新款愛麗舍16V發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的檢修.doc

汽車檢測與維修技術(shù)專業(yè)系列課程汽油發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)故障診斷與修理維修資料新款愛麗舍16V發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的檢修神龍公司從2002年底開始陸續(xù)推出了新型的東風(fēng)雪鐵龍愛麗舍豪華加長型（VIP）、運(yùn)動型（VTS）和舒適型（SX）。該系列轎車全部裝備了1.6L 16氣閥的TU5JP4發(fā)動機(jī)，逐步取代原1.6L 8氣閥的TU5JP發(fā)動機(jī)。TU5JP4發(fā)動機(jī)采用了BOSCH公司最新的ME7.4.4電噴控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是根據(jù)歐洲2005年即將實(shí)施的歐洲IV號排放法規(guī)而開發(fā)設(shè)計(jì)的新一代電噴系統(tǒng)。新款愛麗舍選擇了ME7.4.4系統(tǒng)的部分功能，其主要是多點(diǎn)噴油、汽缸充量控制技術(shù)、壓力負(fù)荷檢測、電子節(jié)氣門控制、燃油管路無回油管、順序噴油、爆震控制、三元催化器和利用軟件判別相位等。根據(jù)我國燃油質(zhì)量狀況，目前只能滿足EU II排放標(biāo)準(zhǔn)。與以往的電噴系統(tǒng)相比，ME7.4.4系統(tǒng)引入了先進(jìn)的以扭矩為中心的控制策略和混合氣協(xié)調(diào)機(jī)制、建立了具有各種功能的物理模型和子系統(tǒng)，可以根據(jù)車輛裝備的變化添加新的子系統(tǒng)，使ME7.4.4電噴系統(tǒng)適應(yīng)多種不同裝備級別的車輛。該系統(tǒng)還預(yù)留與CAN網(wǎng)絡(luò)相連接的接口，使全車控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化成為可能。與MP5.2電噴系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)在硬件上增加了許多傳感器和控制元件，軟件上采用了許多先進(jìn)的控制方式，使功能更先進(jìn)、更強(qiáng)大。1. ME7.4.4系統(tǒng)特點(diǎn)ME7.4.4系統(tǒng)的原理如圖1所示，其中油門踏板位置傳感器、電動節(jié)氣門體是MP5.2系統(tǒng)中沒有的，進(jìn)氣溫度和進(jìn)氣壓力傳感器、油泵和燃油壓力調(diào)節(jié)器分別合成了一體，供油管路中減少了回油管。圖1 BOSCH公司最新的ME7.4.4電噴控制系統(tǒng)ME7.4.4系統(tǒng)是一套歧管噴射系統(tǒng)，集成了電子節(jié)氣門控制，控制對象為空氣、燃油和點(diǎn)火角度，其物理模型是以扭矩為中心的控制參量和接口，引入了先進(jìn)的扭矩和混合氣協(xié)調(diào)機(jī)制，能滿足美國ULEV和歐洲IV排放標(biāo)準(zhǔn)。采用了OBDII和EOBD故障診斷標(biāo)準(zhǔn)，是開放式模塊化的發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)。該管理系統(tǒng)不僅控制噴油和點(diǎn)火，還要兼顧很多復(fù)雜的功能，如啟動、怠速、三元催化器加熱、發(fā)動機(jī)最高轉(zhuǎn)速限制、增壓壓力控制和零部件過熱保護(hù)等控制功能，還要接受來自驅(qū)動系統(tǒng)和車輛動態(tài)控制系統(tǒng)的請求，如防震顫控制、巡航控制、最高車速限制、變速箱控制的換擋優(yōu)化和牽引力控制等。裝備在愛麗舍車上TU5JP4發(fā)動機(jī)的ME7.4.4系統(tǒng)主要控制功能有：發(fā)動機(jī)扭矩、多點(diǎn)順序噴射、可靠的雙點(diǎn)火、巡航控制(可選)、歐洲III號排放標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)以及通過多路傳輸網(wǎng)CAN與自動變速器、智能控制盒、ESP等計(jì)算機(jī)交流(可選)等。此外，系統(tǒng)還預(yù)留了與ABS、自動變速箱、安全氣囊等的通訊接口，且具有防盜功能，采用了無回油系統(tǒng)和利用軟件判別相位等。2. ME7.4.4系統(tǒng)零件與檢修、診斷（1）進(jìn)氣壓力、溫度傳感器進(jìn)氣壓力傳感器和進(jìn)氣溫度傳感器做成一體，型號是DS-S-TF，此傳感器持續(xù)測量進(jìn)氣管路中的壓力，同時測量發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣溫度。壓力傳感器是壓敏電阻型，發(fā)出與所測進(jìn)氣壓力成比例的電壓，如圖2所示，電阻隨壓力變化。圖2 進(jìn)氣壓力、溫度傳感器特性計(jì)算機(jī)利用進(jìn)氣壓力信號確定發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量（同時進(jìn)氣溫度作修正）、噴油量和點(diǎn)火提前角。為準(zhǔn)確計(jì)算噴射時間，還需要計(jì)算出海拔高度。實(shí)際上，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量隨大氣壓力（即海拔高度）、空氣溫度和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等因素變化。計(jì)算機(jī)在每次點(diǎn)火和發(fā)動機(jī)大負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時進(jìn)行測量和計(jì)算大氣壓力。進(jìn)氣溫度傳感器是CTN（負(fù)變化型熱敏電阻）型的，其阻值隨溫度升高而減小，計(jì)算機(jī)據(jù)此計(jì)算發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量。DS-S-TF有4個引腳，分別為+5V輸入、地線、壓力輸出、溫度輸出等，其特性參數(shù)如表1所示。表1 DS-S-TF的特性及參數(shù)安裝進(jìn)氣壓力、溫度傳感器時，應(yīng)先抹上潤滑油輕輕壓入，再按規(guī)定要求擰緊螺釘。長期使用后由于塵垢的堵塞或污燃可能引起傳感器失效，應(yīng)經(jīng)常注意檢查空氣濾清器是否清潔。溫度傳感器部分的檢測：拆下傳感器，把數(shù)字萬用表打到歐姆擋，兩表筆分別接傳感器1#、2#針腳，20時額定電阻為2.5k5%，其他對應(yīng)的電阻數(shù)值可由特征曲線量出。也可用電吹風(fēng)向傳感器送風(fēng)（注意不可靠得太近），觀察傳感器電阻的變化情況。壓力傳感器部分的檢測：裝上傳感器，連接126路接線盒，把數(shù)字萬用表打到直流電壓擋，黑表筆接地，紅表筆分別與3#、4#針腳連接。怠速狀態(tài)下，3#針腳應(yīng)有5V的參考電壓，4#針腳電壓為1.4V左右；空載狀態(tài)下，慢慢打開節(jié)氣門，4#針腳的電壓變化不大；快速打開節(jié)氣門，4#針腳的電壓可瞬間達(dá)到4V左右，然后下降到1.5V左右。（2）發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速傳感器的型號是DG6，由磁鐵芯和線圈組成，它安裝在602的發(fā)動機(jī)飛輪信號齒旁，如圖3所示。缺少的2個齒用于確定上止點(diǎn)位置，當(dāng)信號齒旋轉(zhuǎn)時，線圈上會產(chǎn)生變化的磁場，因而導(dǎo)致線圈上產(chǎn)生一頻率變化的正弦交流信號，此信號的頻率與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速成比例。此傳感器輸入曲軸轉(zhuǎn)速信號和1、4缸的上止點(diǎn)信號，如圖4所示。圖3 轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)圖4 轉(zhuǎn)速傳感器的信號計(jì)算機(jī)收到傳感器信號后可反映發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速的急劇變化以及車輛是加速還是減速等信息。借助這些信息，計(jì)算機(jī)就能了解路況，關(guān)閉點(diǎn)火失敗診斷功能。利用缺齒信號和點(diǎn)火線圈的相位信號可進(jìn)一步判斷1、4缸是壓縮沖程還是排氣沖程。轉(zhuǎn)速信號使計(jì)算機(jī)可以管理發(fā)動機(jī)的狀態(tài)和模式（停止、啟動、加速、中斷、再加速）、分析多次成功點(diǎn)火時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化來確定點(diǎn)火是否失敗。實(shí)際上在發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)1圈時，應(yīng)有2次做功，信號齒要承受2次加速。如果1次加速未被檢測到，就是1次點(diǎn)火失敗，在點(diǎn)火失敗時，發(fā)動機(jī)診斷指示燈會閃爍報警。點(diǎn)火失敗對三元催化器是有害的，如果點(diǎn)火失敗次數(shù)超過了可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)，指示燈會持續(xù)亮。轉(zhuǎn)速傳感器的特性參數(shù)如表2所示。通過126路接線盒引出信號，可用萬用表測量轉(zhuǎn)速傳感器的2#、3#針腳的額定電阻為86010%。啟動機(jī)或發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，可通過車用示波器觀察2#、3#針腳的輸出為非連續(xù)（缺波）的正弦電壓信號，其頻率與曲軸轉(zhuǎn)速成正比。（3）爆震傳感器爆震傳感器型號是KS-1，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。爆震是由于燃燒室里混合氣體異常燃燒爆炸而產(chǎn)生的震動現(xiàn)象，反復(fù)出現(xiàn)此現(xiàn)象會因內(nèi)壁溫度異常升高而損壞發(fā)動機(jī)零件。爆震傳感器安裝在發(fā)動機(jī)缸體上，可以檢測到震動現(xiàn)象。通過ME7.4.4的控制策略，可減少、抑制爆震現(xiàn)象的發(fā)生。圖5 爆震傳感器的結(jié)構(gòu)KS-1型爆震傳感器是一寬頻帶的振動加速度傳感器，其傳感元件的工作是基于陶瓷的壓電特性。發(fā)動機(jī)汽缸體振動產(chǎn)生的壓力通過傳感器內(nèi)的質(zhì)量塊傳遞到壓電晶體上。壓電晶體由于受質(zhì)量塊振動產(chǎn)生的壓力，在兩個極面上產(chǎn)生交變電壓信號輸出與發(fā)動機(jī)震動相應(yīng)的電壓信號，如圖6所示。圖6 爆震傳感器的信號在收到爆震信號后，計(jì)算機(jī)會減小點(diǎn)火提前角3，最多可減小15。在減小點(diǎn)火提前角的同時，計(jì)算機(jī)將調(diào)節(jié)混合氣濃度，避免排氣溫度過高。爆震傳感器的頻率范圍是322kHz；電阻大于1M；電容為1200400pF；工作溫度范圍為-40130 ；擰緊力矩205Nm。在安裝爆震傳感器時應(yīng)注意金屬表面須與測量部位直接接觸，不能使用任何類型的墊圈。不要讓機(jī)油、冷卻液、制動液、水等液體長時間接觸傳感器。傳感器電纜布線時應(yīng)注意不讓電纜發(fā)生共振，以免斷裂。避免在傳感器1、2引腳間接通高壓電，以免損壞壓電元件。發(fā)動機(jī)正常工作時，通過126路接線盒引出信號，利用示波器觀察輸出波形應(yīng)是一個快速交變的曲線，由于受計(jì)算機(jī)的控制，其信號輸出可能不明顯。用萬用表打到歐姆擋分別測量傳感器1#、2#及1#、3#針腳的電阻，常溫下其阻值應(yīng)大于1M。也可把萬用表打到毫伏擋，用小錘在爆震傳感器附近輕敲，此時應(yīng)有電壓信號輸出。（4）電子節(jié)氣門總成電子節(jié)氣門是ME7.4.4系統(tǒng)特有的，其結(jié)構(gòu)和外形如圖7所示。電子節(jié)氣門一方面執(zhí)行來自電控單元的指令調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度以控制進(jìn)氣量，同時還可以輸出反映節(jié)氣門位置的信號，供系統(tǒng)監(jiān)控節(jié)氣門的實(shí)際開度。圖7 電子節(jié)氣門電子節(jié)氣門有兩個電位器作為位置傳感器，其電阻值隨節(jié)氣門位置的改變而變化。當(dāng)加入+5V電壓后，轉(zhuǎn)化為與電阻值相應(yīng)變化的電壓輸出，如圖8所示。這兩個電位器連同加速踏板上監(jiān)控踏板運(yùn)動行程的兩個電位器，構(gòu)成了整個電子節(jié)氣門監(jiān)控功能的一部分，能提供系統(tǒng)控制所期望的冗余度。圖8 電子節(jié)氣門位置傳感器與拉線式節(jié)氣門總成相比較，電子節(jié)氣門開啟角度不再由油門踏板拉索控制。油門踏板通過拉索控制油門踏板位置傳感器，該傳感器只是以電壓信號反映車主的力矩指令，而不是節(jié)氣門的實(shí)際開度。電子節(jié)氣門軸上的雙軌道節(jié)氣門電位計(jì)用來檢測節(jié)氣門的準(zhǔn)確開度，此開度與車主的意圖（加速、減速）并不完全一致。此外，怠速調(diào)節(jié)閥也被取消，由電子節(jié)氣門直接進(jìn)行怠速調(diào)節(jié)。計(jì)算機(jī)精確控制電子節(jié)氣門的開啟以便滿足空調(diào)、自動變速箱、平穩(wěn)性動態(tài)控制、車速調(diào)節(jié)、發(fā)動機(jī)冷卻等功能的需要。這是一種新的發(fā)動機(jī)負(fù)荷管理系統(tǒng)，可以最好地管理發(fā)動機(jī)的力矩。節(jié)氣門位置由發(fā)動機(jī)各項(xiàng)功能的需求來確定，當(dāng)各項(xiàng)功能需求同時出現(xiàn)時，計(jì)算機(jī)按照內(nèi)部的各種優(yōu)先級別決定，并由計(jì)算機(jī)來控制打開到某一開度，以滿足優(yōu)先級別最高的這項(xiàng)功能的需求。電子節(jié)氣門總成共有6個引腳，分別是：1、2腳為電機(jī)負(fù)極和正極，電阻值為12W，3腳接地；4腳為傳感器2的信號輸出；5腳接ECU的+5V電源；6腳為傳感器1信號輸出。其傳感器電阻關(guān)系如圖9所示，由于兩個電位計(jì)是反相安裝的，當(dāng)節(jié)氣門位置發(fā)生變化時，兩路信號電壓均線性變化，其中一個增加，同時另一個減小。圖9 電子節(jié)氣門位置傳感器電阻電子節(jié)氣門出現(xiàn)故障后，計(jì)算機(jī)無法控制節(jié)氣門的開啟，電子節(jié)氣門的各類運(yùn)轉(zhuǎn)故障都將使發(fā)動機(jī)進(jìn)入援救模式，主要的故障有：1）電子節(jié)氣門電機(jī)不受控制（開路或短路）。此時計(jì)算機(jī)將收到2條獨(dú)立的信息：車主的意圖（踏板傳感器）和節(jié)氣門的位置（節(jié)氣門位置傳感器）。節(jié)氣門處于初始位（停止位），但這個位置不是發(fā)動機(jī)怠速時的位置。實(shí)際上在沒有故障的怠速時，節(jié)氣門處于大約2的開啟位置，因此，當(dāng)節(jié)氣門電機(jī)斷電時，節(jié)氣門并不完全關(guān)閉，而是由幾個彈簧開啟到2的位置，以保證有足夠的空氣流量使車輛可以到達(dá)修理站而不拋錨。在這種情況下，計(jì)算機(jī)將根據(jù)車主的意圖控制噴嘴流量及點(diǎn)火提前角，以便增加發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速而驅(qū)動車輛。2）電子節(jié)氣門電機(jī)被持續(xù)控制（短路）。此時計(jì)算機(jī)也會收到2條獨(dú)立信息：車主的意圖（踏板傳感器）和節(jié)氣門的位置（節(jié)氣門位置傳感器）。在這種情況下，計(jì)算機(jī)將繼續(xù)分析車主的意圖來控制噴嘴流量及點(diǎn)火提前角，但會將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速限制在1100r/min以下。3）發(fā)動機(jī)不是依據(jù)車主的意圖來控制。此時計(jì)算機(jī)將持續(xù)收到油門踏板位置傳感器和進(jìn)氣壓力傳感器的信息，這使得計(jì)算機(jī)可以控制節(jié)氣門位置與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的協(xié)調(diào)性，一旦檢測到不一致，計(jì)算機(jī)將采取降級模式以減小發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，這種降級模式通過組合儀表板上指示燈點(diǎn)亮反映給車主。4）雙軌道節(jié)氣門位置傳感器的1條軌出現(xiàn)故障（短路或斷路）。此時計(jì)算機(jī)將接收正常的軌道的信息，并采用降級模式來降低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。發(fā)動機(jī)停止運(yùn)行后有至少15s電力支持階段，此時也會自動執(zhí)行節(jié)氣門位置初始化以便減小節(jié)氣門微型止動塊的磨損。實(shí)際上，計(jì)算機(jī)會有步驟地比較儲存的節(jié)氣門位置、無命令的節(jié)氣門位置和運(yùn)行時的位置，如果此數(shù)值相差0.3V，計(jì)算機(jī)就會執(zhí)行初始化。因此在電力支持階段結(jié)束時，可能時常聽到節(jié)氣門止動塊的格格聲，這不是故障。為保證整個系統(tǒng)的良好運(yùn)行，電子節(jié)氣門必須執(zhí)行初始化程序，目的在于讀取節(jié)氣門的最大開啟、關(guān)閉位置等九個位置。電子節(jié)氣門在更換計(jì)算機(jī)、更換電動節(jié)氣門、修復(fù)節(jié)氣門、計(jì)算機(jī)下載后或計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程編碼等情況下需要進(jìn)行初始化，初始化方法是：先將打開點(diǎn)火開關(guān)到M位置，并保持M位30s（不關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)、不踩油門）；然后關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)15s（計(jì)算機(jī)在EEPROM中記下節(jié)氣門初始化參數(shù)，這是處于電力支持階段），在這15s內(nèi)不要重新打開點(diǎn)火開關(guān)。如果操作不當(dāng)，計(jì)算機(jī)就不能準(zhǔn)確控制節(jié)氣門的開度，發(fā)動機(jī)將跛行，出現(xiàn)這種情況后，必須用PROXIA進(jìn)行自動調(diào)節(jié)裝置的初始化才能恢復(fù)正常。（5）油門踏板位置傳感器油門踏板位置傳感器的外形如圖10所示，安裝在發(fā)動機(jī)艙內(nèi)，通過一根拉索聯(lián)接在油門踏板上，用于檢測加速踏板的運(yùn)動行程，向發(fā)動機(jī)計(jì)算機(jī)反映車主駕駛意圖的信息。圖10 油門踏板位置傳感器油門踏板位置傳感器是一個無觸點(diǎn)的雙電位器傳感器，由計(jì)算機(jī)供5V電壓，傳感器向計(jì)算機(jī)發(fā)出兩路反映油門踏板位置的電壓信號，一路是另一路的兩倍。計(jì)算機(jī)根據(jù)此信號可進(jìn)行車主期望的扭矩需求計(jì)算，經(jīng)計(jì)算機(jī)內(nèi)部統(tǒng)一協(xié)調(diào)后控制執(zhí)行器工作。電子油門踏板模塊中有2個電位器作為傳感器，其電阻值隨電子油門踏板位置的改變而變化，能對計(jì)算機(jī)的位移命令作出精確的響應(yīng)，因此可以監(jiān)控油門踏板的運(yùn)動情況。由于2個電位器是同相安裝的，當(dāng)電子油門踏板位置發(fā)生變化時，其電阻同時線性增加或減小。當(dāng)加入+5V電壓后，轉(zhuǎn)化為與電阻值變化相應(yīng)的電壓輸出，如圖11所示。圖11 油門踏板位置傳感器電阻 加速踏板模塊共有6個引腳（注：TU5JP4發(fā)動機(jī)電子油門踏板只有4個陣腳），分別是：1腳是傳感器2接ECU的+5V電源；2腳是傳感器1接ECU的+5V電源；3腳是傳感器1信號地線；4腳是傳感器1信號輸出；5腳是傳感器2信號地線；6腳是傳感器2信號輸出。計(jì)算機(jī)收到油門踏板位置傳感器信號后管