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2.2 M276新型V6汽油發動機

2.2.1 發動機電控系統部件

動機276.8搭載在車型166上(截至2016年款),發動機電控系統部件的安裝位置如圖2-33~圖2-44所示。

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圖2-33 車型166.0發動機電控系統相關部件

A1—儀表盤;A1e4—燃油存量指示燈;A1e58—發動機診斷指示燈;A1p13—多功能顯示屏;B37—油門踏板傳感器;B64/1—制動器真空傳感器[適用于ECO啟動/停止功能/代碼(B03)];G1—車載電網蓄電池;N2/10—輔助防護系統控制單元;N3/10—電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元;N10—信號采集及促動控制模組(SAM)控制單元;N22/7—自動空調操控單元;N30/4—電控車輛穩定行駛系統(ESP)控制單元;N51/3—空氣懸掛系統(AIRMATIC)控制單元{適用于空氣懸掛系統(AIRMATIC)[帶水平調節和自適應減振系統(ADS)的空氣懸掛]/代碼(489)};N62/2—視頻和雷達傳感器系統控制單元[適用于限距控制系統增強版(DISTRONIC PLUS)/代碼(233),適用于主動式盲點輔助系統/代碼(237),適用于主動式車道保持輔助系統/代碼(238)];N69/1—左前車門控制單元;N72/1—車頂控制板控制單元;N73—電子點火開關(EIS)控制單元;N80—轉向柱模塊控制單元;N118—燃油系統控制單元;S9/1—制動燈開關;S40/4—定速巡航控制桿;X11/4—診斷連接器;Y3/8—完全集成式變速箱控制系統控制單元;Y58/1—凈化控制閥

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圖2-34 發動機前部俯視圖一

1—右側空氣濾清器外殼;2—左側空氣濾清器外殼;B17/8—增壓空氣溫度傳感器;B28/4—左側汽缸列空氣濾清器下游的壓力傳感器;B28/5—右側汽缸列空氣濾清器下游的壓力傳感器;B28/6—節氣門上游的壓力傳感器;B28/7—節氣門下游的壓力傳感器;R48—冷卻液節溫器加熱元件;N3/10—電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元

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圖2-35 發動機前部俯視圖二

B4/4—凈化壓力傳感器;B4/25—燃油壓力和溫度傳感器;B6/4—左側進氣凸輪軸霍爾傳感器;B6/5—右側進氣凸輪軸霍爾傳感器;B6/6—左側排氣凸輪軸霍爾傳感器;B6/7—右側排氣凸輪軸霍爾傳感器;Y49/4—左側進氣凸輪軸電磁閥;Y49/5—右側進氣凸輪軸電磁閥;Y49/6—左側排氣凸輪軸電磁閥;Y49/7—右側排氣凸輪軸電磁閥;Y77/1—增壓壓力控制壓力轉換器

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圖2-36 發動機前部俯視圖三

T1/1—1號汽缸的點火線圈;T1/2—2號汽缸的點火線圈;T1/3—3號汽缸的點火線圈;T1/4—4號汽缸的點火線圈;T1/5—5號汽缸的點火線圈;T1/6—6號汽缸的點火線圈;Y76/1—1號汽缸的噴油器;Y76/2—2號汽缸的噴油器;Y76/3—3號汽缸的噴油器;Y76/4—4號汽缸的噴油器;Y76/5—5號汽缸的噴油器;Y76/6—6號汽缸的噴油器

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圖2-37 發動機前視圖

12—增壓空氣分配器;G2—發電機;M16/6—節氣門促動器;Y101/1—左側旁通空氣轉換閥;Y101/2—右側旁通空氣轉換閥

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圖2-38 發動機右視圖

51—右側渦輪增壓器;51/2—右側增壓壓力控制風門真空組件;A16/1—爆震傳感器1;M1—起動機

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圖2-39 發動機左視圖

52—左側渦輪增壓器;52/2—左側增壓壓力控制風門真空組件;A16/2—爆震傳感器2

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圖2-40 發動機后視圖

2—真空泵;19—燃油系統高壓泵;B11/4—冷卻液溫度傳感器;B70—曲軸霍爾傳感器;Y94—油量控制閥

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圖2-41 發動機仰視圖

S43—機油液位檢查開關;Y130—發動機油泵閥

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圖2-42 排氣系統視圖

158—三元催化轉換器;160—后消聲器;G3/3—催化轉換器上游的左側氧傳感器;G3/4—催化轉換器上游的右側氧傳感器;G3/5—催化轉換器下游的左側氧傳感器;G3/6—催化轉換器下游的右側氧傳感器

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圖2-43 低溫回路部件

9—增壓空氣冷卻器;14—低壓冷卻器;15—膨脹容器;B17/8—增壓空氣溫度傳感器;B28/6—節氣門上游的壓力傳感器;M44—增壓空氣冷卻器循環泵

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圖2-44 燃油箱的內部透視圖[美國版/代碼(494)除外]

45—加注口;55—供油模塊;55/2a—燃油濾清器;55/2b—溢流閥;75—燃油箱;75/1—加油,壓力限制和排氣閥;75/2—通風和排氣閥;77—活性炭罐;B4/1—左側燃油箱燃油液位指示器液位傳感器;B4/2—右側燃油箱燃油液位指示器液位傳感器;B4/7—燃油壓力傳感器;M3—燃油泵(FP)

2.2.2 發動機電控系統功能

采用直接噴射的汽油噴射和點火系統與發動機276.8直接噴射(DI)的傳感器和促動器通過電氣方式連接,共同構成發動機管理系統“MED17.7.3”。

簡寫名稱MED 17.7.3是指:M=發動機電子系統;E=電子油門踏板;D=直接噴射;17.7.3=版本17.7.3。

整個發動機管理系統包含在電控多點順序燃油噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元中。傳感器數據從發動機管理系統直接讀取,也可通過控制器區域網絡(CAN)間接讀取,并根據需要促動控制促動器。

發動機管理的各功能和系統由電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元進行控制和調節。

發動機管理系統可細分為以下系統:基本功能,發動機系統,燃油噴射系統,點火系統,排氣系統。

基本功能如下:控制單元診斷,故障碼存儲器,第二代車載診斷系統(OBD Ⅱ),通過控制器區域網絡(CAN)診斷,控制器區域網絡(CAN),快速編程,類型編碼,第3級駕駛認可系統(DAS 3),轉矩調節,熱量管理,發電機接口,最高車速限制。

出于診斷目的,可以使用Xentry診斷系統讀取和刪除發動機管理系統的故障代碼,以及啟用特定的診斷功能。

在運輸模式下,發動機管理的各項功能會受到限制。如果車輛里程數大于250km,則系統狀況“車輛運輸模式”自動停用,且通過診斷裝備也無法重新啟用。

電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元通過連接的傳動系統控制器區域網絡(CAN)和底盤控制器區域網絡(CAN)1與集成在控制器區域網絡(CAN)中的其他控制單元交換數據。電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元還充當兩個控制器區域網絡(CAN)總線系統之間的接口(網關)。它還與傳動系統局域互聯網(LIN)相連并通過其交換數據。發動機控制系統連接網絡如圖2-45、圖2-46所示。

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圖2-45 直通線路聯網框圖

A16/1—爆震傳感器1;A16/2—爆震傳感器2;B4/3—燃油箱壓力傳感器[適用于美國版/代碼(494)];B4/4—凈化壓力傳感器;B4/25—燃油壓力和溫度傳感器;B6/4—左側進氣凸輪軸霍爾傳感器;B6/5—右側進氣凸輪軸霍爾傳感器;B6/6—左側排氣凸輪軸霍爾傳感器;B6/7—右側排氣凸輪軸霍爾傳感器;B11/4—冷卻液溫度傳感器;B11/15—用于發動機診斷的冷卻器傳感器[適用于美國版/代碼(494)和美國部分零排放車輛/代碼(917)];B17/8—增壓空氣溫度傳感器;B28/4—左側汽缸列空氣濾清器下游的壓力傳感器;B28/5—右側汽缸列空氣濾清器下游的壓力傳感器;B28/6—節氣門上游的壓力傳感器;B28/7—節氣門下游的壓力傳感器;B37—油門踏板傳感器;B70—曲軸霍爾傳感器;F58kM—起動機電路50繼電器;F58kN—電路87M繼電器;F58kO—渦輪增壓器(ATL)繼電器;G1—車載電網蓄電池;G2—發電機;G3/3—催化轉換器上游的左側氧傳感器;G3/4—催化轉換器上游的右側氧傳感器;G3/5—催化轉換器下游的左側氧傳感器;G3/6—催化轉換器下游的右側氧傳感器;M1—起動機;M4/7—風扇電動機;M16/6—節氣門促動器;M44—增壓空氣冷卻器循環泵;N3/10—電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元;R48—冷卻液節溫器加熱元件;S43—機油液位檢查開關;T1/1—1號汽缸的點火線圈;T1/2—2號汽缸的點火線圈;T1/3—3號汽缸的點火線圈;T1/4—4號汽缸的點火線圈;T1/5—5號汽缸的點火線圈;T1/6—6號汽缸的點火線圈;Y49/4—左側進氣凸輪軸電磁閥;Y49/5—右側進氣凸輪軸電磁閥;Y49/6—左側排氣凸輪軸電磁閥;Y49/7—右側排氣凸輪軸電磁閥;Y58/1—凈化轉換閥;Y58/4—活性炭罐切斷閥[適用于美國版/代碼(494)];Y76/1—1號汽缸的噴油器;Y76/2—2號汽缸的噴油器;Y76/3—3號汽缸的噴油器;Y76/4—4號汽缸的噴油器;Y76/5—5號汽缸的噴油器;Y76/6—6號汽缸的噴油器;Y77/1—增壓壓力控制壓力轉換器;Y94—油量控制閥;Y101/1—左側旁通空氣轉換閥;Y101/2—右側旁通空氣轉換閥;Y130—發動機油泵閥;LIN C1—傳動系統局域互聯網(LIN)

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圖2-46 控制器區域網絡(CAN)聯網框圖

A1—儀表盤;A1e4—燃油存量警告燈;A1e58—發動機診斷指示燈;A1p13—多功能顯示屏;B4/1—左側燃油箱燃油液位指示器液位傳感器;B4/2—右側燃油箱燃油液位指示器液位傳感器;B4/7—燃油壓力傳感器;B4/31—燃油品質傳感器;B64/1—制動器真空傳感器[適用于ECO啟動/停止功能/代碼(B03)];F58kR—電路15繼電器;M3—燃油泵(FP);N2/10—輔助防護系統控制單元;N3/10—電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元;N10—信號采集及促動控制模組(SAM)控制單元;N22/7—自動空調操控單元;N30/4—電控車輛穩定行駛系統(ESP)控制單元;N51/3—空氣懸掛系統(AIRMATIC)控制單元{適用于空氣懸掛系統(AIRMATIC)[帶水平調節和自適應減振系統(ADS)的空氣懸掛]/代碼(489)};N62/2—視頻和雷達傳感器系統控制單元[適用于限距控制系統增強版(DISTRONIC PLUS)/代碼(233),適用于主動式盲點輔助系統/代碼(237),適用于主動式車道保持輔助系統/代碼(238)];N69/1—左前車門控制單元;N72/1—上部控制面板控制單元;N72/1s50—ECO啟動/停止功能按鈕;N73—電子點火開關控制單元;N80—轉向柱管模塊控制單元;N118—燃油系統控制單元;S9/1—制動燈開關;S40/4—定速巡航控制桿;X11/4—診斷連接器;Y3/8—完全集成式變速箱控制單元;CAN B—車內控制器區域網絡(CAN);CAN C—傳動系統控制器區域網絡(CAN);CAN D—診斷控制器區域網絡(CAN);CAN E1—底盤控制器區域網絡(CAN)1;CAN E2—底盤控制器區域網絡(CAN)2;LIN B15—蓄電池傳感器局域互聯網(LIN)

電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元中的發動機管理可以進行快速編程,即可以使用Xentry診斷系統替換控制單元中的全部軟件。控制單元編程所需的軟件可在軟件DVD上找到。

2.2.3 發動機部件功能

(1)冷卻控制

熱量管理的功能要求:電路87M(發動機管理系統開啟),發動機運行。

發動機的冷卻液溫度由電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元(N3/10)控制的熱量管理進行調節。具有以下優點:快速達到最佳工作溫度,減少廢氣排放,節約燃油(最高約4%),加熱舒適性提高。

根據以下傳感器和信號進行熱量管理控制:

● 冷卻液溫度傳感器(B11/4)。

● 增壓空氣溫度傳感器(B17/8)。

● 節氣門下游的壓力傳感器(B28/7),發動機負荷。

● 油門踏板傳感器(B37),油門踏板促動(多快和多遠→車輛駕駛穩重型或運動型)。

● 曲軸霍爾傳感器(B70),發動機轉速。

● 電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元中的溫度傳感器。

● 儀表盤(A1),通過底盤控制器區域網絡(CAN)2(CAN E2)和底盤控制器區域網絡(CAN)1(CAN E1)傳送的燃油液位。

● 信號采集及促動控制模組(SAM)控制單元(N10),通過車內控制器區域網絡(CAN)[控制器區域網絡總線B級(CAN B)]和底盤控制器區域網絡(CAN)1傳送的車外溫度。

● 自動空調操控單元(N22/7),通過車內控制器區域網絡(CAN)和底盤控制器區域網絡(CAN)1傳送的空調系統狀態。

● 電控車輛穩定行駛系統(ESP)控制單元(N30/4),通過底盤控制器區域網絡(CAN)1傳送的車輪轉速。

● 完全集成式變速箱控制單元(Y3/8),通過傳動系統控制器區域網絡(CAN)[控制器區域網絡總線C級(CAN C)]傳送的變速箱油溫度狀態。

① 雙盤式節溫器加熱的控制流程 可通過可加熱雙盤式節溫器控制冷卻液溫度。雙盤式節溫器中帶有一個冷卻液節溫器加熱元件(R48),在必要時會由電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元通過接地信號促動。

雙盤式節溫器可處于以下四個位置:油門全開,旁通(短路)模式,混合模式,散熱器工作。打開位置見圖2-47。

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圖2-47 雙盤式節溫器位置

1—自發動機的冷卻液;2—回流至發動機的冷卻液;3—至發動機散熱器的冷卻液;4—至加熱器熱交換器的冷卻液;A—油門全開位置;B—短路模式位置;C—混合燃油模式位置;D—散熱器工作位置

油門全開位置:冷卻液溫度低于65℃時加熱元件斷電,冷卻液節溫器關閉。

短路模式位置:冷卻液溫度低于100℃時加熱元件斷電。

② 風扇控制的控制流程 電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元促動風扇電動機(M47)。電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元通過脈沖寬度調制信號規定目標風扇轉速。脈沖寬度調制信號的占空比為10%~90%。

冷卻液溫度低于65℃時加熱元件通電。

為優化發動機內部摩擦情況,從而節約燃油,在部分負荷范圍內可將冷卻液溫度升至約105℃(加熱元件斷電)。因此,隨著發動機油溫度的升高,摩擦力得到改善;由于凝結在汽缸套上的燃油減少,促進了油氣混合氣的形成。

混合燃油模式位置:冷卻液溫度處于100~115℃時加熱元件斷電;冷卻液溫度處于65~100℃時加熱元件通電。

散熱器工作位置:冷卻液溫度低于115℃時加熱元件斷電;冷卻液溫度低于100℃時加熱元件通電。

對雙盤式節溫器加熱(加熱元件通電)可以將其打開,從而使冷卻液流經發動機散熱器。全負荷情況下,雙盤式節溫器可以非常迅速地打開。冷卻液溫度可降至約80℃,從而實現最佳的發動機冷卻效果和無爆震燃燒。

冷卻液溫度約為115℃以上時,無論加熱元件通電與否,雙盤式節溫器均完全打開(應急運行功能)。例如:10%風扇電動機“關閉”;20%風扇電動機“打開”,最低轉速;90%風扇電動機“打開”,最高轉速。

如果促動發生故障,則風扇電動機會以最高轉速轉動(風扇應急模式)。自動空調(ACC)操控單元將空調狀態通過車內控制器區域網絡(CAN)和底盤控制器區域網絡(CAN)1傳送至電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元。風扇關閉延遲“點火關閉”時,如果冷卻液溫度或發動機油溫度超過規定最大值,則風扇電動機運行最多6min。

延遲風扇關閉時,脈沖寬度調制信號占空比最大為40%。如果車載電氣系統電壓下降過多,則會抑制延遲風扇關閉。

③ 過熱保護的控制流程 出現熱超負荷時,過熱保護功能可保護催化轉換器,防止受到發動機損壞和過熱損壞影響。

如果冷卻液或進氣溫度過高,則電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元不再完全打開節氣門促動器(M16/6)的節氣門,具體取決于發動機轉速和負荷。根據降低的空氣質量,電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元縮短噴油器(Y76)的噴射時間。

此外,電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元還會促動冷卻液節溫器的加熱元件,以使雙盤式節溫器完全打開,且冷卻液全部通過發動機散熱器進行冷卻。

如果發動機油或冷卻液溫度過高,則儀表盤的多功能顯示屏(A1p13)上會顯示一條警告信息。為此,電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元將相應的信號通過底盤控制器區域網絡(CAN)1和底盤控制器區域網絡(CAN)2傳送至儀表盤。

(2)凈化控制

凈化控制的功能要求:電路87M(發動機管理系統開啟),發動機已啟動至少45s,冷卻液溫度高于40℃,發動機未處于減速模式,發動機未處于空燃比自適應階段。

燃油箱被通風時,不應有燃油蒸氣泄漏到外部空氣中。燃油蒸氣存儲在活性炭罐中,隨后在發動機中燃燒。為啟用凈化,電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元(N3/10)讀取以下傳感器的信號:

● 凈化壓力傳感器(B4/4)。

● 冷卻液溫度傳感器(B11/4)。

● 增壓空氣溫度傳感器(B17/8)。

● 節氣門下游的壓力傳感器(B28/7),發動機負荷。

● 曲軸霍爾傳感器(B70),發動機轉速。

● 催化轉換器上游的左側和右側氧傳感器(G3/3,G3/4)。

對于運行中的發動機,燃油箱的通風(操作通風)通過通氣/通風閥、通氣/通風管以及活性炭罐進行。燃油蒸氣流至活性炭罐并存儲,啟用凈化時,則被吸入增壓空氣分配器中。

為控制凈化量,電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元利用脈沖寬度調制信號(頻率為10Hz)促動接地端的凈化轉換閥。凈化量可以以不同的時間間隔不斷打開和關閉凈化轉換閥來確定。怠速自動調節可防止在發動機怠速凈化時導致轉速改變。根據活性炭罐中燃油蒸氣的負荷,空燃混合氣被稀釋。

① 部分負荷凈化的控制流程 在部分負荷工作過程中,存儲在活性炭罐中的燃油蒸氣由當前真空抽出。通過凈化轉換閥。燃油蒸氣通過部分負荷工作止回閥和節氣門下游的部分負荷工作通風管傳送,并在發動機中進行燃燒。

② 全負荷凈化的控制流程 增壓引起全負荷節氣門下游產生過壓,從而防止通過部分負荷通風閥抽出燃油蒸氣。部分負荷止回閥可避免壓力沿活性炭罐方向積聚。

如果全負荷操作過程中產生過壓,則燃油蒸氣通過全負荷工作止回閥和全負荷通風管被抽出。此項操作要求的真空由文氏管噴嘴產生。燃油蒸氣經全負荷通風管渦輪增壓器(ATL)和增壓空氣冷卻器流入增壓空氣分配器。

為檢查是否可以啟用全負荷凈化,凈化轉換閥會突然連續打開三次。此時必須產生高于120mbar(1mbar=100Pa)的壓力峰值。

凈化壓力傳感器檢測全負荷通風管路中存在的壓力狀況,并將信號發送至電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元。凈化控制原理如圖2-48所示,燃油箱通風原理如圖2-49所示。

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圖2-48 凈化示意圖

1—部分負荷排氣管路;2—全負荷排氣管路;71—部分負荷操作止回閥;71/2—全負荷工作止回閥;74—文氏管噴嘴;75—燃油箱;77—活性炭罐;110/1—左側渦輪增壓器(ATL);120—增壓空氣冷卻器;121—左側空氣濾清器;B4/3—燃油箱壓力傳感器[適用于美國版/代碼(494)];B4/4—凈化壓力傳感器[適用于美國版/代碼(494)];Y58/1—凈化轉換閥;Y58/4—活性炭罐切斷閥[適用于美國版/代碼(494)];A—新鮮空氣;B—增壓空氣壓力;C—廢氣;D—燃油蒸氣

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圖2-49 燃油箱通風示意圖[美國版/代碼(494)除外]

45—加注口;58—緩沖器;75—燃油箱;75/1—加油、壓力限制和排氣閥;75/2—通風和排氣閥;77—活性炭罐;Y58/1—凈化轉換閥;A—進氣管和通風管;B—凈化管路

(3)增壓控制

增壓的功能要求:電路87M(發動機管理系統開啟),發動機運行。

增壓的結果提高了汽缸的充氣效率,從而提高了發動機轉矩和發動機功率。與增加的空氣質量相對應的燃油量由電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元(N3/10)進行測量。通過強制增壓,廢氣的流動能量用于驅動渦輪增壓器。渦輪增壓器(ATL)將新鮮空氣通過空氣濾清器吸入壓縮機入口,空氣由此通過增壓空氣管中的壓縮機出口進入增壓空氣冷卻器。

由于壓縮機葉輪較高的轉動速度以及由此導致的較大流率,進氣在增壓空氣管中被壓縮。經過壓縮的增壓空氣通過增壓空氣冷卻器上游的增壓空氣管流入增壓空氣冷卻器中。這最終會冷卻因壓縮而加熱的空氣,并引導其通過增壓空氣分配器流至汽缸。

增壓控制流程分成以下幾個:

① 增壓壓力控制的控制流程 增壓壓力控制通過增壓壓力控制壓力轉換器(Y77/1)以電動氣動方式進行。真空由固定在發動機上的機械真空泵產生。

電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元根據特性圖和負荷來促動壓力轉換器,以實現增壓壓力控制。

為此,電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元評估以下傳感器和發動機管理系統的功能:

● 增壓空氣溫度傳感器(B17/8)。

● 左側汽缸列空氣濾清器下游的壓力傳感器(B28/4)。

● 右側汽缸列空氣濾清器下游的壓力傳感器(B28/5)。

● 節氣門上游的壓力傳感器(B28/6),節氣門上游的增壓壓力。

● 節氣門下游的壓力傳感器(B28/7),節氣門下游的增壓壓力。

● 油門踏板傳感器(B37),駕駛員的載荷請求。

● 曲軸霍爾傳感器(B70),發動機轉速。

● 爆震控制,變速箱過載保護,過熱保護。

在全負荷操作時,產生最大增壓壓力。為降低增壓壓力,打開增壓壓力控制風門,通過旁通回路改變驅動渦輪增壓器(ATL)的廢氣流流向。為此,增壓壓力控制壓力轉換器利用來自真空泵的真空觸動增壓壓力控制風門真空組件。真空組件通過增壓壓力控制風門連桿關閉增壓壓力控制風門,進而關閉旁通回路。如果增壓壓力控制風門真空組件中不存在真空,則增壓壓力控制風門以及旁通回路打開。因此,增壓壓力控制風門使廢氣流繞過壓縮機渦輪(旁通),從而控制增壓壓力并限制壓縮機轉速。

通過這種方式,可根據發動機的當前負荷需求調節增壓壓力。如果真空泵與增壓壓力控制風門真空組件之間的管路發生泄漏,則增壓壓力無法增大。

為監控當前增壓壓力,節氣門上游的壓力傳感器將相應的電壓信號發送至電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元。空氣濾清器下游的壓力傳感器可使電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元對增壓進行監測。

增壓空氣溫度傳感器檢測增壓空氣冷卻器中的增壓空氣溫度,然后以電壓信號的形式發送到電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元。

只有Xentry診斷系統顯示信息“已調節增壓壓力控制”(boost pressure control adapted)時,才可對增壓壓力控制功能進行評估。

如果更換了電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元或其中一個渦輪增壓器(ATL),則在某些駕駛條件下可能需要更長的行駛距離,以使電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元進行自適應。

如果增壓壓力控制風門真空組件、增壓壓力控制壓力轉換器和增壓空氣冷卻器之間的軟管泄漏,則電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元中會存儲故障“增壓壓力過高”。低于基本增壓壓力的快速負荷請求由節氣門促動器(M16/6)控制。增壓控制氣流如圖2-50所示。

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圖2-50 增壓流線圖

1—左側空氣濾清器外殼;2—右側空氣濾清器外殼;3—左側渦輪增壓器(ATL);4—右側渦輪增壓器(ATL);5—增壓空氣冷卻器;B17/8—增壓空氣溫度傳感器;B28/4—左側汽缸列空氣濾清器下游的壓力傳感器;B28/5—右側汽缸列空氣濾清器下游的壓力傳感器;B28/6—節氣門上游的壓力傳感器;B28/7—節氣門下游的壓力傳感器;M16/6—節氣門促動器;Y101/1—左側旁通空氣轉換閥;Y101/2—右側旁通空氣轉換閥;A—進氣;B—增壓空氣(未冷卻);C—增壓空氣(冷卻)

② 旁通空氣的控制流程 以下是渦輪增壓器(ATL)和旁通空氣轉換閥的控制流程。

啟動減速模式之后,由于軸、壓縮機和渦輪的慣性,渦輪增壓器(ATL)會繼續轉動一段時間。因此,如果快速關閉節氣門,一股增壓壓力波會傳回渦輪增壓器(ATL)。

該增壓壓力波會產生一個具有較低輸送量的狀態并在壓縮機葉輪處形成高壓狀態,如此會引起增壓器泵動(短促的咆哮聲和機械應力)。打開旁通空氣轉換閥,可通過渦輪增壓器(ATL)進氣側的旁通回路快速減壓,從而防止此情況發生。

在發動機負荷的情況下,旁通管路通過增壓壓力下的膜片保持關閉。

如果發動機關閉,就會通過集成在減速空氣轉換閥中的彈簧將膜片壓入基座中。如果電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元通過實際數值電位計1和2(M16/6r1,M16/6r2),檢測到節氣門關閉從而啟用減速模式,則會促動旁通空氣轉換閥。膜片克服彈簧作用力和增壓壓力被拉開,打開通向進氣側的旁通管道,因而釋放過多的增壓壓力。如果發動機從減速模式切換至負荷工作狀態,旁通空氣轉換閥將不再被促動,彈簧將膜片壓向底座方向,膜片被現有增壓壓力拉入底座,從而再次關閉旁通管道。渦輪增壓器控制原理與內部結構如圖2-51、圖2-52所示。

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圖2-51 帶左側空氣分流轉換閥的渦輪增壓器(ATL)示意圖

1—壓縮機;2—渦輪;3—至節氣門;4—自排氣歧管;Y101/1—左側旁通空氣轉換閥;A—新鮮空氣;B—尾氣

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圖2-52 右側渦輪增壓器(ATL),帶右側空氣分流轉換閥的剖面圖

50—渦輪增壓器(ATL);50/2—增壓壓力控制風門真空組件;Y101/2—右側旁通空氣轉換閥;A—狀態:已關閉;B—狀態:已打開

③ 增壓空氣冷卻的控制流程 當環境溫度為20℃時,增壓空氣冷卻系統使增壓空氣溫度保持低于60℃。增壓空氣冷卻器下游的冷卻氣流具有較高密度。這會增大汽缸進氣量,從而提高發動機性能。此外,較低的排氣溫度還可降低爆震和產生氮氧化物(NOx)的趨勢。

兩個汽缸列安裝有一個共用的水冷式增壓空氣冷卻器。增壓空氣冷卻器通過低溫冷卻器和增壓空氣冷卻器循環泵(M44)與低溫回路相連。如果增壓空氣溫度>35℃,則電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元會通過渦輪增壓器(ATL)繼電器(F58kO)觸動增壓空氣冷卻器循環泵。

如果增壓空氣溫度降至25℃以下,增壓空氣冷卻器循環泵就會再次關閉。增壓空氣溫度傳感器檢測增壓空氣冷卻器中的增壓空氣溫度,然后以電壓信號的形式發送到電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元。增壓空氣冷卻流程如圖2-53所示。

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圖2-53 低溫回路

9—增壓空氣冷卻器;14—低溫冷卻器;15—膨脹容器;B17/8—增壓空氣溫度傳感器;B28/6—節氣門上游的壓力傳感器;M44—增壓空氣冷卻器循環泵

(4)燃油供給

燃油供給的功能要求:電路15(點火接通),電路87M(發動機管理系統開啟)。

在所有駕駛條件下,燃油供給都會以充足的壓力將足量的經過過濾的燃油從燃油箱輸送至燃油系統高壓泵。

燃油供給的控制流程在以下步驟中進行說明:

① 燃油低壓回路的控制流程 當燃油系統控制單元(N118)接收到信號“燃油泵打開”,則燃油泵(M3)打開。該信號由電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元(N3/10)通過傳動系統控制器區域網絡(CAN)[控制器區域網絡總線C級(CAN C)]作為控制器區域網絡(CAN)信號和接地信號進行雙重傳輸。

燃油系統控制單元還接收來自電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元的控制器區域網絡(CAN)信號“規定燃油壓力”。

燃油系統控制單元通過來自燃油壓力傳感器(B4/7)的電壓信號檢測當前燃油壓力,并通過傳動系統控制器區域網絡(CAN)將該信息發送至電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元。

燃油系統控制單元評估當前燃油壓力,將其與規定燃油壓力進行比較,并通過脈沖寬度調制信號相應地促動燃油泵,從而使實際值等于設定值。

根據燃油溫度和發動機轉速,燃油泵壓力被控制在4.5~6.7bar(1bar=105Pa)。

為進行促動,燃油泵將燃油從供油模塊中抽出,然后通過燃油濾清器將其泵入燃油系統高壓泵中(不帶回流管的單管路系統)。

燃油壓力為7~9bar時,燃油濾清器中的溢流閥打開。濾清器上游的燃油通過三通流走,后者會驅動20~40L/h的抽吸引射泵。

該抽吸引射泵將燃油從左側燃油箱室輸送至供油模塊(在右側燃油箱室中),從而防止燃油箱的一側被排空。燃油濾清器的供油管路中有一個止回閥,可防止燃油壓力在燃油泵關閉后下降(降至4.5bar以下)。燃油低壓回路液壓如圖2-54所示。

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圖2-54 燃油低壓回路的液壓圖

18—低壓燃油分配器;19—燃油系統高壓泵;55—供油模塊;55a—右側抽吸引射泵;55/2a—燃油濾清器;55/2b—溢流閥;55/2c—止回閥;75—燃油箱;75a—左側抽吸引射泵;B4/7—燃油壓力傳感器;M3—燃油泵(FP);A—至燃油濾清器的供油;B—自溢流閥的回油;C—輸送至燃油系統高壓泵的燃油

② 燃油系統高壓回路的控制流程 噴射引導型直接噴射所需的約200 bar的燃油高壓在燃油高壓回路中產生,電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元根據燃油壓力和溫度傳感器(B4/25)信息控制燃油高壓,在油軌中進行調節和保持這個壓力。來自燃油箱的燃油從低壓燃油分配器流至燃油系統高壓泵。這會在最高200 bar的壓力下(根據工況)將燃油通過高壓管路和油軌輸送至噴油器。

每個汽缸列的三個噴油器分別由相關油軌直接供給燃油。燃油系統高壓泵上配有油量控制閥(Y94),可根據規定燃油壓力調節輸送至泵元件處的燃油量。燃油壓力和溫度傳感器檢測當前燃油高壓(油軌壓力)以及油軌中的燃油溫度。工作壓力約為200 bar。只有當車輛靜止且換擋桿處于“N”擋或“P”擋時,壓力才會降至150bar,以減少燃油系統高壓泵的噪聲排放。

如果在發動機溫度較高時停止車輛,則燃油高壓回路中的燃油壓力可能會增加至250 bar(+17 bar)。一旦達到該閾值,燃油系統高壓泵中的閥即會打開,隨后壓力降低。

啟動發動機時,壓力迅速降至200 bar的標準工作壓力。為實現對油軌壓力的調節,電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元通過脈沖寬度調制(PWM)信號促動油量控制閥,直至油軌中達到設定燃油壓力。

兩條油軌上有幾條漏油管,如果噴油器與油軌之間的密封圈發生泄漏,則這幾條管路可將燃油導入汽缸蓋。由此可防止燃油溢出,從而防止溫度較高的發動機零件著火。

調節燃油高壓回路期間,區分為以下幾種工況:啟動、正常模式、低壓應急運行模式(未達到燃油高壓)、停止。

啟動時油量控制閥通電并關閉,因此,燃油系統高壓泵達到最大供油量,且壓力迅速增長。油泵壓力為4.5~6.7bar。

正常模式下油量控制閥通過占空比調節輸送至燃油系統高壓泵的燃油量。燃油泵壓力根據燃油溫度進行調節,介于3.0~5.5bar之間。燃油預供油壓力根據發動機轉速和燃油溫度調節,介于4.5~6.7bar之間(絕對)。

低壓應急運行模式(未達到燃油高壓)下油量控制閥斷電并打開,燃油泵壓力4.5~6.7bar,燃油通過打開的油量控制閥流入油軌中。延長噴油器的促動,禁止進行層狀燃燒[裝配采用層狀進氣的汽油直接噴射系統/代碼(920)],輸出功率降低(最大車速約70km/h)。

停止時油量控制閥斷電并打開,燃油泵未被促動。

在裝配時,經測試后,該不銹鋼制成的高壓燃油管路可重復使用。燃油高壓回路部件見圖2-55。

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圖2-55 燃油高壓回路視圖

18—低壓燃油分配器;18/1—燃油供給(低壓);18/2—帶診斷插座的測試閥;19—燃油系統高壓泵;20a—左側油軌;20b—右側油軌;21—溢油管;B4/25—燃油壓力和溫度傳感器;Y76/1—1號汽缸的噴油器;Y76/2—2號汽缸的噴油器;Y76/3—3號汽缸的噴油器;Y76/4—4號汽缸的噴油器;Y76/5—5號汽缸的噴油器;Y76/6—6號汽缸的噴油器;Y94—油量控制閥;A—燃油低壓;B—燃油高壓

③ 燃油品質監測的控制流程[適用于美國版/代碼(494)和乙醇燃料發動機/代碼(929)] 當燃油中混合的乙醇進一步增加時,必須對乙醇含量或燃油乙醇混合物進行監測。化學計量的燃油空燃比可能會因乙醇含量發生變化而改變。由此可能導致發動機功率損失。通過燃油品質傳感器(B4/31)進行監測,該傳感器可檢測汽油乙醇混合物的相對傳導性。

相對傳導性的數值取決于汽油乙醇混合物和燃油溫度。該值由燃油品質傳感器測量,并與相應的電壓信號一起傳送至燃油系統控制單元(FSCU)。它在該控制單元中進行轉換并作為信息發送至電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元,以執行相應的發動機管理自適應。燃油系統控制單元(FSCU)為燃油品質傳感器供電。

④ 安全性燃油切斷的控制流程 安全性燃油切斷系統旨在確保交通和乘客安全。電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元根據以下傳感器和信號控制安全性燃油切斷:

● 曲軸霍爾傳感器(B70),發動機轉速。

● 節氣門定位器(M16/6),節氣門位置。

● 輔助防護系統控制單元(N2/10),直接碰撞信號。

● 輔助防護系統控制單元,通過底盤控制器區域網絡(CAN)1(CAN E1)傳送的間接碰撞信號。

在下列情況下,電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元會啟用安全性燃油切斷:

● 節氣門促動器發生機械故障。

● 發動機轉速信號缺失。

● 碰撞信號。

如果電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元在評估節氣門位置時檢測到節氣門促動器中存在機械故障,則通過關閉噴油器將發動機轉速限制為怠速下約1400r/min,駕駛模式下約1800r/min。

如果電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元產生的發動機轉速信號缺失,燃油泵就會通過燃油系統控制單元關閉。

如果電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元通過底盤控制器區域網絡(CAN)1間接地或直接從輔助防護系統控制單元接收到碰撞信號,則其會通過燃油系統控制單元[直接地和通過傳動系統控制器區域網絡(CAN)]和油量控制閥關閉燃油泵,以降低燃油系統的壓力。

(5)點火系統

點火系統的功能要求:電路87M(發動機管理系統開啟)。

每個汽缸都配有一個直接插入式點火線圈(T1)。電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元(N3/10)為點火系統讀入以下部件的信號:

● 爆震傳感器1(A16/1)。

● 爆震傳感器2(A16/2)。

● 左側和右側進氣凸輪軸霍爾傳感器(B6/4,B6/5),進氣凸輪軸位置。

● 左側和右側排氣凸輪軸霍爾傳感器(B6/6,B6/7),排氣凸輪軸位置。

● 冷卻液溫度傳感器(B11/4),冷卻液溫度。

● 增壓空氣溫度傳感器(B17/8)。

● 節氣門下游的壓力傳感器(B28/7),發動機負荷。

● 曲軸霍爾傳感器(B70),發動機轉速和曲軸位置。

轉矩調節功能的各種要求也被考慮在內。對于以下部分功能,朝著“延遲”或“提前”方向調節點火角:

● 怠速控制。

● 慣性燃油切斷。

● 變速箱過載保護。

● 爆震傳感器系統。

● 轉矩調節。

電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元將各工作點的延遲時間信號通過促動線路(電路4)傳送至點火線圈。延遲時間過后,各點火線圈通過集成式功率放大器中斷初級電路。點火電壓從點火線圈供至火花塞(R4),使中央電極與接地電極之間的氣隙中產生電弧。根據特性圖利用來自電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元的輸入信號確定點火角。

點火線圈的工作模式分為單火花點火和多火花點火。

每個點火循環,點火線圈通常在發動機運行于正常工作溫度時充電一次從而生成點火火花。可以利用具有較高能量的點火線圈安全點燃混合氣從而實現較長的火花點火持續時間,這也適用于冷啟動的情況。

也可以每個點火過程使用多個火花,而不僅是一個火花。此工作模式稱為多火花模式。與單火花模式不同,多火花模式使用多個火花。這并不是一系列的數個單火花一個接一個地點火,而是點火線圈在期間反復充電以便為火花重復提供充足的能量。多火花點火的開始階段和單火花點火一樣。點火線圈從一開始就充電,直至達到所需的目標初級線圈電流。在點火正時切斷充電電流,由此產生點火火花。然而,在多火花模式下點火線圈不能完全放電。多火花產生模式見圖2-56。

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圖2-56 多火花點火初級和次級線圈電流的理想改進

A—延遲時間B—火花持續時間;C—充電閾值;D—放電閾值;E—點火正時;V—控制電壓;i1—初級充電電流;i2—次級充電電流

由點火線圈充電量直接決定的次級線圈電流在點火線圈中進行測量。如果降至次級線圈電流閾值以下,則線圈電子裝置使功率放大器再次工作,從而再次提供充電電流。流經的初級線圈電流大小也會受到監測。如果達到初級線圈電流閾值,則功率放大器閉合初級電路,并再次切換至高電壓生成模式,這會繼續產生火花。之后火花的產生原理相同。

可使用Xentry系統檢查點火角。六缸發動機點火順序見圖2-57。

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圖2-57 發動機配置和點火順序

1~6—1號至6號汽缸;箭頭—行駛方向

(6)燃油噴射與點火順序同步

燃油噴射和點火順序同步的功能要求:電路87M(發動機管理系統開啟),發動機運行。

噴射和點火順序的同步由電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元(N3/10)進行,以促動1號~6號汽缸的點火線圈(T1/1~T1/6)和1號~6號汽缸的噴油器(Y76/1~Y76/6)。此外,各汽缸的爆震控制和燃油切斷也需要進行同步。

電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元利用來自以下傳感器的信號對噴射和點火順序進行同步:

● 曲軸霍爾傳感器(B70),發動機轉速和曲軸位置。

● 左側和右側進氣凸輪軸霍爾傳感器(B6/4,B6/5),進氣凸輪軸位置。

● 左側和右側排氣凸輪軸霍爾傳感器(B6/6,B6/7),排氣凸輪軸位置。

以下步驟對燃油噴射和點火順序同步的控制流程進行了說明:

① 同步的控制流程 發動機啟動時,根據點火順序利用來自曲軸霍爾傳感器和進氣凸輪軸或排氣凸輪軸霍爾傳感器的電壓信號確定噴射順序。為此,必須識別出1號汽缸的點火上止點(TDC)。

在曲軸霍爾傳感器信號間隙后的第2個負信號邊沿處,電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元檢測1號汽缸和6號汽缸的上止點(TDC)位置。

如果此時來自進氣凸輪軸霍爾傳感器的信號為0V(低),則電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元對其進行處理,以檢測1號汽缸的點火上止點(TDC)。

如果來自某個凸輪軸霍爾傳感器的電壓信號缺失,則會根據特定的順序采用另一個凸輪軸霍爾傳感器的電壓信號,并用作替代值檢測1號汽缸的點火上止點(TDC)。

如果所有的凸輪軸霍爾傳感器均未發出電壓信號,則在360°曲軸轉角(CKA)后會進行噴射和點火,以使發動機緊急啟動。

② 滑行檢測的控制流程 發動機關閉時會進行滑行檢測,同時還會在停止前片刻評估發動機的回轉情況。電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元進行計算機后續運行期間,會將確定的曲軸休息位置以360°曲軸轉角的形式進行存儲,并用于下一次發動機啟動。

如果滑行檢測未產生結果或在關閉時轉動了發動機,則發動機啟動時,噴射和點火順序會同步。

③ 發動機轉速信號的控制流程 電控多點順序燃料噴射/點火系統(ME-SFI)[ME]控制單元利用來自曲軸霍爾傳感器的信號產生防短路的發動機轉速信號(例如用于冷機測試和診斷),并通過底盤控制器區域網絡(CAN)1(CAN E1)輸出該信號。

曲軸轉動時,傳感器轉子上的齒在曲軸霍爾傳感器中產生一個電壓信號(交流電壓)。在此每個齒產生一個電壓脈沖。在2個缺失齒的間隙處未產生電壓。發動機轉速信號是一個占空比恒定的方波信號,占空比為發動機每轉[60°曲軸轉角(CKA)] 6個脈沖,且最大電流約為20mA。

如果來自曲軸霍爾傳感器的電壓信號缺失,則會將來自左側和右側進氣凸輪軸霍爾傳感器或左側和右側排氣凸輪軸霍爾傳感器的電壓信號用作替代信號(應急運行模式下)。發動機轉速信號分配如圖2-58所示。

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圖2-58 信號分配

1—曲軸轉角(°CKA);2—點火上止點(TDC)和點火順序;3—曲軸霍爾傳感器電壓信號(缺口后的第二個下降沿);4—發動機轉速信號(從高變為低);5—來自左側和右側進氣凸輪軸霍爾傳感器的電壓信號(低);6—來自左側和右側排氣凸輪軸霍爾傳感器的電壓信號(低);a—1號汽缸點火上止點(TDC)的識別

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