辉腾W12型发动机管理系统结构

辉腾W12型发动机管理系统 辉腾W12型发动机管理系统结构、功能、及维修 一，简介 大众辉腾W12型发动机采用Motronic ME7.1.1管理系统，该系统能够让发动机适应所有工况，从而用较低的燃油消耗获得较高的功率输出。与W8型发动机不同的是，W12型发动机中采用了完全相同的双控制单元设计。在这种设计中，两个汽缸组被认为是两台独立的发动机，每个控制单元只分配给一个汽缸组。由于两个控制单元相同，而且本发动机的控制是基于特定汽缸组进行的，所以必须给每一个控制单元指定一个汽缸组。PIN代码是标识代码，J623是用于汽缸组1的发动机控制单元1的Pin代码，J624是用于汽缸组2的发动机控制单元2的Pin代码。发动机控制单元1也被称为“主控”，发动机控制单元2被称为“副控”。控制单元2仅通过内部CAN数据总线从控制单元1中获得已有信息。此内部CAN数据总线专门用于发动机控制单元之间的信息交换。两个发动机控制单元都位于冷却膨胀箱下右侧的气室中（图1）。 由于采用双控制单元设计，W12型发动机增加了用于发动机管理系统的内部CAN总线。此内部CAN总线只用于交换这两个发动机控制单元之间的信息。数据在动力传动系统CAN总线上进行交换。各个单独的控制单元通过总线连接成一个整体系统（图2）。 二，系统概述 大众W12发动机Motronic ME7.1.1发动机管理系统两个控制单元系统如图3、4所示。 三，子系统 1，燃油喷射系统 用于计算喷油正时的输入信号包括 · 空气质量流量计发动机负荷信号 · 进气温度 · 节气门控制单元信号 · 发动机转速传感器信号 · 冷却液温度 · 氧传感器信号 · 加速踏板模块信号 燃油泵在燃油箱内，在燃油泵的作用下，燃油通过燃油滤清器进到喷油器。此外，燃油泵2也会根据所需的燃油量而另外开启。喷油器通过一根燃油轨相互连接，燃油喷射按照顺序进行。控制单元用输入信号计算所需的燃油量以及各汽缸组相应的喷油时间。喷油器各自的开启时间决定了喷油量。压力调节器调节燃油轨中的喷油压力，并控制未使用的燃油回到油箱，燃油喷射系统结构如图5所示。 2，空气质量流量计G70与G246以及进气温度传感器G42与G299 空气质量流量计G70与传感器G42分别测定汽缸组1的进气质量与进气温度。空气质量流量计G246与传感器G299分别测定汽缸组2的进气质量与进气温度，其位置及结构示意图如图6。汽缸组2的传感器G246与G299安装在汽缸组1的上方（图7）。它们的信号发给发动机控制单元2。汽缸组1的传感器G70与G42安装在汽缸组2的上方。它们的信号发送给发动机控制单元1.一个汽缸组的空气门滤清器、带进气温度传感器的空气质量流量计和节气门调节器安装在另一个汽缸组上。 （1）信号故障的应对策略 若进气温度传感器G42或G299失效，则用空调系统的环境温度传感器计算一个替代温度，MIL故障指示灯亮起。若空气质量流量计G70或G246失效，则用节气门位置来计算空气质量，并随之产生一个替代模型。 3，发动机转速传感器G28 发动机转速传感器G28提供了一个重要的输入信号，它位于变速箱壳体中，所用的传感器为一个霍尔传感器。通过扫描带有一体式感应轮的变矩器盘上的齿牙就可检测发动机转速与曲轴的位置。感应轮上的缝隙作为发动机控制单元的参考标记。发动机转速传感器G28直接与两个发动机控制单元相连。这意味着它将发动机速信号同时传递给发动机控制单元1和发动机控制单元2. 故障应对策略：若此传感器失效仍可以继续驾驶。但是，在下次尝试重新启动时，则不能启动发动机。 4，燃油泵G6与G23 油箱的两个油室中都含有一个电动燃油泵和一个输送泵（图8）。燃油泵G23是主油泵。当发动机运转时，它为发动机负载与发动机转速较高时，辅助燃油泵G6也会开启，以便快速建立油压。在压力调节器的帮助下，电动燃油泵G6与G23产生一个400kPa的燃油系统压力，并由发动机控制单元1驱动。输送泵1将燃油从主油室输送到燃油泵G6所在的预供油箱中，而输送泵2将燃油从副油室泵入燃油泵G23所在的预供油箱中。 故障应对策略：若其中一个泵失效，发动机性能将因为缺油而降低。这样就无法获得最高转速。发动机在高转速动转时不平稳。 5，喷油器 发动机控制单元根据点火顺序启动喷油器，发动机控制单元1启动汽缸组1的喷油器N30、N31、N32、N33、N83、N84,发动机控制单元2启动汽缸组2的喷油器N85、N86、N299、N300、N301、N302（图9）。所有喷油器用固定夹直接固定在一根菜用燃油轨上。并在相应进气门入口前直接喷射微小的雾化燃油颗粒。 故障应对策略：若有喷油器堵塞，诊断系统将会检测到空燃比偏离正常值。燃油供应中断，发动机的输出功率随之降低，发动机控制单元中记录一个故障。 6，点火系统 点火系统结构如图10所示，用于计算点火时刻的输入信号包括： · 发动机转速传感器信号 · 空气质量流量计发动机负荷信号 · 节气门控制单元信号 · 冷却液温度 · 爆震传感器信号 · 霍尔传感器信号 点火时刻由存储在发动机控制单元存储器中存储的图谱计算。发动机控制单元也将输入信号考虑在内。 （1）单火花点火线圈 每个单火花点火线圈中都将输出极与点火线圈结合在其中，这样发动机管理系统可单独管理。 每个汽缸的点火，单火花点火线圈只通过火花塞释放一个点火火花。 故障的应对策略：若一个点火线圈失效，诊断系统将会检测到混合气比偏离正常值。发动机动转的输出功率降低，且发动机控制单元记录一个故障。 （2）爆震控制 爆震控制系统结构如图11所示。W12型发动机的每个汽缸组上有两个爆震传感器。它们连接在曲轴箱上。所有连接插头与插座都带有色标，以避免将传感器与发动机线束中的插头混淆。利用霍尔信号，爆震信号被选择性地指定给各个汽缸。若爆震传感器检测到某个汽缸中发生爆震，那么发动机管理系统将改变该汽缸的点火时刻（点火提前角向“滞后”方向调节），直至不再发生爆震。若确认该汽缸中没有继续发生爆震的趋势时，那么控制单元将其点火提前角恢复到最初位置（向“提前”方向调节）。 故障应对策略：若一个爆震传感器失效，汽缸组的点火提前角将向“滞后”方向调节到一个安全的点火提前角。这样也会造成燃油消耗增加。若所有的爆震传感器失效，发动机管理系统将进行紧急爆震控制，此时的点火提前角通常进行滞后调整且无法获得发动机的全部功率。 （3）可变气门正时 可变气门正时系统结构如图12所示。其输入信号包括： · 霍尔传感器信号 · 发动机转速传感器信号 · 空气质量流量计发动机负荷信号 · 冷却液温度 · 机油温度 要进行可变气门正时调节时，发动机控制单元需要通过动力传动系统CAN总线获得发动机转速，发动机负荷，发动机温度，曲轴与凸轮轴位置信息，还有来自组合仪的机油温度信息。根据运行阶段的不同，发动机控制单元1负责驱动汽缸组1的电磁阀。发动机控制单元2负责驱动汽缸组2的电磁阀。发动机机油经过中央壳体中的油道进到叶轮调节器。叶轮调节器按照发动机控制单元中的默认设置转动并调节凸轮轴。凸轮轴的调节是按照控制单元中的图谱来进行的。进气与排气凸轮轴都可连续调节。 故障应对策略：若清除了故障代码存储器，则凸轮轴的调节量也被清除。这样就需要进行凸轮轴正时调节。若没有做相应调节，没有调节凸轮轴正时，就会使发动机的性能明显下降。 （4）霍尔传感器G40、G163、G300、G301 霍尔传感器位于发动机正时链条罩中，它们的任务就是通知发动机控制单元进气与排气凸轮轴的位置。因此，它们扫描位于相应凸轮轴上的一个快速启动感应轮，发动机控制单元1用霍尔传感器G40来检测汽缸组1的进气凸轮轴的位置，用G300检测汽缸组1的排气凸轮轴位置。发动机控制单元2用霍尔传感器G163来检测汽缸组2的排气凸轮轴位置。霍尔传感器为可变气门正时调节提供输入信号。为了计算喷油正时与点火时刻，发动机控制单元1处理来自传感器G40的信号，发动机控制单元2处理来自传感器G163的信号。 故障应对策略：一个传感器失效会使相关汽缸组中的可变气门正时调节停止。凸轮轴位于自己的参考位置(紧急运转位置)。发动机的输出扭矩下降。 （5）进气凸轮轴正时调节阀1 N205与阀2 N208和排气凸轮轴正时调节、阀1 N308与阀2 N319 这些电磁阀内置在可变气门正时中央壳体中（图13）。它们根据发动机控制单元1对汽缸1的默认设置或发动机控制单元2对汽缸组2的默认设置，按照调节方向与调节距离给凸轮轴调节器分配油压，进气凸轮轴可以在52°的范围内连续调节。同样，排气凸轮轴可以在22°的范围内连续调节。汽缸组1中用于连续调节进气与排气凸轮轴的阀门N205与N318由发动机控制单元1驱动。汽缸组2中用于连续调节进气与排气凸轮轴的阀门N208与N319由发动机控制单元2驱动。 故障应对策略：若到凸轮轴调节器的电线有故障或都某个凸轮轴调节器由于机械卡死或油压过低而发生故障时，则无法进行凸轮轴正时调整。相应的凸轮轴沿“滞后”方向移动到参考位置。发动机无法输出完全功率和最大扭矩。 （6）双氧传感器控制 双氧传感器控制如图14所示。其输入信号包括： · 发动机转速传感器信号 · 空气质量流量计发动机负荷信号 · 氧传感器信号 · 冷却液温度 · 节气门控制单元信号 在双氧传感器控制中，两个汽缸组正确的空燃比通过两个相互独立的闭环控制来分别获得。W12型发动机的每个汽缸盖有两个排气歧管。每个排气歧管在催化转化器的上游与下游各有一个氧传感器。共有八个氧传感器通知控制单元废气中氧的含量。控制单元用此信号计算当前的混合气成分，如果偏离正常值，则调整喷油正时，此外，在怠速模式下以及在两个部分负荷节气门开启范围内氧传感器控制具有适应性。这意味着控制单元会适应工作状态并存储学习值。 7、油箱通风系统 油箱通风系统如图15所示，控制油箱通风系统的输入信号包括： · 发动机转速 · 空气质量流量计发动机负荷信号 · 发动机温度 · 氧传感器信号 · 节气门控制单元信号 油箱通风系统防止油箱内产生的燃油蒸气逸出到大气中。燃油蒸气被存储在活性炭罐中。在输入信号后，发动机控制单元1驱动汽缸组1的电磁阀1，发动机控制单元2驱动汽缸组2的电磁阀2.储存在活性炭缺罐中的燃油蒸气通过进气歧管送入发动机中燃烧。这会导致空燃比的暂时变化。氧传感器会检测到这种混合比的变化，并让氧传感器控制做出纠正调整。