数字式发动机电子伺控系统 DME M3.3,M60,8缸

以下的功能由数字式发动机电子伺控系统来执行:

 

DME M3.3 的燃油喷射控制

当点火开关接通时,首先对所有的气缸进行一次短暂的喷油。作为启动过程的初始阶段,每一个工作循环 (曲轴转2圈) 对每个气缸进行一次喷油。

根据设定好的起动基本喷油量和由冷却液温度和进气温度的输入信号得出的校正量,得出的喷油时间 (ti) 。根据参考标记传感器信号位置来得出气缸控制量。

发动机运转了数圈 (取决于凸轮轴的位置和起动转速) 后,数字式发动机电子伺控系统接收到凸轮轴位置传感器的信号。

在检测到凸轮轴的位置之前,总是进行2次点火过程 (曲轴每转动一圈便进行一次点火) 。现在可以确定,是否应校正气缸点火分配。

如果在发动机运转时没有检测到凸轮轴的位置传感器信号,仍然进行2次点火过程。然而在这种情况下,不能保证喷射时刻发生在作功冲程中。

当驾驶员踏下加速踏板 (节气门电位计信号) 和需要增加发动机的转数时,系统便开始提高加速时混合比的浓度过程。这里对已完成了喷油过程的气缸会增加一个中间喷油过程。对以后的气缸,为了提高燃油混合比的浓度,会延长正常的喷油时间 (ti) 。

DMEM3.3具有一个气缸单独燃油喷射系统 (Cylinder-Individual-Fuel-Injection) CIFI。CIFI指的是对每一个气缸进行独立控制。 该系统保证了在进气阀开启之前,完成对每一个气缸的喷油。通过这一方式可以得到最佳的燃油空气混合比,从而改善燃烧,降低油耗。

如果在点火或燃油喷射系统中有故障存在,每一个气缸的输出级可以被独立地切断。这些故障然后被存储在故障存储器中。

带静态高压分电器的点火系统

每个气缸都有一个自己的输出级控制点火线圈;它们通过火花塞接头传送高压 (高达 32 kV) 。这说明对每一个气缸的点火角度的改变都可以快速独立进行控制。

因为转动的部件被省略了,因此点火角度控制的有效范围便增大了。凸轮轴传感器用来保证正确的点火顺序。

根据转速信号和负载信号,DME控制单元确定点火角度 (点火时刻) 并将其通过点火输出级输出。在这里,其他的输入信号如发动机温度、进气温度、节气门的位置、爆震控制和自适应变速箱信号都被考虑进去。

如果气缸识别传感器 (凸轮轴传感器) 出现故障,系统就会切换到并行点火,即每个气缸的点火线圈在曲轴每转动一圈内相应的某一固定点火时刻被控制。

点火电路监控

点火电路监控的功能可以识别到各个气缸点火失败情况 (自诊断) ,从而防止损坏废气触媒转换器。 废气的净化不会恶化,因为有故障的气缸被停止供油。

次级电路监控是靠一个"分流器" (8个点火线圈的共享次级接地电缆的电阻) 进行工作的。在每一次点火时,分流器上的电压变化被输送到控制单元。

在点火成功之后 (各个气缸初级电路监控结果正常) ,如果点火故障探测值没有达到临界值 (5 V) ,则故障被设定,故障报警灯会亮起 (仅适用于美国车型) ,相关的喷射输出级被断开。

怠速控制

在 M60 发动机中,安装了一个新的无磨损的双线圈转动执行器作为怠速执行器。在怠速执行器中旋转滑片只能通过测试设备或通过晃动来检测到。不得用手指或辅助工具,如螺丝刀,移动旋转滑片。否则就无法保证其功能可靠。

怠速阀要执行几个任务,因此它是发动机进气管路中的关键部件。

小量的空气泄漏,例如风箱/法兰不密封或节气门上的缝隙所产生的泄漏,都可以用怠速阀来进行补偿。

在发动机的启动阶段,怠速阀完全开启,并且只在达到怠速之前短暂地关闭。这样可以防止进气管的过高的真空度和蓝烟 (通过阀门杆密封件排出的机油蒸汽) 。

起动发动机时,怠速阀完全打开,此时超过怠速转速。这样可以使发动机容易起动。

怠速阀有一个紧急操作开口间隙,这样可以在断电时保证一定的紧急运行。

在安装了 ASC 或 ASC+T 的车辆上,发动机的牵引力矩是通过怠速阀进行控制的 (MSR功能) 。当驱动轮有停转的危险时,怠速阀开启。这样转速得到提高并且发动机牵引力矩减小。

爆震控制

爆震控制系统的任务

长时间地处于爆震燃烧状态会严重损坏发动机。下列情况会使爆震发生的可能性增大:

由于气缸壁上的残积物和制造方面的偏差,压缩比也可能达到很高的数值。

对没有爆震控制的发动机,在点火的设计中必须考虑到这些不利因素,即通过于与爆震极限值间保持一定的安全值来防止爆震。然而这将不可避免地降低发动机在大负荷区的效率。

爆震控制可防止发动机的爆震运行状态。爆震控制系统对各个实际可能发生爆震的气缸 (各气缸有选择性地调整) ,只要可能即推迟点火时刻。 以此可将点火特性图设计在最佳的耗油值而不必考虑到爆震极限。所以不再需要保持安全距离值。

爆震控制系统对点火时刻进行所有与爆震相关的校正,保证了即便是使用普通燃油 (辛烷值至少为 91) 也可达到可靠的工作状态。

爆震控制提供以下的功能:

爆震控制系统的设计

M60 装备了各气缸独立调校的爆震控制系统。4 个爆震传感器能够识别到爆震燃烧。传感器的信号在 DME 的控制单元内进行判别。

爆震传感器是一个压电陶瓷结构的机械噪声记录器。它拾取机械噪声并将其转化为电压信号。

爆震控制系统的功能

如果发生了爆震,点火就会推迟一定数目的工作周期,然后再逐渐接近原始值。可以对各气缸独立地进行推迟点火的调整 (有选择性地气缸调整) 。这意味着只对实际发生了爆震的气缸进行调整。

如果爆震传感器出现了故障,故障码就会存储在 DME 控制单元的故障存储器中。当出现故障时,通过将点火提前角减小到一定的值以保护发动机。

安装位置/安装条件

4 个爆震传感器是通过8毫米螺钉固定在发动机两组气缸之间缸体的水套上。它们的布局保证了每个传感器能监测两个相邻的气缸。

只能使用螺丝防松胶粘剂来进行螺钉放松。绝对不能使用平垫圈、弹簧垫圈或锁紧垫圈。

爆震控制系统的自检和紧急工作模式

爆震控制系统的自检包括以下的检测工作:

在以上的测试中若发现了故障,爆震控制系统就会被关闭。然后紧急程序开始控制点火正时。同时故障被存储在故障储存器中。紧急程序保证了发动机使用辛烷值最低为 91 号的燃油时,仍然能够正常工作。这取决于发动机的负荷、转速和温度。

诊断步骤无法识别到传感器的插头是否连接错了。如果传感器的插头被插错,会损坏发动机。因此在进行维修保养中,要特别注意传感器的正确安装 (参见维修说明) 。

装有废气触媒转换器车型的双路氧传感器控制

为了使废气触媒转换器达到最大的工作效率,系统尽可能地达到理论空燃比 (过量空气系数=1) 。系统使用了两个加热的氧传感器 (每组气缸的排气管中装有一个氧传感器=双路氧传感器控制) 。它们能够测量出废气中残余氧气的含量,并转换为一定的电压信号传送到控制单元。如果必要的话对混合气的组份比例进行调整,喷射时间也进行相应的改变。如果氧传感器出现了故障, DME 控制单元则根据预先设定好的替代值 (0.45 V) 进行控制。

因为氧传感器需要在约 300 摄氏度时才可工作,所以通过继电器对氧传感器中的加热电阻供电。由 DME 控制单元对继电器进行控制。

热膜式空气质量计

进气管路中的热膜传感器的表面加热温度总是比进气温度高出一个固定值,该值被控制在 180 o C。流经的进气流冷却加热表面同时改变了其电阻。而维持这一恒定温度的加热电流就是用于测定流经的进气质量的变量。DME 控制单元根据这个变量计算出喷射时间。

主要优点:

当发动机停止工作后,热膜空气质量计会烧毁附着在传感器表面的堆积物。任何附着在表面的堆积物都不会直接地影响传感器信号,因为防护膜的恒定高温会进行自动清洁。

带废气触媒转换器车型的燃油箱通风

燃油箱通风管通到一个活性碳过滤器上,在燃油箱中产生的燃油蒸汽被收集到这个活性碳过滤器中。该活性碳过滤器通过另一个管路连接到强制进气装置中。在该管路上安装了一个燃油箱通风阀。

如果燃油箱通风阀开启,强制进气装置利用内部真空将新鲜空气通过活性碳过滤器吸入。新鲜空气将过滤器中收集的燃油送到发动机中以供燃烧。

因为这一另外输入的混合气对燃烧有剧烈的影响,所以油箱通气阀由一个止回阀和一个电控阀组成。 未通电时,在单向阀的作用下油箱通气阀是关闭的。在车辆停止时,止回阀防止在强制进气装置中积累燃油。当强制进气装置中的真空度增加时,止回阀开启。

电控脉冲取决于发动机的转数和负荷。氧传感器控制一进入工作状态,通风循环 (清洁阶段) 就开始了。一个循环结束后,阀门关闭约 1 分钟 (静止阶段) 。

不带废气触媒转换器车型的 CO 修正

可修改 DME 控制单元中的一个匹配值来进行修正。只能通过相应的诊断程序来进行 CO 匹配。

校调

在进气管道中形成的混合气需要一段时间后,才能以废气的形式到达氧传感器。该段时间随发动机负荷和转速的增加而减少。因此氧传感器控制系统的响应时间同样取决于发动机的负荷和转速。氧传感器识别到的混合气成份的偏差,会使系统存储调校值 (已知的修正值) 。通过调校,喷射可提前与标准值更为接近。同样响应时间也会减少。

如果在怠速时 DME 特性曲线的基本喷射值太低,为了保持理论空燃比,氧传感器控制系统必须不断延长喷射时间。在这种情况下,系统得到一个调校值,该值已经修正了基本喷射值。而氧传感器控制装置只进行细微调整。

在发动机工作时进行以下的调校工作:

油箱通气装置的调校

当油箱通气阀打开时,从活性碳过滤器向发动机提供附加的可燃混合气。由氧传感器识别到的混合气空燃比变化,几乎完全通过油箱通气调校值来进行补偿。

怠速空气调校

由怠速阀来进行怠速空气调校。它通过调节空气量来保证恒定的怠速。

怠速混合气调校

如果在油箱通气装置的静止阶段根据节气门的位置识别到了怠速,则每隔一定时间进行一次怠速混合气调校。

部分负荷混合气调校

在部分负荷范围内,每隔一定的时间进行一次混合气调校。在所有的部分负荷范围内都参考已确认的调校值。

进气温度传感器 (NTC-I)

进气温度传感器旋紧在强制进气装置中。利用一个精确的电热丝 (NTC电阻) 将"温度值"转换为电测量变量"电阻值",以便 DME 控制单元进行评估。

点火正时的修正不需要进气温度传感器,因为在进行空气质量测量时进气温度就已经自动地被记录了。在启动过程中,则需要进气温度传感器 (NTC-I) 和冷却液温度传感器 (NTC-II) 。两个传感器的电阻值为计算喷射时间提供了精确的信息。这样就可以避免特殊的热启动故障。

在启动过程中,空气质量计中的气流会产生振动。因此空气质量计的输出值不可以用作喷射时间的修正值。

所以在启动过程中,在任意设定的转速临界范围内,温度传感器信号被用作测量变量。

车速信号

DME 控制单元的许多控制功能都需要输入车速信号 (V 信号) 。

ASC 接口 (自动稳定性控制)

在带有 ASC 的车辆上,也装备有一个带控制电机的副节气门和一个 ADS 控制单元 (独立的节气门控制) 。

功能

通过以下的功能来完成 ASC/MSR 控制 (发动机拖动扭矩控制) :

ABS/ASC 接口

为激活所要求的 DME M3.3 中的 ASC 功能或测定发动机转速,需要以下的 ASC-DME 接口:

名称

DME 控制单元

ABS/ASC 控制单元

点火角度的调整

线脚 Pin 82

线脚 Pin 77

点火屏蔽

线脚 Pin 83

线脚 Pin 81

怠速提高

线脚 Pin 62

线脚 Pin 18

速度信号

线脚 Pin 20

线脚 Pin 47

节气门实际值

线脚 Pin 11

线脚 Pin 20

根据滑动的数值, DME 控制单元从 ABS/ASC 控制系统接收到信息。由 DME 控制单元所进行的控制动作 (或组合控制动作) 是由 ABS/ASC 控制单元确定的。接口信号输入的最长持续时间在2秒钟以下。如果有一个或更多的信号的输入超过2秒钟,故障存储器中就会有故障被记录,同时 ASC 系统被切断。

点火和喷射屏蔽 ZA

DME M3.3的 ZA 功能与目前在 M30 和 M70 发动机中使用的 DME M1.1、M1.2 和 1.7 系统中的功能一致。

如果怠速增加的同时点火屏蔽被激活,在节气门调整时会伴随点火屏蔽和喷射中断。点火屏蔽最多持续2秒钟。

点火调度调整 ZWV

同 DME M1.7 的功能一样,当需要 ASC 控制时,点火点会被"滞后"调整。

怠速增加 LDA

在超速时,怠速作动器开启执行 MSR 功能 (发动机拖动扭矩控制) 。当信号存在时,怠速作动器进一步开启以降低发动机的拖动扭矩并防止后轮的噪声。而且, DME 系统增加超速燃油以防止发动机停止。

当带 ASC 的车辆的运行运行状况进入到控制范围内时, ABS/ASC 控制单元将信号传递到 DME 控制系统 (参见 ASC 功能) 。除了 DME 控制单元的点火角度调整或点火屏蔽之外, ADS 控制单元也能够关闭副节气门以降低发动机转速。为了确定副节气门的调整范围, ADS 控制单元接收 DME 节气门的实际值。然后,如果必要的话,由 ADS 控制电动马达对副节气门进行调整而不理睬驾驶员的动作 (如踏下加速踏板) 。

防盗报警系统 DWA

该车辆由输入 DWA进行防盗保护。如果一个高电平信号存在,输入被激活。

防盗报警是在一定的速度临界值之下起作用的。对速度的要求能够防止当多功能信息屏幕 MID 故障或在 DWA 状态下车辆被停止运行。

在这个临界值以下,当有一个高电平信号存在时防盗系统被触发。在这种情况下, DME M3.3 防止发动机的启动。在这种状况下不能牵引发动机。

二次空气系统 (仅适用于美国车型)

有一个空气泵用于废气的预处理。该叶片泵是由三角皮带机械控制的。空气泵的安装支架是紧固在空调压缩机上的。

空气是通过气缸盖中的纵向管道中的管路吹入的,从这里空气再被吹入到出口管道。

两个单向阀和切断阀防止废气回到空气泵。气动控制的切断阀是由一个电动的转换阀激活的。根据需要,系统由一个电磁离合器进行控制。

CAN 总线

CAN 总线 (Controller Area Network,控制区域网络) 是一个串接的总线系统。所有与它向连接的站点都具有相同的权限。即:每一个控制单元都可以发送和接收。换句话说,所有连接上的控制单元可以通过线路进行"通讯"和交换信息。

因为网络的线性结构,总线系统如果一个站点出现故障,其他所有的站点还是可以利用该总线系统。连接装置包括两个数据连接 (CAN_L和CAN_H) ,它们通过屏蔽 (CAN_S) 而得到防护。

目前,该系统连接到 AGS 和 DME 控制单元上。以后将会与更多的控制单元组合。

连接的控制单元必须都具有相同的 CAN 状态。可以通过诊断接口来检查 CAN 的状态。 CAN 状态 (总线类型) 在连接到 CAN 总线的相关控制系统的标牌上注明。

以下的信息由变速箱电气修正控制 AGS 通过 CAN 进行交换: