電噴發動機自動斷油功能的原理與應用

文/上海 李明誠

眾所周知，電子控制器件(包括傳感器、ECU、執行器)出現嚴重故障在所難免，但電控汽車具有比較完善的失效保護功能(又稱為“安全策略”)，當某控制系統出現故障，而且該故障對自動控制構成較大危害時，為了保護電控汽車不受進一步損害，電控單元(ECU)在存儲故障代碼的同時，自動進入失效保護狀態，并且啟用若干保護性措施。

例如，濰柴WP6.210型電控柴油機(中通客車采用)裝備博世公司的高壓共軌燃油噴射系統，其失效保護策略分為4級：第一級為缺省值控制；第二級為降低扭矩；第三級為跛行控制，限制發動機的扭矩和轉速，保證汽車繼續行駛的同時避免運行危險；第四級為斷油停機保護。

電控汽車的自動斷油功能大體分為機械式燃油自動切斷和ECU控制式燃油自動切斷兩種類型。

一、機械式燃油自動切斷系統

有的汽車發動機安裝了慣性燃油切斷裝置(又稱為慣性開關、碰撞開關)，汽車設置慣性燃油自動切斷裝置的目的，是在汽車遭遇強烈碰撞或者翻滾時自動切斷電動燃油泵的電路，使燃油泵立即停止運轉，避免燃油從破損的油管中噴出而引發重大火災事故。

1. 慣性斷油裝置的基本結構

典型的慣性燃油自動切斷裝置包括永久磁鐵、錐形體內的一個鋼球(又稱質量塊)、觸發板和一對電觸點(見圖1)。鋼球平時被磁鐵吸引在錐面底部的中心位置，如果汽車發生強烈碰撞，鋼球的慣性力克服磁吸力，沿著斜面向上滾動，當鋼球撞擊觸發板時，觸發板斷開一對觸點，使燃油泵電路斷開，燃油泵立即停止運轉，從而避免燃油從破損的油管中噴出。與此同時，觸發板向上推動復位按鈕，使之升起(打開它的蓋子，可以看到該按鈕處于伸張狀態)。要使燃油泵重新運轉，必須按下慣性開關的頂部，使復位桿復位，觸點重新閉合，燃油泵繼電器與動力控制模塊(PCM)之間的電路才會恢復正常的通路狀態。

2. 慣性斷油裝置的控制原理

⑴ 東南富利卡轎車

東南富利卡轎車4G63發動機的慣性斷油裝置采用圖2所示的控制方式。

⑵ 雪鐵龍轎車

雪鐵龍轎車裝備了油路慣性開關，它通過控制雙密封噴射繼電器去切斷燃油泵的電路(見圖3)。

3. 慣性斷油裝置的檢測要點

設置了油路慣性切斷開關的汽車，如果發生強烈碰撞，可能造成慣性開關彈起，發動機將無法再啟動。如果懷疑油路慣性開關有問題，可以短接它，然后再啟動，看是否有效。

有可能出現不太強烈的振動(如路面顛簸、后橋減振器嚴重損壞等)而引起燃油自動切斷裝置觸發的情況。因此，當汽車發生無法啟動或者自動熄火之類的故障時，不要忘記檢查燃油慣性開關是否處在接通位置。

如果油路慣性開關已經復位，發動機仍舊不能啟動，需要檢查電子防盜系統是否已經鎖死。

表1 幾種車型燃油自動切斷裝置的安裝位置

4. 慣性斷油裝置的設置程序

以長安福特嘉年華轎車為例，該車裝備了燃油系統慣性切斷開關，它位于左前車門門檻的裝飾板里面，為一紅色按鈕。當汽車發生意外碰撞事故以及突遭強烈振動時，燃油切斷開關上的按鈕會跳起，使燃油供應中斷。如果要重新啟動發動機，應當執行燃油切斷裝置的設置程序，其步驟如下：

⑴ 轉動點火開關至“0”位，檢查燃油系統是否存在泄漏，如果發現泄漏，立即進行維修；

⑵ 如果沒有泄漏，用一字形螺釘旋具取下慣性開關的銷子，并且按下按鈕；

⑶ 轉動點火開關至“Ⅱ”位，等待幾秒鐘；

⑷ 轉動點火開關至“Ⅰ”位；

⑸ 再次檢查燃油系統是否存在泄漏，如果沒有泄漏，則燃油自動切斷裝置的設置程序完成。

5. 慣性斷油裝置的維護事項

⑴ 如果看到或者聞到燃油系統存在任何漏油，切勿按下油路慣性開關。在排查燃油系統泄漏故障之前，暫時不要將燃油切斷開關復位。

⑵ 對于已經觸發的燃油自動切斷裝置，在復位之前，要先給燃油系統加壓(讓電動燃油泵運轉)，再仔細檢查燃油系統各處是否存在泄漏現象。

⑶ 無論如何不能在燃油慣性開關斷開的情況下，將汽車交付送修方。

⑷ 幾種車型燃油自動切斷裝置的安裝位置如表1所示。

二、ECU控制式燃油自動切斷系統

事實上，并不是汽車遭遇強烈碰撞時才需要斷油。汽車的運行環境十分復雜，還有許多情況需要電控系統適時斷油，遠非機械式慣性開關一種裝置能夠勝任，為此，電腦控制式燃油自動切斷系統應運而生。

1. 系統所采用的信號種類

對多數車型而言，當以下傳感器信號失常時，電控單元啟用燃油自動切斷功能：⑴曲軸位置傳感器；⑵凸輪軸位置傳感器；⑶節氣門位置傳感器；⑷點火信號。

例如，奔馳轎車272型發動機，ME控制單元實施燃油自動切斷依據的是下列信號：⑴曲軸位置傳感器(B70)采集的發動機轉速信號；⑵節氣門位置傳感器(M16/6)采集的負荷信號；⑶安全系統控制單元(N2/7)采集的碰撞信號；⑷安全系統控制單元(N2/7)通過底盤數據總線CAN間接采集的碰撞信號(見圖4)。

對于豐田卡羅拉轎車，如果ECM中存儲了故障碼P0351(點火器A初級/次級電路)、P0352(點火器B初級/次級電路)、P0353(點火器C初級/次級電路)、P0354(點火器D初級/次級電路)這4個故障碼中的任意一個，ECM將啟用失效保護模式，失效保護的內容是ECM切斷該缸供油，直到故障排除。

對于多數克萊斯勒轎車的燃油噴射發動機，其點火線圈正極接線柱和電動燃油泵的電壓是由自動切斷(ASD)繼電器提供的，所以當ASD繼電器出現故障時，點火線圈初級繞組正極接線柱的電壓為0V。ASD繼電器由PCM控制，當汽車發生碰撞、點火開關仍然接通而發動機停轉時，能夠自動將燃油泵電路斷開，并防止點火系統產生火花。

2. 與安全氣囊系統整合在一起

許多安全氣囊系統具有如下應急保護功能：當安全氣囊系統被觸發時，會自動斷開燃油泵電路(為了使發動機立刻熄火，以減少火災危害)，同時打開中控門鎖(目的是讓車內的人員逃離出來)、打開應急燈(為了讓附近的人知道該車發生了事故，進而采取救援行動)和開啟頂燈(為了讓車內、車外的人看得見)。

⑴ 寶來轎車

寶來1.8轎車的燃油泵繼電器(J17)有7個端子，它不僅受發動機ECU的控制，而且受安全氣囊ECU的控制。這是因為一旦安全氣囊引爆，必須立即切斷燃油供應，否則容易發生火災。

⑵ 奔馳轎車

奔馳轎車ME控制單元激活燃油自動切斷功能的原理如下：ME控制單元識別到節氣門組件發生機械故障時，通過調節對噴油器Y62的調制脈寬，使發動機轉速在怠速時限制在1400r/min左右，在行駛時限制在1800r/min左右；如果ME控制單元識別到發動機轉速失常，通過燃油泵控制單元關閉燃油泵；如果ME控制單元識別到強烈的碰撞信號，也通過燃油泵控制單元關閉燃油泵，并且短促地激活噴油器，以便讓燃油系統卸壓(見圖4)。

⑶ 奧迪轎車

一輛2003款奧迪A6 2.4L轎車，行駛里程6萬km，早晨發動機啟動運轉10s后，出現毫無征兆的自動熄火現象。用VAG1552故障診斷儀檢測，讀到故障碼為18017—碰撞切斷，說明該車的燃油自動切斷功能在起作用。

為了查明發動機觸發碰撞保護功能的真正原因，進行了以下檢查：人坐在車內，將車內頂燈開關撥到車門接觸位置，并且通過車內門鎖開關鎖好車門，然后啟動發動機，10s后發動機果然自動熄火，而且全車門鎖自動打開，車內頂燈和危險警告燈也自動點亮，說明自動熄火故障是由碰撞保護功能引起的，應當繼續檢查安全氣囊系統和中央門鎖系統。

先用VAG1552故障診斷儀檢測安全氣囊系統，顯示系統正常。安全氣囊指示燈在接通點火開關或發動機啟動后能自動熄滅。詢問駕駛人得知，該車沒有發生過強烈碰撞。再檢測中央門鎖系統，讀到故障碼“01366”—因碰撞信號使中央門鎖開啟。檢查中央門鎖系統的線路以及碰撞傳感器，沒有發現異常。試著斷開駕駛人側轉向柱安全氣囊螺旋電纜導線側插接器，發現自動熄火的現象消失了，儀表盤上的安全氣囊指示燈亮起，說明自動熄火故障確實由安全氣囊系統所引起。使用一個同型號的安全氣囊控制單元進行替換，并且重新編碼，再做道路試驗，發動機恢復了正常。

分析這一故障產生的機理，由于安全氣囊控制單元內部損壞(安全氣囊控制單元本身損壞不記憶故障碼)，該系統通過其上的69號導線(紫/藍色，連接中央門鎖控制單元4號端子)輸出了碰撞信號，于是切斷燃油供應，同時中央門鎖控制單元指令開啟所有車門鎖、車內頂燈以及危險警告燈。

三、小結

當電控汽車發生無法啟動或者不明原因的自動熄火故障時，汽修人員需要甄別電控汽車是否進入了失效保護模式，了解這種運行模式具有哪些特點，是否激活了安全氣囊系統的“碰撞燃油切斷”功能。為此，離不開讀取故障碼、分析數據流、查閱電路圖，必要時展繪電動燃油泵的控制電路，以便找出導致汽車進入斷油保護模式的真正原因，以便采取針對性強的維修措施。