跟著專家學(xué)修寶馬汽車（17）

師華鈞

5 N63型發(fā)動(dòng)機(jī)

（1）燃油系統(tǒng)

①高壓泵的結(jié)構(gòu)（圖92）和功能

EKP產(chǎn)生的預(yù)壓使燃油通過入口輸送至高壓泵內(nèi)，燃油從高壓泵處通過燃油量控制閥和低壓?jiǎn)蜗蜷y進(jìn)入泵元件的燃油室內(nèi)。燃油在該泵元件內(nèi)通過一個(gè)活塞加壓并通過高壓?jiǎn)蜗蜷y輸送至高壓接口。高壓泵用螺栓固定在氣缸蓋上，由凸輪軸上的1個(gè)三段凸輪驅(qū)動(dòng)。也就是說，只要發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，活塞就會(huì)在三段凸輪的作用下持續(xù)進(jìn)行往復(fù)式運(yùn)動(dòng)。因此，系統(tǒng)會(huì)隨著新燃油通過燃油量控制閥進(jìn)入高壓泵持續(xù)對(duì)燃油加壓。燃油量控制閥通過發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)的接口進(jìn)行控制，用于確定所需燃油量。

燃油量控制閥以打開或關(guān)閉燃油供給管路泵元件的方式調(diào)節(jié)壓力，燃油量控制閥打開時(shí)，大部分通過活塞吸入的燃油被壓回燃油供給管路。高壓區(qū)域內(nèi)的最大壓力不得超過24.5MPa。如果壓力過高，就會(huì)通過溢流閥經(jīng)接口向低壓區(qū)域釋放高壓循環(huán)回路的壓力。由于燃油無法壓縮。因此這種方法完全可行。也就是說，燃油體積不會(huì)隨著壓力的改變而改變。

向低壓區(qū)域釋放壓力時(shí)，通過該區(qū)域內(nèi)的油液體積抵消所產(chǎn)生的壓力峰值，調(diào)節(jié)倉(cāng)接入高壓泵的供給管路，用于降低因低壓系統(tǒng)活塞運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的壓力峰值?；钊a(chǎn)生的壓力使燃油進(jìn)入活塞和活塞導(dǎo)向裝置之間，此壓力用于為滑動(dòng)副進(jìn)行潤(rùn)滑。高壓活塞向下移動(dòng)時(shí)，活塞背面就會(huì)產(chǎn)生高壓，此高壓可能會(huì)使燃油通過活塞密封件進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油系統(tǒng)。通過連接調(diào)節(jié)倉(cāng)可避免在活塞背面產(chǎn)生高于燃油供給管路的壓力。燃油量控制閥打開時(shí)可防止將壓力波動(dòng)傳輸至低壓系統(tǒng)，因?yàn)榛钊昂蟮捏w積流量變化均衡。

②燃油系統(tǒng)的液壓回路圖（圖93）

燃油量控制閥控制共軌內(nèi)的燃油壓力，發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)通過一個(gè)脈沖寬度調(diào)制（PWM）信號(hào)控制該閥門。系統(tǒng)根據(jù)控制信號(hào)使節(jié)流閥橫截面以不同大小開啟，并調(diào)節(jié)相應(yīng)負(fù)荷點(diǎn)所需的燃油流量。此外，通過溢流閥還可使高壓系統(tǒng)中的燃油回流至泵元件，從而釋放共軌內(nèi)的壓力。

⑨噴油器控制和適配

運(yùn)行所需的燃油量通過壓電式噴油器噴入燃燒室內(nèi)，該燃油量可以通過共軌壓力、噴油器持續(xù)開啟時(shí)間及噴油器開啟行程控制。

噴油器持續(xù)開啟時(shí)間和噴油器開啟行程直接由壓電式噴油器控制。持續(xù)開啟時(shí)間通過開啟信號(hào)ti控制，開啟行程通過壓電式噴油器啟用過程中的能量來控制。噴油器適配根據(jù)負(fù)荷/轉(zhuǎn)速特性曲線確定的燃油量和噴射周期包含在預(yù)控特性曲線內(nèi)。在考慮其他框架參數(shù)的同時(shí)，在此確定控制噴油器所需的能量和噴油器開啟時(shí)間。通過這些特性曲線數(shù)值可使N63型發(fā)動(dòng)機(jī)可靠運(yùn)行。

為了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排放量、運(yùn)行平穩(wěn)性、耗油量及功率進(jìn)行優(yōu)化，技術(shù)人員對(duì)該款發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)。

系統(tǒng)控制單元必須持續(xù)監(jiān)控能量和噴油器開啟時(shí)間。通過過量空氣系數(shù)控制針對(duì)具體氣缸進(jìn)行監(jiān)控。在此分別針對(duì)氣缸列1和氣缸列2測(cè)量廢氣中的剩余氧氣量，新的氧傳感器可以分配給各氣缸。然后將此測(cè)量結(jié)果與所設(shè)控制參數(shù)的期望值進(jìn)行比較。存在偏差時(shí)，就會(huì)對(duì)噴油器開啟信號(hào)進(jìn)行適配處理。這個(gè)適配數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在控制單元內(nèi)，因此可用于后續(xù)的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式。但對(duì)系統(tǒng)改寫編程時(shí)會(huì)丟失這些存儲(chǔ)值，必須重新進(jìn)行適配。系統(tǒng)根據(jù)時(shí)間和使用情況對(duì)噴油器控制進(jìn)一步適配。進(jìn)行這種針對(duì)具體氣缸的適配時(shí)，將檢查剩余氧氣含量并確定導(dǎo)致問題的氣缸。為此，需要部分廢氣不在廢氣渦輪增壓器內(nèi)形成渦流。因此，廢氣旁通閥閥門必須完全打開，即轉(zhuǎn)到廢氣氣流外。廢氣旁通閥閥門的這個(gè)位置超出了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間的正常開啟位置。必要時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)這種針對(duì)具體氣缸的監(jiān)控結(jié)果調(diào)節(jié)控制噴油器的能量。

此外，進(jìn)行針對(duì)具體氣缸的適配時(shí)，也可能需要根據(jù)N63發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)性監(jiān)控結(jié)果進(jìn)行噴油器開啟信號(hào)適配。噴油器的整個(gè)適配結(jié)果不得超過15%的附加量。

④高精度直噴系統(tǒng)（HPI）應(yīng)急運(yùn)行模式

如果診斷出系統(tǒng)內(nèi)存在故障，例如共軌壓力傳感器失靈，就會(huì)切斷燃油量控制閥的供電，燃油通過一個(gè)旁通閥進(jìn)入共軌內(nèi)。HPI處于應(yīng)急運(yùn)行模式時(shí)，通過打開廢氣旁通閥關(guān)閉廢氣渦輪增壓裝置。HPI處于應(yīng)急運(yùn)行模式的原因可能是共軌壓力傳感器信號(hào)不可信、燃油量控制閥失靈、高壓系統(tǒng)泄漏、高壓泵失靈及共軌壓力傳感器失靈。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)電氣系統(tǒng)

由于N63型發(fā)動(dòng)機(jī)的混合氣形成過程與N62發(fā)動(dòng)機(jī)不同，因此其發(fā)動(dòng)機(jī)電氣系統(tǒng)變化較大。本節(jié)只對(duì)全新組件進(jìn)行介紹，進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)以及燃油系統(tǒng)的部件功能將在各節(jié)中分別介紹。

①控制單元

N63型發(fā)動(dòng)機(jī)配備了發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)MSD85。在8缸發(fā)動(dòng)機(jī)上使用高精度直噴系統(tǒng)和渦輪增壓系統(tǒng)給控制單元提出了很大挑戰(zhàn)。因此，采用了功能非常強(qiáng)大的150MHz處理器?？刂茊卧捎昧藥в?插口和功能配置的新插接器方案。即每個(gè)插口都分配給一個(gè)特定功能分組。發(fā)動(dòng)機(jī)插接器是發(fā)動(dòng)機(jī)的傳感器/執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口，而車輛插接器則是車輛專用部件的接口。

插口1（8線腳）連接點(diǎn)火開關(guān)；插口2（59線腳）為發(fā)動(dòng)機(jī)插接器，連接氣缸列1和幾個(gè)主要的發(fā)動(dòng)機(jī)功能：插口3（40線腳）為車輛插接器；插口4（54線腳）為發(fā)動(dòng)機(jī)插接器，連接氣缸列2和幾個(gè)主要的發(fā)動(dòng)機(jī)功能；插口5（16線腳）為燃油噴射系統(tǒng)插接器。

②氧傳感器

催化轉(zhuǎn)換器后的監(jiān)控傳感器仍使用傳統(tǒng)的Bosch LSF4.2。催化轉(zhuǎn)換器前的控制傳感器使用了新部件，即新的通用氧傳感器（LSU）高級(jí)（ADV）傳感器。因此，它是平板式寬帶氧傳感器的后繼開發(fā)產(chǎn)品。新ADV氧傳感器的測(cè)量范圍增大，它從過量空氣系數(shù)0.65時(shí)起開始測(cè)量。新傳感器的其他優(yōu)點(diǎn)包括：耐高溫性能增強(qiáng)。響應(yīng)時(shí)間縮短到30ms以內(nèi)，能夠保持較高的信號(hào)準(zhǔn)確性。此傳感器可在不足5s時(shí)間內(nèi)快速進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，因此可降低發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱階段的污染物排放量。傳感器的高動(dòng)態(tài)測(cè)量性能可更準(zhǔn)確地針對(duì)各氣缸測(cè)量并調(diào)節(jié)空燃比，這樣可以實(shí)現(xiàn)廢氣氣流的均勻排放，從而降低排放量并有效改善長(zhǎng)期排放特性。傳感器的設(shè)計(jì)使用壽命與車輛使用壽命相同。

③冷卻風(fēng)扇

同以往一樣，冷卻風(fēng)扇擁有自己的電子系統(tǒng)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速通過脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來調(diào)節(jié)。在正常運(yùn)行模式下，占空因數(shù)（100Hz）轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)速信號(hào)。7%占空因數(shù)時(shí)，喚醒冷卻風(fēng)扇：11%占空因數(shù)時(shí)。達(dá)到最大風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的33%：93%占空因數(shù)時(shí)，達(dá)到最大風(fēng)扇轉(zhuǎn)速：97%占空因數(shù)時(shí)，下達(dá)風(fēng)扇自診斷指令。為了發(fā)出風(fēng)扇繼續(xù)運(yùn)行命令，DME的輸出頻率在自停期間（總線端15關(guān)閉）降至10Hz。冷卻風(fēng)扇的運(yùn)行時(shí)間和轉(zhuǎn)速通過占空因數(shù)來選擇。新特點(diǎn)是由DME通過1個(gè)繼電器接通總線端30的供電。

（待續(xù)）