卡特彼勒发电机组与微电子技术(一)

时间:2015-04-15 21:27  点击:
 

[摘要]:众所周知,当代通信、互联网技术是有赖于微电子技术的发展的,这些领域正是所谓“高科技”的代名词。而柴油发动机是一种十分传统的产品,但在引入最新的微电子技术之后,足以让人们完全消除对它的陈旧印象。从上个世纪八十年代开始,卡特彼勒(CATERPILLAR、CAT)发电机组产品中广泛地应用了微电子技术,不仅提高了产品本身的性能(如可靠性、突加载性能、软件升级等),而且还为远程监控等通信方面的需求提供了十分便利的条件。本文将分为三期连载,从柴油发动机的电子喷油控制器(卡特称发动机ECM)数字式电压调节器(卡特称CDVR)发电机组控制模块(卡特称EMCP)等三个具有代表性模块组件的简介,让读者对微电子技术在传统产品中的应用情况有一个大致的了解。

 

[关键词]:第四代高级柴油机电子控制模块(A4 ADEM)卡特彼勒数字式电压调节器(CDVR)第四代电子模块控制面板(EMCP 4.1/4.2/4.3/4.4)

 

我们知道,卡特彼勒发电机组由发动机、发电机及控制屏三大部分组成,卡特彼勒产品在这三大部分都使用了微电子技术的最新成果,全面提高了整个产品的性能。下面选取三个具有代表性的部件加以说明:

 

一、卡特彼勒发动机ECM–A4 ADEM

基于对动力性能、瞬态反应和环境保护的要求,目前柴油机已大多实现电子化。与汽油机相比,柴油机在高温高压下工作,其电子燃油控制系统并不能直接采用更早前实现的汽油机的电子控制模块。卡特彼勒公司很早就开始了柴油机电子喷油系统的研究,目前,卡特彼勒发动机已经大量使用了A4 ADEM,即第四代高级柴油机电子控制模块。

A4 ADEM是电子发动机的关键部件,它以大量的传感器作为输入信号(如机油、柴油、进气、大气、曲轴箱等压力传感器,机油、冷却液、进气、排气等温度传感器,转速传感器及曲轴位置传感器等),经中央处理器CPU进行复杂的计算后(算法由其内部固件控制,即使在交付用户使用之后,也可以由CATET工具刷新优化),分别向每一喷油器输出喷油控制信号(以确定适合于各活塞位置及工况的喷油正时、喷油量),实现所谓的“多点电子控制燃油喷射”。与传统的、机械式的燃油喷射控制系统相比,A4ADEM对喷油正时、喷油量的控制更加精准,在同样的排量的情况下输出更大的功率,并且更加节省燃油消耗、减少有害气体排放。由于不存在机械传动导致的延时,电子发动机对突加的负载反应更快,减少了速度下降及随后的过冲,因而瞬态性能极好

 

A4ADEM按照在最严酷的环境下正常工作的要求而设计,具有极高的可靠性和耐用性:它被密封在一个铸铝外壳中,抗震动冲击,可在-40℃至+85℃环境下精准地工作,能承受场强为100V/M的电磁干扰,内部电路对电池正极和负极的短路也不会损坏。此外,还具有强大的自我诊断功能,方便技术人员迅速修理故障。

 

下面是卡特3500B系列发动机的系统图:

图中红色和绿色的线条为柴油管线,黑色线条为控制和信号线路。ECM通过各传感器取得信号,然后直接控制各气缸的喷油器。另外,ECM的数据链路可以提供给显示面板各种运行状态参数,也可以供远程监控使用。

 

A4 ECM除了提供卡特数据链路以外,还提供工业标准的SAE J1939数据链路,只要是符合SAE J1939第三方厂家设备,都可以方便地相互通信

 

卡特ECM的介绍就到这里,下期介绍卡特数字式自动电压调节器CDVR。