发动机功率电子控制系统 EMLIIIS

提示

如果踏板位置传感器未进行正确的基础匹配,则汽车还未准备好行驶。虽然能起动发动机,但无法发动机仅管启动,但节气门对发动机无反应。

功能

在 E31 和 E38 车型系列的 12 缸发动机 M73B54 上使用了动态稳定控制系统 (DSC) ,就要使用电子加速踏板。

为此就要采用已在6缸发动机 M30 和 12 缸发动机 M70 上使用的发动机功率电子控制系统 (EML M30 和 EML M70) 的原理,并做了很大提高。

目前的发动机功率电子控制系统 EMLIIIS 可以任意调整节气门位置,而与驾驶员意图无关。与传统的节气门操作不同的是,在节气门和加速踏板间不存在机械连接 (杆或拉线) 。这样就能通过加油防止驱动轮打滑或抱死,从而使汽车保持稳定。

除了依旧行驶动态必须对气缸充气效率进行干涉外,还有其他的运行条件还需要影响节气门的角度,这些要求一部分被扩展了,另一部分则与M73B54发动机相匹配。

部件

EMLIIIS系统由如下部件组成:

安全方案

因为 EMLIIIS 会影响发动机功率的干预,因此必须确保有一个很高的安全性。车辆还必须在故障时继续行驶的可能性

这通过对安全重要的部件进行冗余设计,例如把事关安全的部件安装两个或三个以避免不必要的对发动机功率进行干预或在出现单个故障时确保能够紧急运行:

此外, EMLIIIS的全部的功能和部件始终由 EMLIIIS控制单元测试和监控并视现有故障的严重程度关闭功能或一个部件 (如 2个节气门的一个)。 对此还可以通过一个与 EMLIIIS控制单元无关的外部安全路径激活两个DME控制单元的防爆燃油关闭装置。

一个由 EMLIIIS控制单元自检识别部件中的严重的故障通过报警灯标有"EML"字样通知驾驶员(E31)或在检查控制模块中的信息 "engine emergency program" ( "发动机紧急运行程序" ) 通知驾驶员 ( E38 车辆 ) 。

踏板位置传感器 (PWG)

EMLIIIS 系统的踏板位置传感器用于记录驾驶员的需求。 通过 PWG (即为踏板位置传感器) 中的一对线圈,产生与加速踏板角度成正比的测量信号 (信号名 PWGx-SIG;x = 1、2 或 3) 。

共设有 3 个 PWG 传感器,可保证当某个传感器失灵时,车辆仍然能够正常地收到驾驶员的需求信号,以保证行车安全。

3 个测量结果信号通过 3 条受到屏蔽保护的馈线被传送到 EMLIIIS 控制单元中,并在控制单元的 3 条分析电路中得到处理 (即为角度脉冲传感器 IC,WIG-IC) 。

加速踏板角度的有效值范围是:0 至 99.6 %。

此外 WIG-IC 还具有

通过 EMLIIIS 控制单元的自检功能,从收集驾驶员的需求信号到分析结果的每一步都进行监控,这其中还包括对校准功能和 PWG 基本调校的监控。如果出现功能失常,则会具体描述出故障的原因。

踏板位置传感器的基本调校

为了补偿由于制造因素而产生的 PWG 系统公差,在基本调校的自适应模式中确定 PWG 的挡块位置 (怠速点和降档极限位置) 。因此,当更换 EMLIIIS 控制单元或者踏板位置传感器时,应该重新进行 PWG 基本调校,来匹配新的公差。为了保险起见,在正确的 PWG 基本调校结束前,发动机不能给油。

如果由于下面的条件之一而删除了 PWG 基本调校值,则 EMLIIIS 控制单元进入自适应模式的启始状态:

在 EMLIIIS 的诊断程序和设码程序 "设码 ZCS" 中都描述了 PWG 基本调校的过程。

只有正确地完成了 PWG 基本调校后,自适应值才被存储在 EMLIIIS 控制单元的 2 个 EEPROM 中,并且允许使用驾驶员需求的记录。

提示

如果提前重新设置变量或者拔下 PWG ,则当顺利完成 PWG 基本调校后,EMLIIIS 控制单元的故障编码存储器的内容被自动清除。因此一定要事先读出故障编码存储器中的内容或打印出检测编码,以免丢失故障信息。

防爆燃油关闭装置 (SKA)

输入两个 DME 控制单元的防爆燃油关闭装置信号,一方面来自 EMLIIIS 控制单元,另一方面来自一条特别采用的外部安全路径。

安全路径由制动灯开关,PWG 中的一个 4 开关和两只二极管组成。这条独立于 EMLIIIS 控制单元之外的路径可以保证,当 EMLIIIS 控制单元损坏时系统不会喷射未控制过的燃油,因为当松开加速踏板 ( 4 开关闭合) 后,踏下制动踏板的信号通过该路径传送到两个 DME 控制单元中,来激活防爆燃油关闭装置。

下面两种行车情况可激活防爆燃油关闭装置,重新叙述如下:

通过 EMLIIIS 控制单元自检,不断检查防爆燃油关闭装置是否正确工作。

提示

以前在 EML 中用于检测外部安全路径所使用的 EML 检测接口,在 EMLIIIS 中已不再使用 (EML 检测接口 12 7 010/011 ,其接口线 12 7 012/013)

节气门 (DK)

节气门是发动机进气系统的一部分,它用于调节参与燃油燃烧的空气量。

在 EMLIIIS 系统中,两列气缸两个节气门的开闭是通过伺服马达来完成的,而不使用常规系统中的拉线。

用步进马达代替以前在 EML 中使用的直流电机来控制节气门,该步进电机不再需要减速器,而且具有更好的动态性能。

与节气门直接连接的电位器不断地将节气门的当前位移信号反馈到 EMLIIIS 控制单元中。

由于节气门的位置变化会直接影响到发动机的功率,所以为了保险起见,不仅为每个节气门安装了两套步进马达,还各安装了两个用于反馈位移信号的电位器。

每个节气门被安装在同一根驱动轴上的两台步进马达同时驱动,但一台电机由电脑 MC1 控制,另一台由电脑 MC2 控制。这样可以保证当一台电脑出现故障时,另一台电脑仍可维持两个节气门正常运行。

每个步进马达由一个正弦线圈和一个余弦线圈组成,每台马达都由各自的步进马达 IC 通过独立的屏蔽馈线控制。 如果一台步进马达 IC 失效,则由另一个步进马达 IC 接管其功能。

尽管安装的组件具有冗余度,但如果有一个节气门出现故障,就无法保证正常运行,于是该节气门被关闭并且其所属的气缸组被断油。 用剩下的一组气缸可继续行驶,但性能受限。

每个节气门都装有2个独立的电位器,它们向 EMLIIIS 控制单元反馈节气门的当前位置。由2条互相去耦的供电电路对2个电位器供电,这样当电源或者电位器之一出现故障时,仍旧可以由另一只电位器继续正确地反馈位置信息。

通过自检对节气门进行大量精确的测试:

定速控制 (FGR)

定速控制装置用 DSC 控制单元 CAN 信息的车速信号 V1 作为控制变量,并以此来计算出加油要求。在车型 E31 和 E38 中,以不同的方式激活 FGR (只要没有导致关闭的条件或者禁止打开系统的信号) :

在 E31 车辆中, FGR 的数据传送和操作

在 E31 车辆中,数据从操作杆到 EMLIIIS 控制单元的传送方式与迄今为止使用的 EML 相同,也是通过电阻设码并由此发出模拟电压信号。

LSS 设计成可避免多个功能被同时操作,具有如下功能:

在 E38 车辆中, FGR 的数据传送和操作

在 E38 车辆中,数据以数字信号的形式从 MFL 传送到 EMLIIIS 控制单元。MFL 的按钮之间没有设置机械联锁机构来防止同时操作多个功能,所以它是按照优先级表来识别不同的功能,"关闭" 具有最高优先级。

为了避免对多功能转向盘按钮的误操作,驾驶员必须首先通过仪表板上的 FGR 主开关来打开 FGR (组合仪表中的 FGR 准备状态指示灯亮) 。具有以下自检功能:

禁止打开和关闭条件

两种车型有禁止打开和关闭条件。

禁止打开条件包括 DSC 信息的 CAN 总线故障或者制动开关故障。

FGR 运行模式可被 EMLIIIS 控制单元软关闭或者硬关闭:

接口

EMLIIIS 控制单元从其它控制单元或者部件接收和发送数字信号或模拟信号。

通过 CAN 总线在控制单元之间传送数字信号,而模拟信号被传送到制动开关、强迫降档开关和组合仪表的故障显示器中。

CAN 总线

EMLIIIS 控制单元和 AGS 控制单元之间,两个 DME 和 DSC 之间的通信通过 CAN 总线,这是范围相当广的在数字信号层面传送的不断进行的数据交换过程。唯一的例外:防爆燃油关闭装置的信号是从 EMLIIIS 控制单元通过外部安全路径传送到两个 DME 控制单元中。

因此分别在 EMLIIIS 控制单元和其它控制单元中安装了 CAN 模块,彼此的连接方式为星形连接。每个控制单元与它连接一条受到屏蔽保护的馈线,导线的电阻和必须为 60 Ohm。连接方法为:终端电阻在 DSC 控制单元 (固定值为 120 Ohm) 和 AGS 控制单元 (120 Ohm,通过跨接线激活) 中进行并联。

通过自检功能, EMLIIIS 控制单元既可不断地检查 CAN 总线上的信息接收和发送是否正确,也可检查所有控制单元的 CAN 状态是否相同。

提示

更换 CAN 总线控制单元时,一定要注意 CAN 状态的同一性,否则无法通过 CAN 总线进行通信。通过选择诊断程序中 "总线索引" 下的识别页来进行检查。

电子制动开关

在两个车型系列 E31 和 E38 中使用了电子制动开关, 2 个制动开关安装在同一壳体中。当每次踩下制动踏板时,自检系统都会检查电子制动开关的功能。

在 E31 车辆中,以前的 EML 中的电子装置会模仿2个机械式制动开关的通断行为,这种开关的动作有些偏移。第一个开关 (信号 BLS) 是动合开关,即当开关动作时接通对蓄电池电压电路,并继续向外部安全路径传送该信号。第二个稍微延迟的开关 (信号 BTS) 也是动合开关,当开关动作时接通对地电路,并继续向 EMLIIIS 控制单元传送该信号。

在 E38 车辆中,这两个制动开关十分精确地同时动作。其中一个开关 (信号 B-EML) 是动合开关,即当开关动作时接通对蓄电池电压电路,并继续向外部安全路径传送该信号。另一个稍微延迟的开关 (信号 BL-ON) 是动开开关,当开关动作时断开对地电路,并继续向 EMLIIIS 控制单元传送该信号。

强迫降档开关 (KDS)

自动变速箱的强迫降档开关用于激活降档。在车型系列 E31 和 E38 装有 12 气缸发动机 M73B54 的所有车辆中都使用这种开关,因为这些车辆只装备自动变速箱。

两个车型系列 E31 和 E38 中的强迫降档开关都是动合开关,即为开关动作时接通对地电路。

故障显示器

故障显示器的功能是,通知驾驶员 EMLIIIS 系统中出现故障,该故障可能导致输出功率受限或者关闭某些功能,因此驾驶员看到该信息后应到修理厂寻求帮助。

E31 车辆的故障显示器是组合仪表中的一个带有 "EML" 标志的报警指示灯。

E38 车辆的故障显示是通过组合仪表的检查控制模块发出一条显示信息 "engine emergency program" ( " 发动机紧急运行程序" ) 。

提示

删除 EMLIIIS 控制单元的故障编码存储器中的内容后,必须关闭点火开关约 10 秒钟。 只有重新打开点火开关,故障显示器才可退出工作状态。