電噴發(fā)動機(jī)自動斷油功能的原理與應(yīng)用

文/上海 李明誠

眾所周知，電子控制器件(包括傳感器、ECU、執(zhí)行器)出現(xiàn)嚴(yán)重故障在所難免，但電控汽車具有比較完善的失效保護(hù)功能(又稱為“安全策略”)，當(dāng)某控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，而且該故障對自動控制構(gòu)成較大危害時(shí)，為了保護(hù)電控汽車不受進(jìn)一步損害，電控單元(ECU)在存儲故障代碼的同時(shí)，自動進(jìn)入失效保護(hù)狀態(tài)，并且啟用若干保護(hù)性措施。

例如，濰柴WP6.210型電控柴油機(jī)(中通客車采用)裝備博世公司的高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)，其失效保護(hù)策略分為4級：第一級為缺省值控制；第二級為降低扭矩；第三級為跛行控制，限制發(fā)動機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速，保證汽車?yán)^續(xù)行駛的同時(shí)避免運(yùn)行危險(xiǎn)；第四級為斷油停機(jī)保護(hù)。

電控汽車的自動斷油功能大體分為機(jī)械式燃油自動切斷和ECU控制式燃油自動切斷兩種類型。

一、機(jī)械式燃油自動切斷系統(tǒng)

有的汽車發(fā)動機(jī)安裝了慣性燃油切斷裝置(又稱為慣性開關(guān)、碰撞開關(guān))，汽車設(shè)置慣性燃油自動切斷裝置的目的，是在汽車遭遇強(qiáng)烈碰撞或者翻滾時(shí)自動切斷電動燃油泵的電路，使燃油泵立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，避免燃油從破損的油管中噴出而引發(fā)重大火災(zāi)事故。

1. 慣性斷油裝置的基本結(jié)構(gòu)

典型的慣性燃油自動切斷裝置包括永久磁鐵、錐形體內(nèi)的一個鋼球(又稱質(zhì)量塊)、觸發(fā)板和一對電觸點(diǎn)(見圖1)。鋼球平時(shí)被磁鐵吸引在錐面底部的中心位置，如果汽車發(fā)生強(qiáng)烈碰撞，鋼球的慣性力克服磁吸力，沿著斜面向上滾動，當(dāng)鋼球撞擊觸發(fā)板時(shí)，觸發(fā)板斷開一對觸點(diǎn)，使燃油泵電路斷開，燃油泵立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，從而避免燃油從破損的油管中噴出。與此同時(shí)，觸發(fā)板向上推動復(fù)位按鈕，使之升起(打開它的蓋子，可以看到該按鈕處于伸張狀態(tài))。要使燃油泵重新運(yùn)轉(zhuǎn)，必須按下慣性開關(guān)的頂部，使復(fù)位桿復(fù)位，觸點(diǎn)重新閉合，燃油泵繼電器與動力控制模塊(PCM)之間的電路才會恢復(fù)正常的通路狀態(tài)。

2. 慣性斷油裝置的控制原理

⑴ 東南富利卡轎車

東南富利卡轎車4G63發(fā)動機(jī)的慣性斷油裝置采用圖2所示的控制方式。

⑵ 雪鐵龍轎車

雪鐵龍轎車裝備了油路慣性開關(guān)，它通過控制雙密封噴射繼電器去切斷燃油泵的電路(見圖3)。

3. 慣性斷油裝置的檢測要點(diǎn)

設(shè)置了油路慣性切斷開關(guān)的汽車，如果發(fā)生強(qiáng)烈碰撞，可能造成慣性開關(guān)彈起，發(fā)動機(jī)將無法再啟動。如果懷疑油路慣性開關(guān)有問題，可以短接它，然后再啟動，看是否有效。

有可能出現(xiàn)不太強(qiáng)烈的振動(如路面顛簸、后橋減振器嚴(yán)重?fù)p壞等)而引起燃油自動切斷裝置觸發(fā)的情況。因此，當(dāng)汽車發(fā)生無法啟動或者自動熄火之類的故障時(shí)，不要忘記檢查燃油慣性開關(guān)是否處在接通位置。

如果油路慣性開關(guān)已經(jīng)復(fù)位，發(fā)動機(jī)仍舊不能啟動，需要檢查電子防盜系統(tǒng)是否已經(jīng)鎖死。

表1 幾種車型燃油自動切斷裝置的安裝位置

4. 慣性斷油裝置的設(shè)置程序

以長安福特嘉年華轎車為例，該車裝備了燃油系統(tǒng)慣性切斷開關(guān)，它位于左前車門門檻的裝飾板里面，為一紅色按鈕。當(dāng)汽車發(fā)生意外碰撞事故以及突遭強(qiáng)烈振動時(shí)，燃油切斷開關(guān)上的按鈕會跳起，使燃油供應(yīng)中斷。如果要重新啟動發(fā)動機(jī)，應(yīng)當(dāng)執(zhí)行燃油切斷裝置的設(shè)置程序，其步驟如下：

⑴ 轉(zhuǎn)動點(diǎn)火開關(guān)至“0”位，檢查燃油系統(tǒng)是否存在泄漏，如果發(fā)現(xiàn)泄漏，立即進(jìn)行維修；

⑵ 如果沒有泄漏，用一字形螺釘旋具取下慣性開關(guān)的銷子，并且按下按鈕；

⑶ 轉(zhuǎn)動點(diǎn)火開關(guān)至“Ⅱ”位，等待幾秒鐘；

⑷ 轉(zhuǎn)動點(diǎn)火開關(guān)至“Ⅰ”位；

⑸ 再次檢查燃油系統(tǒng)是否存在泄漏，如果沒有泄漏，則燃油自動切斷裝置的設(shè)置程序完成。

5. 慣性斷油裝置的維護(hù)事項(xiàng)

⑴ 如果看到或者聞到燃油系統(tǒng)存在任何漏油，切勿按下油路慣性開關(guān)。在排查燃油系統(tǒng)泄漏故障之前，暫時(shí)不要將燃油切斷開關(guān)復(fù)位。

⑵ 對于已經(jīng)觸發(fā)的燃油自動切斷裝置，在復(fù)位之前，要先給燃油系統(tǒng)加壓(讓電動燃油泵運(yùn)轉(zhuǎn))，再仔細(xì)檢查燃油系統(tǒng)各處是否存在泄漏現(xiàn)象。

⑶ 無論如何不能在燃油慣性開關(guān)斷開的情況下，將汽車交付送修方。

⑷ 幾種車型燃油自動切斷裝置的安裝位置如表1所示。

二、ECU控制式燃油自動切斷系統(tǒng)

事實(shí)上，并不是汽車遭遇強(qiáng)烈碰撞時(shí)才需要斷油。汽車的運(yùn)行環(huán)境十分復(fù)雜，還有許多情況需要電控系統(tǒng)適時(shí)斷油，遠(yuǎn)非機(jī)械式慣性開關(guān)一種裝置能夠勝任，為此，電腦控制式燃油自動切斷系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

1. 系統(tǒng)所采用的信號種類

對多數(shù)車型而言，當(dāng)以下傳感器信號失常時(shí)，電控單元啟用燃油自動切斷功能：⑴曲軸位置傳感器；⑵凸輪軸位置傳感器；⑶節(jié)氣門位置傳感器；⑷點(diǎn)火信號。

例如，奔馳轎車272型發(fā)動機(jī)，ME控制單元實(shí)施燃油自動切斷依據(jù)的是下列信號：⑴曲軸位置傳感器(B70)采集的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號；⑵節(jié)氣門位置傳感器(M16/6)采集的負(fù)荷信號；⑶安全系統(tǒng)控制單元(N2/7)采集的碰撞信號；⑷安全系統(tǒng)控制單元(N2/7)通過底盤數(shù)據(jù)總線CAN間接采集的碰撞信號(見圖4)。

對于豐田卡羅拉轎車，如果ECM中存儲了故障碼P0351(點(diǎn)火器A初級/次級電路)、P0352(點(diǎn)火器B初級/次級電路)、P0353(點(diǎn)火器C初級/次級電路)、P0354(點(diǎn)火器D初級/次級電路)這4個故障碼中的任意一個，ECM將啟用失效保護(hù)模式，失效保護(hù)的內(nèi)容是ECM切斷該缸供油，直到故障排除。

對于多數(shù)克萊斯勒轎車的燃油噴射發(fā)動機(jī)，其點(diǎn)火線圈正極接線柱和電動燃油泵的電壓是由自動切斷(ASD)繼電器提供的，所以當(dāng)ASD繼電器出現(xiàn)故障時(shí)，點(diǎn)火線圈初級繞組正極接線柱的電壓為0V。ASD繼電器由PCM控制，當(dāng)汽車發(fā)生碰撞、點(diǎn)火開關(guān)仍然接通而發(fā)動機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，能夠自動將燃油泵電路斷開，并防止點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生火花。

2. 與安全氣囊系統(tǒng)整合在一起

許多安全氣囊系統(tǒng)具有如下應(yīng)急保護(hù)功能：當(dāng)安全氣囊系統(tǒng)被觸發(fā)時(shí)，會自動斷開燃油泵電路(為了使發(fā)動機(jī)立刻熄火，以減少火災(zāi)危害)，同時(shí)打開中控門鎖(目的是讓車內(nèi)的人員逃離出來)、打開應(yīng)急燈(為了讓附近的人知道該車發(fā)生了事故，進(jìn)而采取救援行動)和開啟頂燈(為了讓車內(nèi)、車外的人看得見)。

⑴ 寶來轎車

寶來1.8轎車的燃油泵繼電器(J17)有7個端子，它不僅受發(fā)動機(jī)ECU的控制，而且受安全氣囊ECU的控制。這是因?yàn)橐坏┌踩珰饽乙仨毩⒓辞袛嗳加凸?yīng)，否則容易發(fā)生火災(zāi)。

⑵ 奔馳轎車

奔馳轎車ME控制單元激活燃油自動切斷功能的原理如下：ME控制單元識別到節(jié)氣門組件發(fā)生機(jī)械故障時(shí)，通過調(diào)節(jié)對噴油器Y62的調(diào)制脈寬，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在怠速時(shí)限制在1400r/min左右，在行駛時(shí)限制在1800r/min左右；如果ME控制單元識別到發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速失常，通過燃油泵控制單元關(guān)閉燃油泵；如果ME控制單元識別到強(qiáng)烈的碰撞信號，也通過燃油泵控制單元關(guān)閉燃油泵，并且短促地激活噴油器，以便讓燃油系統(tǒng)卸壓(見圖4)。

⑶ 奧迪轎車

一輛2003款奧迪A6 2.4L轎車，行駛里程6萬km，早晨發(fā)動機(jī)啟動運(yùn)轉(zhuǎn)10s后，出現(xiàn)毫無征兆的自動熄火現(xiàn)象。用VAG1552故障診斷儀檢測，讀到故障碼為18017—碰撞切斷，說明該車的燃油自動切斷功能在起作用。

為了查明發(fā)動機(jī)觸發(fā)碰撞保護(hù)功能的真正原因，進(jìn)行了以下檢查：人坐在車內(nèi)，將車內(nèi)頂燈開關(guān)撥到車門接觸位置，并且通過車內(nèi)門鎖開關(guān)鎖好車門，然后啟動發(fā)動機(jī)，10s后發(fā)動機(jī)果然自動熄火，而且全車門鎖自動打開，車內(nèi)頂燈和危險(xiǎn)警告燈也自動點(diǎn)亮，說明自動熄火故障是由碰撞保護(hù)功能引起的，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)檢查安全氣囊系統(tǒng)和中央門鎖系統(tǒng)。

先用VAG1552故障診斷儀檢測安全氣囊系統(tǒng)，顯示系統(tǒng)正常。安全氣囊指示燈在接通點(diǎn)火開關(guān)或發(fā)動機(jī)啟動后能自動熄滅。詢問駕駛?cè)说弥?，該車沒有發(fā)生過強(qiáng)烈碰撞。再檢測中央門鎖系統(tǒng)，讀到故障碼“01366”—因碰撞信號使中央門鎖開啟。檢查中央門鎖系統(tǒng)的線路以及碰撞傳感器，沒有發(fā)現(xiàn)異常。試著斷開駕駛?cè)藗?cè)轉(zhuǎn)向柱安全氣囊螺旋電纜導(dǎo)線側(cè)插接器，發(fā)現(xiàn)自動熄火的現(xiàn)象消失了，儀表盤上的安全氣囊指示燈亮起，說明自動熄火故障確實(shí)由安全氣囊系統(tǒng)所引起。使用一個同型號的安全氣囊控制單元進(jìn)行替換，并且重新編碼，再做道路試驗(yàn)，發(fā)動機(jī)恢復(fù)了正常。

分析這一故障產(chǎn)生的機(jī)理，由于安全氣囊控制單元內(nèi)部損壞(安全氣囊控制單元本身損壞不記憶故障碼)，該系統(tǒng)通過其上的69號導(dǎo)線(紫/藍(lán)色，連接中央門鎖控制單元4號端子)輸出了碰撞信號，于是切斷燃油供應(yīng)，同時(shí)中央門鎖控制單元指令開啟所有車門鎖、車內(nèi)頂燈以及危險(xiǎn)警告燈。

三、小結(jié)

當(dāng)電控汽車發(fā)生無法啟動或者不明原因的自動熄火故障時(shí)，汽修人員需要甄別電控汽車是否進(jìn)入了失效保護(hù)模式，了解這種運(yùn)行模式具有哪些特點(diǎn)，是否激活了安全氣囊系統(tǒng)的“碰撞燃油切斷”功能。為此，離不開讀取故障碼、分析數(shù)據(jù)流、查閱電路圖，必要時(shí)展繪電動燃油泵的控制電路，以便找出導(dǎo)致汽車進(jìn)入斷油保護(hù)模式的真正原因，以便采取針對性強(qiáng)的維修措施。