電控柴油機保護系統(tǒng)原理分析與正確操作

趙文珅

（云南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南昆明 650500）

電控柴油機保護系統(tǒng)原理分析與正確操作

趙文珅

（云南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南昆明 650500）

隨著電控柴油機的發(fā)展和普及，柴油機保護系統(tǒng)的熟練掌握和正確操作已越來越重要。為了方便正確使用電控柴油機，更加有效地發(fā)揮車輛及柴油機的作用，文中以康明斯電控柴油機為例，分析了電控柴油機保護系統(tǒng)的基本原理和主要功能，詳細介紹了其操作方法。

汽車；電控柴油機；保護系統(tǒng)；操作方法

1 電控柴油機控制系統(tǒng)簡介

和傳統(tǒng)的機械控制柴油機相比，電控柴油機通過中央電子控制單元（ECM）控制和協(xié)調(diào)柴油機的工作，ECM通過各種傳感器和開關(guān)實時監(jiān)測柴油機的運行參數(shù)和操作者的控制指令，通過計算后發(fā)出命令給相應(yīng)的控制元件，如噴油器等，實現(xiàn)對柴油機的優(yōu)化控制?？刂葡到y(tǒng)通過精確控制噴油時間和噴油量，達到降低排放和提高燃油經(jīng)濟性的目的。

如圖1所示，ECM處在柴油機控制系統(tǒng)的核心位置，各種輸入設(shè)備（包括傳感器、開關(guān)和油門踏板）向ECM提供各種信息，ECM通過這些信息判斷柴油機當(dāng)前的運行工況和操作者的控制指令。輸出設(shè)備為執(zhí)行元件，它們執(zhí)行ECM通過計算得出的各種控制指令。

圖1 電控柴油機ECM的控制原理

柴油機保護系統(tǒng)屬于控制系統(tǒng)的輸入設(shè)備，通常以開關(guān)的形式安裝在駕駛室的操作儀表板上，操作人員可以根據(jù)工作需要選擇開啟或關(guān)閉。柴油機保護系統(tǒng)主要用來監(jiān)測系統(tǒng)的溫度、壓力和液位，并將這些數(shù)據(jù)與相應(yīng)于柴油機轉(zhuǎn)速或負荷標定的極限值相比較，如果超出允許工作范圍（此時柴油機的功率將開始下降），保護系統(tǒng)將點亮警告指示燈提醒駕駛員。當(dāng)上述參數(shù)嚴重超過工作范圍時，故障報警燈將開始閃爍，此時必須停車以免損壞柴油機。為方便操作者正確理解并熟練使用，下面以康明斯柴油機為例對保護系統(tǒng)的工作原理、主要功能及使用方法進行闡述。

2 保護系統(tǒng)的工作原理與使用

（1）設(shè)置信息。柴油機保護系統(tǒng)用于監(jiān)測系統(tǒng)溫度、壓力和液位，其工作極限和狀態(tài)在標定時已經(jīng)預(yù)置，不能用INSITE（故障診斷軟件）進行調(diào)整。柴油機保護性停機和保護性重新起動則可以采用INSITE調(diào)整。

（2）柴油機保護性停機。當(dāng)利用INSITE或開關(guān)使柴油機保護性停機功能起作用，柴油機參數(shù)嚴重超出工作范圍時，使用該功能使柴油機停機。利用INSITE可以激活或解除該特性。將車輛停放到安全的地方，柴油機可以在自動停機后再次起動，柴油機保護系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)測柴油機的運行參數(shù)，當(dāng)柴油機性能參數(shù)嚴重超過工作范圍時，柴油機保護系統(tǒng)將再次使柴油機停機。

（3）柴油機保護性重新起動。如果駕駛員停機并重新起動柴油機，柴油機保護系統(tǒng)引發(fā)的轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速下降特性將繼續(xù)起作用。

（4）柴油機保護性停機超越。柴油機保護性停機超越是指在30 s內(nèi)保護性報警期間報警指示燈將會閃爍，按下相應(yīng)的開關(guān)，30 s停機報警定時器將啟動，給駕駛員一個額外的30 s，以便將車輛停放到安全的地方。每次按下該開關(guān)，30 s報警計時就重新開始。

（5）保護性停機操作和相關(guān)信息。柴油機保護

系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)一個數(shù)值超出工作范圍時，就會記錄一個故障碼，并將該故障以故障碼的形式存儲在ECM存儲器中，這時柴油機的輸出轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速將下降。柴油機保護特性不能用INSITE調(diào)整。

（6）油門聯(lián)鎖。安裝在車門上的油門聯(lián)鎖開關(guān)啟用時，若駕駛員將車門打開，油門聯(lián)鎖開關(guān)與ECM的輸入電路關(guān)閉，加速踏板和PTO（動力輸出）操作將不起作用，柴油機保持怠速狀態(tài)，此時乘車人員上車、下車的安全得到保護。只有當(dāng)駕駛員將車門關(guān)閉，加速踏板和PTO操作才會起作用。

（7）高海拔功率下降功能。在高海拔地區(qū)，空氣稀薄可能導(dǎo)致柴油機超速，此時ECM將以降低供油量、限制廢氣流量的方法降低柴油機功率。閉合此開關(guān)，ECM利用大氣壓力傳感器決定減少供油量的時機，當(dāng)柴油機在海拔3 048 m以上地區(qū)工作時，開始減少供油量，柴油機功率下降，以免柴油機超速。高海拔功率下降特性不能調(diào)整。

（8）柴油機保養(yǎng)指示燈。啟用該項功能，當(dāng)柴油機保養(yǎng)指示燈“MAINTENANCE”點亮?xí)r，提醒駕駛員在柴油機的系統(tǒng)上執(zhí)行保養(yǎng)程序，如定期更換潤滑油、冷卻液等。

（9）排氣制動器的控制與設(shè)置信息。啟用該項功能時，排氣制動器的作用是在下陡坡時防止柴油機超速，使柴油機轉(zhuǎn)速不超過3 500 r／min，確保高速行車時的安全。排氣制動器在設(shè)置下列信息時起作用：打開排氣制動器開關(guān)；釋放離合器踏板；釋放加速踏板；不存在現(xiàn)行的車速傳感器故障碼；巡航控制不能執(zhí)行自動恢復(fù)功能；PTO／遠程PTO特性必須不起作用。

（10）燃油電加熱器控制。燃油電加熱器安裝在燃油濾清器座上，用于加熱柴油防止其低溫時結(jié)蠟。其工作原理：ECM監(jiān)測燃油溫度并控制燃油加熱器繼電器，低于設(shè)定溫度時加熱器打開，高于設(shè)定溫度時加熱器關(guān)閉。燃油加熱器控制特性在柴油機出廠時通過標定設(shè)置，用戶不能調(diào)整。在冬季或天氣寒冷時閉合此開關(guān)即可使用。

（11）進氣預(yù)熱器控制。柴油機進氣預(yù)熱器由ECM通過一個連接到蓄電池電源上的繼電器控制，用于低溫情況時預(yù)熱進入燃燒室的空氣，避免柴油機起動困難和冒白煙現(xiàn)象。對于使用12 V電源的系統(tǒng)，柴油機使用2個進氣預(yù)熱器；對于24 V電源系統(tǒng)，柴油機使用1個進氣預(yù)熱器。進氣預(yù)熱器特性通過標定設(shè)置，用戶不能調(diào)整。在冬季或天氣寒冷時閉合此開關(guān)即可使用。

（12）SAEJ1939數(shù)據(jù)通信接口。使用時閉合此開關(guān)，ECM通過SAEJ1939數(shù)據(jù)通信接口與INSITE和其他車輛控制器（如變速器、ABS、電子儀表板等）進行信息傳輸。

（13）燃油含水報警。燃油-水分離器（又稱油水分離器）中有積水需要排泄時，燃油含水傳感器將點亮“MAINTENANCE”維護保養(yǎng)指示燈，提醒操作人員排水。燃油-水分離器安裝在燃油濾清器底部，使用時閉合此開關(guān)。

（14）交流發(fā)電機故障報警。使用時閉合此開關(guān)，ECM監(jiān)測蓄電池的電壓，當(dāng)蓄電池電壓超過最大極限值或低于最小極限值時，故障指示燈將報警，并記錄下相應(yīng)的故障碼。排除故障后柴油機才能繼續(xù)使用。

（15）巡航控制。巡航控制是為了減少駕駛員的疲勞，不需要操縱油門踏板而維持恒速行駛的控制過程。當(dāng)駕駛員接通巡航系統(tǒng)的“速度控制”開關(guān)時，速度控制系統(tǒng)開始工作。ECM根據(jù)行駛阻力變化情況自動調(diào)節(jié)噴油量，使車輛保持恒速行駛。在車速大于50 km／h，釋放制動踏板和離合器踏板，柴油機轉(zhuǎn)速在低怠速以上且沒有現(xiàn)行的車速傳感器故障碼時才能使用巡航控制。如車速或柴油機轉(zhuǎn)速過低、制動踏板或離合器踏板被踩下、出現(xiàn)一個車速傳感器故障，則巡航控制將不起作用而回到備用模式。巡航控制有斷開、備用和現(xiàn)行工作模式，這些工作模式由“ON／OFF”開關(guān)和“SET／RESUME”（設(shè)定／恢復(fù)）開關(guān)的位置決定。將巡航控制開關(guān)轉(zhuǎn)到“OFF”位置，巡航控制將不起作用，即斷開模式，但不影響柴油機運行。當(dāng)巡航控制“ON／OFF”開關(guān)在“ON”位置時，巡航控制保持在備用模式，直到駕駛員利用巡航“SET／RESUME”開關(guān)起動巡航控制為止。利用“SET／RESUME”開關(guān)的“SET”（設(shè)定）位置激活巡航控制，車輛保持在當(dāng)前設(shè)定的速度；利用“SET／RESUME”開關(guān)的“RESUME”（恢復(fù)）開關(guān)實現(xiàn)巡航控制、PTO特性、怠速調(diào)整和診斷功能。

（16）保養(yǎng)監(jiān)視器。保養(yǎng)監(jiān)視器用來監(jiān)測機油更換間隔，提醒駕駛員需要進行常規(guī)保養(yǎng)。使用時閉合此開關(guān)，若柴油機保養(yǎng)燈點亮，則說明需要保養(yǎng)?？捎肐NSITE起動該特性。保養(yǎng)監(jiān)視器有自動模式、里程模式和時間模式，其中：自動模式由ECM內(nèi)部電路確定何時更換機油，當(dāng)需要更換時，保養(yǎng)指示燈點亮；里程模式和時間模式下，用戶可直接輸入更換間隔里程或工作時間，到達極限時，ECM將使保養(yǎng)指示燈點亮，提醒駕駛員更換機油。在點火開關(guān)接通后，保養(yǎng)監(jiān)視器會使保養(yǎng)指示燈“MAINTENANCE”快速閃爍3次，并在12 s內(nèi)重復(fù)5組，提醒駕駛員更換機油。

3 結(jié)語

上述是電控柴油機的常見保護系統(tǒng)內(nèi)容，將來隨著柴油機技術(shù)的不斷發(fā)展，柴油機保護系統(tǒng)將更加先進和完善。只有理解柴油機保護系統(tǒng)的工作原理和功能，才能熟練運用和操控車輛，確保車輛和柴油機功能的充分發(fā)揮及行車安全。

［1］ 錢耀義.汽車發(fā)動機電子控制系統(tǒng)［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1999.

［2］ Dick H King.發(fā)動機計算機管理系統(tǒng)：汽車電噴技術(shù)［M］.譚星，譯.北京：電子工業(yè)出版社，1999.

［3］ 康明斯發(fā)動機有限公司.ISBe系列發(fā)動機故障判斷和維修手冊［Z］.康明斯發(fā)動機有限公司，2004.

［4］ 中國兵器工業(yè)集團第七O研究所.內(nèi)燃機電控用傳感器柴油機電控技術(shù)資料匯編（下冊）［Z］.大同：中國兵器工業(yè)集團第七O研究所，1990.

［5］ 欒琪文.汽車電控柴油機結(jié)構(gòu)原理與維修［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2006.

［6］ 戴奇.柴油機燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及維修［M］.司利增，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2008.

［7］ 趙月慶，趙文天.電控汽油機燃油泵控制電路及故障分析［J］.公路與汽運，2009（4）.

［8］ 易小兵.電控柴油機控制模塊ECM的研究［D］.武漢：武漢理工大學(xué)，2007.

［9］ 劉俊明，徐勁松，張學(xué)文，等.高壓共軌柴油機的保護策略研究［J］.內(nèi)燃機工程，2009，30（5）.

［10］ 劉少華.高壓共軌柴油機監(jiān)控策略研究與開發(fā)［D］.昆明：昆明理工大學(xué)，2010.

［11］ 廖小明.高壓共軌柴油機軌壓智能控制研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2011.

［12］ 徐勁松.高壓共軌柴油機的柔性控制策略研究［D］.昆明：昆明理工大學(xué)，2014.

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