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1、工程机械电控柴油机检修工程机械电控柴油机检修1项目一项目一 电控柴油机控制系统电控柴油机控制系统ECM以及电路检修以及电路检修学时：学时：1 12 22 工作情境描述工作情境描述一台使用电控柴油机的一台使用电控柴油机的QSM11-C挖掘机，工作小时数挖掘机，工作小时数11481148，通常在山区、沙地等，通常在山区、沙地等工作环境作业，挖掘机在正常运转工作环境作业，挖掘机在正常运转1 1小时后，电控柴油机故障灯亮，需要停机检查小时后，电控柴油机故障灯亮，需要停机检查并解决。你能利用相关知识为这台挖掘机找到故障的原因并排除吗？并解决。你能利用相关知识为这台挖掘机找到故障的原因并排除吗？3 一、学
2、习目标一、学习目标通过本学习任务的学习，你应当能掌握通过本学习任务的学习，你应当能掌握：（一）知识目标（一）知识目标1 1了解了解ECMECM结构和组成工作原理；结构和组成工作原理；2 2了解传感器、油门踏板、开关等输入设备；了解传感器、油门踏板、开关等输入设备；了解不同类型的如电磁阀、继电器、指示灯了解不同类型的如电磁阀、继电器、指示灯等输出设备；等输出设备；3 3ECMECM与诊断软件的连接；电控柴油机常用与诊断软件的连接；电控柴油机常用执行器故障码读取；执行器故障码读取；4. 4. 识读识读ECMECM电路图电路图5 5、ECMECM电源、电路常见故障的检修电源、电路常见故障的检修4 （
3、二）技能目标（二）技能目标1.1.能正确叙述能正确叙述ECMECM结构和组成工作原理结构和组成工作原理2 2认识传感器、油门踏板、开关等输入设备认识传感器、油门踏板、开关等输入设备3 3认识不同类型的如电磁阀、继电器、指示认识不同类型的如电磁阀、继电器、指示灯等输出设备灯等输出设备4.4.能完成能完成ECMECM与诊断软件的连接，正确使用诊与诊断软件的连接，正确使用诊断软件，读取电控柴油机常用执行器故障码断软件，读取电控柴油机常用执行器故障码5 5能识读能识读ECMECM电路图电路图6 6、能对、能对ECMECM电源、电路常见故障进行检修电源、电路常见故障进行检修7 7、能根据故障现象，判断发
4、动机故障灯亮故、能根据故障现象，判断发动机故障灯亮故障原因，在教师的指导下按故障查除的原则障原因，在教师的指导下按故障查除的原则与步骤排除故障，并对维修结果进行检查评与步骤排除故障，并对维修结果进行检查评估；估；5 二、任务准备二、任务准备柴油机电控技术的核心是电控喷油系统，是柴油机电控技术的核心是电控喷油系统，是柴油机的心脏。柴油机的心脏。高压共轨系统是目前世界上最先进的燃油系高压共轨系统是目前世界上最先进的燃油系统统, , 德国博世公司已经将高压共轨系统发展德国博世公司已经将高压共轨系统发展到第三代到第三代, , 其优点是可以实现高压喷射其优点是可以实现高压喷射, ,最高最高压力达到压力达
5、到0Mh, 0Mh, 并且高压燃油的产生和喷射并且高压燃油的产生和喷射完全独立完全独立, , 燃油喷射的时刻和数量控制精度燃油喷射的时刻和数量控制精度高高, , 能够有效地抑制和减少尾气排放物中的能够有效地抑制和减少尾气排放物中的有害成分。有害成分。目前目前, , 高压共轨系统已广泛应用在工程机械、高压共轨系统已广泛应用在工程机械、载货汽车、客车、电控柴油轿车等柴油发动载货汽车、客车、电控柴油轿车等柴油发动机上。机上。6 1 1、 国内外柴油机电控共轨喷油系国内外柴油机电控共轨喷油系统有何发展统有何发展 ？1 1、 国外柴油机电控共轨喷油系统发展基本国外柴油机电控共轨喷油系统发展基本情况情况
6、国国外外在在柴柴油油机机电电控控共共轨轨喷喷油油系系统统方方面面的的研研究究和和发发展展正正进进行行得得如如火火如如荼荼，并并有有多多种种共共轨系统投产。轨系统投产。 根根据据燃燃油油高高压压形形成成的的机机理理，可可把把柴柴油油机机电电控控共共轨轨喷喷油油系系统统分分为为两两大大类类型型：柴柴油油机机电电控控高高压压共共轨轨喷喷油油系系统统和和柴柴油油机机电电控控蓄蓄压压共共轨轨喷油系统。喷油系统。72 2、国内柴油机电控共轨喷油系统发展基本情、国内柴油机电控共轨喷油系统发展基本情况况 国内推出并且达到欧国内推出并且达到欧 排放标准的柴油机主排放标准的柴油机主要厂家有广西玉柴、潍柴动力、上海
7、柴油机股份要厂家有广西玉柴、潍柴动力、上海柴油机股份有限公司、上海日野、一汽集团无锡柴油机分公有限公司、上海日野、一汽集团无锡柴油机分公司、东风康明斯发动机有限公司、重庆康明斯发司、东风康明斯发动机有限公司、重庆康明斯发动机有限公司、华北柴油机厂、昆明云南动力股动机有限公司、华北柴油机厂、昆明云南动力股份有限公司、东风朝阳柴油机有限责任公司、江份有限公司、东风朝阳柴油机有限责任公司、江苏四达集团无锡柴油机厂、奇瑞动力、南京依维苏四达集团无锡柴油机厂、奇瑞动力、南京依维柯柯(ECO)(ECO)、北京福田环保动力股份有限公司发、北京福田环保动力股份有限公司发动机厂、南昌江铃汽车集团发动机有限责任公
8、司动机厂、南昌江铃汽车集团发动机有限责任公司等。等。82 2 、电控柴油机的有哪些优点、电控柴油机的有哪些优点 ？n1、改善低温起动性n2、降低氮氧化物和烟度的排放n3、提高柴油机的运转平稳性n4、提高发动机的动力性和经济性n5、精确控制涡轮增压n6、适应性更加广泛93 3 电控燃油系统是如何分类的，有哪些电控燃油系统是如何分类的，有哪些类型？类型？n目前，国外柴油机装用的电控燃油系统主要有三种，即：n n电控泵喷嘴系统电控泵喷嘴系统n n电控单体泵系统电控单体泵系统n n共轨燃油喷射系统共轨燃油喷射系统104 4 电控柴油机的常见的控制特性有哪些电控柴油机的常见的控制特性有哪些？n1.燃油喷
9、射控制n2进气控制n3.怠速控制n4.增压控制n5排放控制n6、起动控制n7巡航控制n8. 故障诊断和失效保护114 4 电控柴油机的常见的控制特性有哪些电控柴油机的常见的控制特性有哪些？n9调速器形式转换n10发动机保护n11. 排气制动n12. 怠速停机n13. 安全回家n14. 低怠速的调整n15. 保养提醒功能n16. 远程油门n17. PT0调速控制125 5 如何识别发动机？如何识别发动机？131、看发动机标牌：在标牌上标明了发动机系列号（在标牌上标明了发动机系列号（ESN）、零件表（）、零件表（CPL）、）、发动机型及额定功率和转速。发动机型及额定功率和转速。142、看喷油泵标牌
10、喷油泵标牌位于燃油泵的顶部，标牌包含以下信息：喷油泵标牌位于燃油泵的顶部，标牌包含以下信息： 喷油泵生产序号，康明斯零件号，生产厂代码等。喷油泵生产序号，康明斯零件号，生产厂代码等。153、看电子控制模块（ECM）标牌电子控制模块（电子控制模块（ECM）显示与）显示与ECM有关的信息有关的信息以及怎样对以及怎样对ECM编程。编程。166 6 什么是什么是ECM ? ECM ? nECM是电子控制模块电子控制模块(Electronic Control Module)，是一台负责发动机控制、诊断、用户特性的电脑，是整个控制系统的核心。nECM通过各种传感器和开关实时监测发动机的各种运行参数和操作者
11、的控制指令，采集到的柴油机的各种数据，等对柴油机当前的运行状况作出判断、计算后输出各种控制指令给相应的控制元件（如喷油器等）；来实现对发动机的优化控制。控制系统通过精确控制喷油时间和喷油量, 以达到降低排放和提高燃油经济性的目的。17n由于电控柴油机燃油系统的多样性, 不同型号的发动机使用多种不同型号的ECM。n同一型号的发动机, 在相同的应用场合, ECM内的控制软件会有所不同, 这是由于发动机的功率, 适应的排放法规的不同等等原因造成的。在重新标定ECM时必须注意选择合适的标定软件, 这些不同的标定软件是通过ECM的代码号来区分的。187 ECM7 ECM是怎样工作的？是怎样工作的？ nE
12、CM的工作过程分为三部分:n(1)信号过滤和放大n(2)模数转换n(3)微处理器处理198 8 电控柴油机有哪些输入设备？电控柴油机有哪些输入设备？n按照输人设备功能的不同, 可简单地将其分为三类:n(1)传感器n(2)开 关n(3)油门踏板20传感器传感器电控柴油发动机各类传感器电控柴油发动机各类传感器21开开 关关 单刀单掷开关单刀双掷开关22油门踏板油门踏板239 9 电控柴油机有哪些输出设备？电控柴油机有哪些输出设备？n由于电控柴油机燃油系统的多样性,各种不同的电控燃油系统, 其所具有的执行器元件各不相同。n 以系统最主要的输出设备, 实现喷油量和喷油正时控制的执行器元件为例, 中马力
13、共轨系统通过喷油器喷油器来直接实现对喷油量和喷油正时的控制, 而有些燃油系统通过单个电磁阀电磁阀实现对所有气缸的控制。n n继电器继电器在电控系统中也被用作输出设各, 用于实现小电流对大电流的控制, 或者一个电路对多个电路的控制。n n指示灯指示灯是ECM向操作者输出指示信号的输出设备24(1)(1)电磁阀电磁阀n电控系统中最主要的执行元件为电磁阀。n根据电磁阀工作方式的不同,可以分为:(1)常开常开/常闭型电磁阀常闭型电磁阀(oN/oFF)(2)脉宽调制型电磁阀脉宽调制型电磁阀(PWM)25常开常开/常闭型电磁阀常闭型电磁阀(oN/oFF)常开常开/常闭型常闭型(oN/0FF)电磁阀接受来自
14、电磁阀接受来自ECM的控制信号的控制信号, 只有两只有两个开启状态个开启状态, 全开或全开或者全闭。者全闭。通常控制这种电磁阀通常控制这种电磁阀的信号为一个常压信的信号为一个常压信号。号。26脉宽调制型电磁阀脉宽调制型电磁阀(PWM)脉宽调制型脉宽调制型(PWM)执行器是通过脉宽调制信号来实现执行器是通过脉宽调制信号来实现开度连续控制的。脉冲信号是一个频率不变的信号开度连续控制的。脉冲信号是一个频率不变的信号,通通过改变脉冲过改变脉冲(高电平高电平)宽度宽度(0%100%之间变化之间变化),执行器执行器即可实现相对应的开度变化。即可实现相对应的开度变化。27(2)继电器n继电器在电控系统中也被
15、用作输出设各, 用于实现小电流对大电流的控制, 或者一个电路对多个电路的控制。28(3)指示灯n指示灯是ECM向操作者输出指示信号的输出设备。这些指示信号包括故障信号、机警告信号、等待启动信号和保养提醒信号等等。n不同的机型指示灯的设置有所不同。n在各种指示灯中,故障警告灯故障警告灯和停机灯停机灯是所有机型都配备的,也是系统最重要的两个指示灯。由于指示灯是0EM(主机厂)负责安装的, 因此各主机厂采用的指示灯图案有所不同。故障警告灯和停机灯2910 ECM10 ECM怎样与诊断软件连接？怎样与诊断软件连接？n故障诊断软件INSITE是一种作用于康明斯电子控制模块(ECM)的Windows软件应
16、用程序, 它能诊断并解决发动机故障, 存储并分析发动机历史信息和修改发动机运行参数。nINSITE专业版还允许ECM下载标定。n在IBM-兼容的笔记本计算机上使用INsITE,通过INLINE、INLINE I或INLINE 等数据通信适配器组件与ECM连接。n在注册以后的INsITE拷贝并连接ECM数据源之后, INSITE允许获取关于发动机的当前或记录数据、更改ECM设置、存储数据以便以后查看、分析数据来监测和评估发动机的运行状况。30(1)将计算机连接到ECMn 使用INLINE、INLINE I或INLINE 等数据通信接口适配器组件。n 将计算机通信电缆(A)连接至计算机后面的串行端
17、口。n 将数据通信接口接头电缆(B)连接至车辆驾驶室或发动机舱上的数据通信接口适 配器接头。n 运行连接向导,以配置用于特定数据通信适配器连接的INsITE。31（2）数据通信接口适配器类型n可从4种适配器类型中选择:INLINE、INLINE I、INLINE 、RP1210A兼容性的适配器。n若要配置多个数据通信适配器, 必须重新运行每个适配器类型的向导。32（3）将INsITE连接到ECM数据源n为了和ECM或ECM模拟器通信, 必须和数据源建立连接。33发动机通信设置34(1)使用状态栏将INSITE连接到ECM数据源 单击状态栏上的下拉框,可看到一个当前可用的所有ECM数据源的列表。
18、单击需要使用的数据源。显示连接窗口。 如果是连接到新的ECM或还没有ECM密码的ECM, 在安全类型下拉列表中选择无。 如果连接的是受到密码保护的ECM, 可以选定下拉列表中的安全类型, 并输人该类型的相应密码。单击连接。工作单向导会自动显示出来, 供您配置所选连接的工作单。35(2)使用菜单栏将IlNsITE连接到ECM数据源n在工具菜单上选择连接到ECM, 然后显示连接对话框。n单击连接, IRTSITE将连接至状态栏上当前显示的ECM数据源。n如果希望连接至不同的ECM数据源, 则应该使用如上所述的状态栏进行连接。3611 11 怎样识读怎样识读ECMECM电路图？电路图？n电路图包括原
19、理图和装配图。n装配图能详细反映电路的走向和零部件及插头的形状；原理图只反映电路的工作原理，非常简化。n康明斯电路图是介于电路原理图和电路装配图之间的一种电路图，非常易于阅读。37康明斯电路图电路装配图电路原理图381）电路图中的颜色n康明斯原装的电路图为彩色图,图中的线路总共有五种颜色,分别是红色、蓝色、黑色、紫色和绿色。n红色红色代表系统供电电路的火线,包括电瓶向ECM的供电电路火线和ECM向输入输出设备供电电路的火线；n蓝色蓝色代表输入设备向ECM输入信号的信号电路,包括各种开关和传感器及油门的输出信号线；n黑色黑色代表供电电路的地线,包括电瓶回路的地线和ECM向输入输出设备供电的地线；
20、n紫色紫色代表ECM向输出设备提供控制信号的控制信号线；n绿色绿色为数据通信线路。392）电路中的符号蓄电池保险丝钥匙开关402）电路中的符号 电子油门 指示灯 开关 414）电路图的结构n在康明斯电路图中通过一根虚线将整个电路图一分为二,图中标明左边电路为OEM(主机厂)负责,右边电路为康明斯负责,即左边电路由主机厂负责安装,右边电路为发动机的出厂状态。n需要指出的是,在实际的设备中,主机厂的电路连接不会完全和康明斯原装电路图中的接法一样。这是因为康明斯电路图中推荐的接法包含了发动机所有的特性,而主机厂在安装时有些控制功能可能不启用,或者在康明斯允许的前提下对电路作一定的改动。425）标题栏
21、n标题栏位于电路图的左下方,提供了包括适用的机型、电路图公告号和适用的ECM零件号等信息。n电路图的公告号就是电路图的零件号,可以通过康明斯的零件系统订购电路图。适用的ECM零件号代表此电路图所对应的ECM零件号。n由于同一电控机型可能安装有不同零件号码的ECM,比如IsM,因此在使用电路图时要注意。436）开关与起动电路n钥匙开关是绝大部分汽车和工程机械上的一个标准元件,用于控制整车的运行。n钥匙开关的背面有四个接线柱,如右图所示分别为电瓶、附件、起动机和点火。n钥匙开关的正面,即司机的操作,也有四个位置,分别为ACC,OFF、0N和sT,所以钥匙开关也俗称四位置开关。n钥匙开关通过背面的电
22、瓶接线柱接受来自电瓶的火线,然后通过钥匙的不同位置,向不同的元件提供电源。由于系统采用负极搭铁,钥匙开关上没有地线,只有火线。44起动电路454612 12 如何对线束进行维修？如何对线束进行维修？n1）插头类型n康明斯电控发动机上常用的插头有六种, Dcutsch、Weather Pack、Metri Pack、AMP、Bosch和Framatome。n这些插头由不同的厂家生产,因此结构各有不同,适用的场合也不同。有些插头内的针脚可以单独更换,有些不能,只能更换整个插头。不同的插头类型,所使用的针脚拆装工具和拆装方法也不同。47Dcutsch插头Dcutsch插头是DcutsCh公司生产的插
23、头, 广泛地使用在康明斯各个机型的电控发动机上。Deutsch既可用于只有二三个针脚的小插头, 也可用于多达30个针脚以上的大插头, 因此被广泛地使用。这种插头内的针脚可以单独更换。48如何装拆Dcutsch插头n1、少针脚的方形Deutsch插头n2、圆形Deutsch插头49 Weather Pack插头Weather Pack插头通常用于少针脚的小插头, 如各种传感器的连接插头。在康明斯的大多数电控机型上都能见到这种形式的插头。Weather Pack插头的针脚可以单独更换。50metri pack插头metri pack插头也是一种较为常用的插头, 通常用在少针脚的应用场合, 如各种传
24、感器等。这种插头内的针脚己完全固定在壳体上, 无法单独更换。如果需要更换这种插头内的某个针脚, 只有将插头整个剪下, 更换一个新的插头。51Bosch插头 Bosch插头是Bosch公司生产的插头，广泛地使用在Bosch公司生产的燃油系统部件上。52Framatome插头 在最新的康明斯电控机器上使用了一种新型的插头, Framatomc插头。 这种插头的最大特点是外壳采用了双重的锁止装置, 以防止插头的松动和脱落。 Framatome插头内的针脚可以单独更换。5313 13 如何读取电控柴油机常用执如何读取电控柴油机常用执行器故障码？行器故障码？n康明斯ISBe高压共轨电控柴油机电子控制系统
25、具有故障诊断功能。n系统检查从传感器输人的信号是否正确、软件操作是否有错误, 以及电子控制模块(ECM)中的电源驱动电路是否发生了故障。541.故障码的显示n当诊断系统检测到一个故障时, 就会在存储器中记录下该故障和相应的发动机运行参数数值。n诊断系统还将根据现行故障的类型和严重程度, 使不同的故障指示灯点亮。n故障指示灯有:n“ WARNING” 报警指示灯、n“STOP” 停机指示灯n“WAITT0START” 等待启动指示灯n“MAINTENANCE” 保养指示灯552.故障码信息的设置n由原厂设定的故障诊断特性, 用户不能调整。563.故障码的诊断操作n(1)故障指示灯自检n当点火开关
26、转到“0N” 位置,且诊断开关在OFF位置时, 4种指示灯(报警、停机、保养和等待启动指示灯)将依次点亮约2s, 然后熄灭, 以进行自检。n若指示灯如上所述点亮, 说明指示灯工作正常、接线正确57(2)检查故障码操作n发动机电控系统若没有记录下故障码, 故障指示灯将保持熄灭状态。如果存在一个现行故障码, 指示灯将保持亮着。n“WARNING” 报警指示灯亮着表明有故障码存在, 但车辆能行驶并且需要尽快修理。如果“STOP” 停机指示灯点亮, 则说明应尽快、安全地使车辆停驶, 并且进行检修, 以保护发动机。58n只有排除故障后, 将现行故障码变成非现行故障码, 用电子服务工具才能将非现行故障码和
27、相关故障信息从ECM存储器中清除掉。n电子服务工具INSITE具有发动机监测和特殊诊断测试功能。n检查故障的操作是将点火开关转到“OFF” 位置, 将故障诊断开关转到“0N” 位置, 再将点火开关转到“ON” 位置,发动机不运转。如果未记录下现行故障码, 红色和黄色指示灯将依次点亮, 然后熄灭并且保持熄灭状态。 如果记录下现行故障码, 两个指示灯都将瞬间点亮, 然后开始闪烁出已经记录的现行故障码。59n故障码闪烁顺序如图所示。首先,“WARNING” (黄色)报警指示灯将闪烁,然后停留1s或2s, “ STOP” (红色)停机指示灯闪烁已经记录的故障码, 各号码间会有1s或2s的停顿。n在红色
28、指示灯闪烁完故障码之后, 黄色指示灯再次闪亮。三位数或四位数的故障码将以相同的顺序重复闪烁。60n为进行下一个故障码的检查, 应将巡航控制“SET/REsUME” 开关扳到(+)位置, 这时将闪烁下一个故障码。n若将“SET/RESUME” 开关扳到(-)位置, 就可以回到上一个故障码。n如果只记录了一个现行故障码, 则无论将此开关扳到(+)位置还是(-)位置, 总是显示同一个故障码(图4-7)。n在没有闪烁故障码时, 注意应关闭诊断开关。614.数据存储与读取故障码n使用INSITE可以得到附加的故障码信息, 这些存储数据记录着故障发生时控制系统传感器和开关的数值或状态。该数据储存着自存储器
29、清零后从第一次存储直到最近一次存储的故障。n使用电子服务工具读取故障码时, 应将INSITE工具与J17O8数据通信接口相连, 并连接好所有部件, 将点火开关转到“ON” 位置,开始读取故障码。n故障码诊断完毕,应关闭诊断开关或取下短接线。625.故障码的清除n用原始设备制造商(OEM)提供的INSITE工具能够显示现行和非现行故障码。只有经过维修后, 排除了故障, 用INSITE确认现行故障码不再起作用, 并且已转变成非现行故障码时, 才能用INSITE软件清除掉非现行故障和相关故障信息。n经过维修后, 发动机运转1分钟, 用电子服务工具确认现行故障码不再起作用, 再用INSITE清除非现行
30、故障码。6314 14 怎样判断发动机故障灯亮故怎样判断发动机故障灯亮故障原因并排除故障？障原因并排除故障？n一台使用电控柴油机的QSB6.7挖掘机，工作小时数1148，通常在山区、沙地等工作环境作业，挖掘机在正常运转1小时后，电控柴油机故障灯亮，需要停机检查并解决。你能利用相关知识为这台挖掘机找到故障的原因并排除吗？641、哪些原因可能导致柴油机故障灯亮？请总结并完成表1-2。故障现象故障现象故障原因故障原因动机故障灯亮接插件短路、开路，电路发生故障电器元件损坏检测到不合格参数（压力、温度、位置等）故障代码警示灯电路发生故障. .表1-2 发动机故障灯亮故障原因分析表 652、观察：n故障指示灯如何显示？n“ WARNING” 报警指示灯、n“STOP” 停机指示灯n“WAITT0START” 等待启动指示灯n“MAINTENANCE” 保养指示灯663、分析ECM电源电路及搭铁电路n分析结果：nECM电源电路： n n n搭铁电路： n n n ECM常电源、开关电源：n n 674、读取故障代码：n故障代码为：685、排除故障：n步骤1： n n步骤2： n n步骤3： n n步骤4： n n步骤5： n n步骤n： 696、检修注意事项：n1、n2n3nn70小组讨论并归纳总结，写维修报告71
