东风雪铁龙毕加索轿车全车维修手册-05TU5JP发动机电控系统及其检修.pdf
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1、TU5JP 发动机电控系统及其检修 一、概述 TU5JP 发动机采用德国 BOSCH 公司最新开发的 M7.4.4 电子控制多点燃油喷射系统, 适应中国目前的燃油品质, 采用耐铅氧传感器, 实现闭环控制。 四个喷油器顺序按需要喷油。 采用计算机控制直接点火方式,取消了分电器,顺序点火。该控制系统控制了废气的排放, 降低了油耗,改善了冷、热机的动性能,并且加速响应快,提高了驾驶乐趣。 M7.4.4 系统采用集中控制方式。根据各传感器的反馈信号,车载计算机同时控制燃油 喷射系统和点火系统、 怠速自动调节和可变流量助力转向系统等, 并且通过多路传输系统与 自动变速器、防抱死系统、防盗系统等计算机进行
2、交互控制。由于采用了多路传输系统,各 系统可共用某些传感器和执行机构,减少了结构上的复杂程序,有利于整体布局。 该系统具有自动诊断和应急备用功能, 当某传感器或执行机构出现故障信息时, 计算机 可自动判断并存储故障, 维修人员可利用位于仪表板上的故障警报灯显示的闪光码或专用诊 断设备了解故障信息。 对于缺少的某些传感器信号, 计算机取用内存中的后备值来暂时取代, 保证发动机运行,直到修理恢复为止。 M7.4.4 系统原理图见 2-8-1。 图 2-8-1 M7.4.4 系统原理图 1-电控单元 3-进气压力温度传感器 4-步进电机 5-节气门总成 7-节气门位置传感器 8-诊断接头 9-仪表板
3、 11-故障报警灯 12-喷射双继电器 13-惯性开关 14-蓄电池 15- 空调中断继电器 16-助力转向压力传感器 18-炭罐 19-油箱 20-压力调节器 2l-汽油泵 22-汽油滤清器 23-发动机转速/曲轴位置传感器 24-车速传感器; 25-氧传感器 26-火花塞 (4 个) 27-点火线圈 28-燃油分配管 29-汽油喷嘴 (4 个) 30-发动机水温传感器 31- 爆震传感器 32-炭罐电磁阀 二、电喷控制系统的工作原理 1、M7.4.4 系统主要管理以下功能: (1)发动机输出转矩; (2)多点顺序喷射; (3)稳定的双点点火; (4)尾气排放达到标准(L4 标准) ; (5
4、)发动机冷却; (6)通过多路传输系统与其它计算机通信; (7)闭环控制系统(不包括自诊断 EOBD) ; (8)从各传感器接收信息。 2、计算机控制喷嘴开启时刻的参考参数 (1)驾驶者的意愿(节气门位置传感器) ; (2)发动机工作温度状况(发动机水温传感器) ; (3)进气总量(进气压力温度传感器和发动机转速传感器) ; (4)发动机运行条件:起动、怠速、稳定、过渡、喷射切断和重起动转速(怠速调节 步进电机、发动机转速传感器、速度信息) ; (5)浓度调节(氧传感器) ; (6)炭罐排放(炭罐排放电磁阀) ; (7)进气压力(进气压力温度传感器) ; (8)蓄电池电压(蓄电池) ; (9)
5、爆震探测(爆震传感器) ; (10)1 号气缸上止点定位(在点火阶段探测) 。 3、计算机计算点火提前角的参考参数有: (1)发动机位置及转速(发动机转速传感器) ; (2)进气压力(进气压力、温度传感器) ; (3)爆震探测(爆震传感器) ; (4)空调压缩机状态(空调计算机信息、智能控制盒或压力开关) ; (5)发动机发热状况(发动机水温传感器) ; (6)车速信息(车速传感器或 ABS 计算机) ; (7)进气总量(进气压力、温度传感器和发动机转速传感器) ; (8)蓄电池电压。 4、计算机内部管理功能 (1)怠速调节(怠速调节步进电机) ; (2)在怠速和非怠速下,稳定发动机转速; (
6、3)燃油供应(燃油泵) ; (4)传感器供电; (5)氧传感器加热; (6)炭罐排放(炭罐排放电磁阀) ; (7)通过喷射切断,限制发动机最大转速; (8)助力转向的限位力矩补偿(在转向转到极限位时,发动机转速自动增加) ; (9)电力支持(拔下钥匙后维持对计算机的供电) ; (10)自诊断。 5、计算机外部管理功能 (1)发动机转速信息; (2)发动机水温信息; (3)发动机水温报警; (4)燃油消耗信息; (5)诊断指示灯; (6)最低燃油量; (7)与售后诊断工具的通信; (8)与其它计算机的通信(智能控制盒、车轮防抱死等) ; (9)发动机冷却(一个或多个风扇组控制) ; (10)应答
7、式防盗起动; (11)空调压缩机的运行。 6、特定工况计算机的运行策略 (1)起动阶段: 打开点火钥匙,发动机未开始工作时,计算机通过对双继电器 13s 的控制,起动燃油 泵。一旦发动机转速超过 20rmin,燃油泵将被持续供电。 起动时,计算机需要了解发动机的准确位置,以便在压缩阶段给气缸定位。 (2)起动阶段的调节: 在起动时,计算机通过喷嘴来控制燃油的流量; 以非同步方式喷射的汽油量只取决于以下因素: a-水温; b-进气压力; 发动机一旦起动成功,则汽油以同步方式喷射,喷油量随以下因素变化: a-水温; b-进气压力; c-发动机转速; 怠速由怠速调节步进电机来控制。 (3)过渡转速运
8、行: 在过渡转速时(加速减速) ,喷射时间的计算由以下信息决定: 发动机转速(发动机转速传感器) ; 节气门位置信息(节气门位置传感器) ; 进气压力(进气压力温度传感器) ; 发动机水温(水温传感器) ; 进气温度(进气压力温度传感器) 。 (4)喷射切断: 当松开踏板或制动时, 如果发动机转速高出某个范围时, 计算机就切断喷射以便减少油 牦,减少排放污染,避免三元催化器温度上升。 (5)再喷射: 松开加速踏板后,如果发动机转速低于某个范围,就要实施再喷射,使发动机转速高于 怠速,避免在减速时由于发动机惯性而产生熄火。 (6)驾驶舒适性: 计算机通过获取以下部件信息来改善发动机转速,提高发动
9、机运转的稳定性: 助力转向油压开关; 车速传感器; 交流发电机负载状况; 空调压缩机运转状况; 风扇电机消耗功率; 变速器传动比变化; 为了确保驾驶舒适性的最佳力矩, 计算机主要确定点火提前角和怠速调节步进电机的位 置。 (7)电力保持(在熄火后维持计算机供电) : 这项功能使计算机可以进行以下管理: 发动机冷却; 保留运行参数和故障记录。 在熄火时,计算机至少保持对多功能双继电器供电 5s,这个时间可以根据发动机水温 而变化。电力保持阶段可以保存自上次熄火以来获得的最新参数,电力保持阶段后,计算机 不再被供电。 三、电喷系统结构特点及参数 1、进气压力及温度传感器 进气压力及温度传感器是将进
10、气压力传感器和进气温度传感器合为一体,插在进气管 中,型号是 DS-S2-TF。可以连续地测量进气管路中的压力和进气温度,由计算机提供 5V 正电源,参见图 2-8-2 和图 2-8-3。计算机利用此信息可确定: 图 2-8-2 进气压力及温 图 2-8-3 进气压力与电压关系 度传感器 发动机进气质量(根据进气流量和进气温度计算) ; 不同气压及发动机负荷状况下的喷射流量; 点火提前角。 进气温度传感器是 CTN 型的,其阻值随温度升高而减小,见图 2-8-4,此信息用于计算 发动机的进气质量。 图 2-8-4 进气温度与电阻阻值关系 2、发动机转速传感器 转速传感器由一个磁铁心和一个线圈组
11、成, 位于离合器壳体上。 齿轮上缺少的 2 个齿是 为了确定 1 缸上止点位置,见图 2-8-5。当盘形齿轮的齿在传感器前转过时会产生变化的磁 场,在线圈中产生交流电压信号,此信号的频率和幅度与发动机转速成比例(见图 2-8-6) 。 传感器与齿轮的间隙:10.5mm(不可调) 。 图 2-8-5 转速传感器与飞轮 图 2-8-6 转速传感器信号 转速传感器的电压信号传到喷射计算机可反映以下信息: (1)发动机转速; (2)转速的急剧变化(只针对欧 3 标准) 。 这些转速变化可以是主动的或被动的,是车辆加速或减速的结果,借助这些信息,计算 机可以管理发动机的状态(停止、起动)和模式(加速、中
12、断、再加速等) 。 计算机根据多次点火之间发动机转速的变化来确定是否点火失败。发动机在正常运转 时,飞轮旋转一圈,盘形齿轮要承受 2 次加速,与之对应的是 2 次点火,如果一次加速没有 被检测到,则意味着一次点火失败,在点火失败时,诊断指示灯会闪烁报警。点火失败对三 元催化器是有害的,如果点火失败次数超过了可调节标准,指示火丁就会持续亮着,见图 2-8-7。 图 2-8-7 发动机点火与转速的关系 R-发动机转速 N-点火次数 0-点火成功 11-点火失败 12-点火失败时的转速变化 3、爆震传感器 燃烧室里混合气体燃烧爆炸而产生的振动现象为爆震。爆震会导致气缸内壁温度的异 常升高而损坏机械零
13、件。TU5JP 发动机的压电爆震传感器安装在发动机缸体上,见图 2-8-8, 拧紧力矩为 205Nm,它发出与发动机振动强度相对应的电压信号,故可以检测到爆震。 图 2-8-8 爆震传感器 计算机收到爆震传感器信号后,会减少对应气缸的点火提前角 3,对于 M7.4.4 系统 最高可减少 12。在减少点火提前角的同时,计算机还调节空气燃油混合比浓度,以避 免排气温度过高。 当发动机无爆震时,气缸中压力变化与爆震传感器对应的信号如图 2-8-9 所示,爆震传 感器信号较平缓。 图 2-8-9 无爆震时气缸压力与爆震传感器信号关系 h-气缸中压力变化曲线 i-爆震传感器信号 当发动机有爆震时,气缸中
14、压力变化与爆震传感器信号如图 2-8-10 所示,最高压力处 波动剧烈,对应的爆震传感器信号也出现强烈抖动。 图 2-8-10 有爆震时气缸压力与爆震传感器信号关系 h-气缸中压力变化曲线 i-爆震传感器信号 4、发动机水温传感器 发动机水温传感器(见图 2-8-11) ,位于出水室,拧紧力矩 18Nm。 图 2-8-11 水温传感器 发动机水温传感器有两个功能: (1)它将冷却管路的水温状况传给计算机; (2)通过多路传输系统的智能服务器(BSI)将发动机水温信息传送到组合仪表上的 水温表。 计算机需要水温信息是为了: 计算点火提前角; 计算喷射时间; 怠速调节; 发动机冷却。 水温传感器由
15、计算机提供+5V 电源,它是 CTN 型传感器,阻值随水温的升高而减小, 见图 2-8-12。 图 2-8-12 水温与电阻阻值关系 水温传感器一般为 3 通道形式,各通道的功能如下: 通道 1:到计算机的水温信号(+5V 电压供电) ; 通道 2:到计算机接地; 通道 3:到组合仪表上水温表的水温信号。 对于具有多路传输系统的毕加索轿车是通过 CAN 总线来传输发动机水温信息的,因此 通路 3 未连接。 5、发动机水温报警开关 发动机水温报警开关(见图 2-8-13) ,位于气缸盖上,拧紧力矩 18Nm。 图 2-8-13 水温报警开关 当发动机水温超过一定标准时,发动机计算机控制水温报警灯
16、报警,其信号来源于水 温报警开关, 水温报警开关固定在发动机壳体上并和水温传感器并联, 因此当它处于断开状 态时,不影响发动机水温传感器的工作,当水温超过一定标准后,水温报警开关闭合接地, 此时就将此接地信号传到发动机的计算机亡。 水温报警开关的导通温度:1182,在采用多路传输系统的毕加索轿车上,是通过 CAN 系统传输此信息。 6、空调压力开关 空调压力开关, (图 2-8-14) ,是“三级”压力开关,用 12V 的电压信号通知发动机计 算机,计算机则控制冷却风扇电机运转。 图 2-8-14 空调压力开关 当开空调时,风扇电机低速运转,此时,制冷管路中的压力 P2.5bar; 当空调系统
17、压力 P16bar 时,风扇电机中速运转; 当空调系统压力 P21bar 时,风扇电机高速运转。 7、点火线圈 点火线圈型号为 BBC2.2ND.T 双线圈,由 2 个带双高压输出口的线圈组合组成,它直 接连在火花塞上。每个线圈组由一对相互联接的初级、次级线圈组成(见图 2-8-15) 。发动 机计算机根据转速和卜止点位置信息,通过交替控制初级线圈来控制点火时刻和顺序。 为了能够控制各缸的点火, 计算机必须确定 1 号气缸的上止点位置, 具体为根据点火线 圈信号, 采用点火工况检测技术判别。 该技术是根据一缸和四缸点火线圈出口压力的不同来 判断各缸工:作状况的,因为在点火时,处于压缩工况和排气
18、工况的两缸中气压是不同的, 压力越大的气缸,其电压越大。 四缸处于压缩工况、一缸处于排气工况时,缸内电压变化见图 2-8-16。 图 2-8-15 点火线圈 图 2-8-16 四缸压缩一缸排汽的缸内电压变化 从 t0时刻起,计算机下达点火命令,四缸和一缸次级线圈电压 VHT4和 VHTI同时以相反 特征增长。 电压 VPH从 0V 开始直到一缸的火花塞电压突然衰弱, VPH电压则开始正向增加, 但能随着 VHT4的特征变化。VPH电压继续上升,当 VHT4达到 Tion点时,即四缸火花塞电离, 产生电弧后,VPH震荡并且逐渐趋向缓和。 一缸处于压缩工况、四缸处于排气工况时,缸内电压变化见图 2
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