东风雪铁龙C5轿车发动机管理系统MM6KPF电路分析

2016-12-02黄林火

汽车电器 2016年7期

关键词：节气门端子继电器

黄林火

（福建船政交通职业学院汽车系，福建福州　350007）

东风雪铁龙C5轿车发动机管理系统MM6KPF电路分析

黄林火

（福建船政交通职业学院汽车系，福建福州350007）

分析东风雪铁龙C5轿车EW12A发动机管理系统的电源电路、传感器、执行器的电路特点。

东风雪铁龙；发动机管理系统；MM6KPF

1　EW12A发动机MM6KPF系统电气结构

东风雪铁龙C5轿车EW12A发动机采用Magneti Marelli公司6KPF版本多点电喷系统（以下简称MM6KPF），4缸2.253L排量，最大功率为126 kW，最大转矩为230Nm，发动机商业代码为PSA 3FY 10XP01，该系统能够达到排放标准L5（欧洲标准EURO4），车辆控制周期考虑了冷起动时的所有排放污染物。

MM6KPF系统具备车载诊断系统，通过该诊断系统可通知驾驶员，确定防污染设备工作是否正常，并将引起排放污染的系统故障存储在发动机ECU中，同时点亮仪表上的发动机故障报警灯。车载诊断系统监视信息包括①燃烧失火；②催化转化器效率低下；③氧传感器性能变差。

图1　MM6KPF系统电气结构图［1］

MM6KPF系统电气结构如图1所示，各部件通信信号类型如表1所示。

MM6KPF系统具有以下特点［1］：①具备电子防盗功能ADC2；②配置进气凸轮轴相位调节器VTC；③顺序喷射；④单静态点火，四缸独立点火；⑤ECU电源通过发动机舱熔断丝盒中安装的双继电器提供；⑥具备风扇冷却控制功能；⑦采用CAN网络通信；⑧将油门踏板位置传感器嵌入到踏板中；⑨配备电动节气门；⑩采用可控型交流发电机。

发动机燃油管路具有以下特点：①喷射油轨不带回油管；②燃油滤清器与燃油泵集成在燃油箱内部；③发生碰撞时，具有切断燃油控制电路功能，此信息来自安全气囊ECU。

2　EW12A发动机MM6KPF系统电路分析

EW12A发动机MM6KPF系统电路如图2所示。

1）熔断丝双喷射继电器R1和R2控制电路

当点火开关接通时，智能控制盒BSI1通过黑色40线插接器（40V NR）端子10，经过导线7842向发动机ECU黑色48线插接器（48V NR）端子K3输送12V唤醒信号，发动机ECU被唤醒。

发动机ECU控制黑色48线插接器（48V NR）端子F4，经过导线1229D输出低电压（0 V），以使发动机舱熔断丝盒PSF1中R1继电器线圈工作。R1继电器线圈电流走向为：蓄电池BB00→导线BB02→R1继电器线圈→发动机舱熔断丝盒PSF1黑色28线插接器（28V NR）端子9→导线1229D→发动机ECU黑色48线插接器（48V NR）端子F4→搭铁。

R1继电器线圈通电，使继电器开关接通，向发动机ECU供电，电流走向为：蓄电池BB00→导线BB02→发动机舱熔断丝盒PSF1熔断丝F1→R1继电器开关→发动机舱熔断丝盒PSF1黑色28线插接器（28V NR）端子5→导线1203D→发动机ECU黑色48线插接器（48V NR）端子L4→发动机ECU供电。

R1继电器向发动机ECU供电的同时，为发动机舱熔断丝盒PSF1中R2继电器线圈供电，并通过发动机舱熔断丝盒PSF1内部搭铁。R2继电器开关接通，继续向发动机ECU内部提供电流。电流走向为：蓄电池BB00→导线BB02→R2继电器开关→发动机舱熔断丝盒PSF1熔断丝F10→发动机舱熔断丝盒PSF1黑色28线插接器（28V NR）端子3→导线B140→发动机ECU黑色48线插接器（48V NR）端子M2／M3／M4→发动机ECU内部供电。

R2继电器向发动机ECU供电的同时，也为燃油泵组件1211、炭罐电磁阀1215和机油蒸气回收加热电阻1273／1274供电。

燃油泵组件1211安装在油箱内部，包括电动泵、燃油压力调节器、油位传感器等部件，其电路如图3所示。燃油泵工作电流走向为：蓄电池BB00→导线BB02→R2继电器开关→发动机舱熔断丝盒PSF1熔断丝F5→发动机舱熔断丝盒PSF1灰色28线插接器（28V GR）端子5→导线1235A→燃油泵组件1211黑色6线插接器（6V NR）端子3→电动油泵→燃油泵组件1211黑色6线插接器（6V NR）端子4→导线M1235→搭铁。

发动机ECU控制炭罐电磁阀1215黑色2线插接器（2V NR）端子1，使炭罐电磁阀通电工作，接通从活性炭罐通往发动机进气歧管的管路，使燃油蒸气重新燃烧，其控制信号为RCO（占空比）类型。电流走向为：蓄电池BB00→导线BB02→R2继电器开关→发动机舱熔断丝盒PSF1熔断丝F10→发动机舱熔断丝盒PSF1黑色28线插接器（28V NR）端子24→导线1355A→炭罐电磁阀1215黑色2线插接器（2V NR）端子2→炭罐电磁阀线圈→炭罐电磁阀1215黑色2线插接器（2V NR）端子1→发动机ECU控制搭铁。

机油蒸气回收加热电阻（以1273为例，1274相同）电流走向为：蓄电池BB00→导线BB02→R2继电器开关→发动机舱熔断丝盒PSF1熔断丝F9→发动机舱熔断丝盒PSF1黑色28线插接器（28V NR）端子2→导线1251→机油蒸气回收加热电阻1273蓝色2线插接器（2V BE）端子1→机油蒸气回收加热电阻器→机油蒸气回收加热电阻1273蓝色2线插接器（2V BE）端子2→导线M1273→搭铁。

2）喷油器（1331／1332／1333／1334）电路

每缸喷油器都连接在燃油管路中，由发动机ECU单独控制，以1-3-4-2的喷射顺序向进气门方向喷射。喷油器电气特性如下：工作电压为12V，线圈电阻值为12（1±5%）Ω，燃油压力为0.35MPa（3.5bar），静态流量为173（1±3%）g／min，动态流量为6.82（1±4.5%）mg／行程。

电流走向如下（以1缸喷油器1331为例，其余喷油器电路原理相同）：发动机ECU褐色32线插接器（32V MR）端子H1→导线1042→喷油器1331黑色2线插接器端子2→喷油器1331线圈→喷油器1331黑色2线插接器端子1→导线1321→发动机ECU褐色32线插接器（32V MR）端子G1（脉冲控制信号）。

当拆卸和重新安装喷油器后，要使用诊断仪进行初始化操作。

3）氧传感器电路

MM6KPF系统采用上游和下游氧传感器来监测废气排放，并对燃油系统混合气浓度进行调节。上游氧传感器作用是确定废气中的氧含量，并对混合气浓度进行调节；下游氧传感器作用是确定经催化转化器后的废气中的氧含量，以检测催化转化器的工作是否正常，并调节混合气浓度。排气中所含的氧气与氧传感器（来自外界环境空气）所含的氧气进行比较，如果排气中所含的氧气与氧传感器所含的氧气差值大，混合气偏浓，氧传感器输出0.7～0.8V电压信号；如果差值小，混合气偏浓，氧传感器输出0.1V左右电压信号。

图2　MM6KPF系统电路图［1］

图3　燃油泵控制电路图［1］

发动机ECU接收氧传感器信号，通过改变喷油量来调节混合气浓度，使其尽可能接近理论空燃比（Lambda=1）。氧传感器含有一个内部加热装置，该装置可以使传感器快速达到工作温度（约500℃）。

与上游氧传感器连接的是绿色4线插接器（4V VE），端子4与发动机ECU褐色32线插接器（32V MR）端子B2连接，为氧传感器信号线；端子3与发动机ECU褐色32线插接器（32V MR）端子A2连接，为搭铁线；端子1、2用于氧传感器加热装置，电流走向如下：发动机ECU褐色32线插接器（32V MR）端子H1→导线1042→上游氧传感器1350绿色4线插接器（4V VE）端子1→上游氧传感器1350加热器→上游氧传感器1350绿色4线插接器（4V VE）端子2→发动机ECU褐色32线插接器（32V MR）端子E4搭铁。

与下游氧传感器连接的是蓝色4线插接器（4V BE），其端子功用和电路工作原理与上游氧传感器相同。当拆卸和重新安装氧传感器后，要使用诊断仪进行初始化操作。

4）可变正时控制阀1243

可变正时控制阀通过控制发动机机油压力，进而控制进气凸轮轴正时系统，提前或延迟开闭进气门。工作电流走向：发动机ECU褐色32线插接器（32V MR）端子H1→导线1042→可变正时控制阀1243绿色2线插接器（2V VE）端子2→可变正时控制阀1243电磁线圈→可变正时控制阀1243绿色2线插接器（2V VE）端子1→发动机ECU灰色32线插接器（32V GR）端子G3（控制信号）。

5）点火线圈1135

点火线圈的作用是将低电压转化为高电压提供给火花塞。发动机ECU按照1-3-4-2的点火顺序交替为每个初级线圈供电。点火信号由凸轮轴相位传感器触发。点火线圈电气特性如下：初级电压6.5～16 V，次级电压大于2 7000 V，初级线圈电阻23℃时大约为0.6 Ω，次级线圈大约为1 MΩ，初级电流7.2～8 A，次级电流68～82mA，充电时间少于3.3ms。

与点火线圈连接的是褐色6线插接器（6V MR），端子1、2、3、4分别为1缸、2缸、3缸、4缸点火控制信号，与发动机ECU灰色32线插接器（32V GR）中端子H2、H3、H4、H1连接；端子5为点火线圈模块供电线，端子6为搭铁线。供电电流走向：发动机ECU褐色32线插接器（32V MR）端子H1→导线1042→点火线圈1135褐色6线插接器（6V MR）端子5→分别向初级线圈和点火模块供电。

6）进气压力和进气温度传感器1312

进气压力和进气温度传感器的作用是检测进入进气歧管内的空气压力和温度。发动机ECU根据进气压力传感器信号确定基本喷油量，根据进气温度计算空气密度，并修正喷油量。进气压力传感器为压敏电阻型，安装在进气歧管上；进气温度传感器集成在进气压力传感器上，属于电阻型负温度系数传感器。其基本特性是，随着温度的增加，电阻值减少；随着温度的下降，电阻值增加。如20℃时的电阻值6 250 Ω，80℃时的电阻为600Ω。

与进气压力和进气温度传感器连接的是灰色4线插接器（4V GR），端子1通过导线1393连接发动机ECU灰色32线插接器（32V GR）端子C1，为进气压力信号线；端子2通过导线1363连接发动机ECU 32V GR端子A3，为传感器+5V工作电源线；端子3通过导线1341连接发动机ECU 32V GR端子C2，为进气温度信号线；端子4通过导线1364连接发动机ECU 32V GR端子E4，为传感器搭铁线。

7）油门踏板位置传感器1261

油门踏板位置传感器的作用是连续检测并发送加速踏板位置信号，工作时输出双电压信号到发动机ECU。油门踏板位置传感器属于霍尔效应型传感器。当加速踏板位置变化时，霍尔效应传感器与磁铁的磁场变化导致霍尔传感器输出不同的电压，并经内部信号放大后，传输到发动机ECU。

油门踏板位置传感器与外部电路连接的是黑色6线插接器（6V NR），端子6通过导线1380D与发动机ECU黑色48线插接器（48V NR）端子G1连接，为+5V供电端子；端子1通过导线1370D与发动机ECU黑色48线插接器（48V NR）端子F2连接，为1路输出信号（Us1），松开油门踏板时，信号电压为0.3～0.6 V，油门踏板踩到底时信号电压为3.5～4 V；端子2通过导线1379D与发动机ECU黑色48线插接器（48V NR）端子F1连接，为搭铁线（Us1）；端子5通过导线1378D与发动机ECU黑色48线插接器（48V NR）端子G2连接，为2路输出信号（Us2），松开油门踏板时，信号电压为0.15～0.3 V，油门踏板踩到底时信号电压为1.75～2V；端子4通过导线1466与发动机ECU黑色48线插接器（48V NR）端子D1连接，为搭铁线（Us2）。

油门踏板下方有一个“阻力点”开关，属于电磁型开关。当驾驶员急加速时，阻力点开关将向发动机ECU发送禁用限速功能的信号。与阻力点开关连接的是一个黑色2线插接器，端子1通过导线731A与发动机ECU黑色48线插接器（48V NR）端子E2连接，为开关信号输出线，端子2通过导线7310A与黑色48线插接器（48V NR）端子E1连接，为搭铁线。

发动机ECU黑色48线插接器（48V NR）端子G3通过导线7309D与定速巡航系统连接，并通过高速CAN（CAN IS）通信网络，与智能控制盒BSI1、电子稳定程序控制单元ESP交换信息，以确定开启或解除限速巡航功能。

8）电动节气门1262

电动节气门通过内部电动机及传动机构驱动节气门打开和关闭，并通过内部安装的节气门位置传感器将信息传输到发动机ECU。当点火开关接通时，发动机ECU控制节气门电动机转动节气门到怠速位置，向进气歧管提供满足怠速运行的基本空气量，以起动发动机怠速运行。发动机全负荷工况下，节气门处于最大极限位置，向进气歧管提供最大空气量。如果出现故障，发动机ECU将切断节气门电动机电源，并使节气门处于“应急”位置，以使用户可以在降级模式下继续行驶到维修站。电动节气门的关闭依靠复位弹簧实现。节气门位置传感器有两路输出信号，每次初始化时都要重新计算节气门的最小和最大极限位置。如要更换发动机ECU或电动节气门，必须进行初始化，以确认节气门的最小最大极限位置。

与电动节气门连接的是褐色6线插接器（6V MR），端子1通过导线1334与发动机ECU灰色32线插接器（32V GR）端子G1连接，为传感器+5 V工作电源线；端子2、6分别通过导线1335、1219与发动机ECU灰色32线插接器（32V GR）端子G2、A1连接，为节气门位置传感器1路和2路信号；节气门从关闭到完全打开，端子2、6与搭铁线之间的电压范围分别为：0.3～4.95V，4.7～0.55V；节气门处于降级模式下端子2、6与搭铁线之间的电压范围分别为：0.66～1.23 V，3.7～4.4 V；端子5通过导线1218与发动机ECU灰色32线插接器（32V GR）端子B1连接，为传感器搭铁线；端子3、4分别通过导线1367、1220与ECU1320灰色32线插接器（32V GR）端子B4、A4连接，为节气门电动机控制线。

9）发动机冷却液温度传感器1220

发动机冷却液温度传感器是一个电阻型负温度系数传感器。其基本特性是：随着温度的增加，电阻值减少；随着温度的下降，电阻值增加。如20℃时的电阻值6250Ω，80℃时的电阻为600Ω。

发动机冷却液温度传感器1220通过绿色2线插接器（2N VE）与电路连接，端子2通过导线1357与发动机ECU灰色32线插接器（32V GR）端子D4连接，为传感器信号线；端子1通过导线1366与发动机ECU灰色32线插接器（32V GR）端子D1连接，为传感器搭铁线。

发动机ECU通过接收发动机冷却液温度传感器的信息，控制发动机冷却风扇工作。当发动机冷却液温度达到96℃时，发动机ECU激活风扇低速运转（当发动机冷却液温度低于94℃时，冷却风扇停止）；当发动机冷却液温度达到105℃时，发动机管理ECU激活风扇快速运转（当发动机冷却液低于103℃时，冷却风扇恢复至低速运转）；当冷却液温度达到115℃时，发动机ECU通过智能控制盒BSI1点亮发动机冷却液温度报警灯，同时在仪表上显示“STOP”指示灯。当发动机关闭时，如果测得的发动机冷却液温度超过设定的限值（105℃），发动机ECU将延迟风扇工作（低速），直到温度低于94℃，风扇延时持续约6min。如果冷却液温度变得过高，如超过119℃，发动机ECU会减少发动机转矩。当发动机冷却液温度传感器及其电路出现故障时，发动机ECU将控制风扇高速运行，并通过智能控制盒BSI1在仪表上显示“STOP”指示灯。

冷却风扇控制电路如图4所示，发动机ECU黑色48线插接器（48V NR）端子D4通过导线1540与变速电动冷却风扇总成1513黑色2线插接器（2V NR）端子1连接，并输出控制信号。风扇总成通过此信号控制风扇电动机高速或低速运行，同时将风扇的运行状态通过黑色2线插接器（2V NR）端子2，经导线1599发送到发动机ECU黑色48线插接器（48V NR）端子C3。

图4　冷却风扇控制电路图［1］

当发动机舱熔断丝盒R1继电器工作后，R1继电器开关接通，向风扇继电器线圈提供电流如下：蓄电池BB00→导线BB02→发动机舱熔断丝盒PSF1熔断丝F1→R1继电器开关→发动机舱熔断丝盒PSF1熔断丝F21→发动机舱熔断丝盒PSF1灰色28线插接器（28V GR）端子2→导线1589A→风扇继电器1524黑色4线插接器（4V NR）端子1→风扇继电器线圈→内部搭铁。此时风扇继电器开关接通，向风扇总成供电如下：蓄电池BB00→导线BB02→发动机舱熔断丝盒PSF1熔断丝MF1→发动机舱熔断丝盒PSF1黑色8线插接器（8V NR）端子1→风扇继电器1524黑色4线插接器（4V NR）端子3→风扇继电器开关→风扇继电器1524黑色4线插接器（4V NR）端子5→导线1514→变速电动冷却风扇总成1513黑色2线插接器（2V NR）端子1→风扇电动机供电。

10）制冷剂压力传感器8009

制冷剂压力传感器用于测量空调管路中的压力值。根据接收到的压力信息，发动机ECU控制冷却风扇运行和空调压缩机的启动，并将该信息通过CAN高速通信网络（CAN IS）传送到智能控制盒BSI1。压力传感器为“压电”型，可以提供一个与管路中制冷剂压力值成比例的电压值。

制冷剂压力传感器8009通过黑色3线插接器（3V NR）与电路连接，端子1通过导线8092D与发动机ECU黑色48线插接器（48V NR）端子H3连接，为传感器+5V供电线；端子2通过导线8093D与发动机ECU黑色48线插接器（48V NR）端子H2连接，为传感器信号线［压力为0.1MPa（1bar）时，信号电压0.5V；压力为3.1 MPa（31 bar）时，信号电压4.5 V］，端子3通过导线8094D与发动机ECU黑色48线插接器（48V NR）端子H1连接，为搭铁线。

当制冷剂压力传感器及其电路出现故障时，发动机ECU将切断空调压缩机工作，并在发动机ECU中记录故障。

11）发动机转速传感器1313

发动机转速传感器的作用是测量发动机转速并获取1缸和4缸活塞上止点信息，以控制喷油和点火。转速传感器由霍尔传感器和一个靶轮（信号触发转子）构成。靶轮上分布58（60-2）对磁极，间隔两个较大的磁极为1缸和4缸活塞上止点位置。当靶轮旋转时，霍尔传感器输出方波脉冲信号。

发动机转速传感器通过黑色2线插接器（2V NR）与发动机ECU连接，端子1通过导线1361与发动机ECU褐色32线插接器（32V MR）端子F3连接，为传感器信号线；端子2通过导线1362与发动机ECU褐色32线插接器（32V MR）端子E3连接，为传感器搭铁线。

12）气缸相位传感器1115

发动机ECU根据气缸相位传感器的信号确定1缸活塞上止点位置，并按照1-3-4-2的顺序进行喷油和点火。相位传感器是霍尔效应型传感器，由传感器电子模块和四角信号转子组成，信号转子由凸轮轴驱动。发动机工作时，凸轮轴带动转子转动，与传感器内部形成闭合磁场回路，磁场的强弱交替变化，使传感器形成脉冲信号，传输到发动机ECU。

气缸相位传感器通过灰色3线插接器（3V GR）与发动机ECU连接，端子1通过导线1352与发动机ECU灰色32线插接器（32V GR）端子B3连接，为传感器+5V电源线；端子2通过导线1131与发动机ECU灰色32线插接器（32V GR）端子B2连接，为传感器信号线；端子3通过导线1356与发动机ECU灰色32线插接器（32V GR）端子C4连接，为传感器搭铁线。

13）爆震传感器1120

爆震是气缸中混合气燃烧时产生的振动现象。发动机ECU通过爆震传感器获得发动机机械振动信息，用以调整点火提前角。传感器内部由压电元件、惯性块电极等部件构成。发动机工作时，产生的机械振动通过惯性块反射到压电元件上，再经电极将信号峰值发送到发动机ECU。

爆震传感器通过黑色2线插接器（2V NR）与发动机ECU连接，端子1通过导线134与发动机ECU褐色32线插接器（32V MR）端子F4连接，为传感器信号线；端子2通过导线135与发动机ECU褐色32线插接器（32V MR）端子E4连接，为传感器搭铁线。

14）发动机机油压力开关4110

发动机机油压力开关是通断式开关。当发动机机油压力低于（0.05±0.008）MPa（0.5±0.08bar）时，开关接通，将发动机低机油压力信息发送到发动机ECU。发动机ECU通过CAN高速网络（CAN IS）将发动机机油压力信息传输到智能控制盒BSI1，智能控制盒BSI1通过舒适CAN网络（CAN COMF）将信息输送到组合仪表0004，以点亮机油压力报警灯。

机油压力开关电气特性如下：电源电压为12 V，最大电流0.8A，最小电阻（触点打开时）为100 MΩ，最大电阻（触点关闭时）为0.1Ω。

机油压力开关通过2线灰色插接器（2V GR）与发动机ECU连接，端子2通过导线410与发动机ECU灰色32线插接器（32V GR）端子F1连接，为信号线。

15）可控型交流发电机1020

根据发动机的运行状态，发动机ECU控制发电机输出电压，进而管理发电机提供的转矩，以此来降低燃油消耗。该系统采用主／从型控制系统。当车辆减速时，发电机将电压调到14V，与一般发电机功能相同，以优先保证发动机制动；当车辆加速时，发电机将电压调低到约13.2 V，以减少对发动机的阻力矩，降低油耗；当车辆匀速行驶，发动机转速稳定时，发电机将电压调到中间约13.5V。

发动机ECU灰色32线插接器（32V GR）端子A2通过导线104与交流发电机1020黑色2线插接器（2V NR）端子2连接，调节发电机输出电压。

16）发动机ECU电气特性

发动机ECU由3个组合式插接器构成，分别为黑色48线插接器（48V NR），褐色32线插接器（32V MR），灰色32线插接器（32V GR）。插接器各端子作用如表2所示。