C175-16 and C175-20 Generator Set Engines Caterpillar

配电系统

配电系统包括下列部件：

• 接口线束

• 配电盘

• 保险丝

• 断路器

• 继电器

• 开关

上面列出的部件为可维修件，属于最低部件等级。

接口线束

图 1	g01492813
配电电路的部件（右侧发动机视图） (1) 控制箱用于低电流配电盘接口线束的接头 (2) 右油轨接头 (3) 接口线束 (4) 右油轨线束 (5) 线管 (6) 弱电配电盘 (7) 强电配电盘

接口线束用于铺设从配电盘到控制箱和其他发动机电气或电子元件的电源线。

弱电配电盘

图 2	g01492793
低电流配电盘处的保险丝和继电器位置 (8) 温度控制模块 (TCM) 的保险丝 (9) 用于维修工具接头和继电器（用于起动系统手动超越）的保险丝 (10) ECM 电路电源继电器 (11) 排气温度模块保险丝 (12) 用于电子控制模块（ECM）的保险丝 (13) 用于电子模块控制面板 3（EMCP）的保险丝 (14) 钥匙开关电路保险丝 (15) 蓄电池负极 (16) 蓄电池正极 (17) 用于控制器（用于燃油控制阀）的保险丝

低电流配电盘用于容纳电流低于 25 A 的电气部件的保险丝、断路器和继电器。

强电配电盘

图 3	g01519936
强电配电盘上断路器和开关的位置 (18) 上部起动马达的起动马达磁性开关 (19) 下部起动马达的起动马达磁性开关 (20) 交流发电机断路器 (21) 空气切断系统的断路器 (22) 蓄电池断路开关 (23) 预润滑泵的断路器 (24) 起动马达电路的断路器 (25) 低电流配电盘控制电路用的断路器

高电流配电盘用于容纳电流至少为 25 A 的电气部件的断路器、继电器和开关。

控制器

图 4	g01519946
发动机管理系统（EMS）示意图 (26) 发动机 ECM (27) 局部 CAN 数据链路 (28) 全局 CAN 数据链路 (29) Caterpillar 电子技师（ET） (30) 燃油控制阀控制器 (31) 排气温度模块 (32) 温度控制模块（TCM） (33) 发动机接口接头（70 针接头） (34) EMCP 3

本发动机旨在对大多数发动机操作功能进行电子控制。 发动机管理系统（EMS）提供了这一控制。 EMS 由控制器网络组成，该网络使用数据链路进行通信。 控制器之间能共享与发动机操作有关的信息。 EMS 还向外部设备（如操作员显示面板）提供信息。 电子系统由控制模块组成，控制模块由 EMS、导线线束、开关、传感器和喷油器。组成。 控制模块从发动机上的传感器和开关接收信息。 该信息共享于数据链路。 随后处理该信息，以提供发动机控制。 有关该发动机的数据链路概览，请参阅故障诊断与排除, "数据链路功能"。

电子控制模块（ECM）

图 5	g01496913
发动机 ECM

发动机 ECM 包括两个主要部分：控制计算机（硬件）和闪存文件（软件）。 控制计算机由微处理器和电子电路组成。 闪存文件中包含发动机的工作特性。 影响发动机性能的工况图也包含在闪存文件中。

发动机 ECM 通过修改发送至喷油器电磁阀的信号来控制发动机。 发动机 ECM 通过控制信号正时和持续时间来控制发动机转速及其电源。

发动机 ECM 为各种子系统部件提供控制。 下列子系统部件由发动机 ECM 控制：

• 空气关断系统

• 发动机预润滑系统

• 发动机盘动系统

• 乙醚系统

• 燃油系统

• 各种其他部件

发动机 ECM 还收集数据，以提供有关发动机运转的各方面信息。

燃油控制阀的控制器

图 6	g01825673
燃油系统部件的位置 (35) 燃油控制阀控制器 (36) 燃油控制阀

燃油控制阀接收来自发动机 ECM 的油门指令。 控制器将指令转化为燃油控制阀的位置。 ECM 提供一个 PWM 输出以驱动控制器的油门信号。 所需的油门位置还通过本地 CAN 数据链路进行通信，以便为油门控制提供一个备用信号。

ECM 向燃油控制阀的控制器提供一个已过滤的电源电压，以给装置通电。 过滤电源电压，以保护装置不受电压波动影响。

提供了一个钥匙开关输出，以将控制器带出休眠模式。

温度控制模块（TCM）

图 7	g01520762
电子油液温度控制部件 (37) TCM (38) 可变位置电动马达 (39) 三通阀

发动机电子油液温度控制由 3 通阀组成，该阀将冷却液流引入发动机。 阀组件包括一个 TCM、一个冷却液温度传感器和一个依靠在导螺杆上的活塞组成。 导螺杆由位置可变的电动马达转动。 电动马达由 TCM 控制

TCM 接收来自冷却液温度传感器的信号。 传感器随着发动机冷却液的温度变化而变化。 控制器检测冷却液温度的变化，并让电动马达通电。 电动马达转动导螺杆至预定位置。 导螺杆驱动活塞，使活塞在阀体孔中重新定位。

当冷却系统温度控制模块通电时，控制器将活塞驱动至零旁通的位置。 该动作使电动马达和活塞位置复位。 当活塞撞到止动位时，该装置会发出一声滴答声。 此复位功能将由控制器执行，所需时间约为 80 秒钟。 此复位建立了活塞受控运动前的活塞位置。

正常操作期间，TCM 的所需温度通过本地 CAN 数据链路与发动机 ECM 通信。 所需温度的默认设置还保持在控制模块内部存储器中。 如果丢失了与控制模块的通信，TCM 将使用默认值作为所需温度。 冷却液温度将受控，发动机运转不会中断。 该应用的所需温度默认设置为 85 °C (185 °F)。

排气温度模块（选装）

图 8	g01497914
排气温度模块

排气温度模块接收来自排气温度传感器的信号。 这些传感器位于各气缸排气端口处。 排气端口温度由 ECM 监控。

排气端口温度和诊断信号通过全局 CAN 数据链路传输。 可使用网络上的所有显示面板，以显示该信息。 可在 EMCP 3 的显示面板上监控排气端口温度。 有关详细信息，请参阅系统操作/测试和调整, KENR5473, "排气温度模块"。

配线线束

左油轨线束

图 9	g01810880
左油轨线束接头 (40) 涡轮增压器压缩机进口压力传感器接头（2 号（右侧）） (41) 进气温度传感器接头 (42) 涡轮增压器压缩机进口压力传感器接头（1 号（左侧）） (43) 控制箱上的左油轨接头（70 针接头） (44) 左排气温度传感器的控制箱接头 (45) 位置传感器接头（用于左侧空气切断） (46) 左涡轮增压器转速传感器接头 (47) 发动机左排上的喷油器接头 (48) 第三级转速/正时传感器接头（左） (49) 左涡轮增压器涡轮进口温度传感器接头 (50) 转速表电磁拾波器接头 (51) 高电流配电盘处预润滑系统接头 (52) 高电流配电盘处起动马达继电器电路接头 (53) 左排气温度传感器接头 (54) 燃油油轨压力传感器接头 (55) 发动机缸体出口处冷却液压力传感器接头 (56) 发动机缸体出口处冷却液温度传感器接头 (57) 主转速/正时传感器接头 (58) 高电流配电盘处的蓄电池正极接头 (59) 高电流配电盘处的蓄电池负极接头 (60) 低电流配电盘处的蓄电池正极接头 (61) 低电流配电盘处的接地接头

左油轨线束包括发动机左侧上电气部件用的导线。

右油轨线束

图 10	g01810882
(62) 控制箱上的右油轨接头（70 针接头） (63) 右排气温度传感器的控制箱接头 (64) 右排气温度传感器接头 (65) 独立回路后冷器系统水泵出口压力传感器接头 (66) 右涡轮增压器涡轮进口温度传感器接头 (67) 右涡轮增压器转速传感器接头 (68) 位置传感器（用于右侧空气切断和空气切断电磁阀）接头 (69) 独立回路后冷器系统水泵出口温度传感器接头 (70) 进气歧管压力传感器接头 (71) 进气岐管温度传感器接头 (72) 发动机右排上的喷油器接头 (73) 高压燃油系统温度传感器接头 (74) 燃油温度传感器（用于高压燃油）接头 (75) 输油压力传感器接头（已过滤） (76) 输油压力传感器接头（未过滤） (77) 燃油控制阀控制器接头 (78) 电动燃油注油泵电源接头 (79) 粗滤器的差压传感器 (80) 粗滤器的压力传感器 (81) 曲轴箱压力传感器接头 (82) 起动马达接头（右侧） (83) 辅助转速/正时传感器接头（右） (84) 乙醚喷射电磁阀接头

右油轨线束包括发动机右侧上电气部件用的导线。

前线束

图 11	g01811073
(85) 控制箱处用于前线束接头 (86) 温度控制模块接头 (87) 未过滤机油压力传感器接头 (88) 过滤机油压力传感器接头 (89) 机油温度传感器接头 (90) 冷却液压力传感器（发动机缸体进口处）接头 (91) 冷却液泵出口处的温度传感器

发动机前线束包括发动机前端处的电气部件导线。

控制箱中的跨接线束

图 12	g02452700
(92) 大气压力传感器接头 (93) CAN 数据链路导线接头和至排气温度模块的电源电路 (94) 接线端电阻器（用于本地 CAN 数据链路）的三通接头 (95) 接线端电阻器（用于全局 CAN 数据链路）的三通接头 (96) CAN 屏蔽至接地电路的跨接线接头 (97) 电动燃油注油泵继电器 (98) 钥匙开关电路继电器 (99) 用于左起动马达的手动超越继电器（−） (100) 用于左起动马达的手动超越继电器（+） (101) 电源模式控制继电器 (102) 用于右起动马达的手动超越继电器（+） (103) 用于右起动马达的手动超越继电器（-）

控制箱中的跨接线束包括控制箱中电气部件用的导线。

控制面板

图 13	g02452702
电子模块控制面板3（EMCP） (104) 操作员控制面板 (105) 发动机控制开关的按键 (106) 报警器面板 (107) 紧急停机按钮 (108) 乙醚起动辅助装置 (109) 转速控制电位计

EMCP 3 上的主面板包括操作员显示屏和用于发动机控制开关的按钮开关。

报警器面板提供了变为激活状态的诊断代码及事件代码的可视指示及可听见指示。

紧急停机按钮、乙醚系统的指示灯和转速电位计位于下部面板上。

有关 EMCP 3 的信息，请参阅系统操作/正时和调整, RENR7902, "EMCP3"。

数据链路特性

图 14	g02452704
C175 发动机的数据链路配置 (110) 局部 CAN 数据链路 (111) Cat 数据链路 (112) 全局 CAN 数据链路 (113) 发动机 ECM (114) TCM (115) FCV 控制器 (116) EMCP 3 (117) 排气温度模块 (118) Cat ET 维修工具接头

C175 发动机的数据链路为发动机上的各种控制器之间提供通信。 这些数据链路还为不是位于发动机上的报警器系统提供通信。

Cat 数据链路

该数据链路仅用于发动机 ECM 和 Cat ET 之间的通信。 如果与 Cat ET 通信期间没有连接 Cat 数据链路，则维修工具的功能将受限。

全局 CAN 数据链路（发动机）

全局 CAN 数据链路允许下列控制系统与不在发动机上的报警器系统进行通信：

• 发动机 ECM

• 排气温度模块

• EMCP 3

• 位于发电机组上的维修工具接头

注: 一些维修工具接头可能没有为 Cat ET 提供全局 CAN 数据链路。 如果 Cat ET 没有使用双数据链路通信，则维修工具的功能将受限。 Cat ET 必须连接到可连接到发动机全局 CAN 数据链路的维修工具接头上。

局部 CAN 数据链路（发动机）

本地 CAN 数据链路允许下列控制系统与在发动机上的报警器系统进行通信：

• 发动机 ECM

• TCM

• FCV 控制器

• 位于发动机上的维修工具接头

注: 一些维修工具接头可能没有为 Cat ET 提供全局 CAN 数据链路。 如果 Cat ET 没有使用双数据链路通信，则维修工具的功能将受限。 Cat ET 必须连接到可连接到发动机全局 CAN 数据链路的维修工具接头上。

起动/停机控制

发动机状态控制示意图

发动机运转由发动机状态控制装置控制。 发动机状态控制定义了发动机正常操作的事件逻辑顺序。 必须由发动机或发动机子系统获得的状况进行定义各状态。 各发动机子系统控制装置通信子系统的当前状态。 发动机状态控制装置使用该信息来确定发动机的运转状况。 一旦获得该状况，则应考虑将发动机置于相关状态。

通过从 EMCP 至发动机 ECM 的 CAN 数据链路来通信发动机的所需状态。 从发动机 ECM 至 EMCP 通信发动机的实际状态。 可在 Cat ET 或 EMCP 3 上查看发动机管理系统的状态。

当达到所需状态的所有状况时，允许发动机改变状态。 两种状态说明如下：

发动机停机 - 该状态下，EMS 通电，但发动机停机。

发动机预起动 - 预起动期间，完成发动机准备起动所需的所有发动机控制逻辑。 退出该状态之前，必须先完成下列预起动状况：发动机的预润滑, 起动辅助系统的初始化 和 其他发动机起动准备。 所有其他子系统都有类似控制阶段。 这些子系统在发动机运转期间向发动机状态控制装置报告。

发动机转动 - 发动机盘车起动在零转速和盘车中止转速之间。 该状态下，EMS 控制发动机起动。 如果发动机起动由外部源控制，则 EMS 监控发动机转速以检测发动机盘车起动的完成。

发动机运转 - 当发动机怠速且发动机产生功率时，发动机保持在该状态。

发动机冷却 - 发动机冷却期间，其进行减速及减载运转，以允许发动机在停机前冷却。 冷却模式可防止发动机部件损坏。 该状态初始化前，必须先卸下发动机的从动设备，以防止发动机熄火。

发动机停机 - 发动机停机状态期间，发动机不产生功率。 喷油停止后，发动机惯性运转。 控制子系统可能持续操作，以防止发动机损坏。 该状态将延长发动机部件的寿命。

发动机后运行 - engine postrun（发动机后运行）期间，发动机曲轴不转动。 控制子系统可能采取行动以防止发动机损坏。 该状态将延长发动机部件的寿命。 该行动可能是发动机停机状态中已初始化的行动的继续。

空气切断系统（选装）

图 15	g02453008
用于空气切断的位置传感器的位置 (119) 空气切断位置传感器 (120) 空气切断电磁阀

该应用中，空气切断系统以用户自定义形式安装。 紧急停机或超速事件期间，空气切断机构关闭。

发动机装备了两个空气切断机构。 发动机两侧上各有一个空气切断机构。 空气切断机构由发动机机油压力垂直驱动。 发动机右侧上有一个液压阀，由发动机 ECM 电子控制。 当电磁阀接收到来自 ECM 的信号时，空气切断机构关闭。

位置传感器安装在空气切断机构上。 ECM 可检测空气切断机构的位置。 发动机运转时，ECM 还可检测空气切断机构的驱动。 如果发动机运转，ECM 能通过空气切断机构的控制使发动机停机。 ECM 还能防止发动机起动。

电子油液温度控制

电子油液温度控制为发动机冷却系统提供精确控制。 系统提供有自诊断功能和增加的维修可靠性。 这些功能有助于减少与冷却系统相关的维修次数和保修索赔。

图 16	g02796302
电子节温器 (121) 温度控制模块 (122) 3 向阀组件

温度控制模块（TCM）将冷却液温度控制为所需值。 所需温度通过发动机 ECM 的数据链路进行通信。 温度控制基于来自冷却液温度传感器的信号。

TCM 有几种操作状态。 发动机的操作状况将说明 TCM 的操作状态。 当达到所需状态的所有状况时，允许冷却系统改变状态。 电子油液温度控制的不同状态说明如下：

环境温度 - 环境温度状态下，发动机不运转，且已冷却。 冷却系统通常与周围环境温度相同。 该状态下，无需采取任何行动以控制冷却液温度。 如果钥匙开关没有通电，TCM 将停电。 该状态下，TCM 通常将控制阀指令为 "100% Bypass（100% 旁通）"。 该位置中，冷却液将持续再循环通过发动机的进口。

暖机 - 暖机状态下，发动机释放热量。 冷却系统在低于闭环模式中阀操作所需的温度下运行。 该状态下，TCM 通常将控制阀指令为 "100% Bypass（100% 旁通）"。 该阀位置将所有冷却液再循环到发动机的进口处。

调节 - 当发动机暖机至足够让冷却液温度调节至所需设定值时，TCM 输入调节状态。 该状态下，TCM 将调整冷却阀的位置，以保持所需的温度。 电子油液温度控制系统在闭环操作模式下运行。

冷却 - 当发动机停机且已部分冷却时，TCM 输入 cooldown state（冷却状态）。 TCM 将冷却阀设为允许发动机冷却液冷却至环境温度的位置。 可使用维修工具调整该阀的位置，以影响发动机的冷却状态。

如果温度传感器故障，ECM 将超越控制阀位置。 ECM 通常将阀控制在 0% 旁通。 该阀位置提供完全冷却，以允许发动机持续运转。

注: 如果发动机运转时传感器有故障，发动机可能会过度冷却。 应停机发动机运转并立即进行维修。

ECM 可能会控制冷却值位置。 TCM 处于温度控制状态中时，ECM 将超越该值。 该性能取决于发动机的应用类型。 举一个发动机起动期间的例子。 一些应用指令控制阀低于 "100% Bypass（100% 旁通）"。 该阀的位置将允许空气从冷却系统中排放出来。

发动机起动系统

图 17	g02453009
发动机起动系统的部件 (123) 起动系统电路的跨接线线束 (124) 起动马达电磁阀 (125) 主断路器 (126) 发动机起动系统的断路器 (127) 起动马达 (128) 上部起动马达的起动马达磁性开关 (129) 下部起动马达的起动马达磁性开关

ECM 接受来自 EMCP 的发动机盘车起动请求。 ECM 确定发动机是否就绪盘车起动。 ECM 确定起动马达是否面临过热威胁。

乙醚系统（选装）

图 18	g02453010
乙醚电磁阀的位置 (130) 乙醚电磁阀

该应用中，乙醚电磁阀以用户自定义形式安装。 乙醚喷射系统用于在发动机盘车起动期间将乙醚引入发动机的进气中。 该系统还确保了发动机运转后保持点火。 该系统在冷环境温度状况和系统全自动期间启用。 喷射的乙醚量由安装在乙醚喷油系统中的节流孔控制。 发动机盘车起动期间，利用空气密度和发动机温度来启用乙醚喷射系统。 利用冷却液温度或进气岐管空气温度来确定发动机的温度。 使用大气压力传感器来确定空气密度。

高压共轨燃油系统

图 19	g02796312
燃油系统部件 (131) 喷油器（左侧） (132) 燃油导轨压力传感器 (133) 燃油控制阀和控制器 (134) 高压燃油泵 (135) 电动燃油注油泵 (136) 喷油器（右侧） (137) 低压燃油温度传感器（新位置） (138) 未经过滤的燃油压力传感器 (139) 燃油粗滤器压力传感器 (140) 过滤后的燃油压力传感器 (141) 低压燃油温度传感器（旧位置） (142) 高压燃油温度传感器 (143) 燃油粗滤器压差传感器

燃油控制阀的控制器接收发动机 ECM 所需的油轨压力。 控制器确定燃油控制阀的设定值。 控制器调整燃油控制阀，以使实际油轨压力和所需油轨压力一致。

燃油控制阀是一个吸入式节流阀，通过限制泵进口处的可用燃油量来调节燃油。

燃油控制阀控制器的电源是一个由 ECM 供应的已过滤蓄电池电压。 钥匙开关的电压直接供应给控制器，以便在 ECM 通电时让控制器通电。

预润滑系统

需要对发动机起动顺序和发动机预润滑系统进行整体控制，以保证按照正确的发动机起动步骤。 预润滑有助于防止发动机过度磨损及发动机部件的损坏。 发动机管理系统（EMS）提供有发动机预润滑系统的自动控制。

图 20	g02796322
预润滑系统的部件 (144) 电动预润滑泵 (145) 预润滑继电器

下列类型的预润滑系统可供该发动机使用：

间歇性预润滑 - 该系统自动开始发动机预润滑顺序。 发动机的 prestart state（起预动状态）期间，开始预润滑。 当发动机未运转时，可手动请求发动机预润滑顺序。 用户必须按照一个存储器开关。

持续预润滑 - 该系统中，预润滑泵持续运转。 消除了发动机起动顺序期间的发动机预润滑延迟。 用户必须安装一个开关。

对于无需预润滑顺序的发动机，起动期间，可能会旁通预润滑顺序。 用户必须安装一个开关。 如果需要发动机预润滑，则该开关将不会影响发动机预润滑顺序。

如果发动机上使用了空气预润滑泵，则高电流配电盘上将不会有断路器。