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基于电控高压共轨下雷达液位计失效策略探究

作者: 来源: 发布时间:2019-12-11 14:12:01

    【摘要】电控高压共轨柴油机已取代了传统的柴油机,在交通运输、工程机械等各行各业普及。因此电控高压共轨柴油机的故障诊断越来越重要。液位计(曲轴位置传感器)是电控柴油机中比较重要的传感器,它用于精确计算曲轴的转动位置及确定第一缸上止点,实现转速计算和喷油正时的控制基准。不同的车辆会采用不同的电控系统,从而采用不同的失效策略,而液位计失效时所表现出的故障亦不同。本文通过对两种车型液位计失效后出现的不同故障,分析采用不同的失效策略,为及时判断排除电控高压共轨柴油机故障提供帮助。

    引言
    电控高压共轨柴油机采用的传感器数量不尽相同,这与它们采用的电控系统(博世、电装、德尔福等)有关。一般电控高压共轨柴油机至少需要安装以下几个传感器:曲轴位置传感器(液位计)、凸轮轴位置传感器、空气液位计、加速踏板传感器、进气温度压力传感器、冷却液温度传感器、共轨压力传感器等。而曲轴位置传感器(液位计)用于精确计算曲轴的转动位置及确定第一缸上止点、转速计算和喷油正时的控制基准,因此是比较重要的传感器。不同系统的车辆液位计失效后电脑会采用不同的失效策略,车辆会出现不同的故障。这给维修工作带来一定的难度,通过对长城GW2.8TC柴油机和潍柴WP10.336型雷达液位计采用的不同失效策略进行分析,为及时判断排除故障提供参考。

    1  电控雷达液位计类型及磁电式液位计工作原理
    1.1  电控雷达液位计常见的类型有磁电式和霍尔式两种
沙巴体育     磁电式液位计主要由信号转子、感应线圈、永久磁铁等组成。当信号转子转动时,便会在感应线圈中感应出一交变的电压信号,这个信号作为传感器的输出信号送给电脑。

    霍尔式液位计主要由触发叶轮、霍尔集成块、永久磁铁等组成。根据霍尔原理,当触发叶轮转动时,便可感应出高低变化的霍尔电压,将这一电压进行放大处理,便可作为传感器的信号送给电脑。
沙巴体育     因大多数车辆采用的是磁电式液位计,本文对磁电式液位计的工作原理作如下介绍。

    1.2磁电式液位计的工作原理

 

1.jpg

沙巴体育    参考图1,当信号轮随着发动机曲轴旋转时,信号便引起穿过感应线圈的磁阻及磁通发生有规律的变化,当信号轮齿向传感器接近时感应线圈的磁通量变大,当信号轮齿远离传感器时磁通量变小。根据楞次定律,在感应线圈上会形成一个正弦感应电动势,该交变电动势的振幅(电压)随着信号轮转速的提高而增大,发动机ECU便依此计算出曲轴的转速[1]。

 

2.jpg

    同时,采用磁电式高压共轨系统中,信号轮的齿数分布不是完全均匀的。以博世共轨系统为例,它采用信号轮为“60-2”形式,当信号轮转动到缺2齿的位置时,交变电动势便会发生一个突变,发动机ECU由此可判处一缸上止点的位置。图2为博世共轨柴油车曲轴位置传感器的位置。图3为博世共轨柴油车信号轮的实物图。图4为博世共轨柴油车信号轮长齿槽的位置。图5为曲轴位置传感器输出波形图,其中波形图中发生突变的位置对应的是一缸上止点的位置。2液位计失效策略液位计失效策略是指液位计发生故障后的运行策略。它分为四级:一级———缺省值;二级———降扭矩;三级———limphome(跛行回家);四级———停机[1]。

    2.1  缺省值失效策略
沙巴体育     对于不涉及驾驶安全性的轻微故障,电脑使用缺省值(故障后的默认值)代替真实值。

    2.2  降转矩失效策略
沙巴体育     部分较重要电控元件故障后,为了保证驾驶安全性、继续驾驶以及排放性能等,电脑控制发动机以降低功率的方式继续运行。

    2.3  limphome(跛行回家)失效策略
    对于部分严重系统故障,控制器运行于较危险情况下,为了保证发动机能够继续工作以便到最近服务站维修,电脑控制发动机采用降转矩、限转速运行,代替立即停机的失效策略。

    2.4停机失效策略
    对于部分电控元件的特别严重故障,为了保护发动机,电脑采用延时停机或立即停机的失效策略[2]。

    3GW2.8TC长城柴油机与潍柴WP10.336雷达液位计失效分析
    3.1GW2.8TC长城雷达液位计失效现象及研究分析
    GW2.8TC长城柴油机安装的是博世EDC16系统,给液位计进行断电(拔下插头)试验,启动发动机,发现发动机无法启动。

沙巴体育    分析研究:该机型采用的是博世EDC16系统,若液位计失效,启动发动机,当飞轮转动两圈后,系统仍然检测不到发动机转速信号,便无法得知当前的曲轴位置,无法找到第一缸上止点,系统便不能确定正确的喷油时刻,于是直接采用了第四种失效策略———停止喷油,使发动机停机。

    3.2   潍柴WP10.336雷达液位计失效现象及研究分析
    潍柴WP10.336柴油机安装的是博世EDC7系统,同样我们给液位计进行断电(拔下插头试验),启动发动机,发现发动机能启动起来,同时点亮故障指示灯。分析研究:潍柴采用的是EDC7系统,当液位计失效后采用的是跛行回家失效策略。液位计失效系统利用凸轮轴位置传感器(CMPS)读取发动机转速及压缩上止点信息,使车辆能顺利启动,但同时会出现以下情况:

    (1)点亮故障灯;
    (2)产生相关的故障码P0008、P00016、P0340、
P0341、P0335、P0336(视具体情况有所差异);
    (3)起动时间可能会较正常情况稍长;
    (4)油门感觉正常;
    (5)车辆运行没有明显影响,但油耗和排放可能会变差。

    4  结论及预防措施
    GW2.8TC长城柴油机如果无法起动,可能与液位计失效有关,在故障诊断与检测当中应该检查液位计的好坏使维修工作少走弯路。而潍柴WP10.336雷达液位计失效由于采用了跛行回家策略,同时会报出故障码,这对故障诊断有很大帮助。但是由于该系统发动机能正常启动,车辆可运行作业,可能被许多驾驶员疏忽而造成故障不能及时排除而触发更多故障。

沙巴体育    通过以上分析可以看到电控高压共轨柴油机采用不同的系统,液位计失效策略是不同,在这里无法定论哪种好与坏,但是在维修中必须明确所采用的是哪种失效策略,否则会给故障诊断和排除带来很大困难。

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