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同步正時區別於之前機械泵時代的供油正時,正時錯亂會造成很多問題,最常見的就是無法啟動、異常熄火,有時則會造成發動機動力不足、冒煙等現象。今天,我們就一起來聊聊正時。

正時系統

在說正時之前,先要明白電噴共軌系統的核心是什麼?電噴共軌系統就是“在合適的時間,以適當的壓力向氣缸噴射一定量的燃油”,那麼這三個點共軌系統是怎麼實現的呢?

1、一定量的燃油

就是通過噴油器實現。軌壓越高,噴油器的加電時間越長(開啟時間),則噴油量越大。控制電控噴油器的噴油量,就是控制軌壓或者加電時間。

2、適當的壓力

壓力指的是軌壓,就是通過計量單元、軌壓感測器以及ECU實現軌壓的閉環控制。

3、合適的時間

是指噴油提前角,一般指在壓縮上止點前多少度噴油。

同步訊號波形

1)對於60-2齒的曲軸訊號波形,曲軸每轉一圈,感測器感應出的波形中出現一個缺齒波形(一個缺齒波形對應訊號盤上2個缺齒的曲軸轉角),以及58個正常齒的正弦波形;缺齒波形是感測器正對訊號盤缺齒時感應出的訊號波形;

2)對於單齒凸輪軸訊號波形,曲軸每轉兩圈,感測器感應出的波形中出現一個方波;該方波是感測器正對訊號盤單齒時感應出的訊號波形;

3)對於Z+1齒凸輪軸訊號波形,曲軸每轉兩圈,感測器感應出的波形中出現Z+1個波形(Z個正常波形,以及1個多齒波形,Z是氣缸數);該多齒訊號是感測器正對訊號盤多齒時感應出的訊號波形;

4)轉速穩定時,曲軸各波形的峰值基本、間距以及形狀基本一樣。

下圖是霍爾式曲軸位置感測器與60-2齒訊號盤感應出的波形,和霍爾式凸輪軸位置感測器和Z+1齒訊號盤感應出的訊號波形:

下圖是磁電式曲軸位置感測器與60-2齒訊號盤感應出的波形,和磁電式凸輪軸位置感測器和Z+1齒訊號盤感應出的訊號波形:

下圖是磁電式曲軸位置感測器與60-2齒訊號盤感應出的波形,和霍爾式凸輪軸位置感測器和單齒訊號盤感應出的訊號波形:

同步角度

ECU不可能直接得到物理零位,只能通過軟體零位去計算得到目前發動機的位置,它具體是怎麼實現的呢?今天我們根據下面這張相點陣圖,和大家解釋:

在設計發動機時,曲軸訊號盤、凸輪軸訊號盤、曲軸位置感測器以及凸輪軸位置感測器的位置都定好了。

當曲軸位於一缸壓縮上止點時,曲軸位置感測器和曲軸訊號盤缺齒後第1個齒之間的角度是一定的,假設是210度;凸輪軸位置感測器和凸輪軸多齒之間的角度也是一定的,假設是81度;在做發動機標定的時候,把這兩個角度寫到資料中。

仔細理解上面加粗的這句話,它非常重要,下面我們通過兩個問題進行鞏固一下

問題1:當曲軸訊號盤缺齒後的第1個齒和曲軸位置感測器對齊時,凸輪軸訊號盤的多齒和凸輪軸位置感測器之間的夾角是多少度?

問題1解析:

怎樣能讓“曲軸訊號盤缺齒後的第1個齒和曲軸位置感測器對齊呢”?

很簡單,兩種方法:

方法一

轉210度,那麼凸輪軸倒轉多少度呢?我們都知道曲軸轉兩圈,凸輪軸轉一圈,那麼曲軸倒轉210度,凸輪軸訊號盤就倒轉105度。因此這種情況時。當曲軸訊號盤缺齒後的第1個齒和曲軸位置感測器對齊的時候,凸輪軸訊號盤的多齒和凸輪軸位置感測器之間的夾角就是81-105=-24度。

在一缸處於壓縮上止點的位置時,曲軸倒轉210度,此時一缸在進氣行程內。

方法二

在一缸處於壓縮上止點的位置時,讓曲軸正轉150度,就達到了對齊的目的。曲軸正轉150度,凸輪軸正轉75度。因此當曲軸訊號盤缺齒後的第1個齒和曲軸位置感測器對齊的時候,凸輪軸訊號盤的多齒和凸輪軸位置感測器之間的夾角就是81+75=156度。

在一缸處於壓縮上止點的位置時,曲軸正轉150度,此時一缸在做功行程內。

問題2:當凸輪軸訊號盤的多齒和凸輪軸位置感測器對齊時,曲軸訊號盤缺齒後的第1個齒和曲軸感測器之間的夾角是多少度?

問題2解析:

同理,想讓“凸輪軸訊號盤的多齒和凸輪軸位置感測器對齊”:

1)在一缸處於壓縮上止點的位置時,凸輪軸訊號盤倒轉81度,曲軸訊號盤倒轉81*2=162度。當凸輪軸訊號盤的多齒和凸輪軸位置感測器對齊的時候,曲軸訊號盤缺齒後的第1個齒和曲軸感測器之間的夾角就是210-162=48度。

在一缸處於壓縮上止點的位置時,曲軸倒轉162度,此時一缸在壓縮行程內。

2)在一缸處於壓縮上止點的位置時,凸輪軸訊號盤正轉360-81=279度,曲軸訊號盤正轉279*2=558度。當凸輪軸訊號盤的多齒和凸輪軸位置感測器對齊的時候,曲軸訊號盤缺齒後的第1個齒和曲軸感測器之間的夾角就是210+558=768度,768度=2*360+48,也就是48度。

在一缸處於壓縮上止點的位置時,曲軸正轉558=180+180+180+18度,此時一缸在壓縮行程內。

如何判斷髮動機位置

上面講的那些內容只要大家理解了,ECU如何判斷位置,相信就不用多做解釋。

1、依靠凸輪軸訊號判斷

當ECU檢測到凸輪軸訊號盤的多齒訊號之後,同時又計算到凸輪軸轉動了81度,這個時候的位置就是發動機一缸壓縮上止點的位置。

2、依靠曲軸訊號判斷位置、凸輪軸訊號盤輔助判缸

當ECU檢測到曲軸訊號盤的缺齒訊號之後,同時又計算到曲軸轉動210度,這個時候的位置就是一缸處於上止點的位置。

在曲軸轉動210度的期間,ECU如果檢測到凸輪軸訊號盤的多齒訊號,那麼這個位置就是一缸壓縮上止點;如果在這個期間沒有檢測到凸輪軸訊號盤的多齒訊號,那麼這個位置就是一缸排氣上止點。

對起動的影響

1、單凸輪軸訊號起動

大部分大車都是可以通過單凸輪軸訊號起動的,ECU根據凸輪軸訊號判斷髮動機的具體位置,進行噴油。但是這種模式是有限制的,僅限於Z+1齒的訊號盤,單齒訊號盤計算誤差太大,無法進入單凸輪軸起動模式。

2、單曲軸訊號起動

單曲軸訊號起動,原理很簡單。從上述大家知道,依靠單曲軸訊號,可以判斷出上止點,無非是壓縮上止點還是排氣上止點不清楚,那麼ECU就隨便蒙一個。

預設就是壓縮上止點,進行試噴,如果是壓縮上止點,噴油器噴油後燃燒做功,發動機轉速升高,ECU檢測到發動機轉速升高,就知道蒙對了;如果沒有檢測到轉速上升,ECU知道蒙錯了,換一個上止點再試試。

3、起動預保護

很多皮帶傳動的小車,尤其是EDC16的系統,單訊號一般無法起動,這是出於起動預保護策略。皮帶傳動的系統,相比齒輪傳動,容易跳齒,造成發動機機械損傷。如果跳齒後,曲軸和凸輪軸的相對位置變化,ECU判斷可能跳齒,禁止起動,防止機械損傷。

既然單凸輪軸訊號可以起動,為什麼還要裝曲軸位置感測器呢,一方面是凸輪軸感測器訊號的精度不如曲軸位置感測器;一方面在一個感測器失效的情況下,可以進入跛行回家模式;另一方面就是出於起動預保護。

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