共軌壓力傳感器是柴油共軌發(fā)動機(jī)機(jī)所必須的。共軌壓力是柴油機(jī)共軌系統(tǒng)的重要參數(shù),目前,柴油機(jī)共軌系統(tǒng)的共軌壓力是實時變化的,噴油量與共軌壓力直接相關(guān)。
工作原理
共軌壓力傳感器安裝在共軌上,Bosch、Delphi、Denso共軌系統(tǒng)的共軌壓力傳感器工作原理基本相同,為壓敏電阻式,有3個接線端子(電源、搭鐵、信號)。下面以長城車GW2.8TC型柴油機(jī)(Bosch共軌系統(tǒng))為例分析。
共軌及共軌壓力傳感器
組成部件
焊接在壓力裝置上的集成的傳感器部件、裝有電子檢測回路的印刷電路板、裝有電子插入式連線的傳感器外殼。
燃油通過共軌上的一個小孔流向共軌壓力傳感器,有壓力的燃油通過一個盲孔到達(dá)傳感器膜片。一個將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器部件(半導(dǎo)體裝置)別安裝在此膜片上,傳感器產(chǎn)生的信號被輸入一個用于放大拾取信號并將它送入ECU的檢測回路。
共軌壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖及內(nèi)部電路圖
共軌壓力傳感器的工作過程如下:當(dāng)膜片形狀變化時,連接于膜片的電阻值也將改變。系統(tǒng)壓力的建立,導(dǎo)致膜片形狀變化,改變的電阻值將引起通過5V電橋的電壓變化。電壓變化范圍為0~70mv(依賴于應(yīng)用壓力),并且被放大電路增幅至0.5~4.5V。
通過設(shè)置共軌壓力傳感器,可以實現(xiàn)對燃油壓力的閉環(huán)控制。ECU根據(jù)發(fā)動機(jī)當(dāng)前工況下相關(guān)傳感器輸入的信號,計算出的理論所需要的軌壓,通過調(diào)節(jié)進(jìn)油計量比例閥的開度來實現(xiàn)軌壓控制,并依靠共軌壓力傳感器檢測當(dāng)前實際軌壓,將其與理論軌壓進(jìn)行對比修正,實現(xiàn)閉環(huán)控制。
共軌壓力傳感器的檢測
共軌壓力傳感器為壓敏效應(yīng)式,有三個接線端子,RPS的1#端子為搭鐵線、2#端子為信號線、3#端子為電源線(5V)。
GW2.8TC型柴油機(jī)RPS與ECU的電路連接
1:外線路檢查
用萬用表的電阻擋,分別測量1#端子與A08#端子、2#端子與A43#端子、3#端子與A28#端子之間的電阻值,來判斷外線路是否存在短路及斷路故障。
2:傳感器電壓值測量
關(guān)閉點火開關(guān),拔下共軌壓力傳感器插頭,點火開關(guān)ON,測量傳感器側(cè)插頭3#端子與搭鐵間的電壓應(yīng)為5V、2#端子與搭鐵間的電壓應(yīng)為5V左右,1#端子與搭鐵間的電壓為0V。
3:數(shù)據(jù)流檢測
用故障診斷儀讀取發(fā)動機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流,涉及到共軌壓力的數(shù)據(jù)流共有4個:“燃油系統(tǒng)軌壓”、“軌壓設(shè)定值”、“實際軌壓最大值”、“軌壓傳感器輸出電壓”。
當(dāng)發(fā)動機(jī)水溫達(dá)到80℃、怠速運轉(zhuǎn)時,“軌壓傳感器輸出電壓”應(yīng)為1V左右,“燃油系統(tǒng)軌壓”及“軌壓設(shè)定值”均為25.00 Mpa左右,“軌壓設(shè)定值”與“燃油系統(tǒng)軌壓”數(shù)值十分接近。
當(dāng)逐漸踩加速踏板,提高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速時,上述4個數(shù)據(jù)流逐漸增加,“燃油系統(tǒng)軌壓”、“軌壓設(shè)定值”、“實際軌壓最大值”等最大數(shù)值為145.00 Mpa,“軌壓傳感器輸出電壓”的最大值為4.5V。
失效模式分析
當(dāng)共軌壓力傳感器失效(例如,拔掉RPS插頭)時,發(fā)動機(jī)能否打著火,不能一概而定,應(yīng)視具體機(jī)型而考慮,即使采用了同一個電控系統(tǒng)(如Bosch的CRS2.0),有的車型可以打著火,有的車型不能,主要取決于系統(tǒng)的控制策略。下面具體舉例說明。
1:長城GW2.8TC型增壓共軌柴油機(jī)(Bosch的CRS2.0系統(tǒng))
當(dāng)共軌壓力傳感器失效,發(fā)動機(jī)無法起動及運行。
故障原因分析:起動時,ECU以共軌的壓力為參量來控制噴油器的動作,在共軌壓力已知的前提下,ECU通過控制噴油器的開啟、關(guān)閉的時刻來控制進(jìn)入氣缸的噴油量,如果失去了共軌壓力信號,ECU便失去了燃油噴射控制的重要參量,此時,ECU便控制發(fā)動機(jī)不能起動。同理,如果在發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)時突然失去了共軌壓力信號,發(fā)動機(jī)會立即熄火。
2:玉柴及濰柴國Ⅲ柴油機(jī)Bosch共軌系統(tǒng)
當(dāng)共軌壓力傳感器失效,發(fā)動機(jī)可以正常起動及運行(跛行回家-Limp Home)。
當(dāng)ECU 判斷軌壓傳感器信號失效、軌壓傳感器本身損壞、信號線損壞(開路或短路)等故障時,ECU采取下列措施:
?、冱c亮故障燈,產(chǎn)生故障碼P0193、P0192;
?、诳刂破鲗⒓哟蟾邏罕玫墓┯土浚?br />
?、廴加蛪毫Τ?、限壓閥被沖開;
?、軐嶋H軌壓維持在700~760bar范圍內(nèi)(診斷儀讀數(shù)720bar左右);
?、菹拗瓢l(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(小于1700rpm左右,通過控制噴油量實現(xiàn)),在限制范圍內(nèi),油門仍然起作用。
?、揸P(guān)閉點火開關(guān)后,燃壓力泄放閥關(guān)閉,恢復(fù)正常;
⑦如發(fā)動機(jī)起動過程中已進(jìn)入此策略,仍能起動且沒有明顯感覺。
3:玉柴4F及4W國Ⅲ柴油機(jī)Delphi共軌系統(tǒng)
當(dāng)共軌壓力傳感器失效(丟失)時,發(fā)動機(jī)無法起動及運行。會產(chǎn)生下列相關(guān)的故障碼:P0192、P0193。
當(dāng)共軌壓力傳感器失效(漂移)時,發(fā)動機(jī)功率不足(減扭矩模式)。會產(chǎn)生下列相關(guān)的故障碼:P1191、P1192、P1193。