C4.4 Industrial Engine Caterpillar

简介（电子控制系统）

ECM 和传感器位于发动机左侧。 请参考图 1。

图 1	g01336338
C4.4 电子控制系统的一个典型示例 (1) 燃油压力传感器 (2) 进气歧管空气温度传感器 (3) 电子控制模块（ECM） (4) 主转速 / 正时传感器 (5) 机油压力传感器 (6) 机油压力传感器（备用位置） (7) 辅助转速 / 正时传感器 (8) 喷油泵电磁阀 (9) 进气歧管压力传感器 (10) 进气歧管压力传感器（备用位置） (11) 冷却液温度传感器

注: 如有配备，废气旁通阀电磁阀安装在发动机右侧。

图 2	g01336346

C4.4 发动机设计用于电子控制。 发动机带有电子控制模块（ECM）、燃油喷油泵和电子单体喷油器。 所有这些部件都采用电子控制。 此外还有若干发动机传感器。 涡轮增压发动机可以配备供涡轮增压器使用的电子控制废气旁通阀。 ECM 通过 ECM 中的软件和来自各种传感器的输入控制发动机工作参数。 软件含有控制发动机运转的参数。 这些参数包括所有工况图和用户选择的参数。

图 3	g01336351

电子控制系统由以下部件组成：

• ECM

• 压力传感器

• 温度传感器

• 曲轴位置传感器

• 辅助位置传感器

• 喷油泵电磁阀

• 废气旁通阀电磁阀

• 电子单体喷油器

ECM

图 4	g01199973
典型示例

电子控制模块 (ECM) (1) 起到燃油系统调速器和计算机的作用。 ECM 接收来自传感器的信号来控制正时和发动机转速。

电子控制系统由 ECM、发动机传感器和来自上层机器的输入组成。 ECM 是计算机。 个性模块是该计算机的软件。 个性模块包含发动机的工况图。 工况图确定发动机的以下特性：

• 发动机功率

• 扭矩曲线

• 发动机转速（rpm）

• 发动机噪音

• 烟气和排放

出厂密码将进行更改限制为由经过授权的人员执行。 清除任何事件代码时都需要使用出厂密码。 了解密码的更多信息，请参阅以下故障诊断与排除, "出厂密码"。

ECM 具有极佳的可靠性记录。 系统中的任何故障的最可能的原因就是接头或导线线束故障。 ECM 是在对发动机进行故障诊断与排除过程中应该最后考虑的项目。

个性化模块包括含所有燃油设定信息的软件。 这些信息将会确定发动机性能。

编程或更新个性化模块采用闪烁编程方式。 请参阅以下故障诊断与排除, RENR2417, "闪烁编程"，以了解个性化模块闪烁编程的说明。

ECM 是密封的，ECM 不需要进行任何定期调整或保养。

机器安全系统（MSS）（如有配备）

如果已配备 MSS，电子控制模块将不允许起动发动机。 如果已配备 MSS，控制面板上的指示灯将亮起。 可在电子维修工具上查看 MSS 的状态。

发动机调速器

电子控制装置确定喷射时间、输送至油缸的燃油量。 如果涡轮增压器上安装有电控废气旁通阀，则电子控制装置还确定进气岐管压力。 它们都是基于任一给定时间的实际状况和/或期望状况来确定的。

调速器中的软件将发动机的期望转速与发动机的实际转速相比较。 实际发动机转速通过主转速/正时传感器和辅助转速/正时传感器来确定。 如果发动机期望转速高于发动机实际转速，则调速器就会增加喷油量以提高发动机转速。

正时考虑

在调速器确定了所需的燃油量后，软件必须确定喷油正时。 ECM 分析下述部件提供的输入后确定喷油正时：

• 发动机冷却液温度传感器

• 进气歧管空气温度传感器

• 进气歧管压力传感器

在起动时，ECM 根据燃油喷油泵中的辅助转速/正时传感器的信号确定 1 号气缸的上止点位置。 ECM 决定相对于上死点位置何时应该喷油。 ECM 通过控制电子单体喷油器来优化发动机性能，使得所需的油量在发动机循环的精确时间点喷出。 电子单体喷油器由喷油泵供给高压燃油。 ECM 也会向燃油喷油泵中的电磁阀提供信号。 燃油喷油泵中的电磁阀控制燃油喷油器中的一个阀。 该阀门控制喷油泵中的压力。 发动机不需要的燃油被转移到燃油喷油泵之外而回到燃油箱。

ECM 将会调整喷油正时和燃油压力，以便实现最佳的发动机性能、燃油经济性和废气排放控制。 使用电子维修工具可以查看实际正时。 此外，使用电子维修工具也可以查看期望正时。

喷油

ECM 中的个性化模块软件设定了可喷射燃油量的特定限值。

FRC 限制是一个基于进气歧管压力和发动机转速的极限值。 FRC 限制用于控制空气/燃油比率，从而控制发动机的废气排放。 当 ECM 感知到进气歧管空气压力较高时，ECM 就会提高 FRC 限制。 进气歧管空气压力较高说明气缸内的空气较多。 当 ECM 提高了 FRC 限制时，ECM 就会允许更多的燃油喷入气缸内。

Rated Fuel Limit（额定燃油限制）是一个基于发动机额定功率和发动机转速的限制。 额定油量限制使得发动机功率和扭矩输出能与特定型号发动机的功率和扭矩曲线相符。

这些限制位于个性化模块中，而且无法更改。

蓄电池低电压提升怠速（如有配备）

如果满足以下所有条件，则发动机的低怠速可以提升至约 1100转/分钟：

• "蓄电池低电压提升怠速"在 ECM 中启用。

• 蓄电池电压小于 12.25 VDC。

• 发动机低怠速运转 5 分钟。

• 该机器处于空挡。

• 停车制动器在 ON（接通）位置。

诊断代码

当 ECM 检测到电子系统故障时，ECM 将会生成一个诊断代码。 此外，ECM 还会记录该诊断代码以指示发生的时间。 ECM 还记录故障发生的次数。 提供诊断代码是为了指示 ECM 已检测到发动机控制系统存在电气故障或电子故障。 在某些情况下，在出现导致代码生成的状况时，发动机性能会受到影响。

如果操作员指出性能出现故障，则诊断代码可能会指示故障的原因。 使用笔记本电脑来访问诊断代码。 然后应该修复该故障。

事件代码

事件代码用于指示 ECM 已检测到异常的发动机工况。 ECM 将会记录事件代码发生的次数。 此代码并非表示电气故障或电子故障。 如果发动机中的冷却液温度高于允许的极限值，则 ECM 将会检测到这种状况。 ECM 将会记录关于该状况的事件代码。

密码

系统配置参数受出厂密码保护。 使用密码旨在防止在未授权情况下对系统进行重新编程或清除记录的事件。 出厂密码是通过一个只向 Caterpillar 代理商提供的计算机系统计算出来的。 由于出厂密码包含字母字符，只有电子维修工具才可能更改"系统配置参数"。 系统配置参数可以影响额定功率和排放。 密码也允许客户控制特定的可编程发动机参数。

请参考故障诊断和排除, "配置参数"和故障诊断和排除, "出厂密码"。

转速/正时传感器

图 5	g01336355
曲轴上的正时轮

主发动机位置是一个被动传感器。 正时轮 (1 ) 位于曲轴。 速度/正时传感器接收来自正时轮轮齿的信号。 正时轮上的额外空间提供每个空间的一次旋转。 将该空间定向，使其位于上死点后方 40 度。

图 6	g01336359
转速/正时传感器示意图

在拖动发动机时， ECM 使用来自燃油喷油泵中的转速/正时传感器的信号。 发动机运转时，ECM 使用来自转速/正时传感器的信号来确定角度传感器和转速。

压力传感器

图 7	g01336362
压力传感器示意图

增压压力传感器和发动机机油压力传感器是有源传感器。

增压压力传感器向 ECM 提供进气歧管压力的测量值来控制空燃比。 此控制将会减少瞬态状况中的发动机冒烟。

增压压力传感器的工作范围

标准功率发动机，
范围如下。 ... 339 kPa (49.169 psi)

对于高功率发动机，
其工作范围最高为以下值。 ... 440 kPa (63.818 psi)

发动机机油压力传感器向 ECM 提供发动机机油压力的测量值。 ECM 能警告操作员会损坏发动机的可能情况，包括检测到机油滤清器堵塞等。

发动机机油压力传感器的工作范围 ... 55 kPa 至 339 kPa (8 psi 至 50 psi)

温度传感器

图 8	g01336363
温度传感器示意图

进气温度传感器和冷却液温度传感器是无源传感器。 每个传感器都向 ECM 提供一个温度输入。 ECM 将会控制以下操作：

• 燃油输送

• 喷油正时

传感器的工作范围 ... −40 °C 至 150 °C (−40 °F 至 302 °F)

这些传感器也用于发动机监控。