简介
Caterpillar 点火系统（CIS）与 Caterpillar 正时控制模块（TCM）相结合，共同用于以天然气为燃料的发动机。 该系统设计用来代替 Altronic III 和 Altronic 接口箱。 新功能包括高级火花控制、初级诊断、火花诊断、自诊断、拾波器诊断和串行通信。 该系统由两个主要部分组成：发动机上安装的点火模块和选装用户接口显示模块。
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发动机操作不当可造成人员伤亡。 违背这些安装说明可导致发动机操作不当，从而造成人员伤亡。 发动机操作前，务必严格遵守安装说明。 |
点火模块正时开关、LED 指示灯和计算机串行端口
- CIS 点火系统内装有 16 位旋转开关。 此开关用于 Caterpillar TCM 的 "Mag-Cal" 模式，用来调整凸轮位置的延迟效应（霍尔效应）信号。 它用来模拟先前由 Altronic III 在低发动机转速下提供的正时。 此开关的调整模拟 Altronic III 机械位置的旋转。 正时范围为 0 度到 15 度，具有 1 度的分辨率。
- 为了便于故障诊断与排除，点火模块内提供有五个 LED 指示灯。
- 当装置通电且微处理器运行时，红色"电源 LED" 持续发光。
- 当"电源 LED" 工作异常而装置通电时，红色"电源 LED" 闪烁。
- 当装置没电时，红色"电源 LED" 熄灭。
- 当装置在 RS-485 串行链路上传输数据时，红色 "TX LED" 闪烁。
- 当装置在 RS-485 串行链路上收到传输数据时，红色 "RX LED" 闪烁。
- 红色"报警 LED" 发光时，表明有警告或故障存在。
- 当磁铁启动霍尔效应传感器时，绿色 "H.E. 拾波器 LED" 发光。
- 点火模块内提供有一个 RS-485 串行通信端口。 此端口通常用于与选装显示模块间的通信。
显示模块
- 显示模块用作 CIS 系统的客户接口模块。 RS-485 串行通信端口用来将显示模块连接到点火模块。
- 字母数字液晶显示屏用来为用户提供输出。 带密封薄膜的小键盘用来输入用户数据。 液晶显示屏和小键盘一起构成交互式客户接口模块。 在选择不同的功能时，接口会提示用户。
- 所有动作和调整瞬间完成。 动作和调整利用向上箭头和向下箭头以增量为基础进行。 来自小键盘的所有输入在电可擦除只读存储器（EEPROM）内执行。 即使在发动机停机或点火断电后，此 EEPROM 也会保存以前的设定。
- 在显示屏幕上利用大字母标明有效的选择。 小字母用来指出其他可能的选项。
了解主屏幕
- 利用一系列主屏幕来描述点火系统的当前状态。 某操作完成后，LCD 总是返回一个主屏幕。 如果某操作用时过短，LCD 也将返回主屏幕。 主屏幕设计用来在一个屏幕上显示最重要的操作参数。
- 所有主屏幕均在左上角处显示点火状态。 在右上角显示发动机转速。 在屏幕下部显示 TCM 的状态。
- 当点火为发动机盘车准备就绪时，屏幕左上角显示 "READY（准备就绪）"消息。 TCM 通常将处于手动模式下。
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| 图 1 | g00329085 |
- 发动机开始转动后，在发动机确认来自发动机拾波器的信号期间，将显示 "SYNCING" 消息。 在发动机两转的最短时间内便可识别正确的信号。
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| 图 2 | g00329096 |
- 当点火系统开始点火时，"FIRING（正在点火）"消息出现。 在此屏幕上提供附加数据，用来描述为点火选择的工作模式。 在屏幕上部的中间位置以小字符显示能级（E1、E2、E3）。 在能级后面显示打击类型。 TCM 以自动模式显示。
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| 图 3 | g00329097 |
- 检测到失转时，"STOPPED（已停机）"消息出现。 当"停机"和"故障"均未发生时，"STOPPED（已停机）"消息出现。 此消息用来通知在未检测到点火系统故障的情况下发动机发生停机。
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| 图 4 | g00329098 |
- 如果诊断警告状态存在，则 "WARNING（警告）"消息将取代所有主屏幕。 当诊断警告存在时，"VIEW DIAGNOSTICS（查看诊断）"消息将在显示屏幕的底部闪烁。 在警告状态下，点火模块将继续工作，同时警报器向操作员发出潜在故障报警。 点火模块通过启动点火模块内的警报器和显示 "WARNING（警告）"消息来警示操作员。 "点火系统诊断"中描述了各种类型的诊断警告。
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| 图 5 | g00329099 |
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| 图 6 | g00329100 |
- 如果诊断警告状态存在，则 "FAULT（故障）"消息将取代所有主屏幕。 当诊断故障存在时，"VIEW DIAGNOSTICS（查看诊断）"消息将在显示屏幕的底部闪烁。 在故障状态下，点火系统将停止工作，同时警报器向操作员发出故障报警。 点火模块通过启动点火模块内的警报器和显示 "FAULT（故障）"消息来警示操作员。 "点火系统诊断"中描述了各种类型的诊断警告。
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| 图 7 | g00329101 |
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| 图 8 | g00329102 |
- 如果主接头的 G-引线接地，则 "SHUTDOWN（停机）"屏幕将取代所有主屏幕。 在清除接地且发动机停止转动前，"SHUTDOWN（停机）"屏幕将一直出现。 此屏幕用来指出由于 G-引线接地导致发动机停机，因此点火系统未进行点火。 在发动机停机期间，诊断故障和诊断警告将使 "VIEW DIAGNOSTICS（查看诊断）"消息在显示屏底部闪烁。
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| 图 9 | g00329103 |
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| 图 10 | g00329104 |
调整全局延迟和手动延迟
全局延迟是均等影响所有气缸正时的调整。 此调整只有在 TCM 处于手动模式时才影响正时。 手动延迟的缺省设定值为 10 度。 在下一次调整前，将始终应用当前的调整结果。 多数发动机的手动范围均与 "Mag-Cal" 正时偏离 0 度到 20 度。
注: 在某些发动机上，将此范围限定到 10 度。
采用以下步骤调整全局延迟：
从以下屏幕开始：
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| 图 11 | g00329777 |
按 "TIMING（正时）"键。
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| 图 12 | g00329778 |
从以下屏幕开始继续操作：
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| 图 13 | g00330984 |
按向上箭头：
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| 图 14 | g00329780 |
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| 图 15 | g00329781 |
在以上所示的屏幕上，按向上箭头增加延迟度：
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| 图 16 | g00329780 |
按向下箭头降低延迟度：
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| 图 17 | g00329782 |
按 "NEXT（下一步）"键查看 "Mag-Cal" 开关：
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| 图 18 | g00329784 |
按 "ESC" 键退出：
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| 图 19 | g00329783 |
正时变化量取决于所感应到的轮齿数。 如果轮齿数为 255，则正时递增量为 0.176 度。
查看 "Mag-Cal 开关"的位置
- 按 "NEXT（下一步）"键使您从手动延迟屏幕转移到 "Mag-Cal Switch（Mag-Cal 开关）"屏幕。
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| 图 20 | g00330635 |
调整各偏移量
当使用显示模块时，各气缸的偏移量被配置为"只读"。 可以查看但不能调整各气缸的偏移量。
正时菜单
采用以下步骤进入各气缸的正时菜单。
从以下屏幕开始：
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| 图 21 | g00330983 |
按 "TIMING（正时）"键。
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| 图 22 | g00329778 |
从以下屏幕开始继续操作：
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| 图 23 | g00330984 |
按向下箭头：
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| 图 24 | g00329782 |
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| 图 25 | g00330985 |
在以上所示的屏幕上，按向上箭头：
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| 图 26 | g00329780 |
单个正时
单个正时的调整屏幕用来指出应当更改的主输出。 此屏幕还显示当前有效的偏移度。 所有输出的缺省设定均距离全局延迟 0 度。 不能从显示模块调整此设定值。
从以下屏幕开始继续操作：
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| 图 27 | g00330986 |
按 "NEXT（下一步）"键选择下一气缸：
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| 图 28 | g00329784 |
按 "ESC" 键退出：
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| 图 29 | g00329783 |
输出识别字符
表 1 内提供了输出的字符。 此识别字符用来确定发动机的缸号。
| 线束 | A | B | C | D | E | F | K | L | M | N. | P | R | S | T | U | V |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| G3606 | 1 | 5 | 3 | 6 | 2 | 4 | ||||||||||
| G3608 | 1 | 6 | 2 | 5 | 8 | 3 | ||||||||||
| G3612 | 1 | 12 | 9 | 4 | 5 | 8 | 11 | 2 | 3 | 10 | 7 | 6 | ||||
| G3616 | 1 | 2 | 5 | 6 | 3 | 4 | 9 | 10 | 15 | 16 | 11 | 12 | 13 | 14 | 7 | 8 |
设置控制
在设置菜单内，可以访问附加控制和显示功能。 设置菜单内进行的修改保存在 EEPROM 中。 在用户更改设置前，修改内容保持不变。
采用以下步骤进入设置控制的菜单：
从以下屏幕开始：
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| 图 30 | g00331103 |
按 "SETUP（设置）"键：
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| 图 31 | g00329853 |
多击设置
可以在第一个菜单内完成多击功能的启用和停用。
注: 多击功能在高于 1050 rpm 时自动关闭。 多击可加速火花塞电极的侵蚀。 多击功能每次事件使火花塞打火两次。 缺省设定为单击。
从以下屏幕开始：
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| 图 32 | g00331105 |
按向上箭头启动多击：
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| 图 33 | g00329780 |
按向下箭头关闭多击：
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| 图 34 | g00329782 |
按 "NEXT（下一步）"键进入下一选项：
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| 图 35 | g00329784 |
按 "ESC" 键退出：
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| 图 36 | g00329783 |
设置能级
操作员可以在第二个菜单内选择能级。 E1 的能级为 75 mJ。 E2 的能级为 100 mJ。 E3 的能级为 125 mJ。
注: 当多击激活时，能量被自动限定到 E2。 更高的能级可加速火花塞电极的侵蚀。 出厂设定为 E2。
从以下屏幕开始：
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| 图 37 | g00331106 |
按向上箭头增加能级：
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| 图 38 | g00329780 |
按向下箭头降低能级：
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| 图 39 | g00329782 |
按 "NEXT（下一步）"键进入下一选项：
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| 图 40 | g00329784 |
按 "ESC" 键退出：
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| 图 41 | g00329783 |
超速设定点
下一菜单用来查看发动机的超速设定点。 显示模块不能调整此设定点。
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| 图 42 | g00331284 |
注: 出厂设定为 2200 rpm，用来停用此功能。
特殊功能
下一屏幕用来查看可用于起动的特殊功能。 可以通过显示模块选择特殊功能。
从以下屏幕开始：
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| 图 43 | g00331285 |
按 "ENTER" 键查看特殊功能：
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| 图 44 | g00329851 |
按 "NEXT（下一步）"键进入下一选项：
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| 图 45 | g00329784 |
按 "ESC" 键退出：
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| 图 46 | g00329783 |
"多击"
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| 图 47 | g00331286 |
当多击特殊功能启动时，点火系统将在多击模式下点火，直到发动机转速超过 250 rpm。
按 "NEXT（下一步）"键进入下一选项：
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| 图 48 | g00329784 |
按 "ESC" 键退出：
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| 图 49 | g00329783 |
注: 此功能不适用于 CIS 模块。 多击特殊功能将出现在显示屏上。
"最大能量"
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| 图 50 | g00331288 |
当最大能量启动时，点火系统将利用最大许可能量进行点火，直到发动机转速超过 250 rpm。 单击和多击的最大许可能量分别为 E3 和 E2。
按 "NEXT（下一步）"键进入下一选项：
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| 图 51 | g00329784 |
按 "ESC" 键退出：
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| 图 52 | g00329783 |
注: 此功能不适用于 CIS 模块。 此特殊功能出现在显示屏上。
"数值保护"
在下一菜单内完成"数值保护"的启用和停用。 当保护功能启动时，不能修改 EEPROM 内的任何设定值。 此功能可用来提供有限的保护，以防止没有经验操作员的随机修改。
从以下屏幕开始：
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| 图 53 | g00331289 |
按向上箭头启动保护：
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| 图 54 | g00329780 |
按向下箭头关闭保护：
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| 图 55 | g00329782 |
按 "NEXT（下一步）"键进入下一选项：
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| 图 56 | g00329784 |
按 "ESC" 键退出：
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| 图 57 | g00329783 |
"配置注解"
下一屏幕可用来查看配置过程中编写的全部注解。 注解用来描述点火系统的配置。 可以滚动查看总共 8 各屏幕。
注: 可以利用 Altronic 软件重新配置 EEPROM。 操作前，应当通过查看注解来确认点火配置。
从以下屏幕开始：
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| 图 58 | g00331290 |
从显示 "VIEW IGN. CONFIG（查看点火配置）"消息的主屏幕开始，按 "ENTER" 键查看配置：
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| 图 59 | g00329851 |
按 "NEXT（下一步）"键进入下一选项：
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| 图 60 | g00329784 |
按 "ESC" 键退出：
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| 图 61 | g00329783 |
通过按 "ENTER" 键可以查看以下类型的屏幕。 按 "NEXT（下一步）"键滚动查看以下屏幕：
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| 图 62 | g00372272 |
发动机应用场合 | |
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| 图 63 | g00372312 |
点火说明 | |
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| 图 64 | g00331333 |
应用日期和程序员 | |
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| 图 65 | g00331334 |
点火顺序和应用说明 | |
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| 图 66 | g00331336 |
转化为主接头针脚 1 到 6 的气缸点火顺序。 | |
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| 图 67 | g00331339 |
用户注解 | |
点火系统的诊断
诊断故障
诊断故障代表最严重的故障等级。 诊断故障的存在将抑制点火系统点火。 检测到故障时，将发出多个报警：
- 点火系统停止点火。
- 点火装置内的警报器将发出报警。
- 状态将指示 "FAULT（故障）"。
- 屏幕底部将有 "VIEW DIAGNOSTICS（查看诊断）"闪烁。
注: 诊断"故障"将取代诊断"警告"。
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| 图 68 | g00331548 |
诊断警告
诊断警告代表最不严重的故障等级。 诊断警告存在时，点火系统将继续点火。 检测到警告时，将发出多个报警：
- 点火装置内的警报器将发出报警。
- 状态将指示 "WARNING（警告）"。
- 屏幕底部将有 "VIEW DIAGNOSTICS（查看诊断）"闪烁。
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| 图 69 | g00331549 |
诊断原因
可以显示警告和故障的诊断原因。 从以下屏幕开始：
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| 图 70 | g00331550 |
从显示 "FAULT（故障）"消息的主屏幕开始，按 "DIAG（诊断）"键查看诊断：
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| 图 71 | g00329854 |
按 "DIAG（诊断）"键查看更多的诊断：
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| 图 72 | g00329854 |
按 "NEXT（下一步）"键查看更多的诊断：
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| 图 73 | g00329784 |
按 "ESC" 键退出：
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| 图 74 | g00329783 |
按优先次序列出了以下诊断故障：
当从霍耳效应两脉冲之间看不到来自轮齿的脉冲时，屏幕显示"GT SIGNAL FAULT NO PULSES（轮齿信号故障无脉冲）"。
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| 图 75 | g00331643 |
当没有霍尔效应复位脉冲会看到来自轮齿的过多脉冲时，屏幕显示 "HALL RESET FAULT NO PULSES（霍尔复位故障无脉冲）"。
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| 图 76 | g00331644 |
当来自 TCM 的复位信号丢失或者未与霍尔效应信号正确对准时，屏幕显示 "TCM RESET FAULT MISSING//NO-SINC（TCM 复位故障丢失/无-SINC）"。只有在 TCM 处于自动模式下时，才激活此诊断故障。
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| 图 77 | g00331645 |
当从霍尔效应复位脉冲之间看到来自轮齿的过多脉冲或过少脉冲时，脉冲数显示 "RING-GEAR FAULT（齿圈故障）"消息。
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| 图 78 | g00331647 |
当发动机转速超过设定点时，所观察到的最大转速显示 "ENGINE OVERSPEED（发动机超速）"。
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| 图 79 | g00331649 |
当不能确认微处理器固件的校验和时，屏幕显示 "BOTTOM BOARD UP CHECKSUM FAILED（电路板自下而上的校验和失败）"。 此屏幕用来告知操作员装置要求维修。
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| 图 80 | g00331650 |
按优先次序列出了以下诊断警告：
当不正确或不完整的喷油器点火数据保存到 EEPROM 中时，屏幕显示 "EEPROM MEMORY CHECKSUM FAILED（EEPROM 存储器校验和失败）"。 必须重新编程设定或更换 EEPROM。
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| 图 81 | g00332182 |
当诊断发现主输出 "A" 上存在开路时，屏幕显示 "PRIMARY OPEN A（主开路 A）"。 这通常表明接线故障或线圈故障。
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| 图 82 | g00332183 |
当诊断发现主输出 "B" 上存在短路时，屏幕显示 "PRIMARY SHORT B（主短路 B）"。 这通常表明主导线与接地间短路。
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| 图 83 | g00332184 |
当诊断发现 "C" 线圈内火花塞上的火花需求低时，屏幕将显示 "LO SPARK VOLT C（低火花电压 C）"。 这可能是火花塞故障或辅助火花短路引起的。
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| 图 84 | g00332185 |
当诊断发现 "D" 线圈内火花塞上的火花需求高时，屏幕将显示 "HI SPARK VOLT D（高火花电压 D）"。 这通常是火花塞磨损引起的。
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| 图 85 | g00332186 |
当 "E" 线圈内的火花塞上没有火花出现时，屏幕显示 "NO SEC SPARK E（无辅助火花 E）"。 无火花出现是需求大于线圈输出电压的能力造成的。
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| 图 86 | g00332187 |
阅读所有诊断后，用户可以复位警告和故障，具体方法是首先按 "ESC" 键退出：
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| 图 87 | g00329783 |
然后按 "RESET（复位）"键：
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| 图 88 | g00329855 |
按 "RESET（复位）"键可执行以下全部动作：
- 复位清除存储器中的全部诊断警告。
- 复位清除存储器中的全部诊断故障。
- 在接地故障排除后，复位清除停机状态。
- 复位会从 EEPROM 插入临时气缸正时偏移量。
了解和使用辅助火花诊断
火花参考数是与火花塞上电压需求有关的数字。 每个气缸点火时便计算得到此参考数。 随着电压的升高，此参考数也不断增大。 当电压高于 20 kV 时，此数字的增大速度加快。 此数字不用于绝对值中。 随着火花塞侵蚀时间的延长，此数字不断发生变化。 此数字值的变化将提供相关信息。 发动机操作员无需太多经验便可确定何时需要更换火花塞。 还可以检测到点火系统内的异常情况。
可以通过两种方式查看此参考数：
- 瞬时值
- 平均值
平均数对于多数场合更加有用。
从以下屏幕开始：
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| 图 89 | g00332296 |
从显示 "FIRING（点火）"消息的屏幕开始，按 "F1" 键查看辅助火花数据：
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| 图 90 | g00329856 |
下一屏幕上显示输出 "A" 的瞬时值和平均值：
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| 图 91 | g00332295 |
利用 "F1" 键查看下一气缸的数据：
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| 图 92 | g00329856 |
利用 "NEXT（下一步）"键查看下一气缸的数据：
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| 图 93 | g00329784 |
按 "ESC" 键退出：
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| 图 94 | g00329783 |
火花参考数与对比阈值结合使用，共同为点火系统和火花塞中的多种情况设定诊断代码。 必须对诊断传感器进行两次标记，以避免作用到仅为一次点火顺序的数据上。 参考数与以下阈值进行比较：
- "Open Primary（主开路）"小于 1。
- "Shorted Primary（主短路）"小于 40。
- "Low Spark Voltage（低火花电压）"小于用户可编程设定阈值（缺省值为 60）。
- "No Secondary Spark（无辅助火花）"大于用户可编程设定阈值（缺省值为 200）。
- "High Spark Voltage（高火花电压）"大于用户可编程设定阈值（缺省值为 180）。
利用平均值进行参考数和可编程设定阈值间的比较。 当连续两次超越阈值时，为相关气缸设定对应的诊断标记。 在装置重起前，这些诊断标记一直存在。 在复位或断电发生时，也会清除这些诊断标记。
可编程设定阈值的调整根据所用线圈的类型进行。 阈值的调整还根据发动机运行特点和电压需求进行。 众所周知，不同类型的 Altronic 线圈间存在差异。 同一类型的线圈间存在少许差异属于正常现象。 为了充分利用气缸火花的参考数，请采用同一日期生产的相同类型的线圈。 这将非常有助于发现一个气缸与发动机一般趋势间的差异。 正常条件下，使用新火花塞时的预期阈值范围为 120 到 140。
所指示的阈值采用可调设计，从而使用户可以自定义这些诊断，以满足每台发动机的特别需要。 自定义阈值将需要测试和调整，以获得优化使用这些功能的阈值。 安装新火花塞时，应当记录正常工作负荷下每个气缸的火花参考数。 随后应当监视此参考数经过一段时间后有无变化。 "HI SPARK VOLTAGE（高火花电压）"报警应当初始设定到 180。 可以根据经验调整报警级别。 随着火花塞电极侵蚀时间的延长，参考数应当逐步增大。
除诊断标记外，还可利用参考数预计可能的故障。
- 随着参考数向着预设"高火花电压"阈值的增加，操作员知道应安排更换火花塞。 借助此信息，可以根据实际需要而并非预定周期执行火花塞的保养。 通过参考数的日常追踪，可以避免发动机的意外缺火和停机。
- 参考数可提供特定气缸内工作差异的早期警告。 读数的变化可向操作员发出潜在故障报警。 从而在意外运行故障发生前，能够为进一步的故障诊断与排除和分析留出时间。
以下步骤概述了查看和调整低电压阈值的程序：
从以下屏幕开始：
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| 图 95 | g00332296 |
从显示 "FIRING（点火）"消息的主屏幕开始，按 "F2" 键查看低电压数据：
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| 图 96 | g00329857 |
从以下屏幕开始继续操作：
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| 图 97 | g00332297 |
注: 出厂设定值为 60。 将低电压设定值调整到 0，以停用此诊断功能。
按向上箭头增加阈值：
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| 图 98 | g00329780 |
按向下箭头降低阈值：
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| 图 99 | g00329782 |
按 "F2" 键查看高电压阈值：
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| 图 100 | g00329857 |
按 "NEXT（下一步）"键查看高电压阈值：
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| 图 101 | g00329784 |
按 "ESC" 键退出：
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| 图 102 | g00329783 |
从以下屏幕开始继续操作：
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| 图 103 | g00332298 |
注: 出厂设定值为 200。 将高电压设定值调整到 255，以停用此诊断功能。
按向上箭头增加阈值：
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| 图 104 | g00329780 |
按向下箭头降低阈值：
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| 图 105 | g00329782 |
按 "F2" 键查看 "NO SECONDARY SPARK（无辅助火花）"阈值：
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| 图 106 | g00329857 |
按 "NEXT（下一步）"键查看 "NO SECONDARY SPARK（无辅助火花）"阈值：
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| 图 107 | g00329784 |
按 "ESC" 键退出：
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| 图 108 | g00329783 |
从以下屏幕开始继续操作：
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| 图 109 | g00332299 |
注: 出厂设定值为 250。 将 "NO SECONDARY SPARK（无辅助火花）"设定值调整到 255，以停用此诊断功能。
按向上箭头增加阈值：
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| 图 110 | g00329780 |
按向下箭头降低阈值：
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| 图 111 | g00329782 |
按 "F2" 键查看 "LO SPARK VOLTAGE（低火花电压）"阈值：
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| 图 112 | g00329857 |
按 "NEXT（下一步）"键查看 "LO SPARK VOLTAGE（低火花电压）"阈值：
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| 图 113 | g00329784 |
按 "ESC" 键退出：
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| 图 114 | g00329783 |
以下说明是火花参考数方面的附加信息：
- 如果火花塞正常点火，则能级设定只对参考数具有微弱的影响。 因此，如果火花塞正常点火，则高电压阈值和低电压阈值应当保持不变。 相反，磨损的火花塞可能无法在 E1 下持续地点火。 磨损的火花塞将在 E2 下持续地点火。 在此情况下，当能级改变时，参考数将发生明显的变化。 通过在 E1 下使用新火花塞进行初始操作，操作员能够延长火花塞的寿命。 因此，应当将 "HI SPARK VOLTAGE（高火花电压）"报警用作逐步增加能量至 E3 的指标。
- 火花参考数设计用于每个输出一个线圈的场合。 当两个线圈与同一主引线相连时，参考数将趋于两个火花塞状态的平均值。 虽然参考数的某些优势明显，但在检测两气缸间的差异方面，其能力却有所降低。