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道依茨柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)概述

2012/7/31 6:44:07

凸輪軸位置傳感器：檢測活塞處于燃燒上止點(diǎn)或排氣上止點(diǎn)位置，與曲軸轉(zhuǎn)速傳感器一起用于控制順序噴油；獨(dú)立完成對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制和上止點(diǎn)判斷；

油門踏板位置傳感器：測量司機(jī)的主要操作意圖，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸送給電控單元；

進(jìn)氣壓力溫度傳感器：測量經(jīng)過中冷器后發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣的溫度和壓力值，修正空氣進(jìn)氣量因溫度變化的影響，壓力值作為判斷發(fā)動(dòng)機(jī)處于調(diào)速狀態(tài)或瞬態(tài)狀態(tài)的輸入信號(hào)；

燃油溫度傳感器：測量發(fā)動(dòng)機(jī)燃油的溫度值，修正噴油量因溫度變化的影響，從而達(dá)到準(zhǔn)確的噴油量；

水溫傳感器：測量發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度值，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低溫時(shí)，給電控單元提供低溫信號(hào)，以便提供額外的油量，提高目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速，確保發(fā)動(dòng)機(jī)快速起動(dòng)或快速預(yù)熱。

2.2電控發(fā)動(dòng)機(jī)還有以下可選用傳感器

機(jī)油壓力傳感器，

3.電子控制單元ECU功能

3.1發(fā)動(dòng)機(jī)功能

3.1.1起動(dòng)

對于一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，為確保起動(dòng)的可靠性和起動(dòng)煙度排放要求，噴油定時(shí)和起動(dòng)扭矩必須根據(jù)以下方式設(shè)定：

l 噴油定時(shí)=f（轉(zhuǎn)速，噴油量，冷卻液溫度）

l 起動(dòng)扭矩=f（轉(zhuǎn)速，冷卻液溫度，起動(dòng)時(shí)間）

起動(dòng)控制功能一直處于激活狀態(tài)直到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過起動(dòng)結(jié)束轉(zhuǎn)速,進(jìn)入到怠速控制,只有到這個(gè)時(shí)候，駕駛員才能對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行操作。起動(dòng)停止轉(zhuǎn)速由冷卻液溫度和大氣壓力決定。

3.1.2低怠速

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入到怠速控制階段，怠速控制器起作用，控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。怠速控制器是一個(gè)純PID（比例-積分-微分）控制器，由該控制器保持怠速轉(zhuǎn)速為一個(gè)常數(shù)。

怠速轉(zhuǎn)速與冷卻液溫度相關(guān)，例如：在發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低時(shí)的怠速轉(zhuǎn)速比溫度高時(shí)的轉(zhuǎn)速要高,達(dá)到快速熱車的效果。此外，如果油門踏板出現(xiàn)故障，怠速轉(zhuǎn)速將提高，以保持一個(gè)駕駛者可將車輛開到維修站的最低轉(zhuǎn)速。

3.1.3駕駛性控制方式

l 扭矩控制

當(dāng)采用扭矩控制時(shí)，來自油門踏板的值被解釋為：根據(jù)當(dāng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，駕駛者對車輪輸出扭矩的期望值。

期望扭矩=f（油門踏板位置值，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速）

該控制方式類似于兩極式的機(jī)械調(diào)速器。

l 速度控制

當(dāng)速度控制起作用時(shí)，來自油門踏板的值被解釋為：駕駛者對轉(zhuǎn)速的期望值，并且運(yùn)行于某一設(shè)定的調(diào)速率下。

轉(zhuǎn)速的期望值=f（油門踏板的值）

該控制方式類似于全程式的機(jī)械調(diào)速器。

3.1.4扭矩限制

發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的最大扭矩可用以下方式進(jìn)行限制：

l 煙度限制

最大扭矩的限制與吸入的空氣壓力和空氣溫度有關(guān)，這兩個(gè)參數(shù)決定進(jìn)氣量。由最大進(jìn)氣量限制最大扭矩，防止發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙。

l 發(fā)動(dòng)機(jī)保護(hù)

不管在什么狀態(tài)下，一旦冷卻液溫度超出上限，最大扭矩必須作相應(yīng)的減小，以防止發(fā)動(dòng)機(jī)過熱。

l 應(yīng)急扭矩限制

當(dāng)診斷出電控系統(tǒng)有嚴(yán)重問題時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)將降低最大扭矩，迫使駕駛員去維修站修正錯(cuò)誤。以下的錯(cuò)誤類型可能導(dǎo)致該功能發(fā)生：油門踏板傳感器故障,轉(zhuǎn)速信號(hào)故障,電磁閥驅(qū)動(dòng)故障。

3.1.5噴油定時(shí)調(diào)整

噴油定時(shí)的調(diào)整是為了滿足排放法規(guī)和燃油經(jīng)濟(jì)性的需要，同時(shí)還要兼顧到冷起動(dòng)和低噪聲。噴油定時(shí)的調(diào)整與發(fā)動(dòng)機(jī)性能和附加修正有關(guān)。

噴油定時(shí)=f（轉(zhuǎn)速，噴油量，冷卻溫度，進(jìn)氣壓力，大氣壓力）

3.1.6燃油溫度補(bǔ)償

隨著溫度的升高，發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降。原因是：燃油密度下降和粘度的下降，噴油泵的泄漏量增加。通過測量的燃油溫度和相應(yīng)的調(diào)整控制補(bǔ)償來平衡溫度對噴油量的影響。

3.1.7各缸均勻性

由于噴油器的制造公差不同而引起的燃油噴射量不同，可能會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)各缸工作部均勻，BOSCH，威特和德爾福電控系統(tǒng)具有各缸均勻性補(bǔ)償功能。

3.1.8冷起動(dòng)輔助控制

為達(dá)到良好的冷起動(dòng)效果，CA4DC2，道依茨等型號(hào)柴油機(jī)具有進(jìn)氣預(yù)熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)預(yù)熱時(shí)間長短由ECU根據(jù)當(dāng)前冷卻液溫度而定。

3.2發(fā)動(dòng)機(jī)保護(hù)功能

3.2.1性能降低處理

一旦檢測到電控系統(tǒng)自身有問題時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)將啟動(dòng)性能降低功能。相應(yīng)的性能下調(diào)量與超出或低于設(shè)定值的偏差有關(guān)。以下的任何一種或幾種情況都將導(dǎo)致性能降低功能啟動(dòng)：

l 冷卻液溫度太高

l 機(jī)油壓力太低，如果機(jī)油壓力太低最大允許轉(zhuǎn)速將下調(diào)（可選項(xiàng)）

l 濾清器堵塞

l 油門故障

l 傳感器故障

l 通過CAN發(fā)送了降低性能的指令

3.2.2發(fā)動(dòng)機(jī)停車

在異常的條件下，如果操作者打算停機(jī)或在起動(dòng)開始時(shí)(就診斷出有問題)系統(tǒng)阻止起動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)將被停機(jī)。以下幾種條件下導(dǎo)致停機(jī)：

l 按動(dòng)熄火開關(guān)

l 冷卻液溫度太高

l 機(jī)油壓力太低

l 通過CAN發(fā)送了停機(jī)的指令

l 通過CAN發(fā)送了阻止起動(dòng)指令

l 通過發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)開關(guān)發(fā)送了停機(jī)的指令

3.3整車功能

3.3.1發(fā)動(dòng)機(jī)排氣制動(dòng)

CA4DC2電控發(fā)動(dòng)機(jī)排氣制動(dòng)不受ECU控制，ECU只接受排氣制動(dòng)開關(guān)的信號(hào)，同時(shí)做出停油控制。

3.3.2最大車速限制

最大車速控制功能設(shè)定最大的行車速度限制，防止駕駛者超速行駛。最大車速限制值由電控系統(tǒng)預(yù)先編程設(shè)定。

3.3.3巡航功能（未使用）

車輛按照一個(gè)恒定的車速行駛，不需要駕駛者控制油門踏板。駕駛者可以通過巡航控制開關(guān)調(diào)整車速。

*巡航操作：

Ø 進(jìn)入巡航：點(diǎn)動(dòng)一下SET+開關(guān)，則以當(dāng)前車速作為巡航設(shè)定車速進(jìn)入巡航功能；

Ø 加速、減速：連續(xù)按SET+或SET-，則巡航設(shè)定車速以一斜率增加或減少；點(diǎn)動(dòng)SET+或SET-則巡航設(shè)定車速以一步長增加或減少。

Ø 退出巡航：踩剎車、離合，或者按動(dòng)OFF（ON/OFF開關(guān)為自復(fù)位開關(guān)，常態(tài)ON）、排氣制動(dòng)開關(guān)，都可以退出巡航。

Ø 巡航恢復(fù)：退出巡航后，可以按SET+再次進(jìn)入巡航（以當(dāng)前車速作為巡航設(shè)定車速），如果按動(dòng)RESUME開關(guān)，則恢復(fù)退出巡航前的巡航設(shè)定車速。

Ø 踩油門加速：在巡航功能激活狀態(tài)下，司機(jī)踩油門則處于加速狀態(tài)，并且巡航功能不退出，當(dāng)司機(jī)停止踩油門后，馬上恢復(fù)巡航狀態(tài)，車輛減速，減到踩油門之前的巡航設(shè)定車速。

3.3.4空調(diào)怠速提升功能

關(guān)閉空調(diào)怠速提升開關(guān)，怠速將從710r/min提升到810r/min，以滿足增加的空調(diào)扭矩需求。

3.3.5蓄電池電壓監(jiān)測

ECU控制器會(huì)隨時(shí)監(jiān)測蓄電池的電壓，在蓄電池電壓不足的情況下會(huì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)怠速以及時(shí)對蓄電池充電。

4.通訊接口

4.1 ISO接口

ISO通訊接口采用ISO9141（K線）標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)通訊方式，可實(shí)現(xiàn)與電控單元之間的數(shù)據(jù)交換。它包括有以下功能：

l 診斷數(shù)據(jù)的交換（錯(cuò)誤信息，清除出錯(cuò)列表）

l 控制系統(tǒng)的編程（讀取和編程有關(guān)參數(shù)）

l 實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)測試功能

l 讀出測量值和計(jì)算值

4.2 CAN接口

CAN采取SAE J1939標(biāo)準(zhǔn)，是一種高速串行通訊方式，該通訊方式主要用于不同的電控單元之間。它包括有以下功能：

l 數(shù)據(jù)的交換

l 讀出測量參數(shù)值和計(jì)算值

l 噴射限制

l 發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)操作

l 降低性能操作

l 輸入默認(rèn)值或性能特征量（替代油門踏板等）

4.3發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接口

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接口用于向轉(zhuǎn)速表或變速箱控制單元傳送轉(zhuǎn)速信號(hào)，這樣可以不必再裝一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器。轉(zhuǎn)速信號(hào)為數(shù)字式，并且信號(hào)脈沖個(gè)數(shù)可預(yù)先設(shè)置。

5.診斷功能

電控單元具有實(shí)時(shí)自診斷功能，一旦電控單元檢測出故障，會(huì)將故障信息以及當(dāng)前的環(huán)境信息存儲(chǔ)到電控單元中，同時(shí)在儀表盤上的故障指示燈閃亮，通知駕駛者需要去維修站進(jìn)行維修！

在維修站由維修人員使用專門的診斷工具連接到電控單元上，讀出故障信息。發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈沒有熄滅，說明發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)有故障，可再按故障代碼的方法檢測和排除。

1) 將點(diǎn)火開關(guān)由“ON”旋轉(zhuǎn)到“OFF”的位置（關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)）。

2) 將診斷儀的接口線束同發(fā)動(dòng)機(jī)的診斷插座連接（詳見故障診斷儀的使用說明書）。

3) 將點(diǎn)火開關(guān)由“OFF”旋轉(zhuǎn)到“ON”的位置，不要起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

4) 打開診斷系統(tǒng)軟件，選擇發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商。

5) 在診斷儀顯示的功能選擇界面中，選擇“故障診斷”。

6) 在常規(guī)選擇界面中，選擇“讀取故障代碼”。

7) 診斷儀顯示：鎖讀的“故障代碼”。如：

故障代碼

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