五十鈴6HK1-TC電控系統(tǒng)及故障檢修

張飛虎

（吐哈油田特種車(chē)輛工程公司，新疆 838202）

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)憑借其功率大、油耗低、燃燒效率高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于商用車(chē)領(lǐng)域。目前，柴油機(jī)電子控制技術(shù)主要分為3種:位置控制、時(shí)間控制、時(shí)間-壓力控制。五十鈴重型載貨汽車(chē)6HK1-TC系列發(fā)動(dòng)機(jī)所搭載的TICS系統(tǒng)是Timing&Injection Control System（噴油正時(shí)和噴射率控制系統(tǒng)）的縮寫(xiě)，作為第一代柴油機(jī)電控系統(tǒng)位置控制式的代表，是日本五十鈴汽車(chē)公司20世紀(jì)末開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。系統(tǒng)以控制單元ECU為核心，自動(dòng)控制噴油量、噴油正時(shí)以及噴油速率，從而滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)各工況的要求。

1 TICS系統(tǒng)組成

TICS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。五十鈴電控TICS系統(tǒng)分為機(jī)械部分和電路部分。其中機(jī)械部分主要是一個(gè)帶有RED IV型電子調(diào)速器和預(yù)行程執(zhí)行器的噴油泵；電路部分則由ECU、各種傳感器和執(zhí)行器三大塊構(gòu)成的電控回路組成。電路部分的輸入信號(hào)主要有發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、油門(mén)位置傳感器、水溫傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器、車(chē)速傳感器、齒條位置傳感器、預(yù)行程位置傳感器等。通過(guò)電路部分的輸入信號(hào)，ECU經(jīng)過(guò)預(yù)先設(shè)置好的程序進(jìn)行核算，并輸出指令到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而改變發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要為預(yù)行程執(zhí)行器、RED IV電子調(diào)速器等。

TICS系統(tǒng)主要特點(diǎn)是:保持直噴發(fā)動(dòng)機(jī)低油耗的同時(shí)，改善排放性能，減小氮氧化物的排放；ECU控制電子調(diào)速器根據(jù)各工況調(diào)節(jié)油量；無(wú)須正時(shí)器，由電子預(yù)行程執(zhí)行器可同時(shí)控制、改變噴油正時(shí)及噴射率；在冷起動(dòng)時(shí)加大提前角以改善起動(dòng)性能；系統(tǒng)同時(shí)自帶的自診斷系統(tǒng)也方便故障檢修。

1.1 TICS噴油泵

TICS噴油泵采用的是傳統(tǒng)的直列柱塞泵體。泵體部分主要零部件為柱塞和柱塞套、凸輪軸、滾輪體、柱塞彈簧、轉(zhuǎn)動(dòng)套與齒圈、出油閥與閥座以及壓緊管接等。不同點(diǎn)是在柱塞套筒的下方設(shè)置有一個(gè)正時(shí)套，通過(guò)正時(shí)桿的上下移動(dòng)來(lái)控制預(yù)行程的變化。所謂柱塞預(yù)行程是指柱塞從下止點(diǎn)開(kāi)始上升至關(guān)閉與儲(chǔ)油室相通的進(jìn)、出油孔的一段行程，或者說(shuō)柱塞上行過(guò)程中開(kāi)始加壓燃油之前的凸輪升程。另外，TICS噴油泵的進(jìn)、出油口設(shè)置在柱塞上，與一般噴油泵的進(jìn)、出油孔設(shè)置在柱塞套筒上不同，這就決定了其燃油的噴射過(guò)程與普通型噴油泵不同。其工作過(guò)程分為進(jìn)油、壓油噴射、停噴3個(gè)主要過(guò)程。

1.2 RED IV電子調(diào)速器

REDⅣ型電子調(diào)速器的結(jié)構(gòu)組成為:線(xiàn)性直流電動(dòng)機(jī)、控制齒條、齒條位置傳感器、連桿、停止桿、殼體等。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

從工作原理上分，RED IV型電子調(diào)速器由輸入部分、控制部分及執(zhí)行部分3部分組成。齒條位置傳感器發(fā)出的信號(hào)作為輸入信號(hào)，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （A／D）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再傳送給控制部分。在控制部分，輸入的數(shù)字信號(hào)與ROM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，通過(guò)比較得出的執(zhí)行參數(shù)，再傳送給執(zhí)行部分。線(xiàn)性直流電動(dòng)機(jī)根據(jù)執(zhí)行參數(shù)進(jìn)行動(dòng)作，從而推動(dòng)線(xiàn)圈上下運(yùn)動(dòng)，即帶動(dòng)齒條水平運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)控制噴油量的大小。另外，當(dāng)操作停止桿時(shí)，停止桿帶動(dòng)齒條移向停油方向，以保證停止桿在任何緊急情況下都能使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。

1.3 電子預(yù)行程執(zhí)行器

電子預(yù)行程執(zhí)行器主要由預(yù)行程傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。ECU根據(jù)正時(shí)傳感器的信號(hào)判斷實(shí)際供油正時(shí)，實(shí)時(shí)對(duì)比發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況下的理論參數(shù)，然后輸出正時(shí)控制信號(hào)，使正時(shí)執(zhí)行器動(dòng)作，控制正時(shí)套的上下移動(dòng)，改變噴油泵中柱塞套筒與柱塞的相對(duì)位置，即改變柱塞的有效行程，從而改變噴油正時(shí)。

2 TICS系統(tǒng)線(xiàn)路圖

系統(tǒng)線(xiàn)路圖包括ECU接口針腳圖 （圖3）和系統(tǒng)中的線(xiàn)路布置圖 （圖4）。通過(guò)系統(tǒng)線(xiàn)路圖可以迅速地辨識(shí)出線(xiàn)路圖中的電子電器元件，了解各傳感器和電子執(zhí)行器的工作方式，并能根據(jù)電控系統(tǒng)線(xiàn)路圖系統(tǒng)地判斷可能發(fā)生故障部位。ECU作為整個(gè)電控系統(tǒng)的核心，對(duì)汽車(chē)所有的電氣線(xiàn)路、電器元件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)于任何狀況的出現(xiàn)都能及時(shí)做出調(diào)整。結(jié)合系統(tǒng)ECU針腳圖和系統(tǒng)線(xiàn)路布置圖可以方便檢測(cè)系統(tǒng)各個(gè)回路的工作狀況，判斷通斷好壞及ECU內(nèi)部程序是否運(yùn)行正常。

系統(tǒng)線(xiàn)路圖中所有電器元件的電流是從電源正極出發(fā)，經(jīng)熔斷絲→開(kāi)關(guān)→電器元件→搭鐵，然后回到電源負(fù)極形成一個(gè)回路。TICS電控系統(tǒng)包括了開(kāi)關(guān)回路、傳感器回路及驅(qū)動(dòng)回路。開(kāi)關(guān)回路主要有:離合器開(kāi)關(guān)回路、油門(mén)開(kāi)關(guān)回路、動(dòng)力開(kāi)關(guān)回路、加熱開(kāi)關(guān)回路、制動(dòng)開(kāi)關(guān)回路、緩慢返回車(chē)庫(kù)開(kāi)關(guān)回路、空氣低壓開(kāi)關(guān)回路、制動(dòng)開(kāi)關(guān)回路等。傳感器回路主要有:節(jié)氣門(mén)傳感器回路、增壓傳感器回路、冷卻液溫度傳感器回路、大氣溫度傳感器回路、燃油溫度傳感器回路、齒條傳感器回路、預(yù)行程傳感器回路等。驅(qū)動(dòng)回路主要有:排氣制動(dòng)電磁閥回路、調(diào)速器作動(dòng)器回路、預(yù)行程作動(dòng)器回路。另外，TICS帶有自診斷系統(tǒng)，也是一個(gè)單獨(dú)的回路。

ECU通常是將一個(gè)為5V的低壓參考信號(hào)加給傳感器，傳感器經(jīng)可變電阻，將變化的阻值轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)返回ECU。ECU通過(guò)反饋信號(hào)變化監(jiān)控傳感器的工作狀態(tài)。開(kāi)關(guān)回路可以當(dāng)做是特殊的傳感器信號(hào)。而執(zhí)行器則是根據(jù)ECU的指令控制驅(qū)動(dòng)回路。TICS電控系統(tǒng)的執(zhí)行器是由感應(yīng)線(xiàn)圈組成，ECU通過(guò)改變線(xiàn)圈中流經(jīng)的電流大小來(lái)改變線(xiàn)圈的作動(dòng)力，從而改變執(zhí)行器動(dòng)作。

3 TICS系統(tǒng)故障檢修

3.1 實(shí)例1

故障現(xiàn)象:發(fā)動(dòng)機(jī)功率不足，限速，即油門(mén)加到最大位置，發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速只有2200 r／min。首先通過(guò)專(zhuān)業(yè)解碼儀器調(diào)取故障碼，顯示故障代碼“292”，存在預(yù)行程執(zhí)行器開(kāi)路或者斷路故障。其次，用萬(wàn)用表檢測(cè)預(yù)行程執(zhí)行器插座 （6針，灰色）的6個(gè)端子電阻值，發(fā)現(xiàn)連接插頭中6個(gè)端子的電阻值均為無(wú)窮大，說(shuō)明預(yù)行程執(zhí)行器已經(jīng)燒壞。更換新的預(yù)行程執(zhí)行器后，對(duì)初始參數(shù)進(jìn)行調(diào)校后，故障排除，加速正常。

3.2 實(shí)例2

故障現(xiàn)象:同樣是發(fā)動(dòng)機(jī)功率不足，限速。首先通過(guò)專(zhuān)業(yè)解碼儀器調(diào)取故障碼，顯示存在預(yù)行程執(zhí)行器電源熔斷絲熔斷。通過(guò)檢測(cè)預(yù)行程執(zhí)行器電源線(xiàn)路，即蓄電池火線(xiàn)到熔斷絲、到繼電器、再到ECU針腳，發(fā)現(xiàn)從熔斷絲到繼電器線(xiàn)路其中一段由于磨損搭鐵而燒斷，重新連接修復(fù)，故障依然存在。進(jìn)一步對(duì)ECU的預(yù)行程電源切斷繼電器的針腳進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)ECU得電狀態(tài)下，此針腳無(wú)電平變化，從而導(dǎo)致預(yù)行程執(zhí)行器電源繼電器不動(dòng)作，更換新的ECU后，故障排除，車(chē)輛加速正常。

3.3 實(shí)例3

故障現(xiàn)象:行駛過(guò)程中加速就熄火。首先通過(guò)專(zhuān)業(yè)解碼儀器調(diào)取故障碼，顯示不存在故障碼。檢測(cè)各線(xiàn)路均正常，ECU無(wú)故障。對(duì)此類(lèi)無(wú)故障碼的故障診斷一般集中在機(jī)械部分，由于是燃油系統(tǒng)故障，就應(yīng)該從油路查起。從駕駛室噴油泵處檢查，發(fā)現(xiàn)機(jī)械熄火線(xiàn)在常態(tài)沒(méi)有回零位。重新調(diào)整熄火拉線(xiàn)的長(zhǎng)度，使其歸零位，最后故障排除，行駛中再無(wú)加速突然熄火現(xiàn)象。

4 結(jié)束語(yǔ)

作為第一代電控系統(tǒng)的TICS系統(tǒng)，以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械式發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)改動(dòng)小、控制精度高、響應(yīng)速度快、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在電控發(fā)動(dòng)機(jī)中仍占有一定的市場(chǎng)份額。對(duì)于該系統(tǒng)故障的檢修，須系統(tǒng)掌握其結(jié)構(gòu)組成、ECU控制原理及發(fā)動(dòng)機(jī)各工況的電路狀況，優(yōu)先排查故障代碼所顯示相關(guān)元器件故障，并同時(shí)細(xì)心排除無(wú)故障碼狀態(tài)時(shí)的純機(jī)械故障。

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