卡特彼勒G3500型發動機系統操作、測試和調節

裝備了卡特彼勒電子點火系統的發動機

系統操作、發動機設計

卡特彼勒3508柴油發動機

汽缸和閥門位置圖

汽缸數和排列.....................................……............V-8

每個汽缸上的閥門數..................................………...4

孔徑...............................................170毫米（6.7英寸）

沖程...............................................190毫米（7.5英寸）

壓縮比...............................................參看發動機銘牌

燃燒方式......................................................火花點火

曲柄軸旋轉方向（從飛輪端看）.............逆時針方向

點火順序..............................................1-2-7-3-4-5-6-8

閥門設定

進氣.......................................0.51毫米（0.020英寸）
排氣.......................................1.27毫米（0.050英寸）

注：發動機的前部與飛輪端相對。發動機的左右側正如從飛輪端所看到的一樣。1號汽缸是右側的最前端汽缸，2號汽缸是右側的最前端汽缸。

卡特彼勒3512柴油發動機

汽缸和閥門位置圖

汽缸數和排列..............................…….................V-12

每個汽缸上的閥門數.........................………............4

孔徑..............................................170毫米（6.7英寸）

沖程...............................................190毫米（7.5英寸）

壓縮比...............................................參看發動機銘牌

燃燒方式............……..................................火花點火

曲柄軸旋轉方向（從飛輪端看）.............逆時針方向

點火順序...........................1-12-9-4-5-8-11-2-3-10-7-6

閥門設定

進氣.......................................0.51毫米（0.020英寸）
排氣......................................1.27毫米（0.050英寸）

注：發動機的前部與飛輪端相對。發動機的左右側正如從飛輪端所看到的一樣。1號汽缸是右側的最前端汽缸，2號汽缸是右側的最前端汽缸。

卡特彼勒3516柴油發動機

汽缸和閥門位置圖

汽缸數和排列..........................…….....................V-16

每個汽缸上的閥門數..………...................................4

孔徑...............................................170毫米（6.7英寸）

沖程...............................................190毫米（7.5英寸）

壓縮比...............................................參看發動機銘牌

燃燒方式.......................................................火花點火

曲柄軸旋轉方向（從飛輪端看）.............逆時針方向

點火順序.....1-2-5-6-3-4-9-10-15-16-11-12-13-14-7-8

閥門設定

進氣.......................................0.51毫米（0.020英寸）
排氣.......................................1.27毫米（0.050英寸）

注：發動機的前部與飛輪端相對。發動機的左右側正如從飛輪端所看到的一樣。1號汽缸是右側的最前端汽缸，2號汽缸是右側的最前端汽缸。

卡特彼勒柴油發動機電子點火系統

卡特彼勒部件位置圖
（1）集管氣壓傳感器（2）點火變壓器（在氣門套下）（3）爆燃傳感器（4）電子點火控制模塊（5）速度/定時傳感器（6）用于速度/定時傳感器的線束，卡特彼勒電子點火系統設計用來替代傳統的永磁發電機點火系統。電子點火系統去除了永磁發電機和用來受制于機械磨損的部件，同時還具備對故障的診斷和排除能力。電子點火系統使用一套控制模塊來進行許多使用的操作，并適用于許多發動機型號。該能力是通過允許操作者隨時改變關鍵參數而實現的。這些可編程參數的改變可以參照用戶特定參數一章，且參數的設置和改變必須使用數字診斷工具進行。這些編入系統的數值被儲存在電子點火系統控制模塊存儲器中。這樣就可以保證操作者可以僅使用單一的服務工具即可改變點火系統的操作。數字診斷服務工具是用來編排用戶特定參數、監控發動機狀態并顯示發動機診斷的數據。數字診斷工具能夠監控發動機速度、發動機定時和爆燃水平。如欲獲得附加的編程參數和故障診斷碼，請參看SENR6413，G3500發動機電子故障診斷部分。電子點火系統控制模塊還有能力診斷并儲存系統問題以及潛在的變壓器二次回路問題。當模塊察覺到有問題存在后，模塊將生成診斷碼并能在數字診斷工具上顯示。電子點火系統能夠對發動機操作和分配功率到汽缸變壓器的過程進行監控，并為發動機在所有速度下運行提供最好的發動機性能。它還可以保護發動機免于遭受爆燃的損壞。在規定限值內，發動機定時（延遲）的控制可以無限次的進行。

電子點火系統能為每個汽缸提供爆燃保護和精確的火花控制。當爆燃發生時，電子點火系統的定時系統為了避免發動機受損，可以進行必要的多次長時間的延遲以控制爆燃程度。電子點火系統可以實現改進運行、經濟、低排放水平。系統包括三個最基本的部分：控制模塊、點火變壓器和傳感器。

卡特彼勒柴油發動機控制模塊（電子點火系統）

卡特彼勒柴油發動機點火系統部件示意圖
（1）火花塞（2）點火變壓器（3）閥蓋（4）線束（5）電子點火系統控制模塊，

電子點火系統控制模塊（5）是一個裝有非耐用部件的密封體。控制模塊通過一系列的傳感器對發動機運轉進行監控。傳感器通過通向汽缸組內部的線束（4）與模塊相連。控制模塊根據傳感器的資料輸入和控制面板的設定來決定點火定時。控制模塊能夠提供系統診斷，并能為點火變壓器（2）增壓以點燃火花塞（1）提供電壓。閥蓋（3）主要作用是作為點火變壓器的接地。

發動機定時的控制通過電子點火系統控制模塊來實現。它基于發動機定時預期值、用戶特定參數（由操作者編程）和發動機運轉的情況來確定。發動機操作者可以使用電子診斷工具來更改最大提早定時、速度定時表和負載定時表。電子點火系統控制模塊將根據發動機運轉的條件，依照發動機轉速/定時傳感器、集管氣壓傳感器和爆燃傳感器的信息來自動調節發動機轉速。

電子點火系統控制模塊最多可以向點火變壓器提供16條點火輸出，還可以使用其傳感器和內部回路來監控系統部件。如果在系統部件或線束內發現故障，控制模塊能夠對故障作出判斷并通過診斷碼通報操作者。

卡特彼勒柴油發動機點火變壓器

每個汽缸都有一個點火變壓器，變壓器位于汽缸的閥蓋下面。電子點火系統控制模塊向點火變壓器的原線圈發送脈沖來讓每個汽缸的開始燃燒。于是變壓器開始增壓以產生穿過火花塞間隙的電弧。于是，通過電弧產生的火花點燃汽缸內的氣體。在裝備了電子點火系統的發動機里，汽缸閥蓋充當點火變壓器的接地。因此如果汽缸的閥蓋在工作時被拿開，必須小心謹慎。當閥蓋被移除時，必須小心斷開連接變壓器的原始導線。

點火配線用來連接電子點火系統控制模塊到單個點火變壓器。點火配線通向凸輪軸旁邊的發動機。

卡特彼勒柴油發動機傳感器

發動機傳感器向電子點火系統控制模塊提供信息，這樣可以使控制模塊能夠在更寬的操作范圍內盡可能方便的控制發動機。

卡特彼勒柴油發動機爆燃傳感器

爆燃傳感器（左手爆燃傳感器和右手爆燃傳感器）可以監控發動機的過大爆燃（震動）。在每個汽缸邊的中間位置都安置了一個傳感器。傳感器可以產生與發動機爆燃相同比例的電壓信號。電點火系統控制模塊將根據這些信息確定爆燃的級別，并根據需要改變發動機轉速。

卡特彼勒柴油發動機速度/定時傳感器

速度/定時傳感器為控制模塊提供精確的火花定時信息。安裝在左凸輪軸后端的速度/定時環可以提供由傳感器探測的信號格式，并被控制模塊認讀。控制模塊根據這些傳感器信號來決定發動機的速度并確定定時的位置。

集管氣壓傳感器（負載傳感器）

集管氣壓傳感器為電子點火系統控制模塊提供發動機負載信息。傳感器連接到進氣集管。控制模塊對信息進行處理后確定發動機定時并對發動機進行診斷。

卡特彼勒柴油發動機性能參數

速度敏感定時圖

用戶可以基于發動機最大運轉速度，根據速度敏感定時圖參數來在6個定時圖中選擇一個（使用數字診斷工具）。用戶必須根據發動機額定速度選擇正確的定時圖。該功能的特點是可以讓幾種不同的發動機使用同一個控制模塊。這些定時圖可以提供速度敏感定時，根據發動機速度的不同而使發動機獲得更好的性能。定時圖可以顯示發動機不同速度（轉/分）下的延遲程度，本節給出了所有的定時圖。關于如何一步步的用數字診斷工具來選擇特定的定時圖的細節在SENR6413，電子故障診斷，G3500發動機部分。

卡特彼勒柴油發動機速度敏感定時圖1
用于額定轉速為1200轉/分的發動機

速度敏感定時圖1
發動機轉速（轉/分）	定時延遲程度（與初值比較）
1200或更高	0
1150	1
1100	2
1050	3
1000	4
950	5
900或更低	6

卡特彼勒柴油發動機速度敏感定時圖2
用于額定轉速為1100轉/分的發動機

速度敏感定時圖2
發動機轉速（轉/分）	定時延遲程度（與初值比較）
1100或更高	0
1050	1
1000	2
950	3
900	4
850	5
800或更低	6

卡特彼勒柴油發動機速度敏感定時圖3
用于額定轉速為1000轉/分的發動機

速度敏感定時圖3
發動機轉速（轉/分）	定時延遲程度（與初值比較）
1000或更高	0
950	1
900	2
850	3
800	4
750	5
700或更低	6

卡特彼勒柴油發動機速度敏感定時圖4
用于額定轉速為1400轉/分的發動機

速度敏感定時圖4
發動機轉速（轉/分）	定時延遲程度（與初值比較）
1400或更高	0
1350	1
1300	2
1250	3
1200	4
1150	5
1100或更低	6

卡特彼勒柴油發動機速度敏感定時圖5
用于額定轉速為1500轉/分的發動機

速度敏感定時圖5
發動機轉速（轉/分）	定時延遲程度（與初值比較）
1500或更高	0
1450	1
1400	2
1350	3
1300	4
1250	5
1200或更低	6

卡特彼勒柴油發動機速度敏感定時圖6
用于額定轉速為1800轉/分的發動機

速度敏感調定時圖6
發動機轉速（轉/分）	定時延遲程度（與初值比較）
1800或更高	0
1750	1
1700	2
1650	3
1600	4
1550	5
1500或更低	6

卡特彼勒柴油發動機負載定時圖

負載定時圖參數可以讓用戶使用或禁用負載敏感定時圖。

可選擇項有：

00=無負載敏感定時
01=真空提前負載敏感定時
02=真空延遲負載敏感定時

圖02為默認設定，并且是唯一的通常被裝備了電子點火系統的G3500發動機使用的調速圖。

圖00為禁用負載敏感定時功能（關閉進氣集管壓力傳感器）。

,

圖01為在進氣集管真空壓力（絕對值）增加到50千帕（7.25磅/平方英寸）時，發動機的定時提前，且當進氣集管壓力達到100千帕（14.50磅/平方英寸）時，發動機定時延遲到0級。

圖02為在進氣集管真空壓力（絕對值）增加到50千帕（7.25磅/平方英寸）時，延遲發動機定時，且當進氣集管壓力達到1000千帕（14.50磅/平方英寸）時，發動機定時提前到0級。

注：當壓力超過100千帕（12.50磅/平方英寸）時，每個定時圖中的負載敏感定時都保持在0級。

卡特彼勒柴油發動機預定定時參數

預定定時參數可以讓用戶用電子儀器來編輯電子點火系統的點火火花定時的程序以滿足特定的需要/安裝的需要。預定定時的編程需要使用電子診斷服務工具。預定定時數值可以在發動機運行或停止的時候進行變更。當發動機在額定速度下全負載運轉時，輸入作為預定定時的數值為點火定時。

注：由于發動機轉速、爆燃或所使用燃料的不同，在給定范圍內的精確點火定時可能會與預定定時數值有所差異。

預定定時的可編程范圍為上靜點位置前9.0到40.0度。如果使用丙烷作為燃料，且燃料選擇開關（可選擇）放在“丙烷”位置，定時的范圍可以增加到上靜點位置5.0到40.0度。

卡特彼勒柴油發動機監控和停機保護

G3500發動機可以被配置成三個系統中的一個來監控發動機參數并為發動機提供停機保護：接線盒（通電關閉）、接線盒（通電運轉）以及一個控制面板（狀態控制）。如欲獲得關于操作、故障診斷和發動機控制面板設定的詳細信息，請參看SENR6420，系統操作、測試和調節，G3500發動機（電子點火系統）遠程控制面板（狀態）。

接線盒

卡特彼勒柴油發動機接線盒（盒蓋打開時）

（1）接線盒（2）接線條（3）量表（4）緊急停止開關

接線盒（1）的中間位置用來擺放用于發動機的各種量規、電表、指示器和開關，同時它還包含擺放電子接線條（2）的空間，電子接線條作用是將傳感器、拾波器以及繼電器與量表（3）相連接。另外接線盒還可以為發動機提供停機保護。

在接線盒面板上有一個緊急停止按紐，當按下該按紐時，系統會切斷燃料供應，發動機點火將被關閉（電子點火系統控制的停機開關接地被打開）。

如要重新起動發動機，緊急停止按紐必須被改變到突起的位置。

緊急停止按紐不是用作正常發動機停機的按紐。為避免可能對發動機造成損壞，請使用發動機控制開關進行正常的發動機停機卡特彼勒柴油發動機操作

如果接線盒被配置成通電運轉或通電關閉狀態，燃氣關閉閥將被包含在發動機的安裝中。在通電運轉設置下，氣體關閉閥必須保留使發動機能通電運轉的能力。在最常用的通電關閉系統中，必須在氣體關閉閥中設置一個機械（手動）插銷。如果檢測到有錯誤的存在，氣體關閉閥將會打開閥門并起動一個兩級關閉順序。

接線盒可以用來監控發動機油壓、冷卻劑溫度、起動發動機過速以及發動機過速狀態。

注：如果接線盒監控到過速狀況，或如果緊急停止按紐已被激活，這時繼電器將通電，并開始切斷向發動機供應的點火。

注：如果接線盒監控到發動機油壓降低，或監測到冷卻劑溫度過高，繼電器將會切斷向發動機的燃料供應。

卡特彼勒柴油發動機起止面板

卡特彼勒柴油發動機起止面板
（1）指示燈（2）診斷重新設置紐（3）發動機控制開關（4）狀態控制模塊（5）緊急停止按紐

發動機起止面板包括發動機狀態控制模塊（4）、緊急停止按紐（5）、發動機控制開關（3）、診斷重新設置紐（2）和狀態指示燈（1）。

卡特彼勒柴油發動機控制開關

控制面板上的發動機控制開關有四個位置——“自動、手動起動、冷卻/停止、關閉/重新設置”。如果發動機控制開關在“自動”位置且接收到來自遠程起動觸點發出的運行信號，或發動機控制開關在“手動/起動”位置，發動機將開始轉動曲柄、結束曲柄轉動并開始運轉。裝備了電子調節器的發動機將開始在低空轉速度下運轉，直到潤滑油壓超過空轉潤滑油壓設定點，這時狀態控制模塊的調節器中繼器觸點將閉合，發動機加速到額定速度。裝備了油壓機械調節器的發動機在曲柄停止運轉后，迅速加速達到預先設定的速度。發動機將一直運轉到發動機控制開關被調到“冷卻/停止”、“關閉/重新設置”位置，或遠程開始觸點打開。如果已經使用數字診斷工具選擇了冷卻功能，則一旦發動機控制開關被移到“冷卻/停止”位置，或者開關是在“自動”位置并接收到遠程開關觸點打開的信號，發動機將會在短時間內以低速率運轉。如果并沒有選擇冷卻功能，發動機將迅速停機。這時發動機能夠迅速重新起動。

無論是在手動狀態（通過發動機控制開關進行）還是在自動狀態（通過發動機保護系統進行）下，在發動機將要被關閉時都會進行兩級關閉順序。首先，繼電器切斷氣體關閉閥門，并關閉向發動機的燃料供應。在關閉順序的第二步，通向發動機電子點火系統控制開關的接地將被打開。

卡特彼勒柴油發動機緊急停止按紐

緊急停止按紐位于發動機起止面板上。而當使用遠程起止面板時，還會在發動機上加裝第二個緊急停止按紐（接線盒）。當按紐被按下時，燃料供應被切斷，發動機點火被關閉（電子點火系統控制開關的接地被打開）。

如果要重新起動發動機，緊急停止按紐必須被改變到突起的位置。

注意

緊急停止按紐不是用作正常發動機停機的按紐。為避免可能對發動機造成損壞，請使用發動機控制開關進行正常的發動機停機操作。

卡特彼勒柴油發動機燃料選擇開關

燃料選擇開關（可選擇）是一個兩檔的開關，它可以向電子點火系統控制模塊進行輸入。可以在開關上進行兩種選擇，一個位置表示僅可以使用丙烷，另一個位置表示可以使用一些其他的燃料。因為丙烷的熱量，使用“丙烷”位置可以向電子點火系統控制模塊傳輸增加延遲定時范圍的信號。

卡特彼勒柴油發動機狀態控制模塊

卡特彼勒柴油發動機狀態控制模塊

發動機狀態控制模塊用來監控發動機參數（油壓、冷卻機溫度、發動機過速和起動發動機的過度裂化等），它還能提供發動機保護系統（兩級關閉）和控制正常起動/停止的功能。當控制模塊監測到一個錯誤信息時，顯示屏將顯示出表示相應的診斷碼以協助進行故障診斷。狀態控制模塊包括一個繼電器、接線條以及一個過速取樣器。