沃尔沃B4204T11发动机结构与工作原理（五）

王卓

（12）冷却液温度传感器（如图77所示）

┃图77

该传感器是一个NTC电阻，由ECM提供5V电源。馈电为类比5V信号，其中电压电平对应于特定温度电阻:

◆-20℃时约为15kΩ

◆±0℃时约为5.7kΩ

◆+90℃时约为240Ω

◆+110℃时约为142kΩ

（13）发动机管理系统

①直接喷射，如图78所示。

┃图78

直接喷油提供如低油耗、低排放及高功率等优点。喷油直接发生在高压的气缸内，介于3～20MPa之间。为了达到高压，会使用一个由排气凸轮轴驱动的机械式燃油泵。燃油泵可在高压下供油给燃油导管。燃油会分布至由ECM（发动机控制模块）进行电动控制的喷油器上。来自高压泵的多余燃油会返回到高压泵入口。因此，燃油系统中没有连接至油箱的独立回油管线。至气缸的喷油是通过其一方式:

◆在压缩冲程中的喷油，即所谓的分层燃烧

◆两次喷油，一次在进气冲程期间，一次在压缩冲程期间，即所谓的半分层燃烧，如图79所示

◆在压缩冲程中的喷油，即所谓的均质燃烧

②分层燃烧

喷油发生在压缩冲程的下半段。当所有吸入的空气未完全参与燃烧时，一部分的空气会用于分离和浓缩最佳化学计量的空气和燃油混合物（14.7：1）至火花塞及活塞燃烧室，进而产生稳定的燃烧。空气燃油混合物至火花塞及活塞之浓缩是通过进气口及燃烧室形状所产生的气流以及相对于活塞的喷油器位置而发生。当燃烧已开始时，空气燃油混合物比例为30：1，或甚至对于整个气缸更为稀薄。在启动机已启动且燃油压力已达到至少3MPa时会使用分层燃烧。当发动机已启动时，发动机运作模式会在需进行触媒加热时转变为半分层燃烧。分层燃烧可在温度高于-20℃（冷却液温度/触媒温度）时的所有情况中使用。在较低温的情况下，亦会在启动机序列期间使用半分层燃烧。

③半分层燃烧

喷油会经由两次喷射而发生。第一次发生在进气冲程前半段，另一次在压缩冲程后半段。燃油量经过分配，使最大量的燃油在进气冲程及其余压缩冲程期间喷出。如此可在低高峰压力及低温的情况下提供横向且稳定的燃烧，进而产生低NOx排放物。通过矮墙冲击及稀薄空气燃油混合物之高效燃烧（波长大于1），HC排放量亦低。半分层燃烧在发动机启动后于触媒转换器加热过程中使用。当发动机冷却液处于工作温度且触媒转换器已加热约30s时（当冷却液和触媒转换器皆为低温时），此操作模式下的时间可以是从0起的任意时间。时间计算（由ECM进行）的重要参数包含来自触媒转换器之信号以及触媒转换器温度计算模型。当触媒转换器被视为足够热时，发动机运行模式会变更为均质燃烧。

④均质燃烧

相较于传统的进气口喷油，其喷油则发生在进气冲程上半段。进入的空气通过燃油蒸发而冷却。如此可提高敲缸耐受性。

直接喷油亦可稍微提供墙壁冲击进而导致低HC排放。均质燃烧用于行车周期期间，下述情况除外:

◆如果在启动时燃油导管中的燃油压力降到0，则需要2～3个泵冲程，压力才能达到3MPa。3个泵冲程相当于曲轴转动1.5次

◆在分层燃烧期间，会发生4～20次喷油

◆在半分层燃烧期间，怠速转速升高至1200 （其变化取决于市场）

◆在半分层燃烧期间，排气凸轮轴被控制到一个较迟位置。这表示高温废气到达导致HC排放降低的排气歧管。触媒转换器会连同延迟点火而被快速加热

┃图79

◆在分层及半分层燃烧期间，喷油会发生在约5°～10°曲轴旋转角度才会进行点火。

◆针对所有策略，喷油时间会根据如负载、发动机转速、操作模式及喷油量等不同参数进行调整

（13）ECM（发动机控制模块）（如图80所示）

供应商为Denso。该柴油发动机及汽油发动机之控制模块在以下方面完全相同:

◆外观形状

◆接头

◆电路板

┃图80

◆与TCM（变速器控制模块）之通信是通过PT（动力传动系统）-CAN，速度为500kbit/s。有关换挡品质、扭力限制及行车模式（模式）等时间先决信号是通过PT-CAN发送。换挡要求及变速器温度是通过HSCAN发送

◆在自动变速器正常换挡时进行控制的软件应根据加速踏板、行车模式、操作条件等，且在锁止功能必须启动时发生。

◆记录空气压力的整合式传感器

◆整合式温度传感器

◆在启动模式下处理细微的车轮打滑控制

具有相似功能原理的组件及功能范例包括:

◆DC/DC变流器可将蓄电池电压从12V左右提高至40～50V。冷凝器可储存控制需要电压大于12V之组件所需要的电压

◆分别供应电源电压至两个喷油器的两个高侧驱动器

◆分别关闭喷油器的4个低侧驱动器

◆用来控制两个方向电流的H桥，其在一个组件中变更极性。用于控制电动机，如ETA（电子节气门促动器）

数据容量:

◆CPU（中央处理器）200MHz,32bit

◆RAM（随机存取内存）256KB

◆EEPROM（电子抹除式可编程唯读内存）快闪内存 128KB

┃图81

（14）曲轴位置传感器（如图81所示）

该传感器包含四个霍耳传感器、永磁体及内部电子元件。该传感器具有不同的信号特性，取决于曲轴旋转方向。传送至ECM之信号是介于0.5～4.5V之间的二次脉冲。提高转速可在时间固定的低信号下获得升高的频率。在正向旋转期间，低信号的时间周期是45μs，在后向旋转则为90μs。ECM可在相关行车周期期间储存发动机位置。这表示在发动机于启动/停止期间关闭后，ECM会知道在下次启动时轮到哪一个气缸最接近喷油与点火。发动机因而可在无须搜寻曲轴及凸轮轴之间同步位置的情况下启动。如此可在蓄电池及启动机负载降低的情况下缩短启动阶段，这对于在启动/停止序列期间启动尤其重要。如果行车周期受到中断，所储存的曲轴位置也会从ECM消失。曲轴位置传感器信号也可用于点火不良诊断。

用于排气及进气凸轮轴的传感器是相同的，该传感器包含一个霍耳传感器、永磁体及内部电子元件。该传感器仅具有一种信号特性，亦即ECM无法识别旋转方向。该信号是介于0.5～4.5V之间的二次脉冲。高信号对应于触发轮上的“峰”，而“谷”则对应于低信号。

（15）同步曲轴及凸轮轴（如图82所示）

曲轴锁环有一个“缺口”，并于每次曲轴旋转提供曲轴传感器56（60-4）次脉冲。当ECM已确定该缺口时，ECM可通过脉冲计数确定曲轴的确切位置。当曲轴及“缺口”已在上止点之后旋转90°，ECM中可将曲轴传感器信号与凸轮轴位置传感器相比较。如果该信号与预期的相符，则组件即完成同步。此初始同步值储存在ECM中。由于曲轴位置传感器会随着旋转方向（ECM因而“始终”能确定曲轴位置）变更信号，因此，下回启动无须重新同步即可进行。由于锁定环“缺口”无须通过曲轴传感器即可让ECM识别位置，因此启动程序时间明显较短。ECM亦使用来自曲轴位置传感器及排气凸轮轴位置传感器之信号来确认燃油泵（泵活塞）位置。

（待续）

┃图82