二、发动机电控系统电路识读
C5轿车2.3L发动机电控系统的电路原理图如图2-33所示,经过对发动机电控系统电路原理图的分析,可将该系统的工作原理简化成图2-23所示的简图。现根据图2-33和图2-23将发动机电控系统的电路原理识读如下。
1.电源电路
蓄电池通过导线BB02为发动机舱控制盒PSF1供电;PSF1通过导线BM04、BM08为智能控制盒BSI供电;PSF1通过导线BM02为自动变速器ECU供电;PSF1通过导线B725A、B725C为ESP电控单元供电。接通点火开关M位(点火档),点火开关将点火信号通过导线1065传送到智能控制盒BSI;BSI收到点火信号后,唤醒CAN高速网、CAN车身网、CAN舒适网等车载网络进入工作状态。
2.车载网络工作
车载网络工作后,点火钥匙中的钥匙应答器、智能控制盒BSI、发动机ECU1320三者之间通过车载网络进行防盗对话:核对钥匙密码、计算第一密码函数f(x)和第二密码函数g(y)。如防盗对话成功就控制发动机ECU解锁,于是发动机ECU通过导线1229D控制PSF1中的R1继电器为发动机ECU提供工作供电,发动机ECU通过导线1226D控制PSF1中的R2继电器为发动机ECU提供功率供电(为发动机ECU控制的喷油器、点火线圈等功率元件供电)。继电器R1和R2工作后,发动机ECU根据各传感器的信号,控制燃油泵泵油、喷油器喷油、点火线圈点火,控制发动机的起动和运行,如图2-34所示。如防盗对话不成功,发动机ECU就锁止,发动机不能起动。
图2-33 C5轿车2.3L发动机电控系统的电路原理图
图2-34 发动机ECU电子防盗过程示意图
全车网络工作后,BSI一方面通过网线Z12-Z0004为组合仪表0004提供+CAN供电,一方面通过CAN车身网线9017B-9017、9018B-9018通知发动机舱控制盒PSF1为电控单元和用电器供电。PSF1收到BSI的指令后,通过R1、R2、R6继电器为发动机ECU1320、燃油泵1211等提供供电。
3.发动机ECU供电
发动机ECU得到供电后,首先为进气压力和温度传感器1312、凸轮轴位置传感器1115、电子节气门1262中的节气门位置传感器、加速踏板传感器1261、制冷剂压力传感器8007等有源传感器提供5V供电;通过导线1042、1042H、1042J为四个喷油器1331、1332、1333、1334,前/后氧传感器1350、1352,VVT电磁阀1243,点火线圈1135等功率元件供电。
4.相关传感器执行器工作
各电控单元得到供电后,立即控制各电控系统的传感器、执行器进入工作状态,配合发动机ECU完成各项控制功能。ESP电控单元7800将轮速传感器检测到的车速信号,自动变速器ECU1630将档位和变速器的工作信号通过车载网络传递给发动机ECU;组合仪表将通过车载网络获得的发动机电控系统的工作状态显示在仪表上,以告知驾驶人。在发动机运行时,发动机舱控制盒PSF1通过R2继电器控制的导线1251为机油蒸气加热电阻1273、1274送电工作,使发动机和平衡轴系统(C5轿车2.3L发动机曲轴箱内装备有减小发动机工作振动的平衡轴系统,如图2-35所示)工作时在曲轴箱内产生和聚集的油蒸气,顺利进入发动机燃烧。机油蒸气加热电阻安装在构成曲轴通风系统通道的发动机进气歧管上,如图2-36所示。
图2-35 C5轿车2.3L发动机的平衡轴系统
图2-36 机油蒸气加热电阻的安装位置
5.发动机ECU完成的主要功能
在各电控单元的配合上,发动机ECU完成的主要功能如下:
1)控制燃油喷射功能。发动机ECU通过对四个喷油器1331、1332、1333、1334线圈搭铁控制脚导线1321、1322、1323、1324的控制实现该功能。
2)控制点火提前角和点火能量功能。发动机ECU通过对点火线圈1135四个初级绕组搭铁控制脚1151、1152、1153、1154搭铁时刻和时间的精确控制实现该功能。由于发动机ECU内集成有高速电子开关,使点火线圈在发动机的任何工况下,都能产生足够和恒定的点火能量以保证发动机可靠点火。
3)控制怠速功能。发动机ECU通过对电子节气门1262节气门电动机导线1334、1335的控制实现该功能。
4)控制炭罐电磁阀。发动机ECU通过对炭罐电磁阀1215线圈搭铁控制脚导线1232的控制实现该功能。
5)控制冷却风扇。C5轿车有一个冷却风扇,风扇有低速和高速两种冷却方式。发动机ECU通过导线1540、1550控制冷却风扇的低速和高速运转,通过冷却风扇反馈脚导线1599检测其运行状况。
6)控制空调压缩机。空调控制面板上的空调开关把空调起动的信号传给空调ECU,空调ECU通过CAN舒适网(网线9024、9025)和CAN高速网(网线9000、9001)把该信号传送到发动机ECU。发动机ECU则通过传感器检测发动机的转速、负荷是否满足空调压缩机的起动条件,如不满足,则通过CAN高速网通知BSI禁止压缩机工作(防止压缩机起动运行后造成发动机转速过低或负荷过重,使发动机熄火),同时控制电子节气门提高发动机的转速,增加发动机的输出功率。一旦转速和输出功率满足空调压缩机的使用要求,则通过CAN高速网通知BSI,允许压缩机工作。BSI则通过CAN车身网(网线9017B和9018B)把禁止或允许压缩机工作的指令传送到PSF1,由PSF1通过R6继电器控制对压缩机的供电。而且在压缩机工作过程中,如果发动机ECU检测到发动机转速过低、负荷过重等工况,还可以通知BSI临时中断压缩机的工作,待发动机转速、负荷等恢复到正常值后,再去通知BSI恢复压缩机的工作。
7)电子防起动功能。此功能前面已介绍,此处略。
8)故障存储和自诊断功能。当发动机ECU上的一些传感器和执行器出现故障时,发动机ECU可将故障信息存储在内部的随机存储器中,还可将故障信息通过CAN高速网传送到BSI,由BSI通过CAN舒适网传送到组合仪表,再由组合仪表控制点亮发动机故障灯。维修人员还可以把诊断仪连接到诊断插头C001上,通过CAN诊断网读取存储在发动机ECU中的故障信息,利用该信息诊断和排除发动机电控系统的故障。
9)EOBD功能。发动机ECU始终通过发动机转速传感器1313、前氧传感器1350、后氧传感器1351等监视发动机点火是否失败、三元催化器是否失效等,一旦检测到排放超标,立即点亮发动机故障灯,并在组合仪表上显示“排放控制系统故障”,如图2-37所示。
图2-37 组合仪表上显示的发动机排放控制系统故障
10)对电源能量进行管理的功能。发电机通过导线104将发电机的负荷信号传递给发动机ECU,发动机ECU将此信号通过车载网络传递给智能控制盒BSI和发动机舱控制盒PSF1,由发动机ECU、BSI和PSF1共同参与控制发电机的发电量,并对全车的电源能量进行管理,优先保证蓄电池对发动机起动供电的能力。
11)可变配气正时(VVT)功能。发动机ECU可通过VVT电磁阀1243将进气凸轮轴连续调整0°~20°,优化发动机在低中速区间的转矩输出,提高发动机的动力性,同时减小污染排放。
12)定速巡航和车速限制功能。发动机ECU通过对电子节气门1262的控制,调节发动机的输出转矩,实现定速巡航和车速限制功能;并通过车载网络将定速巡航和车速限制的工作状态显示在组合仪表上,如图2-38所示。
图2-38 组合仪表上显示的限速工作状态
13)电子稳定控制程序(ESP)功能。发动机ECU通过对电子节气门1262的调节,参与驱动防滑控制,与ESP电控单元共同完成对车辆电子稳定性的控制。
14)根据海拔调节喷油量。发动机吸入的空气量随着大气压强以及海拔的变化而变化,发动机ECU可根据大气压强的变化,按照一定比例调整喷射时间(喷油量)。在低速满负荷(此时电子节气门1262全开)运行时,发动机ECU通过进气压力传感器1312可检测不同海拔地区大气压强的差别。
15)自适应调节。发动机ECU可检测到前氧传感器1350、后氧传感器1351、电子节气门1262等部件的老化,并根据某部件的老化状况对相应的控制参数进行调整,此项功能称为发动机的自适应调节功能。自适应调节程序存储在发动机ECU中,因此在更换或维修电控系统的某些元件(如电子节气门、氧传感器、进气压力传感器等)后,应进行初始化操作,使发动机ECU运行自适应的调节程序。
16)其他功能。具体如下:
①当电控系统的传感器(发动机转速传感器1313除外)及线路出现故障不能正常传递参数时,发动机ECU就启用存储在ECU内部的该传感器的后备值,来控制发动机的运行,这是一种降级控制模式,显然这种降级控制模式不是发动机ECU的最佳控制模式。
②当电子节气门1262、加速踏板位置传感器1261运行不良,发动机ECU将限制发动机转矩的输出,此时发动机不能加速。
③当发动机ECU存储器、发动机ECU供电、发动机转速传感器1313出现故障时,发动机ECU将立即使发动机停止运转。
④制冷剂压力信息出现故障、发动机满负荷运行时,发动机ECU将中断空调压缩机的工作。