系统运行
电子控制装置
电子系统由 ECM、发动机传感器和车辆接口组成。 ECM 是电脑。 闪存文件是电脑的软件。 包含工况图。 工况图可以确定发动机的以下特性。
- 功率
- 扭矩曲线
- 转速
- 其它特性
发动机调速器
ECM 充当发动机调速器的角色。
ECM 决定喷入气缸内的燃油数量和正时。 它们都是基于任一给定时间的实际状况和理想状况来确定的。
调速器使用油门踏板位置传感器来决定发动机的理想转速。 调速器将发动机的理想转速与发动机的实际转速相比较。 发动机实际转速由发动机转速/正时传感器发送的信号决定。 如果发动机理想转速高于实际转速，调速器会增加喷油量以提高发动机转速。
发动机的理想转速通常由下列状况之一所决定：
- 油门踏板位置
- 巡航控制所需的车速
- PTO 控制所需的发动机转速
正时考虑
在调速器确定了所需的燃油量后，还必须确定喷油正时。 喷油正时由 ECM 在接收到下列部件的输入后决定：
- 冷却液温度传感器
- 进气歧管温度传感器
- 大气压力传感器
- 增压压力传感器
在起动时，ECM 根据副发动机转速/正时传感器的信号确定 1 号缸上止点位置。 在起动后，ECM 根据主发动机转速/正时传感器的信号确定 1 号缸上止点位置。 ECM 决定应在相对于上止点的哪个时刻开始喷油，然后会在理想的时间向喷油器发出信号。 ECM 会调整正时以便获得最佳的发动机性能、最佳的燃油经济性和最佳的白烟控制。
喷油
ECM 通过改变通向喷油器的信号来控制喷油量。 喷油器只有在喷油器电磁阀通电后才会喷油。 ECM 向喷油器电磁阀发送高压信号。 此高压信号通电电磁阀。 通过控制该高压信号的正时和持续时间，ECM 就可以控制喷油正时的喷油量。
在闪存文件中针对喷油量施加了某些限制。 "FRC 燃油限制"是基于增压压力的限制。 "FRC 燃油限制"被用于以排放控制为目的的空燃比控制。 当 ECM 感知到增压压力增大时，会提高"FRC 燃油限制"。 增压压力升高说明气缸内的空气量增多。 当 ECM 提高了"FRC 燃油限制"后，允许更多的燃油喷入气缸内。
"额定燃油限制"是基于发动机额定功率和发动机转速施加的限制。 "额定燃油限制"与机械调速器式发动机上的齿条挡块和扭矩弹簧类似。 "额定燃油限制"为特定发动机系列和特定发动机额定值提供了功率曲线和扭矩曲线。 所有这些限制都是在工厂被确定的。 这些限制包含在闪存文件中，不能更改。
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| 图 1 | g00628178 |
(1) TC 参考 (2) 转速-正时信号 (3) 流向喷油器电磁阀的电流 (4) 喷射压力曲线 | |
注: 图 1 中的信号与正时不成比例。
客户参数与发动机调速
电控发动机的一个独特之处在于客户指定参数。 这些参数允许车辆所有者为发动机运行而微调 ECM。 为发动机运行微调 ECM 使车辆所有者可以适应车辆的典型使用和传动系。
许多客户指定参数都能为 ECM 对驾驶员输入所作出的反应提供额外的限制。 例如，"PTO 发动机转速上限"是 ECM 用作燃油切断的发动机转速限值。 在高于此转速后 ECM 停止对喷油器供油。
某些参数能够通知驾驶员发动机的潜在损坏（"发动机监测参数"）。 某些参数可提高燃油经济性（"车速限制"、"巡航控制参数"、"发动机/档位参数"和"怠速参数"）。 其它参数则可改善发动机在车上的安装情况。 还可被用来向发动机所有者提供发动机的运行信息。
发动机监测
卡特彼勒提供了工厂安装的发动机监测系统。 卡特彼勒发动机监测系统能监测发动机机油压力、冷却液温度、进气歧管空气温度和冷却液液位（选装设备） 选装设备由 OEM 安装。
机油压力、进气歧管空气温度和冷却液温度在所有发动机上都是标准装备。 车辆 OEM 会安装冷却液液位传感器和有关的线束。 冷却液液位传感器是卡特彼勒发动机监测系统中唯一一个选装部件。 冷却液液位可通过客户可编程参数进行选择。
卡特彼勒发动机监测可以被设定为三种不同的模式。 这三种编程模式如下： "警告", "额定功率降低" 和 "停机". 冷却液温度传感器、机油压力传感器和冷却液液位传感器（选装设备）都将在所选的发动机监测模式中工作。
例如，如果选择"额定功率降低"，发动机将降低发动机的额定功率和车速。 如果冷却液温度传感器、机油压力传感器或冷却液液位传感器监测到状况超出可接受的极限，发动机将降低额定功率和车速。
进气歧管空气温度过高不能使发动机额定功率降低。 同样，进气歧管空气温度过高也不能使发动机停机。
卡特彼勒发动机监测
"警告"
如果系统被设为"报警"，ECM 会打开报警灯。 这还会造成检查发动机指示灯在出现激活诊断代码后闪烁。 检查发动机指示灯的闪烁表示发动机监测系统已检测到问题。 如果 ECM 被设为"报警"，ECM 不会采取进一步措施。
如果问题是由于下列状况之一引起的，ECM 点亮报警灯并使检查发动机指示灯闪烁：
- 冷却液液位低
- 冷却液温度高
- 进气歧管空气温度高
- 机油压力低
"额定功率降低"
如果系统被设为"额定功率降低"，ECM 打开报警灯。 报警灯不会闪烁。 同样，ECM 开始闪烁检查发动机指示灯。 检查发动机指示灯的闪烁表示发动机监测系统已检测到问题。
这个反应与"报警"模式相同。
当出现下列任一状况时，"额定功率降低"模式会改变发动机的性能：
- 机油压力变得非常低。
- 冷却液液位变得非常低。
- 冷却液温度变高。
- 冷却液温度变得非常高。
不论何时，只要报警灯闪烁，就说明 ECM 正在限制发动机功率或将降低发动机功率。
当出现下列任一状况时，ECM 限制最高车速并减少可用功率：
- 冷却液温度高
- 冷却液温度非常高
- 冷却液液位非常低
如果 ECM 检测到机油压力极低，会限制下列参数：
- 最高车速
- 可用功率
- 发动机转速
发动机性能下降是为了引起驾驶员的注意，以便采取措施避免发动机的损坏。
"停机"
如果系统编程设定在"停机"上，ECM 会采取"额定功率降低"模式中指示的所有操作，同时在某些状况下最终将使发动机停机。
当出现下列任一状况时，"停机"模式将会关闭发动机：
- 机油压力变得非常低。
- 冷却液液位变得非常低。
- 冷却液温度变得非常高。
监测燃油温度
燃油温度传感器监测输入燃油的温度。 由 ECM 计算出来的燃油速率将作出调整，以补偿燃油温度的变化。 还会为保持功率的稳定而调整燃油速率。 如果过高的燃油温度会负面影响发动机的性能，传感器还可通过诊断事件代码来警告操作者燃油温度过高。 可以使用卡特彼勒 ET 暂时停用燃油温度调整。 当在测功机上利用燃油温度补偿测试车辆时，可能有必要这样做。
ECM 的其它性能功能
ECM 还可为车辆功能改善发动机的控制，例如发动机减速和冷却风扇控制。 更多关于 ECM 为改善车辆性能、燃油经济性和驾驶员方便性而监测的系统的信息，参见故障诊断与排除, "部件图"。
自诊断
电子系统具有问题诊断能力。 当检测到问题后，生成诊断代码，检查发动机/诊断灯可能会被打开。 在多数情况下，代码还会被存储在永久存储器内或记录在 ECM 中。
当出现诊断代码后，诊断代码被称为激活诊断代码。 激活诊断代码表示目前存在某种问题。 在进行其它任何工作以前，始终要维修激活诊断代码。 如果卡车购入时就带有激活代码，在本手册中找出代码并诊断原因。
存储在存储器中的诊断代码被称为记录诊断代码。 记录诊断代码不一定表示需要进行某种修理。 问题可能是暂时的，或者问题在记录后已被修复。 记录诊断代码往往可以指示出间歇性问题的可能原因。
能够确定正常工作范围以外的工作状况的诊断代码被称为事件。 通常，事件代码是电子系统问题的指示。
某些诊断代码需要密码才能从存储器中清除。 不需要密码就可以从存储器中清除的诊断代码在发动机运行 100 小时后被自动删除。
诊断代码对发动机性能的影响
诊断故障代码
诊断故障代码的目的是指示 ECM 已经检测到系统的问题。 在某些情况下，当造成代码的状况出现时发动机性能会受到影响。
如果检查发动机指示灯闪烁并且驾驶员感觉发生一个性能故障，则该诊断代码可能会指明故障的原因。 尽快地排除故障。
如果驾驶员没有发现一个发动机性能故障，并且 ECM 记录一个诊断代码，则说明 ECM 检测到异常状况，但不会影响发动机性能。
这时，除非出现下列状况之一，否则系统没有故障：
- 诊断代码在极端的时间内多次出现。
- 此时 ECM 指示出激活代码。
诊断事件代码
诊断事件代码用来指示 ECM 在发动机或卡车中检测到某些运行问题。 通常，这不表示存在电子故障。
ECM 还提供了一个 ECM 日期/时钟，用以为下列诊断事件代码加上时间标志：
- 84-00 车辆超速报警
- 84-14 发生快速停机
- 100-11 机油压力极低
- 105-11 进气歧管空气温度极高
- 110-11 冷却液温度极高
- 111-11 冷却液液位极低
- 190-00 发动机超速报警
关于所有诊断代码的列表，参见故障诊断与排除, "诊断代码"。
ECM 寿命期总计
ECM 中保存了下列参数的发动机总计数据：
- "总时间"（发动机小时数）
- "总里程"
- "PTO 时间"和"PTO 燃油量"
- "怠速时间"和"怠速燃油量"
- "平均负荷系数"（发动机）
- "总燃油量"
- "总最大燃油量"
"总时间"是发动机的工作小时数。 发动机小时数不包括当 ECM 通电但发动机没有运转的工作时间。
"总距离"数据需要在 ECM 上连接车速传感器或电子车速信号源。 与用于 ECM 车速的传感器相同。 距离以公里或英里为单位显示。
如果用巡航开关设定发动机转速并且当发动机在负荷下运行时，记录"PTO 时间"和"PTO 燃油量"。 同样，当 PTO 接通/关闭开关位于ON位置并且车速处于 "PTO 车速限制"参数范围内，也会记录"PTO 时间"和"PTO 燃油量"。
满足以下所有状况时"怠速运转时间"和"怠速耗油量"可以包括工作时间：
- 当用巡航开关设定发动机转速并且车速处于"怠速车速限制"参数范围内时。
- 发动机没带负荷。
燃油信息以升或美制加仑为单位显示。
"总燃油量"是发动机在运行期间消耗的燃油总量。
"总最大燃油量"是发动机在运行期间可以消耗的最大燃油量
"平均负荷系数"能提供相对的发动机运行信息。 "平均负荷系数"将发动机实际运行信息与可用的发动机最大运行能力进行对比。 "平均负荷系数"由"总最大燃油量"、"怠速燃油量"和"总燃油量"决定。 所有这些参数都可以利用卡特彼勒 ET 得到。 这些参数都位于 "当前总计"菜单内。
行程数据
行程数据允许车辆所有者在其指定的周期上追踪发动机的运行。 ECM 中存储了两类行程数据，"驾驶员行程数据"和 "车队行程数据"。 所有行程数据都储存在存储器中，当钥匙开关位于 OFF 位置上时通过无开关蓄电池线路来保存行程数据。 当无开关蓄电池线路断开后，内部电池继续保存此信息
驾驶员行程信息
驾驶员行程信息被称为驾驶员行程段。 驾驶员行程段包括下列参数：
- "总时间"
- "行驶时间"
- "距离"
- "燃油"
- "整体燃油经济性"
- "行驶燃油经济性"
- "怠速运转时间"
- "怠速燃油量"
- "怠速时间百分比"
- "PTO 时间"
- "PTO 燃油量"
- "PTO 时间百分比"
- "平均负荷系数"
- "平均车速"
- "平均行驶速度"
- "最高车速"
- "发动机最高转速"
- "开始时间"
- "结束时间"
- "开始时的里程表"
- "结束时的里程表"
驾驶员行程段可以利用卡特彼勒 ET 或卡特彼勒 Messenger 驾驶员信息显示屏复位。
数据复位时，ECM 存储复位时的当前总计。 此数据被用作驾驶员行程数据的起点。 卡特彼勒 ET 或 Messenger从 ECM 中访问此起点和当前总计，以计算驾驶员行程段的数据。 复位驾驶员行程段不需要密码。
车队行程数据
车队行程数据包括车队行程段、柱状图和自定义数据。 车队行程段记录与驾驶员行程段相同的参数，只是车队行程段可以与驾驶员行程段分开复位。
有三个柱状图可供选用。 一个柱状图记录的是发动机小时数与发动机转速。 第二个柱状图记录的是发动机小时数与车速。 第三个柱状图记录的是发动机小时数与发动机转速及车速。
卡特彼勒 ET 计算花在各个发动机转速或车速范围中的时间百分比。 提供了自定义数据。 自定义数据允许记录由车辆所有者指定的发动机参数。 ECM 记录自定义数据。
复位包括车队行程段、柱状图和自定义数据在内的车队行程数据可以通过几种方式来进行。 可以使用下列工具来访问和复位车队行程数据：
- 卡特彼勒电子技师 (Cat ET)
- 卡特彼勒车队信息软件（FIS）
- 卡特彼勒 Messenger 驾驶员信息显示屏
数据复位时，ECM 存储复位时的当前总计。 这些总计被用作车队行程的起点。
然后工具将记录的起点从 ECM 中的当前总计中减去，以计算车队行程数据。 如果设置过密码，复位车队行程数据需要客户密码。
车队行程自定义数据
车队行程自定义数据是车队行程段的一部分。 车队行程自定义数据允许车辆所有者设定五种定制的记录车辆数据的方法。 基本图表参见图 2。
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| 图 2 | g00628194 |
基本图表 | |
下表规定了基本图表变量 1 的选项：
- "发动机小时数"
- "行驶距离"
- "燃油消耗量"
- "发生次数"
关于变量 2 和变量 5 的可用选项，参见下表中的信息。
变量 3、4、6 和 7 规定了变量 2 和 5 的最小及最大范围。
- "发动机转速"
- "车速"
- "燃油速率"
- "负荷系数"
- "冷却液温度"
- "机油压力"
- "燃油温度"
- "进气歧管空气温度"
- "巡航"
- "PTO"
- "油门位置"
- "制动器"
参见如下所示的自定义数据程序例子。
"当燃油温度介于7° 和 67° C (45° 和 120° F) 以及 车速 介于87 和 137 km/h (55 和 85 mph)时的燃油消耗量"
自定义数据程序被客户密码保护。 程序存储在永久存储器中。 当车队行程段被复位时程序不会被复位，但是为行程记录的数据被复位。
快速停机速率
提供了一个客户参数以便记录快速制动的发生。 参数决定了 ECM 记录快速制动时间代码和快速制动快照所需的车速变化率。 参见故障诊断与排除, "ECM 快照"。
保养指示数据
当因为下列三个级别的维护保养而发生复位时，ECM 记录当前总计。
- PM1
- PM2
- 冷却系统清洗/冲洗
ECM 使用上一次的保养时间点来计算下一次定期保养工作的时间。
保养指示器模式可以按小时数或距离为单位进行设置。 "PM 1 周期"参数可以被设定为 "关闭"、"自动距离"、"自动小时数"、"手动距离"或 "手动小时数"。
如果 "PM 1 周期"被设为自动模式，ECM 通过考虑自上次保养周期以来的车辆运行历史来计算下一次保养时间点。 如果车辆燃油经济性历史记录不良，它的保养指示参数比一辆燃油经济性好的车辆出现的早。
ECM 还会使用发动机机油容量。 发动机机油容量较大意味着保养周期较长。 发动机机油容量以升或夸脱为单位输入 ECM。 如果 "PM 1 周期"被设为手动模式，所有者可以向 ECM 中输入自己指定的保养周期。 所有者指定的保养周期可以以里程或时间为基础。 PM2 和冷却系统清洗/冲洗周期由工厂确定。
通信员
卡特彼勒 Messenger 驾驶员信息显示屏可以向驾驶员提供发动机的运行信息。 在上面可以查看到驾驶员行程段、车队行程段和保养指示器数据。 但是，无法看到车队行程柱状图和自定义数据。
在 Messenger 中可以输入驾驶员的 ID 代码以便区分两个驾驶员的车队行程段。 如果驾驶员输入了行驶状态信息，车队行程段可以通过行驶状态来识别。
可以利用 Messenger 将车队行程段划分为两个 ID 代码。 还可以利用 Messenger 将车队行程段划分为不同的行驶状态。 ID 代码和行驶状态信息都不能在显示屏上查看。 只有卡特彼勒车队信息软件（FIS）可以查看此信息。 复位这些参数的能力与 ECM 中的客户参数无关。
Messenger 还可以显示发动机运行参数，例如发动机转速、冷却液温度、增压压力和许多其他参数。
Messenger 还可以显示发动机诊断代码。 通信员还可以显示诊断代码的简要文本说明。
在 Messenger 中还可以使用防盗特性。 防盗允许驾驶员在停机前输入密码。 如果没有输入正确的密码，防盗将阻止发动机的重新起动。 通信员必须拥有能够支持此特性的软件版本。
防盗带有一个 "自动启用"选项。 如果选择了此选项，当发动机停机后防盗将自动启动。 驾驶员必须输入正确的密码才能起动发动机。
"安全怠速"是另一项防盗功能。 本功能允许驾驶员操作发动机进入怠速状况。 然后驾驶员输入密码。 在重新输入密码之前，发动机将保持在低怠速状态。 如果发动机停机，在起动后必须输入密码才能升至低怠速以上。
车队信息软件（FIS)
FIS 是另一个可以用来查看行程信息的方法。 利用 FIS 可以访问整个车队行程段，包括下列数据段：
- 柱状图
- 自定义数据
- 通过 ID 代码标识出来的信息
- 通过行驶状态标识出来的信息
利用 FIS 可以获取保养指示器信息。
当 FIS 下载信息时，FIS 会复位 ECM 以便为下一次行程做准备。 信息可以利用 FIS 下载到电脑中，或下载到 Argo 移动数据工具（MDT）中。 然后再将 MDT 连接到电脑上下载信息。
驾驶员奖励特性
驾驶员奖励特性自动调整车速限制（VSL），作为对驾驶员操作卡车的方式符合卡车发动机所有者技术参数的奖励。 可以通过监控几个参数来评估驾驶员的操作技巧。 为参数增加了权重系数，以便反映所需的和期望的操作技巧。 如果操作技巧符合或超过了所有者的技术参数，VSL 自动增加以作为奖励。 当操作技巧不符合所有者的技术参数时，VSL 降低。
Messenger 可被用来监控影响驾驶员奖励的参数，使驾驶员可以根据需要调整操作技巧。
"无线通信启用"
ECM 中的"无线通信启用"参数允许 ECM 通过 SAE J1587 数据链路与某些通信系统进行通信。 对此参数编程需要工厂密码。
利用这一系统，客户可以利用卡特彼勒 FIS 远程修改下列参数：
- 燃油修正因子
- 自定义数据
- 保养指示数据
利用这一系统，客户可以从 ECM 中远程提取下列信息：
- 当前总计
- 自定义数据报告
- 车队行程数据
- 经济模式
- 维护保养信息
- 客户参数的设定
报告是为拥有 FIS 的车队所有者而处理的。 信息下载的频率与时机可以是固定的周期或手动进行信息下载。