共軌壓力傳感器原理與檢測

共軌壓力傳感器是汽油機所沒有的,柴油共軌發動機機所必須的。共軌壓力是柴油機共軌系統的重要參數,目前,柴油機共軌系統的共軌壓力是實時變化的,噴油量與共軌壓力直接相關

* 工作原理 *

共軌壓力傳感器安裝在共軌上,Bosch、Delphi、Denso共軌系統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(Bosch共軌系統)為例分析。

共軌壓力傳感器原理與檢測

▲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、裝有電子檢測迴路的印刷電路板、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傳感器膜片。一個將壓力信號轉換為電信號的傳感器部件(半導體裝置)別安裝在此膜片上,傳感器產生的信號被輸入一個用於放大拾取信號並將它送入ECU的檢測迴路。

共軌壓力傳感器原理與檢測

▲共軌壓力傳感器結構示意圖及內部電路圖

共軌壓力傳感器的工作過程如下:當膜片形狀變化時,連接於膜片的電阻值也將改變。系統壓力的建立,導致膜片形狀變化,改變的電阻值將引起通過5V電橋的電壓變化。電壓變化範圍為0~70mv(依賴於應用壓力),並且被放大電路增幅至0.5~4.5V。

通過設置共軌壓力傳感器,可以實現對燃油壓力的閉環控制。ECU根據發動機當前工況下相關傳感器輸入的信號,計算出的理論所需要的軌壓,通過調節進油計量比例閥的開度來實現軌壓控制,並依靠共軌壓力傳感器檢測當前實際軌壓,將其與理論軌壓進行對比修正,實現閉環控制。

共軌壓力傳感器的檢測

共軌壓力傳感器為壓敏效應式,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)。

共軌壓力傳感器原理與檢測

▲ GW2.8TC型柴油機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

關閉點火開關,拔下共軌壓力傳感器插頭,點火開關ON,測量傳感器側插頭3#端子與搭鐵間的電壓應為5V、2#端子與搭鐵間的電壓應為5V左右,1#端子與搭鐵間的電壓為0V。

3:數據流檢測

用故障診斷儀讀取發動機系統數據流,涉及到共軌壓力的數據流共有4個:“燃油系統軌壓”、“軌壓設定值”、“實際軌壓最大值”、“軌壓傳感器輸出電壓”。

當發動機水溫達到80℃、怠速運轉時,“軌壓傳感器輸出電壓”應為1V左右,“燃油系統軌壓”及“軌壓設定值”均為25.00 Mpa左右,“軌壓設定值”與“燃油系統軌壓”數值十分接近。

當逐漸踩加速踏板,提高發動機轉速時,上述4個數據流逐漸增加,“燃油系統軌壓”、“軌壓設定值”、“實際軌壓最大值”等最大數值為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

當共軌壓力傳感器失效(例如,拔掉RPS插頭)時,發動機能否打著火,不能一概而定,應視具體機型而考慮,即使採用了同一個電控系統(如Bosch的CRS2.0),有的車型可以打著火,有的車型不能,主要取決於系統的控制策略。下面具體舉例說明。

1:長城GW2.8TC型增壓共軌柴油機(Bosch的CRS2.0系統)

當共軌壓力傳感器失效,發動機無法起動及運行。

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、關閉的時刻來控制進入氣缸的噴油量,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便控制發動機不能起動。同理,如果在發動機運轉時突然失去了共軌壓力信號,發動機會立即熄火。

2:玉柴及濰柴國Ⅲ柴油機Bosch共軌系統

當共軌壓力傳感器失效,發動機可以正常起動及運行(跛行回家-Limp Home)。

當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採取下列措施:

①點亮故障燈,產生故障碼P0193、P0192;

②控制器將加大高壓泵的供油量;

③燃油壓力超高、限壓閥被衝開;

④實際軌壓維持在700~760bar範圍內(診斷儀讀數720bar左右);

⑤限制發動機轉速(小於1700rpm左右,通過控制噴油量實現),在限制範圍內,油門仍然起作用。

⑥關閉點火開關後,燃壓力洩放閥關閉,恢復正常;

⑦如發動機起動過程中已進入此策略,仍能起動且沒有明顯感覺。

3:玉柴4F及4W國Ⅲ柴油機Delphi共軌系統

當共軌壓力傳感器失效(丟失)時,發動機無法起動及運行。會產生下列相關的故障碼:P0192、P0193。

當共軌壓力傳感器失效(漂移)時,發動機功率不足(減扭矩模式)。會產生下列相關的故障碼:P1191、P1192、P1193。



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