3406E and 3456 Generator Set Engines Caterpillar


Fuel System

Usage:

3406E 8AZ


图 1g01061346
燃油系统原理图
(1) 供油管
(2) 电子单体喷油器
(3) 燃油道
(4) 电子控制模块(ECM)
(5) 燃油压力传感器
(6) 燃油温度传感器
(7) 压力调节阀
(8) 燃油细滤器
(9) 燃油充油泵
(10) 燃油输油泵
(11) 燃油粗滤器
(12) 燃油箱

燃油供油油路的设计属于电子单体喷油发动机的常规设计。 燃油箱 (12) 用于存放发动机使用之前的燃油。 燃油粗滤器 / 油水分离器 (11) 置于燃油回路中,以便除去燃油中的大型碎屑。 这种碎屑可能在加油时进入油箱。 这种碎屑也可能经过油箱的通气口进入油箱。 粗滤器滤芯也能将水从燃油中分离出来。 这些水被收集在燃油粗滤器 / 油水分离器底部的油杯中。

燃油输油泵 (10) 将燃油从燃油箱中抽吸出来。 燃油输油泵是有固定间隙的齿轮泵。 燃油输油泵包含一个内部卸压阀,可以保护燃油系统免受极端压力的影响。 在极端压力的情况下,燃油会重新定向回到燃油输油泵的进口。 燃油输油泵还包含内部单向阀。 进口单向阀可防止燃油输油泵没有工作时,燃油排回到燃油箱中。 出口单向阀用于防止压力燃油通过泵泄漏回去。 燃油输油泵位于发动机前部。 燃油输油泵由前齿轮系驱动。

注: 发动机达到正常工作温度时,输油泵的进油温度绝不可超过 79 °C (175° F)。 高于 79 °C (175 °F) 的燃油温度会降低燃油输油泵单向阀的使用寿命。 当燃油温度从 30 °C (86 °F) 增加到 70 °C (158 °F) 时,燃油效率和发动机功率输出都会降低。 在温热天气状况下操作时,应将燃油加热器转为"关闭"。

燃油输油泵的燃油流向燃油滤清器底座。 燃油流经燃油滤清器底座中的芯油道。 燃油充油泵 (9) 安装在燃油滤清器底座上。 燃油充油泵用于在系统或部分系统排空后,将燃油手动泵入燃油系统。 燃油充油泵用于在系统中已经引入空气之后对燃油系统进行加注。 有关充注燃油系统的更多信息,请参阅测试与调整, "燃油系统 - 充注"。

当燃油流经燃油滤清器底座中的芯油道时,燃油会被引入 2 微米燃油滤清器 (8)。 燃油在此进行过滤,以便除去可能会引起燃油系统部件过早磨损的小型磨损性颗粒。 燃油流出燃油滤清器并回到燃油滤清器底座中的油道。 在流出燃油滤清器底座之前,燃油压力传感器 (5) 和燃油温度传感器 (6) 会采集燃油压力和燃油温度。 发动机控制会使用这些传感器产生的信号以便监测发动机部件的状况。 这一信息也可用于调整发动机的燃油输送,以便优化效率。

燃油从燃油滤清器底座流向电子控制模块(ECM) (4)。 压力燃油用于冷却 ECM 中的电子部件。 过热会损坏 ECM 中的电子部件。 这些电子装置用于控制发动机运行。

然后燃油被引导经过燃油供油管 (1) 流向延伸经过缸盖长度的燃油歧管 (3)。 燃油流入发动机前部的缸盖。 向电子单体喷油器 (2) 持续输送燃油,以便执行以下任务:

  • 为喷射供油

  • 带走喷油器多余的热量。

  • 除去可能会在燃油系统中蓄积的空气。

泵经系统的多余燃油流量会从发动机后部附近的缸盖流出。

燃油流出燃油道并回到燃油滤清器底座。 位于燃油滤清器底座的压力调节阀 (7) 可调节燃油系统的压力。 系统中保持充足的背压,以便确保电子单体喷油器有持续的燃油供应。

燃油加热器

燃油加热器可防止寒冷天气下燃油结蜡。 发动机散发的热量不足以防止寒冷天气下的结蜡。 非恒温控制的加热器可能将燃油加热到超过 65 °C (149 °F)。 燃油温度过高可能有下列影响:

  • 发动机效率降低

  • 燃油输油泵损坏

  • 过早磨损

注: 切勿使用没有配备恒温控制装置的燃油加热器。

可以使用的燃油加热器的两种类型:恒温控制型 和 自调整型 。

电子控制装置

机械电子单体喷油器必须由电子控制系统的两个主要部件进行控制:

  • ECM

  • 个性模块(存储 ECM 闪存文件)

ECM 是用于为发动机运转提供全面控制的计算机。 个性模块中含有可确定发动机控制特性的软件。 个性模块包含发动机的工况图。 工况图可确定发动机的以下特性:

  • 功率

  • 扭矩曲线

  • 发动机转速 (rpm)

  • 其它特性

ECM、个性模块、发动机传感器和单体喷油器相互协作以控制发动机。 这四项中的任何一个都不能单独控制发动机。

ECM 通过检测实际发动机转速来保持理想的发动机转速。 ECM 计算为实现所需发动机转速所需喷油量。

燃油喷射

ECM 通过改变传送到每个单体喷油器的信号来控制喷油量。 单体喷油器只有在喷油器电磁阀通电后才会喷油。 ECM 会向该电磁阀传送一个 105 伏的信号以通电喷油器电磁阀。 ECM 通过控制这个 105 伏信号的正时来控制喷油正时。 ECM 通过控制这个 105 伏信号的持续时间来控制喷油量。

ECM设定了某些针对可能喷射的燃油量施加的限制。 FRC 油量位置是一个基于增压压力的限制,以进行燃油空气混合物方面的排放控制。 当 ECM 感知到增压压力增大时,会提高 FRC 燃油位置。 额定油量位置是一个基于发动机额定功率的限制。 额定油量位置与机械调速器发动机上的齿条挡块和扭矩弹簧类似。 额定油量位置为特定的发动机系列提供功率和扭矩曲线。 额定油量位置为特定的额定功率提供功率和扭矩曲线。 这些限制由工厂在个性模块中编程设定。 这些限制不能在现场编程设定。

喷油正时取决于以下发动机参数:发动机转速 , 发动机负载 和 其它发动机数据 。 ECM 可以通过由发动机转速 / 正时传感器提供的信号来确定 1 号气缸上止点的位置。 ECM 决定相对于上止点位置何时应该喷油。 ECM 会在需要的时刻向单体喷油器发出信号。

单体喷油器机构



图 2g01484615
典型的单体喷油器机构
(13) 单体喷油器
(14) 调节螺母
(15) 摇臂组件
(16) 凸轮轴

单体喷油器机构提供了向单体喷油器内燃油加压所需的向下的压力。 当接收到 ECM 发出的信号后,单体喷油器 (13) 将加压燃油喷入燃烧室。 凸轮轴齿轮由一个惰轮齿轮驱动,而这个惰轮齿轮由曲轴齿轮通过前齿轮系驱动。 正时的前齿轮系齿轮必须对准,以提供活塞和气门移动的正确关系。 在组装前齿轮系时,必须注意正确对准齿轮正时标记。 凸轮轴上针对每个气缸都有三个凸轮轴凸轮。 其中,两个凸轮操纵进气与排气门,另一个凸轮操纵单体喷油器机构。 作用力从单体喷油器凸轮轴 (16) 的凸轮通过摇臂组件 (15) 传送到单体喷油器顶部。 调节螺母 (14) 用于进行喷油器的调定。 请参阅测试与调整中有关喷油器调整的章节,以了解单体喷油器的正确设定。

电子单体喷油器



图 3g01484734
电子单体喷油器
(17) 弹簧
(18) 电子控制模块(ECM)的电磁阀线路
(19) 电磁阀组件
(20) 柱塞组件
(21) 柱塞缸
(22) 密封
(23) 密封
(24) 弹簧
(25) 隔套
(26) 泵体
(27) 单向阀

低压燃油从燃油供油歧管经过缸盖中的钻孔油道,在加注口处流入电子单体喷射器。

随着电子单体喷油器机构向电子单体喷油器顶端传送压力,会压缩弹簧 (17) 并向下推动柱塞 (20)。 这一动作会使燃油经过电磁阀组件 (19) 中的阀排入回油歧管,之后流向燃油箱。 随着柱塞向下移动,柱塞的外径会闭合柱塞 (21) 中的油道。 泵体 (26) 中的油道以及单向阀 (27) 到喷油器尖端之间的油道已注有待喷射的燃油。 柱塞套中的油道闭合之后,喷油器可随时准备喷油。 喷油起始时刻取决于电子控制模块(ECM)中的软件。

电磁阀组件由通过电磁阀线路 (18) 的信号通电激励后,阀会闭合,且喷油器尖端内的燃油压力会升高。 随着克服隔套 (25) 上方弹簧 (24) 的弹力,喷油器会在油压为 34500 ± 1900 kPa (5000 ± 275 psi) 时开始喷油。 单向阀会从阀座上升起。 随着柱塞继续循环整个冲程,油压持续升高。 向缸中喷入正确油量后,ECM 会取消电磁阀线路中的信号。 这会使电磁阀组件断电,电磁阀组件中的阀开启。 接着,高压燃油通过溢油口排入回油歧管。 之后,燃油流回燃油箱。 喷油器尖端的单向阀随着尖端压力降低而落座。

在喷油过程中,喷油持续时间可以对喷油量进行计量。 喷油持续时间由编入 ECM 中的调速器逻辑控制。

随着凸轮轴凸轮转过凸轮升程的最高点,电子单体喷油器顶部的压力消失,使得喷油器机构的弹簧张开。 柱塞回到原来的位置。 这会使柱塞缸中的供油道显露出来,以便再次注满喷油器泵体。 低压燃油可以再次在喷油器体内环流。 燃油在喷油器体内环流后会流出溢油口。 这种情况会持续,直到下一喷油循环时电磁阀组件重新通电激励。

Caterpillar Information System:

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