沃爾沃B4204T11發動機結構與工作原理（五）

王卓

（12）冷卻液溫度傳感器（如圖77所示）

┃圖77

該傳感器是一個NTC電阻，由ECM提供5V電源。饋電為類比5V信號，其中電壓電平對應于特定溫度電阻:

◆-20℃時約為15kΩ

◆±0℃時約為5.7kΩ

◆+90℃時約為240Ω

◆+110℃時約為142kΩ

（13）發動機管理系統

①直接噴射，如圖78所示。

┃圖78

直接噴油提供如低油耗、低排放及高功率等優點。噴油直接發生在高壓的氣缸內，介于3～20MPa之間。為了達到高壓，會使用一個由排氣凸輪軸驅動的機械式燃油泵。燃油泵可在高壓下供油給燃油導管。燃油會分布至由ECM（發動機控制模塊）進行電動控制的噴油器上。來自高壓泵的多余燃油會返回到高壓泵入口。因此，燃油系統中沒有連接至油箱的獨立回油管線。至氣缸的噴油是通過其一方式:

◆在壓縮沖程中的噴油，即所謂的分層燃燒

◆兩次噴油，一次在進氣沖程期間，一次在壓縮沖程期間，即所謂的半分層燃燒，如圖79所示

◆在壓縮沖程中的噴油，即所謂的均質燃燒

②分層燃燒

噴油發生在壓縮沖程的下半段。當所有吸入的空氣未完全參與燃燒時，一部分的空氣會用于分離和濃縮最佳化學計量的空氣和燃油混合物（14.7：1）至火花塞及活塞燃燒室，進而產生穩定的燃燒。空氣燃油混合物至火花塞及活塞之濃縮是通過進氣口及燃燒室形狀所產生的氣流以及相對于活塞的噴油器位置而發生。當燃燒已開始時，空氣燃油混合物比例為30：1，或甚至對于整個氣缸更為稀薄。在啟動機已啟動且燃油壓力已達到至少3MPa時會使用分層燃燒。當發動機已啟動時，發動機運作模式會在需進行觸媒加熱時轉變為半分層燃燒。分層燃燒可在溫度高于-20℃（冷卻液溫度/觸媒溫度）時的所有情況中使用。在較低溫的情況下，亦會在啟動機序列期間使用半分層燃燒。

③半分層燃燒

噴油會經由兩次噴射而發生。第一次發生在進氣沖程前半段，另一次在壓縮沖程后半段。燃油量經過分配，使最大量的燃油在進氣沖程及其余壓縮沖程期間噴出。如此可在低高峰壓力及低溫的情況下提供橫向且穩定的燃燒，進而產生低NOx排放物。通過矮墻沖擊及稀薄空氣燃油混合物之高效燃燒（波長大于1），HC排放量亦低。半分層燃燒在發動機啟動后于觸媒轉換器加熱過程中使用。當發動機冷卻液處于工作溫度且觸媒轉換器已加熱約30s時（當冷卻液和觸媒轉換器皆為低溫時），此操作模式下的時間可以是從0起的任意時間。時間計算（由ECM進行）的重要參數包含來自觸媒轉換器之信號以及觸媒轉換器溫度計算模型。當觸媒轉換器被視為足夠熱時，發動機運行模式會變更為均質燃燒。

④均質燃燒

相較于傳統的進氣口噴油，其噴油則發生在進氣沖程上半段。進入的空氣通過燃油蒸發而冷卻。如此可提高敲缸耐受性。

直接噴油亦可稍微提供墻壁沖擊進而導致低HC排放。均質燃燒用于行車周期期間，下述情況除外:

◆如果在啟動時燃油導管中的燃油壓力降到0，則需要2～3個泵沖程，壓力才能達到3MPa。3個泵沖程相當于曲軸轉動1.5次

◆在分層燃燒期間，會發生4～20次噴油

◆在半分層燃燒期間，怠速轉速升高至1200 （其變化取決于市場）

◆在半分層燃燒期間，排氣凸輪軸被控制到一個較遲位置。這表示高溫廢氣到達導致HC排放降低的排氣歧管。觸媒轉換器會連同延遲點火而被快速加熱

┃圖79

◆在分層及半分層燃燒期間，噴油會發生在約5°～10°曲軸旋轉角度才會進行點火。

◆針對所有策略，噴油時間會根據如負載、發動機轉速、操作模式及噴油量等不同參數進行調整

（13）ECM（發動機控制模塊）（如圖80所示）

供應商為Denso。該柴油發動機及汽油發動機之控制模塊在以下方面完全相同:

◆外觀形狀

◆接頭

◆電路板

┃圖80

◆與TCM（變速器控制模塊）之通信是通過PT（動力傳動系統）-CAN，速度為500kbit/s。有關換擋品質、扭力限制及行車模式（模式）等時間先決信號是通過PT-CAN發送。換擋要求及變速器溫度是通過HSCAN發送

◆在自動變速器正常換擋時進行控制的軟件應根據加速踏板、行車模式、操作條件等，且在鎖止功能必須啟動時發生。

◆記錄空氣壓力的整合式傳感器

◆整合式溫度傳感器

◆在啟動模式下處理細微的車輪打滑控制

具有相似功能原理的組件及功能范例包括:

◆DC/DC變流器可將蓄電池電壓從12V左右提高至40～50V。冷凝器可儲存控制需要電壓大于12V之組件所需要的電壓

◆分別供應電源電壓至兩個噴油器的兩個高側驅動器

◆分別關閉噴油器的4個低側驅動器

◆用來控制兩個方向電流的H橋，其在一個組件中變更極性。用于控制電動機，如ETA（電子節氣門促動器）

數據容量:

◆CPU（中央處理器）200MHz,32bit

◆RAM（隨機存取內存）256KB

◆EEPROM（電子抹除式可編程唯讀內存）快閃內存 128KB

┃圖81

（14）曲軸位置傳感器（如圖81所示）

該傳感器包含四個霍耳傳感器、永磁體及內部電子元件。該傳感器具有不同的信號特性，取決于曲軸旋轉方向。傳送至ECM之信號是介于0.5～4.5V之間的二次脈沖。提高轉速可在時間固定的低信號下獲得升高的頻率。在正向旋轉期間，低信號的時間周期是45μs，在后向旋轉則為90μs。ECM可在相關行車周期期間儲存發動機位置。這表示在發動機于啟動/停止期間關閉后，ECM會知道在下次啟動時輪到哪一個氣缸最接近噴油與點火。發動機因而可在無須搜尋曲軸及凸輪軸之間同步位置的情況下啟動。如此可在蓄電池及啟動機負載降低的情況下縮短啟動階段，這對于在啟動/停止序列期間啟動尤其重要。如果行車周期受到中斷，所儲存的曲軸位置也會從ECM消失。曲軸位置傳感器信號也可用于點火不良診斷。

用于排氣及進氣凸輪軸的傳感器是相同的，該傳感器包含一個霍耳傳感器、永磁體及內部電子元件。該傳感器僅具有一種信號特性，亦即ECM無法識別旋轉方向。該信號是介于0.5～4.5V之間的二次脈沖。高信號對應于觸發輪上的“峰”，而“谷”則對應于低信號。

（15）同步曲軸及凸輪軸（如圖82所示）

曲軸鎖環有一個“缺口”，并于每次曲軸旋轉提供曲軸傳感器56（60-4）次脈沖。當ECM已確定該缺口時，ECM可通過脈沖計數確定曲軸的確切位置。當曲軸及“缺口”已在上止點之后旋轉90°，ECM中可將曲軸傳感器信號與凸輪軸位置傳感器相比較。如果該信號與預期的相符，則組件即完成同步。此初始同步值儲存在ECM中。由于曲軸位置傳感器會隨著旋轉方向（ECM因而“始終”能確定曲軸位置）變更信號，因此，下回啟動無須重新同步即可進行。由于鎖定環“缺口”無須通過曲軸傳感器即可讓ECM識別位置，因此啟動程序時間明顯較短。ECM亦使用來自曲軸位置傳感器及排氣凸輪軸位置傳感器之信號來確認燃油泵（泵活塞）位置。

（待續）

┃圖82