工业发动机电控特性-康明斯发动机应用工程培训

康明斯公司应用工程培训发动机电子特性（工业）,日期：2010-6-22,课程编号：1.015.003.C_C,工业电控特性,工业电控特性归类如下:调速器特性油门特性设备集成特性系统诊断 & 服务发动机 & 附件保护,调速器特性,调速器原理 全程调速器 两极（或车用）调速器 辅助调速： 轴速调速器 压力调速器 低怠速调速器 高速调速器 中速调速器 发动机转速巡航调速器 车速巡航调速器,调速器原理,调速器是为达到某一控制功能所用的计算逻辑。 速度调速器: 如：低怠速，高怠速，全程调速与中速，目的是控制发动机达到某一转速。 燃油量调速器: 如：两极调速器，它根据油门位置和发动机转速来计算喷油量 轴速调速器: 通过控制发动机的转速来保持输出轴恒速。 压力调速器: 通过控制发动机的转速来维持一个恒定的压力值。如空压机应用。,调速器原理,调速率原理,调速率的定义：转速随着负载的变化而变化. 标定范围: 0% to 17% （所有发动机平台）,Droop % = (no_load_speed - full_load_speed) x 100 (full_load_speed ),调速器原理,同步调速率 即调速率为 0%，无论负荷如何变化，发动机总维持一个恒定的转速。,全程调速器,定义: 油门位置对应发动机的参考转速，并通过控制喷油量维持此转速。方法：通过更改标定，可选择需要的调速器类型。用途: 用在手油门、或有突变大负荷的应用中。优点:当负荷突变的时候，可保持发动机转速相对稳定。应用举例: 装载机, 挖掘机, 农业设备等。,全程调速器,两极调速器,定义: 基于油门位置和转速来控制喷油量，发动机转速由负荷决定，并被限制在高、低调速器之间。方法: 通过更改标定，可选择需要的调速器类型。用途: 常用于脚油门，并且瞬态负荷变化不大的场合。优点:对于运行工况类似公路车辆的应用，可提高操纵性能。（有轮子的应用）应用举例: 拖运卡车（如：矿用车）, 起重机, 卡车,两极调速器,辅助速度控制-轴速调节器,定义: 此特性通过控制发动机转速来维持期望的轴速。 方法: 通过开关激活此特性。允许在辅助调速器和全程调速器之间切换。 通过电位计设定期望的轴速（利用油门信号接口），ECM将控制发动机转速来维持轴速。优点: 减少安装成本，节省外部设备以维持轴速。应用举例: 岩石破碎机, 滑雪设备。,辅助速度控制-压力调节器,定义: 通过油门信号设置期望的压力值，ECM控制发动机转速来维持此压力。 方法: 开关信号激活此功能；通过电位计设定期望的压力（利用油门信号接口）。优点:减少安装成本，节省外部设备以维持压力。.应用举例: 空压机, 水泵或任何需要恒压力的应用。,低怠速调节器,定义: 限制发动机工作在最低转速之上。方法:通过软件设定低怠速值。如果增/减开关有效, 怠速可从600RPM 到 1200RPM可调（ QSB 至 QSX）； 800RPM 至 1000RPM （QSB3.3）。用途: 当不踩油门时，防止发动机停机。优点:在启动及怠速阶段，提高发动机性能.快速对负荷响应 (如. 离合器啮合)应用举例: 所有应用,高速调速器,定义: 通过设置高速断点，限制发动机超速方法:通过软件设置高速断点(额定点以上30RPM to 50RPM).高速调速器的调速率也由软件设定（0% to 17%）用途: 防止发动机超速。优点:防止因超速引起发动机/设备损坏；提高发动机的耐久性；应用举例: 所有应用,中速控制(PTO Governor) 开关输入,定义: 通过接地开关可设置3个不同的固定速度，即定速调速器。方法: 3个单独的开关输入 (称作 ISC) 默认设置为1800/1600/1400RPM可通过增/减开关重设中速值。ISC优先级可设为：、高速调速器（油门控制ISC速度之下）； 、低速调速器（油门控制ISC之上）； 、设置速度（油门无效）用途: 需要精确速度控制的应用；强制发动机回怠速；限制最高转速.优点: 简单的速度控制.应用举例: 伐木机, 垃圾车, 消防泵, 地面电源(GPU）.,车速巡航控制,定义: 通过巡航开关使车速维持在一个设定值.方法: 车速通过油门调节，然后用巡航开关激活巡航功能。用途: 车速调速器允许OEM 设定最大车速。当车速大于设定的最大车速时，调速器限制喷油量。优点:无论地形如何变化，车速总保持恒定值，减少司机的工作强度。应用举例: 农业喷洒设备等需要维持车速的应用。,油门特性,主油门远程油门减速油门最小赢/最大赢 频率油门 工业默认油门值 跛行回家TSC1,主油门,定义: 主油门是控制转速或扭矩的主要方式。它有自动归零功能。标准的油门电压是0.5 - 4.5V. 方法: 可选用怠速确认开关；可通过J1939 总线输入。应用举例: 多数应用,油门自动归零功能,定义: 基于油门阻值误差、导线误差、老化等其它原因引起的油门阻值变化，油门会自动调整零开度。方法: 钥匙开关在“ON”位置；连续三次把油门踩到底再全松开。用途: 可微调油门工作范围来防止油门有死区。优点: 操作员操作油门时有连贯感。,远程油门,定义: 是远距离控制发动机的油门输入方式。它没有自动归零的功能。 油门电压范围是0.5 4.5V. 方法: 用一个使能开关可激活此油门，同时忽略主油门。 可通过J1939 总线发送此油门指令； 怠速确认开关不支持此油门。优点：适用非频繁调速的场合。应用举例: 沥青摊铺机、切割机、岩石压碎机、喷洒设备等,最大赢最小赢,定义: 在主油门和远程油门都输入到ECM 时，此特性可选择最大或最小值有效。方法: 比较两个油门输入，然后用最大或最小值控制发动机。用途: 在不改变一个期望的油门位置时，来控制发动机的运行。优点:提高设备的操纵性.应用举例: 推土机, 装载机。,减速油门,定义： 0% 油门开度对应最高转速；100% 油门开度对应低怠速。方法： 主油门和远程油门不能同时设为减速油门。减速油门有2种模式：优化模式: 增大油门时，会立刻减速 ，踩油门时没有死区感。常规模式: 增大油门时，不会立刻减速，直到油门位置超过主油门位置，才会减速。踩油门时会有死区感。用途: 在不该主油门位置时，此功能可让设备减速。优点:提高设备的操纵性. 应用举例: 推土机, 拖拉机, 装载机,频率油门,定义: 频率信号与油门开度成比例。方法: 把0-5 伏的频率信号转换成相应的 0%-100% 油门开度信号。 频率信号必须满足康明斯标准 #14118用途: 常用在需要长距离控制发动机，或电磁干扰比较大的场合。优点:灵活性强 因不需要高精确的参考电压，可精确控制油门开度。应用举例: 船机, 电动轮矿用车,工业默认油门值,定义: 当油门有故障时，工业默认油门值决定发动机运行速度。方法: 当油门电压信号低于或高于设定范围时，此功能被激活。 设定的转速必须在低怠速与高怠速之间。用途: 此功能允许设备继续运行，直到油门故障被修复。优点: 防止因油门故障而导致设备停运。 应用举例: 所有应用,跛行回家,定义: 当油门故障时，此功能允许设备继续运行。方法: 当油门发生故障时，油门控制由怠速确认开关来决定。 当油门处于非怠速位时，发动机将以预先设定的喷油量来运行。注意: 此特性要求怠速确认开关及两极调速器配合。优点: 此特性允许设备继续运行，直到油门修复。应用举例: 所有有怠速确认的移动设备应用,27,pgn0 TSC1 扭矩/速度控制,TSC1 允许三种方式控制发动机:- 扭矩控制 (0% - 100%)- 速度控制 (低怠速 - 高怠速)- 扭矩/速度限制 (两者之中的低者)例如：1、变速箱在换档时会利用此命令控制发动机转速； 2、总线油门利用此命令控制发动机转速； 3、牵引控制器利用此命令控制发动机的扭矩来防止车辆打滑。,设备集成特性,电子风扇控制开/关 PWM 信号专用的 PWM 输出可变扭矩可变调速率冷启动辅助装置 进气加热器乙醚喷射控制 多机同步双路输出 换机油提示J1939 总线,电子风扇控制- 开/关,定义: 此功能提供一个信号来控制电子风扇离合器开或关。方法: 当设定的输入条件满足予设值, 风扇离合器将打开, 如: 水温、进气歧管温度、或OEM的温度/压力等。 也可用手动开关控制 ON/OFF。用途: 减少风扇的功率损耗；减少来自风扇的噪音。优点: 降低油耗； 增加可用功率， 相对于风扇连续运行。 应用举例: 任何有风扇离合器的应用。,电子风扇控制- 脉宽调制型,定义: 提供用脉宽调制信号控制风扇离合器。方法: 变速风扇控制是基于变化的发动机与车辆输入信号； 优化的PWM 输出信号是基于传感器输入信号计算而得，如：水温、进气歧管温度、或OEM的温度/压力等。用途: 根据需要调整风扇转速，减少风扇功率损失。优点:减少油耗延长皮带寿命降低风扇噪音应用举例: 装载机；矿用卡车等,专用的 PWM 输出,定义: 为OEM 提供一个与转速或扭矩或油门开度成比例的脉宽调制信号。方法: OEM 需要一个控制器来读取/转换此脉宽调制信号； PWM信号可基于如下三者之一产生：油门百分比，发动机转速，扭矩百分比。 用途: 向设备的控制系统提供一个调节发动机负荷、转速、油门开度的模拟信号。 常用在没有总线的场合。优点：提供一个可代替的控制发动机与变速箱的方法。应用举例: 变速箱换档优化；数据记录。,可变扭矩曲线,定义: 允许OEM选择100% 扭矩曲线和最多两条降功率曲线。方法: 可通过开关激活此功能；亦可通过J1939 总线激活。OEM负责提供降扭矩值，应满足 AEB15.49.永久性的使用降扭矩曲线，则必须申请释放FR。 用途: 可限制发动机扭矩输出以保护传动系统，或优化设备的工作模式。优点:优化设备的工作性能；防止设备的部件损坏，节省运营成本；可能的省油应用举例: 平地机、装载机，农业设备,可变扭矩曲线,可变的调速率,定义: 允许高速调速器有多个调速率设置。每个调速率可单独设置断点。方法: 最多允许选择两个调速断点与调速率。优点：增加发动机转速，适合车辆应用。提高舒适性；应用举例: 农业应用，平地机,冷启动辅助- 进气加热器,定义: 在低温环境时，帮助启动，减少白烟。有两个工作阶段：预热: 钥匙开关打开后，启动前，ECM给加热继电器供电，同时“等待启动”灯亮。直到“等待启动”灯灭后，操作员可以启动发动机。后热: 成功启动后，在很冷的天气下，基于进气歧管温度，加热器可能继续工作几分钟。在启动期间，加热器停止工作。 ( QSB3.3除外) 注意: 对于T3 QSC, QSL, and QSB3.3，进气加热是必选项。优点:提高启动性能，减少白烟。应用举例: 所有应用,冷启动辅助- 进气加热器,进气加热的时间由进气歧管温度决定。,转速信号,定义: ECM提供的转速信号是：方波，50% 占空比，每转的脉冲数可由软件设定。方法:每转的脉冲数通常设为。用途: 可为OEM节省一个速度传感器。,多机同步,定义: 用一个油门输入可同时最多台发动机同步运行。方法: 主机通过J1939 总线发送油门信号到其它辅机；用开关激活此功能；The feature is activated by a switch.每个发动机的地址用开关输入识别。应用举例: 船机, 火车，油田压裂车.,多机同步,开关式(双路) 输出,定义: 基于发动机与OEM 输入的参数，可输出两个独立的开关式信号。方法: 最多可比较个输入信号；如果输入信号达到设定的阀值，ECM 可提供不同的逻辑输出；用途: 通过对发动机的程序编成，基于发动机与车辆的参数输入，可提供一些控制及保护功能。 优点:减少安装成本.增加车辆及发动机的集成性；应用举例: 马达互锁，报警，液压系统控制，如液压风扇.,开关式(双路) 输出,操作性能的提升,增功率开关式的可变低怠速低怠速调节怠速停机发动机制动排气制动,增功率,定义:允许发动机在有限的时间内工作在满功率曲线。 方法: 通过开关激活此功能。 用途:常用在有短时附加负载的设备上。优点:提高性能及操纵感。应用举例: 联合收割机,开关式的可变低怠速,定义: 允许操作人员用开关在“常规怠速”和“可变怠速”之间切换。方法: 通过开关激活此功能；用途: 提高发动机怠速时的瞬态响应能力；维持发动机怠速时的带载能力。优点:提高燃油经济性。应用举例: 所有应用,低怠速调节,定义: 允许低怠速在 600RPM至1200RPM 之间可调(QSB3.3的调节范围是 800RPM 至 1200RPM).方法: 通过增/减开关可调节怠速或升降速率；可用服务软件设置怠速增、减步长及升降速率；新设定的怠速在停机后可被保存。用途: 如果车辆在某个特定速度下共振，此特性允许操作员改变怠速避开共振点。优点:较低的怠速可提高燃油经济性；通过设置较好的工作条件，提高操作员的舒适感。应用举例: 所有应用,怠速停机,定义: 当操作员长时间没有操作时，此特性可让发动机停机。方法: ECM监控水温、燃油指令和发动机怠速工况； 允许发动机怠速工况的时间是可调的； 通过钥匙开关的复位，发动机可重新启动。用途: 提高整个设备的燃油经济性。优点:节省运营成本。应用举例: 对于租赁设备的应用有益。,发动机制动,定义: 操作员可通过制动开关让发动机减速。方法: 发动机制动的基本原理是：用发动机提供制动功率，让发动机变成一个空气压缩机的工况。当发动机工作到压缩冲程的上止点时，打开排气阀，在压缩空气过程中积聚的能量被释放，因此，压缩冲程实际上提供了制动功率。发动机制动开关可通过总线发送。,排气制动,定义: 把发动机的排气转换成车辆的制动功率。方法: 通过开关激活此功能。发动机转速越高，制动效果越好！ 用途: 减少刹车片的磨损。注意: 功率大于298 hp的中马力发动机不能用排气制动。,排气制动,发动机制动与排气制动的相关信息,QSB 和QSC发动机只能用排气制动；QSL发动机可用发动机制动或排气制动的两者之一； (功率大于298 hp的QSL不能用排气制动). 因为发动机制动与排气制动用同一个 ECM 驱动管脚，因此，只能选两种制动方式之一。QSM 和 QSX发动机只能用发动机制动；大马力发动机不允许用这两种制动方式。,系统诊断& 服务,燃油里有水监测油门激活诊断功能维护保养监测 换机油提示负荷循环监测热停机监测,燃油里有水监测,定义: 燃油含水传感器会检测滤清器里的含水量，当达到报警点时，输出报警信号。方法:当滤清器的水达到报警点时，ECM 会点亮保养等；操作员应尽快放掉滤清器里的水，当水被放掉后，ECM 会熄灭保养灯。用途: 提示操作员及时维护发动机，防止发动机燃油系统磨损。注意: 对于第三阶段排放的中马力，要求必须有此功能；,油门激活诊断功能,定义: 在没有诊断开关的情况下，可通过油门激活故障诊断功能以显示故障代码。方法:在钥匙开关打开并且发动机没有运行时，连续3次把油门踩到底并完全松开，可激活诊断模式。每一次把油门踩到底并全松开，可显示下一个故障代码。用途: 在没有服务工具及诊断开关时，允许故障显示。优点:可节省一个开关(HD 要求有诊断开关h)应用举例: 所有应用,维护保养监测 换机油提示,定义: 监测发动机换机油的时间间隔，当需要换机油时，发出提示信号。方法: 有两种换机油监视模式：自动模式: 基于发动机水温及负荷工况，自动调节换机油的时间间隔；手动模式: 基于发动机的运行时间；OEM必须接一个维护保养灯以作提示用；可通过INSITE软件设置此功能.用途: 提示操作员及时更换机油。优点:提高发动机的耐久性及可靠性。应用举例: 所有应用,热停机监测,定义: 此功能可记录发动机热停机时的工况。方法: 此功能由软件自动激活； 热停机时，会有故障代码记录，但不会亮报警灯。 用服务软件可查看此故障。 用途: 帮助查找因反复热停机引起的发动机故障(增压器，排气歧管，等等)优点:此功能可警示操作员不要做热停机操作。应用 举例: 所有应用,负荷循环监测,定义: 通过服务软件可监测发动机工作在不同转速及扭矩时的时间分布。方法:控制器里有两个500小时（短期）的可用服务软件复位的数据存储器。当这两个存储器存满后，负荷系数仍被计算和广播，但不再存储，直到存储器被复位。控制器里还有一个长期的存储器，但不能被复位清零。用途: 帮助识别车辆的运行工况；改变操作习惯及匹配发动机性能。优点:帮助诊断发动机。应用举例: 所有应用,负荷循环监测,The shaded area indicates the region of engine operation when the data was retrieved by INSITE.,发动机 & 附件保护,发动机保护发动机热机保护发动机冷机怠速 热机转速高海拔功率修正超速保护,发动机保护,定义: 监控发动机的关键参数，当异常运行情况发生时，记录故障代码。方法: 当异常运行情况发生时，报警灯会提醒操作员；当超过设定的保护限值时，发动机会降功率或转速；发动机停机保护是可选择的。用途: 通过提前警告操作员，降功率或停机来防止发动机损坏。优点:节省费用，通过防止发动机损坏；减少因发动机原因引起的停工时间。应用举例: 所有应用,发动机保护降扭矩转速,发动机保护停