数字式发动机电子伺控系统 DME M5.2, 12 缸 M73 发动机

提示

更换 DME 控制单元或脉冲信号齿圈后,必须对脉冲信号齿圈进行调校。如果只更换脉冲信号齿圈,首先必须删除脉冲信号齿圈的调校 (控制单元断电 5 min) 。 一旦发动机在滑行工况运行了 10 s,则脉冲信号齿圈自动进行调校。参见脉冲信号齿圈调校。

提示

在修理踏板位置传感器或 EML 控制单元后,车辆的加速反应差。在这种情况下,必须进行一次踏板位置传感器的调校 (参见发动机功率电子调节系统) 。

对目前 12 缸 M70 发动机使用的数字式发动机电子伺控系统 (DME) M1.7 所做的修改

M1.7 M70

M5.2 M73

无爆震控制系统

每个气缸列 2 个爆震传感器

气缸 6 的点火线上 1 个感应式脉冲传感器 (气缸识别传感器)

气缸列 (气缸 1-6) 的凸轮轴上 1 个霍尔传感器 (凸轮轴传感器)

2 个空气质量计

2 个热膜式空气质量计

每个气缸列各一个 1 进气温度传感器

1 个进气温度传感器 (气缸列,气缸 7-12)

2 个发动机温度传感器位于同一个壳体中

1 个发动机温度传感器在气缸列 (气缸 1-6) 上

每个气缸列 1 个油箱通气阀。一旦进气系统出现真空并且机械式单向阀打开则油箱通气阀会 "失电打开"。

每个气缸列 1 个油箱通气阀 "失电关闭".

在废气触媒转换器前,每个气缸列一个 1 氧传感器

4 个氧传感器每个气缸列在废气触媒转换器前后各 1 个氧传感器。

-

新的以及更小、更轻的点火线圈

来自组合仪表的车速信号

来自 ABS/DSC 控制单元的速度信号

没有二次空气泵

1 个二次空气泵用于改善冷启动时的废气排放

每个气缸列各 1 个燃油泵和 1 个 EKP 继电器

1 个燃油泵和 1 个 EKP 继电器均由两个 DME 控制单元控制

无 CAN 总线

两个 DME 控制单元之间的数据交换通过 CAN 总线

无自动启动功能

自动启动功能如果 DME 识别到一个来自总线端 Kl. 50 的信号,起动马达继电器就直接由 DME 控制单元控制。待发动机启动后,则断开继电器 (通过转速信号识别)

DME 控制单元

2 个 DME 控制单元工作。DME 控制单元 I 控制气缸列 1 (气缸 1-6) ,另一个相同的控制单元控制气缸列 II (气缸 7-12) 。诊断时,可从 SG II (控制单元II) 的线脚 Pin 48 是接地的区分 SG II 和 SG I。所属的部件大部分有两个。例外的是:

DME 控制单元与下列系统相连:

以下功能可由数字式发动机电子控制系统 (DME) 来执行:

以下功能由 EML 来执行:

喷油

数字式发动机电子伺控系统控制单元根据转速、 空气质量、 节气门位置、 氧传感器电压、 发动机温度和进气温度计算出正确的喷油时间。通过喷油阀打开时间的长短来改变混合气的浓度。在喷油时间计算时,还考虑蓄电池或者车辆系统电压。因为在电压降低时,喷油阀的提升时间和下降时间会延长。

每个喷油阀均由其输出级控制。这便于获得精确的喷油量和同时可对负荷变化做出快速反应。

作为启动过程,每一个工作循环 (曲轴每转 2 圈) 对气缸 (有选 择性地,不是每一个) 进行一次喷油。

喷油时间 (ti) 由程序设定的基本启始喷油量和由冷却液温度和进气温度的输入信号得出的修正值计算得出。由参考标记传感器信号 (曲轴传感器) 对气缸进行控制。

DME M5.2 采用各缸独立燃油喷射 (CIFI)。CIFI 意即各缸独立控制。它可确保在进气阀打开之前完成对每一个气缸的喷油。由此可以得到最佳的燃油空气混合比 (空燃比) 从而改善燃烧,减低油耗。

如果在点火系统或燃油喷射系统中有故障存在,每一个气缸的喷油可以被单独地中断。故障则也同样存储在故障存储器中。

点火

根据转速和负荷信号,数字式发动机电子伺控系统 (DME) 控制单元确定点火角 (点火时刻) 并通过点火输出级输出。这个过程也要考虑诸如发动机温度、进气温度 、节气门位置等输入信号以及来自发动机功率电子控制系统 (EML) 、 动态稳定控制系统 (DSC) 和自适应变速箱控制系统 (AGS) 的信号。

发动机转速和蓄电池或者车辆系统电压可以确定在点火线圈中建立初级电压所需的时间。通过这些数值,数字式发动机电子伺控系统计算出所需的触点闭合角并同时确保在所有工况下有足够的点火电压。

点火缺火识别

点火缺火会引起曲轴转速不稳定。通过分区时间的变化可以感知点火缺火的存在。

通过参考标记传感器 (曲轴传感器) 始终可以计算分区时间 (信号齿轮上的一定齿数转过传感器的时间) 。在发动机工作时,分区时间总是受到监控。在发生故障时,存储故障,并关断相应气缸的喷油。

提示

更换 DME 控制单元或脉冲信号齿圈后,必须对脉冲信号齿圈进行调校。如果只更换脉冲信号齿圈,首先必须删除脉冲信号齿圈的调校 (控制单元断电 5 min) 。 一旦发动机在滑行工况运行了 10 s,则脉冲信号齿圈自动进行调校。 参见传感器齿轮调校。

点火电路监控

发动机转速低于 3000 rpm, 点火缺火识别可以识别出点火缺火。发动机转速高于 3000 rpm,通过点火电路监控可以识别出点火缺火 (自检) 从而防止废气触媒转换器受到损害。

次级电路监控是以"并联电阻" (次级接地线的电阻) 进行工作的。

如果在成功点火之后,没有达到点火缺火识别的电压临界值,则故障被存储,故障报警灯闪亮 (仅适用于美国车型) ,相应的气缸列中断喷油。

滑行断油

如果节气门关闭且发动机转速大于 800rmp,为了减少油耗,滑行断油工作。数字式发动机电子伺控系统中断喷油并且按点火时刻滞后的方向调整点火提前角 (减小点火提前角),直到发动机转速下降到重新喷油转速。在降到该转速以下时,重新开始喷油, 点火角又朝点火时刻提前 (增大点火提前角) 的方向调整。重新喷油转速取决于发动机温度和发动机的转速降。

加速加浓 (提高加速时混合比的浓度)

突然向满负荷方向改变节气门位置 (即突然加大油门) 会促使数字式发动机电子伺控系统在加速过程增加喷油量 。这里要考虑诸如最大扭矩,尽可能干净的废气,并且加速时不发生爆震等诸多原则。

爆震控制系统

爆震控制系统的任务

发动机如较长时间工作在爆燃状态下,会导致严重损坏。下列情况可能导致爆震:

发动机的压缩比会由于活塞头部的残余堆积物 (积碳) 或制造方面的偏差而提高。

对没有爆震控制的发动机,在点火设计时必须考虑到这些不利因素,必须于与爆震极限保持一定的安全距离。而这将不可避免的降低大负荷区的效率。

爆震控制系统将避免发动机在爆震状态下工作。爆震控制系统对实际存在爆震危险的气缸以及相关气缸 (有选择的气缸) 的点火时刻进行必要的 "滞后" (减小点火提前角) 调整。由此,点火特性线可以按最经济的油耗制定,而不必考虑到爆震极限。所以不再需要与爆震保持安全距离。

爆震控制系统对点火时刻进行爆震修正,使得在使用常规燃油 (辛烷值至少为 91) 时,发动机的运行不会发生任何问题。

爆震控制系统可提供以下的功能:

爆震控制系统的结构

M73 发动机配备一个具有气缸选择能力的自适应爆震控制系统。每列气缸有两个爆震传感器识别爆燃。爆震传感器的信号由 DME 的控制单元进行分析。

发动机的压缩比会由于活塞头部的残余堆积物 (积碳) 或制造方面的偏差而提高。

对没有爆震控制的发动机,在点火设计时必须考虑到这些不利因素,必须于与爆震极限保持一定的安全距离。然而这将不可避免的降低大负荷区的效率。

爆震控制系统将避免发动机在爆震状态下工作。爆震控制系统对实际存在爆震危险的气缸以及相关气缸 (有选择的气缸) 的点火时刻进行必要的 "滞后" (减小点火提前角) 调整。由此,点火特性线可以按最经济的油耗制定,而不必考虑到爆震极限。 所以不再需要与爆震保持安全距离。

爆震控制系统对点火时刻进行爆震修正,使得在使用常规燃油 (辛烷值至少为 91) 时,发动机的运行不会发生任何问题。

爆震控制系统可提供以下的功能:

爆震传感器是一个压电陶瓷固体声传声器。它拾取固体声并将其转化为电压信号。

爆震控制系统的功能

当出现爆震,点火滞后会持续几个工作循环,然后再逐渐恢复到原来的点火时刻。

如果爆震传感器故障,故障就会存储在 DME 的控制单元的故障编码存储器中。在这种情况下,通过向滞后方向调小一个定常的点火角 (DME 控制单元 I 和 II 的抗爆震功能) 来保护汽缸。

安装位置 / 安装条件

这 4 个爆震传感器用 8mm 螺栓固定在两排缸体的汽缸盖上。这种布局保证了一个传感器能监控三个相邻的气缸。

只能使用螺拴防松剂来防治螺拴松动。在任何情况下不能使用平垫圈、弹簧垫圈或锁紧垫圈。

爆震控制系统的自检和紧急运行

爆震控制系统的自检包括以下的检测:

在以上的检测中若发现了故障,爆震控制系统就会被切断。点火角控制由紧急程序来完成。同时故障被储存在故障编码储存器中。紧急程序能够确保在使用辛烷值为 91 号以上的燃油时,发动机正常工作,不受损害。紧急程序与发动机的负荷、转速和温度有关。

诊断不能识别传感器的插头是否插错了。如果传感器的插头插措,会损坏发动机。因此在维修时,要特别注意传感器的正确连接 (参见维修说明) 。

带废气触媒转换器车型的空燃比控制

为了使废气触媒转换器达到最佳的工作效率,应尽可能使混合气按理想的空燃比 (空气过量系数 = 1) 燃烧。系统使用了两个加热式氧传感器 (废气触媒转换器前后各有一个) ,它们能够测量出废气中残余氧气的含量并将其转换为一定的电压信号传送到控制单元。如果必要的话通过改变喷射时间来相应地改变混合气成分。通过废气触媒转换器后的氧传感器来监控废气触媒转换器是否工作正常。

因为氧传感器约在 300oC 的温度下才能进入工作状态,氧传感器上的加热电阻需供电。

热膜气量计

处于进气气流中的热膜式传感器的表面加热温度始终被控制在比进气温度高出一个固定值。 流过的吸入空气冷却了加热表面同时改变了电阻。 而维持这一恒定温度的加热电流就是测定流过的空气质量的变量。 DME控制系统根据这个变量计算出喷油时间。

明显的优点:

热膜空气质量计在发动机停止工作以后会烧毁附着在传感器表面的无用堆积物??????任何附着在表面的堆积物都不会直接地影响传感器信号,因为防护膜的恒定温度高出值特性会进行自动清洁。

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 (活性碳罐) ,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进气集气箱中。在这个管路上有一个油箱通气阀。

如果油箱通气阀开启,进气集气箱中的真空将新鲜空气吸入到活性碳过滤器中。新鲜空气通过活性碳过滤器,将过滤器中收集的燃油带到发动机中以供燃烧。

因为这个附加的混合物对燃烧有强烈的影响,所以油箱通气阀由一个电动可控阀组成。油箱通气阀在断电状态下关闭。

在启动后,进行第一个冲洗阶段,这时油箱通气阀打开大约 6 min (348s)。然后阀门关闭 100 s ,以便进行基础调校。如果基础调校顺利完成,接下来进入长冲洗阶段,为时 90 min (5400s) 。否则, 继续短冲洗阶段 (大约 6 min) 。为了顺利完成基础调校,发动机必须在怠速和部分负荷的状态下运转。

不带废气触媒转换器车型的 CO 校正

通过 DME 控制单元中的一个匹配值来进行校正。这个 CO 匹配只有通过 DIS 或便携式诊断电脑中相应的诊断程序才能完成。

调校

在进气管道中形成的燃油空气混合气需要一段时间后才能以废气的形式到达氧传感器。随着发动机负载和转速的增加,该时间会减少。因此,空燃比控制系统的响应时间也与发动机的负荷和转速有关。根据氧传感器感测到的燃油空气混合气偏差产生调校值 (自适应修正值) 并予以存储。通过调校,喷油量事先就可以接近设定值。由此,可以缩短响应时间。

例如,如果 DME 特性曲线图上的基本喷油量在怠速时太低,或者为了得到更为理想的燃油-空气混合比,空燃比控制系统将不断增加喷射时间。在这种情况下,系统获得一个修正值来校正基础喷油量。而空燃比控制系统仅进行精细调整。

在发动机工作时进行以下的调校工作:

燃油箱通气调校

如果油箱通气阀打开,从活性碳过滤器向发动机提供附加的可燃烧混合气。由氧传感器感知的混合气的变化通过油箱通气调校得到全部补偿。

怠速空气调校

怠速空气调校是由怠速阀完成的。怠速阀控制空气量来确保恒定的怠速转速。

怠速混合气调校

如果在油箱通气系统处于不工作阶段,由节气门的位置获知发动机处于怠速,则在一定的时间间隔进行一次怠速混合气调校。

部分负荷混合气调校

在部分负荷区同样以一定的时间间隔进行一次混合气调校。在任何部分负荷的状态下均考虑该调校值。

脉冲信号齿圈调校

点火缺火会引起曲轴转速不稳定。通过分区时间的变化可以感知点火缺火的存在。

通过参考标记传感器 (曲轴传感器) 始终可以计算分区时间 (脉冲信号齿圈上的一定齿数转过传感器的时间) 。在发动机工作时,分区时间总是受到监控。在发生故障时,存储故障,并关闭相应气缸的喷射装置。请同样参见点火缺火识别。

为避免错误的分析,更换一个 DME 控制单元或脉冲信号齿圈后必须对信号齿圈进行一次调校。如果只更换脉冲信号齿圈,首先必须删除脉冲信号齿圈的调校 (控制单元断电 5 min) 。

脉冲信号齿圈调校可以确定脉冲信号齿圈的不均匀情况并在分析分区时间时加以考虑。一旦发动机在滑行工况运行了 10 s,则脉冲信号齿圈自动进行调校。

进气温度传感器 (NTC-I)

进气温度传感器安装在空气滤清器的空气出口罩上。利用一个精确的 NTC 电阻将 "温度" 转换为 "电阻值",这一测量值可以被 DME 电子控制单元进行评估。

在校正点火正时已不需要进气温度传感器了,因为在进行空气质量测量时进气温度就已经被自动地考虑到了。在启动过程中进气温度传感器 (NTC-I) 和冷却液温度传感器 (NTC-II) 是必需的。两个传感器的电阻值提供了精确计算喷油时间的信息。这样,尤其可以避免热启动问题。

速度信号

DME 控制单元需要行驶速度信号 (V信号) 以执行多个功能。

动态稳定控制系统 (DSC)

动态稳定控制系统集成于 ABS / DSC 控制单元中。通过传感器监测车轮的转速。如果在驱动轮和非驱动轮之间转速相差太大,则确定为车轮打滑。另外,借助转向角传感器,能够识别出车辆是否过度转向或不足转向。

DSC 视所采取干预行为的重要性执行下列措施:

对于牵引力控制系统:

对发动机牵引扭矩控制系统:

二次空气系统

为了在启动阶段使用电动二次空气对废气进行再处理,并快速加热废气触媒转换器。在启动阶段, 二次空气泵通过每气缸列各一个单向阀把空气喷入进气岐管。两个单向阀由一个气动控制的转换阀操纵。工作时间视发动机温度约为 20 秒 (热启动) 至约100 秒 (冷启动) 。一旦转速大于 3000rpm,或在满负荷工况时二次空气泵被关断。

CAN 总线

CAN 总线 (控制器区域网络) 是一个串行的总线系统。所有与它相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。简言之,所有连接上的控制单元可以通过导线进行 " 通讯 " 和交换信息。

因为网络是线性结构的,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。连接线路包括两条数据线 (CAN_L 和 CAN_H) ,它们通过屏蔽线 (CAN_S) 进行抗干扰保护。

目前自适应变速箱控制 (AGS) 控制单元、数字式发动机电子伺控系统 (DME) 、 发动机功率电子控制系统 (EML) 和动态稳定控制系统 (DSC) 可通过该总线系统彼此相连。

所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。在每一个与 CAN 总线相连的控制单元的识别页上均对 CAN 总线状态 (总线索引) 给予说明。

通过 CAN 总线可在控制单元之间交换诸多信息,例如 CAN 状态或者工作参数 (如转速和温度) 。

紧急运行控制

当传感器失灵时,可提供替换值以进一步限制发动机运行。当传感器失灵时,可提供替换值以进一步限制发动机运行。

部件

替换措施

进气温度传感器

替换值开始生效

发动机温度传感器

替换值开始生效

热膜式空气质量计

节气门位置的替换值 (通过 CAN 传送的 EML 信息)

自适应变速箱控制 (AGS) 接口

EGS 控制单元在换档过程中向 DME 控制单元发出一个信号,使得点火角延迟,导致发动机输出扭矩降低。由此确保平顺进入下一个挡位。

变矩器离合器一接合,DME 控制单元就切换到另一根点火角特性曲线。

防驶离装置

通过电子禁起动防盗系统 (EWS)、多功能信息显示器 (MID) 或防盗报警系统 (DWA) ,可以阻止 DME 点火和喷油以及喷射泵的接通。

自动启动

自动起动是一种更为舒适、平稳的起动。它保持启动马达的工作,从而使有关的噪音形成时间尽可能短通过在起动位置短时操控点火钥匙可以迅疾触发起动马达 。