陕汽重卡维修手册(中册).doc
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1、陕汽重卡维修手册康明斯 ISM 系列发动机陕 西 重 型 汽 车 有 限 公 司前 言陕汽重卡德龙和德御系列汽车部分配置了美国康明斯(Cummins)ISM 系列柴油机。目前,该系列发动机由西安康明斯发动机有限公司生产。康明斯 ISM 系列发动机是在原 M11 系列发动机的基础上改进提升的新系列产品,它的主要结构与 M11 系列基本相同,在某些部件的结构上进行了改进,特别是在电控燃料喷射系统上注入了新的内涵,使其能与整车其它系统(例如 ABS 制动防抱死装置)的 ECU(中央处理器)联网,使整车电控系统提高到了一个新的水平。目前,供陕汽重卡配套的 ISM 系列发动机有欧 II 和欧 III 排
2、放标准的十几种机型。本手册重点介绍 ISM 系列发动机的主要结构特点、拆装程序、维修保养规范、电控基本原理、发动机主要部位的调整和常见故障的排除,以指导维修保养工作。由于编者水平的局限,在手册中难免出现错误和不足,还望广大维修人员批评和指正。陕西重型汽车有限公司 二 O 一四年十月目 录第一节 概述(1)第二节 ISM 系列发动机的性能与结构特点(6)第三节 ISM 系列发动机的电控系统(27)第四节 ISM 系列发动机的维修拆装(51)第五节 ISM 系列发动机的检查与调整(118)第六节 ISM 系列发动机的故障排除(128)第七节 ISM 系列发动机的使用与保养(133)第八节 ISM
3、系列发动机的维修专用工具(241)第一节 概述ISM 系列发动机是 1998 年 6 月在 M11 plus 发动机基础上开发的,ISM 发动机在 M11 发动机基础上,对内部与外部硬件做了部分改造和提升,并配备了新的发动机控制组件,修改了控制软件数据,使发动机的排放水平和性能得到了进一步提升。“ISM”是表示在 M 系列发动机基础上提升的新系列。 “IS”是英文“Lnteract System”(交互系统)的缩写。意思是说:传统的发动机是与离合器、变速箱、驱动系统、制动系统等各总成和系统分开工作和各自独立控制的,而“IS”交互系统的发动机控制系统可以与整车其它总成、系统的控制系统联网,形成“
4、交互”控制。也就是说,控制发动机的微电脑中央控制模块 ECM(在其它资料中大多称 ECU)和整车上其它系统的中央处理器,例如制动系统 ABS 防抱死装置的 ECU 可以联网,做到数据共享,达到减化信息采集,统一控制的目的。ISM 系列发动机在 M11 系列发动机基础上除了改进了部分硬件之外(例如使用了最新设计的燃油、机油滤清器和改进型的滤清器座以及最新设计的气门室盖),还选用了机油压力与机油温度组合式传感器,以及全新式的 CM570 型发动机控制模块,并提供了两种位置(高位和低位)的安装方案。ISM 系列发动机是一个四气门、泵喷咀式的电控发动机。所谓泵喷咀,它类似于 P-T泵燃油系统,即高压燃
5、油完全是在喷油器内部产生的,因此它与常规的发动机不同的是各缸喷油器柱塞是靠凸轮轴,凸轮轴滚轮(俗称凸轮从动件),挺杆和喷油器摇臂来驱动。然而它与原始的 P-T 喷油系统不同的是,喷油器的喷油正时,喷油量是由电控模块 ECM 控制喷油器上的电磁阀来实现的。因此完全实现发动机工作的电控化,从而实现动力性与经济性的最佳组合,以及达到欧 III 和欧 IIII 的排放水平。表 1-1 给出了目前陕汽重卡配套的各主要机型基本参数。表 1-2 给出了各主要机型各系统性能规范。 表 1-1 ISM 系列发动机基本性能参数型号排放标准最大功率 (千瓦/马力)最大功率转速 (转/分)最大扭矩 (牛顿米)最大扭矩
6、转速 (转/分)340E20250/340190016991200380E20280/380190018251200405E20298/450190020001200440E20欧 II324/440180021001200E380 30226/308190014101200E335 30246/335190014101200E340 30250/340190016991200E345 30254/345190017101200E380 30280/380190018251200E385 30283/385190018351200E420 30306/420190020101200 表 1-2
7、 ISM 系列发动机各系统性能参数项 目性 能 规 范型式6 缸直列水冷、增压中冷、 四气门、电控燃油喷射式缸径行程 (毫米)125147 排量 (升)10.8 压缩比16.2:1 点头顺序1-5-3-6-2-4 怠速 (转/分)600800 全负荷最低燃油消耗 (克/千瓦小时)199 无负荷电高转速 (转/分)2130 最高超速转速(最长 15 秒) (转/分)2600 进气方式增压空气中冷曲转动方向(从发动机前端看)顺时针净重940发动机重量(公斤)毛重986 重心距缸体前端(毫米)450基本 性能 参数重心上偏曲轴中心(毫米)191 干净滤清器152燃油最大进油阻力 (毫米汞柱)脏的滤清
8、器254 额定工况燃油最大回油阻力 (毫米汞柱)64 起动时172最低燃油压力 (千帕)1200 转/分时827 输油泵出口燃油进油温度 ()70燃油 系统燃油切断电磁阀线圈电阻 (欧姆)7.08.0怠速时70机油压力最低允许值 (千帕)1200 转/分时207 高位34油底壳容量 (升)低位26 装配 LF9001 滤清器机油总容量(升)39 前倾/后倾30/30机油在低位时的倾斜能力(度)油泵侧/排气管侧30/30润滑 系统机油节温器完全开启温度 ()116(全开距离 6 毫米)冷却液容量(仅限发动机) (升)9.5 节温器工作温度范围 ()8293节温器开启温度 ()8183节温器全开距
9、离 (毫米)11 发动机允许最高温度 ()100 发动机允许最低工作温度 ()70 冷却液流入附件内最大允许流量 (升/分)75.7冷却 系统 感应风扇控制温度 ()开启温度96关闭温度91 最大冷却液压力(无水箱压力盖,节温器关闭) (千帕)276 冷却液膨胀空间与系统总容量之比不低于19% 冷却液报警温度()104 干净的空滤芯254最大进气阻力(毫米水柱)脏的空滤芯635 增压器到进气歧管最大允许压降(毫米汞柱)152 通过空一空中冷器最大允许压降(毫米汞柱)152 增压器进气口温度较大气温度最大温升()15 进气歧管进气温度较大气温最大温升()30进气 系统中冷器进气管直径大于(毫米)
10、90 由排气管路与消音器产生的最大排气背压(千帕)10.0排气 系统排气管直径大于(毫米)125 系统电压(伏)24 0时640冷启动电流(安培)-18时900电气 系统ECM 供电电压(伏)6.51.正时齿轮室 2.附件驱动皮带轮 3.气门室盖 4.加机油口 5.31 针脚接头 6.飞轮壳 7.ECM控制模块 8.燃油泵 9.空压机 10.空压机连接器 图1-1 ISM系列发动机右侧面图1.柴油滤清器 2.排气歧管 3.进气歧管 4.进气温度传感器 5.进气压力传感器6.涡轮增压器 7.节温器 8.水泵 9.正时齿轮室 10.机油散热器 11.机油滤清器图 1-2 ISM 系列发动机左侧面图
11、1.曲轴减振器 2.风扇皮带轮 3.皮带涨紧轮 4.涡轮增压器5.气门室壳 6.气门室盖7.附件驱动皮带轮图 1-3 ISM 系列发动机前面图1.飞轮壳 2.飞轮 3.气门室盖 4.进气歧管 5.排气歧管 6.涡轮增压器图 1-4 ISM 系列发动机后面图第二节 ISM 系列发动机的主要结构特点康明斯 ISM 发动机的主要结构特点是其燃料喷射系统与众不同,它采用了中心布局四气门电控泵喷咀的燃料喷射系统。下面我们将各部件、各系统的结构特点重点做一个简单的介绍。一、发动机主要部位结构特点ISM 发动机与常规发动机相同,采用的是高强度框架式结构的气缸体和湿式缸套的结构,气缸盖采用六气缸整体式缸盖。曲
12、柄连杆机构与常规发动机没有什么重大区别。活塞则采用两体组合式活塞,如图 2-2,活塞由锻钢制造的顶部和铝合金的裙部组成,活塞环镶嵌在钢制的顶部,起到密封和快速传递热量的作用。与缸套精密配合的铝合金裙部一方面起到密封作用,同时起到导向作用,铝合金材质起到与缸套十分融合的磨合作用。在组装活塞连杆总成时,首先将活塞顶部与裙部装置在一起,然后用活塞肖将组合在一起的活塞与连杆装配成活塞总成,如图 2-1。图 2-1 活塞、连杆总成如图 2-3,锻钢制作的活塞顶部“W”形燃烧室采用园形的中心,在活塞顶部有四个避阀坑,用以防止活塞到上止点时与气门干涉。在锻钢制活塞顶上安置有两道气环和一道油环。如图 2-4,
13、两道气环有上、下环面之分,第一道气环为正扭曲设计,在上环面的顶边有一切槽,第二道气环为反扭曲设计,在下环面底边有一切槽以及有 2的锥面,其表面还有一层黑色的磷酸盐涂层,因此在组装活塞环时,要注意两道气环的上、下环面,切记不要装反。第三道油环没有上、下环面之分,装配时无需注意环面的反正(详见发动机装配一节)。图 2-2 组合式活塞图 2-3 活塞燃烧室图 2-4 活塞环截面形状二、正时齿轮机构ISM 系列发动机正时齿轮机构设置在发动机的前端,共有 8 个齿轮组成,它们都制成斜齿齿轮。如图 2-5,打开正时齿轮室盖,正时齿轮机构一目了然。正时齿轮机构内的所有齿轮,都是由曲轴齿轮驱动旋转的。曲轴齿轮
14、 1 热装并由键连接在曲轴的前端,在曲轴齿轮前端,还热装有一只曲轴法兰。曲轴齿轮在图 2-5 上被曲轴法兰和正时室壳所遮盖,曲轴齿轮的左侧,安装有一个中间齿轮 2,该中间齿轮同时与左下方的机油泵齿轮 3 和左上方的水泵齿轮 4 啮合,从而带动机油泵和水泵旋转工作。1.曲轴齿轮 2.机油泵水泵中间齿轮 3.机油泵齿轮 4.水泵齿轮位置 5.正时中间齿轮 6. 凸轮轴齿轮 7.附件驱动齿轮位置 8.转向液压泵中间齿轮 9.正时齿轮室壳图 2-5 正时齿轮机构曲轴齿轮的右上方与正时中间齿轮啮合,而正时中间齿轮 5 又分别与其上面的凸轮轴齿轮 6,右侧的附件驱动齿轮 7 以及右下方的转向助力液压泵中间
15、齿轮 8 相啮合,从而通过正时中间齿轮 5 分别带动凸轮轴齿轮 6,附件驱动齿轮和转向液压泵齿轮 8 旋转。显然,凸轮轴齿轮 6 的齿数是曲轴齿轮 1 的两倍,达到曲轴旋转 2 周,凸轮轴同步旋转一周的目的。值得说明的是:附件驱动齿轮虽然带动的是空压机和燃油供油泵旋转,但是附件驱动齿轮的齿数完全与曲轴齿轮相同,这是由于附件驱动齿轮还担负着正时标定的任务。如图2-6,在正时盖的右侧,与附件驱动齿轮同轴上,用园柱定位肖键连接着一只附件驱动皮带轮,在正时盖板上有一凸起的正时刻线,在附件驱动皮带轮某个位置上标刻有“1-6 TO”正时标记,当顺时针摇转附件驱动皮带轮上“1-6 TO”刻线标记与正时盖上的
16、正时刻线对齐时,此时发动机在一、六缸上止点位置,如果一缸在压缩上止点位置,则六缸必然在进、排气上止点,反之亦然。判断是否是上止点位置的最简单的方法,是观察进排气门是否全部关闭,换句话说,此时哪个缸的进、排气门摇臂与气门杆同时存有间隙,哪个缸就是压缩上止点。附件皮带轮上还标刻有“A” 、 “B”和“C”三个相距 120 度的刻线标记,这三个标记是用于检查和调整气门间隙,特别是检查和调整喷油器摇臂间隙所设置的(具体调整方法祥见发动机的调整一节)。图 2-6 附件驱动皮带轮上的正时刻线由于凸轮轴担负着进、排气门的开、闭,附件驱动皮带轮又担负着检查和调整气门间隙和喷油器摇臂间隙的位置标定,因此在曲轴齿
17、轮,正时中间齿轮、凸轮轴齿轮以及附件驱动齿轮的某个齿上分别刻有对齿标记刻线,在装配正时齿轮机构时,必须保证在一缸压缩上止点位置时,该四个齿轮上的刻线标记必须同时对齐,只有这四个齿轮上相对应的刻线标记对齐,才能确保发动机进、排气门开、闭的时间(配气相位);喷油器的静态喷油正时等最关键的参数附合设计要求,也才能为燃油系统的电控打下一个基本的基础,使发动机的性能得以保证(详见发动机拆装一节)。值得指出的是:附件驱动皮带轮上,用于检查和调整气门间隙和喷油器摇臂间隙的刻线标记“A” 、 “B”和“C”与一、六缸上止点“1-6 TO”标记相差一定的角度。换句话说,我们在调整常规发动机气门间隙时,是将一缸(
18、或六缸)置压缩上止点位置(两次调整法),而在调整康明斯 ISM 系列发动机的气门间隙和喷油器摇臂间隙时,发动机所置的位置并不是一、六缸压缩上止点位置,而是置于一、六缸上止点前某一个角度的位置上,这主要是适应喷油器间隙调整的要求而设置的。如果在维修保养中仅需检查和调整气门间隙,显然还可以按常规发动机的调整方法进行。这是康明斯发动机与常规发动机的不同之处,至于其中的原理,我们将在发动机调整一节中祥尽的进行介绍。三、配气机构配气机构是控制发动机进、排气门开启和关闭的机构,它由凸轮轴齿轮、凸轮轴、凸轮轴随动件、气门挺杆、气门摇臂、气门弹簧和进、排气门等组成。ISM 系列发动机是四气门发动机,每个气缸有
19、两个进气门和两个排气门。进、排气门的排列位置见图 2-7。图 2-8 是气门室内的摇臂,每一个气缸都有三只摇臂,其中长摇臂是排气门摇臂,短摇臂是进气门摇臂,中间的摇臂是喷油器的控制摇臂。E-排气门 I-进气门图 2-7 进气门和排气门排列位置图 2-8 气门摇臂和喷油器摇臂由图 2-8 可见,每只气门摇臂都通过无导向气门桥控制两只气门,图 2-9 所示即是进气门的气门桥和无发动机制动装置的排气门桥,图 2-10 所示为安置有发动机制动装置的排气门桥。气门桥的作用是每一只气门摇臂同时控制两个进气门或两个排气门,使两只气门在摇臂的作用下同步开启或同步关闭。图 2-9 进气门桥和无发动机制动装置的排
20、气门桥图 2-10 具有发动机制动装置的排气门桥气门摇臂的动作是通过凸轮轴以及滚轮式的凸轮轴从动组件和气门挺杆来实现的,图2-11 是凸轮轴组件,图 2-12 给出的是凸轮轴从动组件图片。图 2-11 凸轮轴组件图 2-12 凸轮轴从动组件如图 2-11,凸轮轴组件由凸轮轴和凸轮轴齿轮过盈配合热装在一起的,齿轮与轴通过键联接。凸轮轴齿轮与凸轮轴可以通过直键连接,也可以通过偏移键连接,所谓偏移键即是键的上半部分(装在凸轮轴齿轮的部分)和下半部分(装在凸轮轴键槽的部分)偏移了一定的角度,从而偏移键可以改变凸轮轴齿轮与凸轮轴的相对位置,从而改变了在运转中的曲轴与凸轮轴的相对位置,也即改变了发动机的配
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