感器热循环。

  3. 将精确的排放分析器连接到排气连接上。 当发动机有负载时,使分析器 NOx 读数稳定。

  4. 当发动机带负载运转且处于"反馈停用"模式时,调整"燃油质量"参数。 该调整将使操作员获得正确的空燃比。

    注: 对于初始起动和暖机时的最优发动机性能,设置燃油质量以获得高于排放目标值 10 ppm NOx。

    1. 当发动机处于 NOx 反馈或闭环模式时,不要调整"燃油质量"参数来获得 100 的 FCF。

  5. 从下拉菜单上选择"校准 NOx 传感器"。

    1. 使用连接到排气连接上的精确的排放分析器。 使分析器 NOx 读数稳定。

    2. 继续操作发动机情况,并在正常的稳定情况下负载,以使 NOx 传感器正常标定。

    3. 使用 Cat ET 来访问"发动机排气 NOx 水平传感器标定"屏幕。 在整个 NOx 传感器标定步骤中,遵守 Cat ET 的指引提示。

    4. 通过确认 NOx 传感器和排气分析器值在 ± 10 ppm 内完成标定。

    5. 退出后,转至"配置"屏幕,并启用 "NOx 反馈"。 启用 "NOx 反馈"将使 ECM 处于正确的控制排放模式。

  6. 当发动机处于可用负载和转速下时,必须对废气旁通阀进行调整。 调整废气旁通阀以获得 10-15% 的"涡轮增压器压缩机旁通阀"位置。

    注: 1524 m (5000 ft) 及以下的海拔高度处,根据压缩机旁通位置调整废气旁通阀。 不需要监控涡轮增压器转速。

    如果现场情况阻碍获得额定负载,则使用表 3 在低于 1524 m (5000 ft) 的海拔高度调整废气旁通阀。 在低于额定负载时,油门位置较小,且旁通位置大于技术规格。

    表 3
    部分负载油门位置 
    满负载油门位置  60-65% 
    75 % 负载油门位置  50-55% 
    50 % 负载油门位置  40-45% 

    表 4
    部分负载涡轮压缩机旁通位置 
    满负载旁通位置  10-15% 
    75% 负载旁通位置  20-25% 
    50% 负载旁通位置  25-30% 

  7. 检查"燃油修正系数(FCF)"。

    1. FCF 应为 100% ± 5%。

    2. 如果 FCF 超出范围,则不要在配置屏幕上调整 "BTU 值"以获得 100%。 ECM 可能不得不将 FCF 移出范围以获得期望的排放。 FCF 范围为 100% ±5%。

    3. 重新检查"涡轮压缩机旁通位置"。 必要时,调整废气旁通阀。

  8. 检查排放。

    1. NOx ppm 读数应平均在分析器读数的 10± ppm 内持续 5 分钟。 如果读数不匹配,则返回步骤 5。

  9. 初始启动步骤完成。

测试步骤 - 校准 NOx 传感器

  1. 起动发动机。

    注: 以至少高于 900 rpm 的转速和 30% 的负载运转发动机,以开始 NOx 传感器热循环。

  2. NOx 传感器热循环完成且输出读数激活后,应用最大可用负载。 负载必须大于 50% 以执行 NOx 传感器标定。

  3. 确保发动机工作情况稳定。

    1. 访问 ET 中的"维修"栏。

    2. 访问 ET 中的"标定"栏。

    3. 访问 ET 中的"发动机排气 NOx 水平传感器"屏幕。

  4. 在整个标定步骤中,遵守 ET 中给出的提示。

  5. 比较 ET 中的 NOx 值和排放分析器值。 如果值不一致,则请参阅系统操作, "初始起动步骤"。

调整步骤 - 废气旁通阀



图 3g00814530
(1) 塞
(2) 锁紧螺母
(3) 调整螺钉

  1. 拆下螺塞 (1) 和密封件。

  2. 松开锁紧螺母 (2)。

  3. 转动调整螺钉 (3) 以获得正确的涡轮增压器转速。

  4. 获得期望的压缩机旁通位置或涡轮转速后,拧紧锁紧螺母 (2) 并安装螺塞 (1)。

测试准备 - 废气旁通阀(发动机低于 1524 m (5000 ft)

发动机低于 1524 m (5000 ft) - 请参阅相应的发动机设置要求矩阵(表 6 - 17),以确定正确的步骤。

测试准备 - 废气旁通阀(发动机高于 1524 m (5000 ft)

  1. 停止发动机。

  2. 清除涡轮增压器中转速传感器端口处螺纹塞周围的任何碎屑。

  3. 清除螺纹塞。

  4. 检查涡轮增压器传感器 O 形密封圈以防机油泄漏。


    图 4g06172482
    (1) 343-3320 转速传感器

  5. 通过使用深孔套筒以防传感器损坏,安装传感器 (1) 并拧紧传感器至扭矩为 12 to 15 N·m (8.9 to 11 lb ft)


    图 5g06172474
    (2) 344-2650 配线线束

  6. 一旦销正确对准,则通过向下推并扭曲卡口接头直至接头锁止,以连接 (2)。

  7. 将传感器线束连接到万用表。 黑色螺塞为接地螺塞,红色螺塞为信号螺塞。 将万用表设置为 60 VAC 范围频率测量值。

G3508B、G3512B 和 G3516B 测试步骤 - 废气旁通阀(发动机低于 1524 m (5000 ft)

  1. 起动发动机

  2. 使发动机暖机并逐步加载发动机,直至达到可用负载。

  3. 监控 Cat ET 上的压缩机旁通位置

  4. 正确的压缩机旁通位置为满载时 10-15% 的开度。

  5. 如果压缩机旁通超出范围,则请参阅调整步骤 - 废气旁通阀(发动机低于 1524 m (5000 ft)

测试步骤 - 废气旁通阀(发动机高于 1524 m (5000 ft)

  1. 起动发动机

  2. 使发动机暖机并逐步施加负载,以便匹配以下相应排放设置的任一组合。

    注: 将发动机转速设置到 1400-1200 rpm 和 100% 负载。

    对于 0.5 g NOx 设置

    • 100% 负载时 1400 rpm 的发动机转速,请参考图 7

    • 75% 负载时 1400 rpm 的发动机转速,请参考图 8

    • 100% 负载时 1200 rpm 的发动机转速,请参考图 9

    • 75% 负载时 1200 rpm 的发动机转速,请参考图 10

    对于 1 g NOx 设置

    • 100% 负载时 1400 rpm 的发动机转速,请参考图 11

    • 75% 负载时 1400 rpm 的发动机转速,请参考图 12

    • 100% 负载时 1200 rpm 的发动机转速,请参考图 13

    • 75% 负载时 1200 rpm 的发动机转速,请参考图 14

  3. 检查环境温度、现场海拔高度和排放设置。

    注: 涡轮增压器的转速将随给出的转速、排放设置和负载的温度的升高而升高。 参考表 5。

    表 5
    N期望的 = N最大 x F修正 

    N 期望的 - 期望的涡轮增压器转速(Hz)

    N 最大 - 设置表中的最大涡轮增压器转速(Hz)

    F 修正 - 表 18 中的温度修正系数

    注: “发动机设置要求矩阵”上指示了两个步骤。 步骤“A”允许使用油门和压缩机旁通位置设置发动机,以获得正确的涡轮增压器速度。 步骤“B”要求使用涡轮增压器转速传感器和涡轮增压器转速图表,以确定目标涡轮增压器转速设置。 如果指示的负载介于图表上记录的值之间,则必须进行插补,以获得正确的转速设置。 步骤“B”可随时使用,但步骤“A”只能在“发动机设置要求矩阵”中注明的地方使用。

    1. 如果使用步骤“B”,请按照以下步骤安装涡轮增压器转速传感器。

    2. 清除螺纹塞和周围区域的所有碎屑。 绝不能让异物进入涡轮增压器壳体。

    3. 拆下螺纹塞和 O 形密封圈。 将螺塞存放在干净的地方,以便重新安装。

    4. 检查 343-3320 转速传感器上 O 形密封圈的状况。 如有必要,更换 8T-9521 O 形密封圈。 安装 343-3320 转速传感器。

    5. 使用深孔套筒以防止损坏转速传感器,将转速传感器紧固至扭矩为 12 to 15 N·m (8.85 to 11 lb ft)。 将传感器线束连接到万用表。 黑色螺塞为接地螺塞,红色螺塞为信号螺塞。 将万用表设置为 60 VAC 范围频率测量值。


图 6g03794085

表 6
G3516 ULB 0.5 g NTE 1400 rpm:发动机设置要求矩阵 
设置
步骤 
最大工作负载 [%] 
100 90  80  70  60  50 
海拔高度
[Ft] 
2000 
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000

注: 最大工作负载为 ECM 面板上指示的负载百分比。

表 7
G3516 ULB 1.0 g NTE 1400 rpm:发动机设置要求矩阵 
设置
步骤 
最大工作负载 [%] 
100 90  80  70  60  50 
海拔高度
[Ft] 
2000 
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000

注: 最大工作负载为 ECM 面板上指示的负载百分比。

表 8
G3516 ULB 0.5 g NTE 1200 rpm:发动机设置要求矩阵 
设置
步骤 
最大工作负载 [%] 
100 90  80  70  60  50 
海拔高度
[Ft] 
2000 
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000

注: 最大工作负载为 ECM 面板上指示的负载百分比。

表 9
G3516 ULB 1.0 g NTE 1200 rpm:发动机设置要求矩阵 
设置
步骤 
最大工作负载 [%] 
100 90  80  70  60  50 
海拔高度
[Ft] 
2000 
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000

注: 最大工作负载为 ECM 面板上指示的负载百分比。

表 10
G3512 ULB 0.5 g NTE 1400 rpm:发动机设置要求矩阵 
设置
步骤 
最大工作负载 [%] 
100 90  80  70  60  50 
海拔高度
[Ft] 
2000 
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000

注: 最大工作负载为 ECM 面板上指示的负载百分比。

表 11
G3512 ULB 1.0 g NTE 1400 rpm:发动机设置要求矩阵 
设置
步骤 
最大 工作负载 [%] 
100 90  80  70  60  50 
海拔高度
[Ft] 
2000 
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000

注: 最大工作负载为 ECM 面板上指示的负载百分比。

表 12
G3512 ULB 0.5 g NTE 1200 rpm:发动机设置要求矩阵 
设置
步骤 
最大 工作负载 [%] 
100 90  80  70  60  50 
海拔高度
[Ft] 
2000 
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000

注: 最大工作负载为 ECM 面板上指示的负载百分比。

表 13
G3512 ULB 1.0 g NTE 1200 rpm:发动机设置要求矩阵 
设置
步骤 
最大 工作负载 [%] 
100 90  80  70  60  50 
海拔高度
[Ft] 
2000 
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000

注: 最大工作负载为 ECM 面板上指示的负载百分比。

表 14
G3508 ULB 0.5 g NTE 1400 rpm:发动机设置要求矩阵 
设置
步骤 
最大 工作负载 [%] 
100 90  80  70  60  50 
海拔高度
[Ft] 
2000 
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000

注: 最大工作负载为 ECM 面板上指示的负载百分比。

表 15
G3508 ULB 1.0 g NTE 1400 rpm:发动机设置要求矩阵 
设置
步骤 
最大 工作负载 [%] 
100 90  80  70  60  50 
海拔高度
[Ft] 
2000 
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000

注: 最大工作负载为 ECM 面板上指示的负载百分比。

表 16
G3508 ULB 0.5 g NTE 1200 rpm:发动机设置要求矩阵 
设置
步骤 
最大 工作负载 [%] 
100 90  80  70  60  50 
海拔高度
[Ft] 
2000 
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000

注: 最大工作负载为 ECM 面板上指示的负载百分比。

表 17
G3508 ULB 1.0 g NTE 1200 rpm:发动机设置要求矩阵 
设置
步骤 
最大 工作负载 [%] 
100 90  80  70  60  50 
海拔高度
[Ft] 
2000 
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000


图 7g02116613


图 8g02116636


图 9g02116638


图 10g02116639


图 11g02144343


图 12g02144345


图 13g02144347


图 14g02144353


图 15g03274936


图 16g03274956


图 17g03274976


图 18g03275017


图 19g03275019


图 20g03275023


图 21g03275027


图 22g03275029


图 23g03275031


图 24g03275032


图 25g03275033


图 26g03275036


图 27g03275037


图 28g03275038


图 29g03275039

表 18
温度修正系数查阅 
T 当前 
T 最大  0 to 4° C (32 to 40° F)  5 to 9° C (41 to 49° F)  10 to 14° C (50 to 58° F)  15 to 19° C (59 to 67° F)  20 to 24° C (68 to 76° F)  25 to 29° C (77 to 85° F)  30 to 34° C (86 to 94° F)  35 to 39° C (95 to 103° F)  40 to 44° C (104 to 112° F)  45 to 49° C (113 to 121° F)  50 to 54° C (122 to 130° F)  55° C (131° F) 
涡轮增压器频率 
32 -40  1.000                       
41 - 49  .986  1.000                     
50 - 58  .972  .986  1.000                   
59 - 67  .958  .973  .986  1.000                 
68 - 76  .946  .960  .973  .987  1.000               
77 - 85  .934  .947  .961  .974  .987  1.000             
86 - 94  .922  .935  .949  .962  .975  .987  1.000           
95 - 103  .910  .924  .937  .950  .963  .975  .988  1.000         
104 - 112  .899  .913  .926  .938  .951  .964  .976  .988  1.000       
113 - 121  .889  .902  .915  .927  .940  .952  .964  .976  .988  1.000     
122 - 130  .879  .892  .904  .917  .929  .941  .953  .965  .977  .989  1.000   
131  .869  .882  .894  .907  .919  .931  .943  .954  .966  .977  .989  1.000 

T 最大 - 当月最大环境温度(deg F)

T 当前 - 当月环境温度(deg F)

测试步骤 - 温度修正系数(FCF)

  1. 起动发动机

  2. 使用 Cat ET 监控 FCF 值

  3. FCF 应高于 50% 负载 100% ± 5%。

  4. 如果 FCF 值超出范围,则请参考“调整步骤 - 燃油修正系数”。

测试步骤 - 校准 NOx 传感器

  1. 起动发动机

  2. 对发动机施加最小负载。

  3. 确保发动机工作情况已稳定。

  4. 使用 ET 访问维修栏。

    1. 使用 ET 访问标定栏。

    2. 使用 ET 访问发动机排气 NOx 水平传感器屏幕。

  5. 在整个标定步骤中,遵守 ET 中给您的指引提示。

  6. 比较 ET 中显示的 NOx 值和排放分析器值。

    如果值不一致,则请参考调整步骤。

测试步骤 - 燃油分析

  1. 获得当前燃油分析

    1. 使用甲烷值以确定期望的正时。

    2. 低热值(LHV)用于发动机设置(配置)

    3. 比重(SG)用于发动机设置(配置)

    4. 比热容比(SHR)(K)用于发动机设置(配置)

  2. 系统接通电源的情况下,起动发动机之前,使用 Cat ET 以停用 NOx 反馈系统。

    停用 NOx 反馈系统将使发动机处于开环模式,因此可手动调整空燃比。

  3. 起动发动机

  4. 使发动机暖机,然后使发动机负载。

  5. 确认发动机 NOx 传感器暖机并工作。

  6. 使排放分析器 NOx 读数稳定。

  7. 如果发动机转速不稳定,则请参阅测试和调整步骤,以调整调速器增益设置。

测试步骤 - 燃油压力

  1. 检查燃气压力调节器的供油压力。 燃气压力调节器的供油压力应在 220 to 242 kPa (32 to 35 psi) 范围内。

  2. 检查燃油计量阀的发动机燃气压力。 如果压力不在 17.2 to 20.7 kPa (2.5 to 3.0 psi) 范围内,参考调整步骤 - 燃油计量阀燃气压力。

调整步骤 - 燃油计量阀燃气压力



    图 30g03046277
    (1) 螺栓
    (2) 盖

  1. 拆下盖 (2)

  2. 调整螺栓 (1) 以实现对燃油计量阀施加期望的燃油压力。

  3. 达到期望的压力后,安装盖 (2)。

调整步骤 - NOx 传感器标定

  1. 使用 Cat ET 调整 NOx 值以匹配排放分析器值。

    注: 标定期间,对坡度发生少量变化。 如果发生大量变化,则发动机可能变得不稳定。 每次调整后,都要使发动机稳定。

调整步骤 - 发动机转速

  1. 使用 Cat ET,选择配置栏中的发动机转速参数。

    1. 将调速器控制设置为同步

    2. 将最小高怠速设置为 925 rpm。

    3. 将最大高怠速设置为 1400 rpm。

      • 将调速器增益(比例)设置为 100。

      • 将调速器稳定性(积分)设置为 100。

调整步骤 - 期望的正时

  1. 使用 Cat ET,选择配置栏中的期望的正时。

    1. 根据甲烷值设置正时。

  2. 选择配置屏幕

    1. 将 LHV、SG、SHR(K)和期望的 NOx 输入到合适的空白处。

调整步骤 - 燃油修正系数(FCF)

燃油修正系数应为 100% +/- 5%。 当系数不为 100% 时,调整 Cat ET 中的燃油质量值,直至达到 100% 的 FCF。 达到 100% 的 FCF 后,检查涡轮增压器转速。 如果涡轮增压器转速不可接受,则返回适用于涡轮转速的调整步骤的调整步骤 - 废气旁通阀。

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