辉腾W12型发动机管理系统结构、功能及维修

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辉腾W12型发动机管理系统结构、功能及维修

<div id="blogDetailDiv" data-webp-ctx-e="1" style="margin:0px;padding:0px;min-height:380px;font-family:punctuation, 微软雅黑, Tohoma;font-size:14px;"><div class="blog_details_20120222" style="margin:0px;padding:0px;"> 一、简介

大众辉腾W12型发动机采用Motronic ME7.1.1管理系统，该系统能够让发动机适应所有工况，从而用较低的燃油消耗获得较高的功率输出。与W8型发动机不同的是，W12型发动机中采用了完全相同的双控制单元设计。在这种设计中，两个汽缸组被认为是两台独立的发动机，每个控制单元只分配给一个汽缸组。由于两个控制单元完全相同，而且本发动机的控制是基于特定汽缸组进行的，所以必须给每一个控制单元指定一个汽缸组。PIN代码是标识代码，J623是用于汽缸组I的发动机控制单元1的Pin代码，J624是用于汽缸组II的发动机控制单元2的Pin代码。发动机控制单元1 也被称为“主控”，发动机控制单元2被称为“副控”。控制单元2仅通过内部CAN数据总线从控制单元1中获得已有信息。此内部CAN数据总线专门用于发动机控制单元之间的信息交换。两个发动机控制单元都位于冷却液膨胀箱下右侧的气室中（图1）。
由于采用双控制单元设计，W12型发动机增加了用于发动机管理系统的内部CAN总线。此内部CAN总线只用于交换这两个发动机控制单元之间的信息。数据在动力传动系统CAN总线上进行交换。各个单独的控制单元通过总线连接成一个整体系统（图2）。

二、系统概述
大众W12发动机Motronic ME7.1.1发动机管理系统两个控制单元系统如图3、4所示。


三、子系统
1、燃油喷射系统
用于计算喷油正时的输入信号包括：
●空气质量流量计发动机负荷信号
●进气温度
●节气门控制单元信号
●发动机转速传感器信号
●冷却液温度
●氧传感器信号
●加速踏板模块信号
燃油泵在燃油箱内。在燃油泵的作用下，燃油通过燃油滤清器进到喷油器。此外，燃油泵2也会根据所需的燃油量而另外开启。喷油器通过一根燃油轨相互连接，燃油喷射按照顺序进行。控制单元用输入信号计算所需的燃油量以及各汽缸组相应的喷油时间。喷油器各自的开启时间决定了喷油量。压力调节器调节燃油轨中的喷油压力，并控制未使用的燃油回到油箱。燃油喷射系统结构如图5所示。

2、空气质量流量计G70与G246以及进气温度传感器G42与G299
空气质量流量计G70与传感器G42分别测定汽缸组I的进气质量与进气温度。空气质量流量计G246与传感器G299分别测定汽缸组II的进气质量与进气温度，其位置及结构示意图如图6。汽缸组II的传感器G246与G299安装在汽缸组I的上方（图7）。它们的信号发送给发动机控制单元2。汽缸组I的传感器G70与G42安装在汽缸组II的上方。 它们的信号发送给发动机控制单元1。一个汽缸组的空气滤清器、带进气温度传感器的空气质量流量计和节气门调节器安装在另一个汽缸组上。


⑴.信号故障的应对策略
若进气温度传感器G42或G299失效，则用空调系统的环境温度传感器计算一个替代温度，MIL故障指示灯亮起。若空气质量流量计G70或G246失效，则用节气门位置来计算空气质量，并随之产生一个替代模型。

3、发动机转速传感器G28

发动机转速传感器 G28提供了一个重要的输入信号。它位于变速箱壳体中，所用的传感器为一个霍尔传感器。通过扫描带有一体式感应轮的变矩器盘上的齿牙就可检测发动机转速与曲轴的位置。感应轮上的缝隙作为发动机控制单元的参考标记。发动机转速传感器G28直接与两个发动机控制单元相连。这意味着它将发动机转速信号同时传递给发动机控制单元1和发动机控制单元2。

故障应对策略：若此传感器失效仍可以继续驾驶。但是，在下次尝试重新启动时，则不能启动发动机。

4、燃油泵G6与G23

油箱的两个油室中都含有一个电动燃油泵和一个输送泵（图8）。燃油泵G23是主油泵。当发动机运转时，它为发动机连续供应燃油。在油箱的油量小于20L进行启动或发动机负载与发动机转速较高时，辅助燃油泵G6也会开启，以便快速建立油压。在压力调节器的帮助下，电动燃油泵G6与G23产生一个400kPa的燃油系统压力，并由发动机控制单元1驱动。输送泵1将燃油从主油室输送到燃油泵G6所在的预供油箱中，而输送泵2将燃油从副油室泵入燃油泵G23所在的预供油箱中。

故障应对策略：若其中一个泵失效，发动机性能将因为缺油而降低。这样就无法获得最高转速。发动机在高转速运转时不平稳。

5、喷油器

发动机控制单元根据点火顺序启动喷油器。发动机控制单元1启动汽缸组I的喷油器 N30、N31、N32、N33、N83、N84，发动机控制单元2启动汽缸组II的喷油器N85、N86、N299、N300、N301、N302（图9）。所有喷油器用固定夹直接固定在一根共用燃油轨上，并在相应进气门入口前直接喷射微小的雾化燃油颗粒。

故障应对策略：若有喷油器堵塞，诊断系统将会检测到空燃比偏离正常值。燃油供应中断，发动机的输出功率随之降低。发动机控制单元中记录一个故障。

6、点火系统

点火系统结构如图10所示，用于计算点火时刻的输入信号包括：

●发动机转速传感器信号

●空气质量流量计发动机负荷信号

●节气门控制单元信号

●冷却液温度

●爆震传感器信号

●霍尔传感器信号

点火时刻由存储在发动机控制单元存储器中存储的图谱计算。发动机控制单元也将输入信号考虑在内。

⑴.单火花点火线圈

每个单火花点火线圈中都将输出极与点火线圈结合在其中，这样发动机管理系统可单独管理。

每个汽缸的点火。单火花点火线圈只通过火花塞释放一个点火火花。

故障的应对策略：若一个点火线圈失效，诊断系统将会检测到混合气比偏离正常值。 发动机运转的输出功率降低，且发动机控制单元记录一个故障。

⑵. 爆震控制

爆震控制系统结构如图11所示。W12 型发动机的每个汽缸组上有两个爆震传感器，它们连接在曲轴箱上。所有连接插头与插座都带有色标，以避免将传感器与发动机线束中的插头混淆。利用霍尔信号，爆震信号被选择性地指定给各个汽缸。若爆震传感器检测到某个汽缸中发生爆震，那么发动机管理系统将改变该汽缸的点火时刻（点火提前角向“滞后”方向调节），直至不再发生爆震。若确认该汽缸中没有继续发生爆震的趋势时，那么控制单元将其点火提前角恢复到最初位置（向“提前”方向调节）。

故障应对策略：若一个爆震传感器失效，汽缸组的点火提前角将向“滞后”方向调节到一个安全的点火提前角。这样也会造成燃油消耗增加。若所有的爆震传感器失效，发动机管理系统将进行紧急爆震控制，此时的点火提前角通常进行滞后调整且无法获得发动机的全部功率。⑶.可变气门正时可变气门正时系统结构如图12所示。其输入信号包括：

●霍尔传感器信号

●发动机转速传感器信号

●空气质量流量计发动机负荷信号

●冷却液温度

●机油温度

要进行可变气门正时调节时，发动机控制单元需要通过动力传动系统CAN 总线获得发动机转速、发动机负荷、发动机温度、曲轴与凸轮轴位置的信息，还有来自组合仪表的机油温度信息。根据运行阶段的不同，发动机控制单元1负责驱动汽缸组I的电磁阀，发动机控制单元2负责驱动汽缸组 II 的电磁阀。发动机机油经过中央壳体中的油道进到叶轮调节器。叶轮调节器按照发动机控制单元中的默认设置转动并调节凸轮轴。凸轮轴的调节是按照控制单元中的图谱来进行的。进气与排气凸轮轴都可连续调节。

故障应对策略：若清除了故障代码存储器，则凸轮轴的调节量也被清除。这样就需要进行凸轮轴正时调节。若没有做相应调节，没有调节凸轮轴正时，就会使发动机的性能明显下降。

⑷.霍尔传感器 G40、G163、G300、G301
霍尔传感器位于发动机正时链条罩中。它们的任务就是通知发动机控制单元进气与排气凸轮轴的位置。因此，它们扫描位于相应凸轮轴上的一个快速启动感应轮。发动机控制单元1用霍尔传感器G40来检测汽缸组I的进气凸轮轴的位置，用G300 检测汽缸组I的排气凸轮轴位置。发动机控制单元2用霍尔传感器G163来检测汽缸组II的进气凸轮轴的位置，用G301检测汽缸组II的排气凸轮轴位置。霍尔传感器为可变气门正时调节提供输入信号。为了计算喷油正时与点火时刻，发动机控制单元1处理来自传感器G40的信号，发动机控制单元2处理来自传感器G163的信号。

故障应对策略：一个传感器失效会使相关汽缸组中的可变气门正时调节停止。凸轮轴位于自己的参考位置（紧急运转位置）。发动机的输出扭矩下降。

⑸. 进气凸轮轴正时调节阀1 N205与阀2 N208和排气凸轮轴正时调节阀1 N318与阀2 N319
这些电磁阀内置在可变气门正时中央壳体中（图13）。它们根据发动机控制单元1对汽缸组I的默认设置或发动机控制单元2对汽缸组II的默认设置，按照调节方向与调节距离给凸轮轴调节器分配油压。进气凸轮轴可以在52°的范围内连续调节。同样，排气凸轮轴可以在22°的范围内连续调节。汽缸组I中用于连续调节进气与排气凸轮轴的阀门N205与N318由发动机控制单元1驱动。汽缸组II中用于连续调节进气与排气凸轮轴的阀门N208与N319由发动机控制单元2驱动。

故障应对策略：若到凸轮轴调节器的电线有故障或者某个凸轮轴调节器由于机械卡死或油压过低而发生故障时，则无法进行凸轮轴正时调整。相应的凸轮轴沿“滞后”方向移动到参考位置。发动机无法输出完全功率和最大扭矩。

⑹.双氧传感器控制
双氧传感器控制如图14所示。其输入信号包括：

●发动机转速传感器信号

●空气质量流量计发动机负荷信号

●氧传感器信号

●冷却液温度

●节气门控制单元信号

在双氧传感器控制中，两个汽缸组正确的空燃比通过两个相互独立的闭环控制来分别获得。W12 型发动机的每个汽缸盖有两个排气歧管。每个排气歧管在催化转化器的上游与下游各有一个氧传感器。共有八个氧传感器通知控制单元废气中氧的含量。控制单元用此信号计算当前的混合气成分。如果偏离正常值，则调整喷油正时。此外，在怠速模式下以及在两个部分负荷节气门开启范围内氧传感器控制具有适应性。这意味着控制单元会适应工作状态并存储学习值。

7、油箱通风系统

油箱通风系统如图15所示。控制油箱通风系统的输入信号包括：

●发动机转速

●空气质量流量计发动机负荷信号

●发动机温度

●氧传感器信号

●节气门控制单元信号

油箱通风系统防止油箱内产生的燃油蒸气逸出到大气中。燃油蒸气被存储在活性炭罐中。在分析输入信号后，发动机控制单元1驱动汽缸组I的电磁阀1，发动机控制单元2驱动汽缸组II的电磁阀2。储存在活性炭罐中的燃油蒸气通过进气歧管送入发动机中燃烧。这会导致空燃比的暂时变化。氧传感器会检测到这种混合比的变化，并让氧传感器控制做出纠正调整。

⑴.活性炭滤清器系统电磁阀N80和N115
从行驶方向看，活性炭滤清器系统电磁阀紧位于进气歧管的后面。
故障应对策略：若断电，这两个电磁阀保持关闭，油箱不通风。
⑵.活性炭罐
活性炭罐位于车辆下面的备胎放置空间中，备胎放置空间由一块塑料盖罩住以防止脏污。活性炭罐吸收燃油蒸气。被储存的燃油蒸气通过进气歧管以脉动方式送入发动机中。
8、不带自动车距控制（ADC）的巡航控制系统（CCS）
不带自动车距控制（ADC）的巡航控制系统（CCS）如图17所示，当车速高于30km/h后就可启用巡航控制系统。控制系统的输入信号包括：
●发动机转速传感器信号
●节气门控制单元信号
●车速
●“制动启用”信号
●来自CCS开关的接通与断开信号
CCS开关的信号被送给发动机控制单元1。发动机控制单元1将相关信息通过内部CAN总线送给发动机控制单元2。节气门调节器根据车速打开节气门。节气门调节器1由发动机控制单元1控制，节气门调节器2由发动机控制单元2控制。当收到“制动启用”信号后，巡航控制系统关闭。
9、节气门控制单元J338与J544
节气门控制单元J338与J544结构如图18所示。节气门控制单元J544的角度传感器G297与G298将节气门的当前位置发送给发动机控制单元2。发动机控制单元2控制节气门的驱动装置G296的电机来打开或关闭节气门，以及将节气门调整到预先确定的位置。节气门控制单元J338的角度传感器G187与G188把信号发送给发动机控制单元1。发动机控制单元1控制节气门驱动装置G186。
故障应对策略：若一个电位计失效时，该节气门转入紧急操作状态。车速被限制在120 km/h。若两个电位计都失效时，含有故障节气门的汽缸组在发动机转速为1200r/min时关闭。EPC 灯亮起。这时仍可以将车速提高到120km/h。
10、制动灯开关F与制动踏板开关F47
制动灯开关与制动踏板开关都属于脚制动踏板上的某个部件。
信号用途：两个开关都把“制动启用”信号送给发动机控制单元1，从而将巡航控制系统关闭。
故障应对策略：若一个传感器失效，CCS将无法继续工作。
11、电子加速器
电子加速器系统示意图如图19所示，其输入信号包括：
● 来自加速踏板模块的信号
● 辅助信号
驾驶员输入信号与来自加速踏板模块的信号都送给发动机控制单元1。发动机控制单元1计算满足最佳状态所需要的扭矩，充分考虑所有辅助信号，并将数据传递给发动机控制单元2。实现对每个汽缸组的最佳控制是通过伺服调节式节气门、点火与燃油喷射装置来完成的。电控节气门故障指示灯通知驾驶员电控节气门操作系统有故障。
⑴.加速踏板模块
加速踏板模块位于脚控制器中（图20），加速踏板模块包括：
●加速踏板
●加速踏板位置传感器1，G79
●加速踏板位置传感器2，G185
两个传感器都是滑动式电位计并固定在同一根轴上。每当加速踏板位置变化时，滑动式电位计的阻值以及发送给发动机控制单元的电压就会发生变化。发动机控制单元通过来自两个加速踏板位置传感器的信号感知加速踏板的当前位置。
故障应对策略：若一个传感器失效，该系统马上进入怠速模式。若在一定时间内检测到第二个传感器，则可重新进入行驶模式。若两个传感器都失效，则发动机只能运行在高怠速下并且不再对加速踏板做出反应。
⑵.强制降挡开关F8
一旦加速踏板被踩到强制降挡开关位置时，节气门则处于完全打开位置。若继续踩加速踏板，在克服强制降挡开关中的弹簧弹力后，开关触点闭合。此开关信号连同加速踏板位置传感器信号一起帮助发动机控制单元检测强制降挡位置。
故障应对策略：在发生故障的情况下，则使用加速踏板位置传感器的值。
12、二次空气系统
二次空气系统如图21所示，其输入信号包括：
●来自氧传感器的信号（催化转化器前氧传感器只用于系统诊断）
●冷却液温度
●空气质量流量计发动机负荷信号
二次空气系统减少了冷启动阶段的废气排放。在冷启动中未燃烧的碳氢化合物含量增加。此时由于催化转化器还未达到工作温度而无法处理这么大的量，混合气的值一定为1左右。空气被喷入排气门后面，从而提高了废气中氧的含量。这样导致后燃。燃烧释放的热量可以很快地将催化转化器升高至工作温度。输入信号送给发动机控制单元1和发动机控制单元2。各个汽缸组的二次空气继电器随之启动各自的二次空气泵，与此同时二次空气进气阀也被驱动开始工作。二次空气进气阀通过真空作用驱动组合阀。二次空气泵暂时将空气推入排气门后面的废气流中。
⑴.二次空气进气阀N112与N320
二次空气进气阀 N112与N320是两个3/2路电磁阀并由发动机控制单元控制切换。它们通过一根真空管驱动组合阀。
故障应对策略:若控制单元信号失效，组合阀将不再打开,二次空气泵无法喷入空气。
⑵.组合阀
由于二次空气进气阀的真空作用，气流从二次空气泵进入汽缸盖二次空气管道。同时，此阀还防止热的废气到达二次空气泵。
⑶.二次空气泵V101与V189
二次空气泵V101与V189如图22所示。二次空气泵泵送空气，因此氧气也经二次空气系统被泵送到排气门后。这有助于控制发动机暖机过程中的污染物排放。
故障应对策略: 若发生断电，则没有空气泵入。
⑷.空气滤清器
空气滤清器结构如图23所示。空气滤清器连接在进气软管的入口处。空气滤清器中有一个球，当车辆经过坑洼路面时它关闭传输泵的开口（连通管效果）。
13、发动机支承控制
发动机支承结构如图24所示。发动机支承控制输入信号包括：
●发动机转速传感器信号
●车速
电控液压减震式发动机支承可以在整个转速范围内防止发动机震动传递到车身上。发动机控制单元根据发动机转速和车速控制电磁阀。两个液压减震式发动机支承确保了高度的驾驶舒适性，它们减少了发动机传递到车身上的震动。
14、冷却液温度控制
通过冷却液温度控制，可以将冷却液温度调节到适合发动机工况的温度。其控制系统结构如图25所示。输入信号包括：
●发动机转速
●空气质量流量计发动机负荷信号
●冷却液温度-发动机出口
●冷却液温度-散热器出口
●车速
●机油温度
冷却液温度是无级调节的。若在处理了输入信号后证明需要较大的冷却容量时，发动机控制单元1通过图谱控制节温器。这时，大冷却回路打开。为了增加冷却容量，发动机控制单元1启动两个图谱控制的散热器风扇。
⑴. 冷却液温度传感器G62与G83
冷却液温度的实际值是在冷却回路中的两个不同点上测得的。传感器G62位于发动机冷却液出口管上，传感器G83位于散热器出口处。两个传感器都只将信号发送给发动机控制单元1。
发动机控制单元2通过内部CAN总线从发动机控制单元1上接收必要的信息。
故障应对策略: 发动机温度模型是通过发动机启动时的发动机负载、发动机转速、进气温度数据并综合发动机启动后经过的时间计算而来。当发动机运转时，此模型不断与传感器G62的温度信号进行比较。若传感器G62所测的温度值低于计算模型得出的值，则假定传感器G62发送了一个故障信号，并继续使用模型温度作为备用温度进行计算。
⑵.冷却液连续循环泵V51
冷却液连续循环泵V51是电动泵，位于大冷却回路中。它在冷却回路中有两个任务：
①.在发动机低转速时，冷却液连续循环泵V51辅助机械驱动式冷却液泵进行冷却液循环。这样即使在“走走停停”式的驾驶中也能保证足量的冷却液循环。在发动机转速与冷却液温度输入信号已经开始图谱控制并被分析后，辅助冷却液泵V51在需要时开启。它由发动机控制单元1驱动。
②.冷却液连续循环泵V51确保了冷却液泵运转时的冷却液循环。在发动机关闭后，根据散热器与发动机出口的冷却液温度、发动机机油温度以及进气温度，冷却液连续循环泵由发动机控制单元1进行图谱控制。若一直在进行短距离驾驶，将无法达到冷却液连续循环泵V51的开启温度，但是冷却液连续循环泵又一定不可停转。因此，每次发动机启动时它都会工作大约5秒钟。
故障应对策略:自诊断系统不检测冷却液连续循环泵V51是否锁止。
⑶.图谱控制的发动机冷却系统节温器F265
图谱控制的发动机冷却系统节温器F265如图26所示。节温器是从上方插入上部曲轴箱的。此节温器负责从小冷却回路切换到大冷却回路。图谱存储在发动机控制单元中，用于驱动节温器。根据发动机的运行需要调整到所需的温度。
故障应对策略：大冷却回路是无法打开的，散热器风扇必须具有冷却能力。
⑷.散热器风扇V7与V177
散热器风扇V7与V177如图27所示。散热器风扇V7与V177安装在前面，位于空调系统的冷凝器和散热器的后面。这两个风扇受发动机控制单元中内置的图谱控制，在需要时运转。风扇控制器装在输出级中。这意味着，根据发动机控制单元的信号，这两个风扇可以单独运行并以不同的转速运转。
故障应对策略：若一个风扇失效，指示灯亮起并且车辆不能继续行驶。两个风扇都失效时也是如此。

四、工作原理
辉腾W12型发动机管理系统工作原理如图28（a、b、c）所示。

五、维修注意事项
1、自诊断系统
辉腾W12型发动机控制单元允许对所有子系统与电气部件进行详细的自诊断，并且与各个车辆诊断系统进行通讯。




使用VAS5051（图29）车辆诊断、测试与信息系统可以进行以下工作：
●车辆自诊断
●测量
●故障查找向导
●管理
使用便携式VAS5052（图30）车辆诊断、测试与信息系统可以进行以下工作：
●车辆自诊断
●维修信息系统
●管理
2、读取故障代码存储器
若系统中发生故障，自诊断系统将会检测出来并存储在故障代码存储器中。可以使用车辆诊断系统中的功能02来读取故障代码存储器中的故障。受自诊断系统监控的部件见我刊2005年第5期第27页图3、4所示。注意：修理组01内置在“故障查找向导”中；“读取数据块”与“执行机构诊断”功能也都位于其中。



3、清除故障代码存储器
在“清除故障代码存储器”后，检查凸轮轴是否已经被重新调节。若没有进行自适应，凸轮轴正时没有调节，就会使发动机的性能明显下降。调节凸轮轴的方法有两种：
⑴.在故障代码存储器已经清空并且重新启动发动机后，进行短时间的怠速运转；
⑵.按照维修手册中的说明开始基本调节。
在执行完“查询故障代码存储器”后，此功能清除故障代码存储器内存。此外，准备就绪代码与各种自适应值（如凸轮轴自适应值与氧传感器自适应值）也会被清除。要检查故障代码存储器内存是否被正确地清空，必须关闭一次点火开关。
注意：清除故障代码存储器之前请慎重考虑，因为准备就绪代码也会被同时删除，这样就必须启动“生成准备就绪代码”操作。准备就绪代码必须在所有修理工作结束时生成，这样就不会因为进行其他工作而再次将其删除。准备就绪代码是用VAS5051在“故障查找向导”功能中生成的。
4、准备就绪代码
<span style="margin:0px;padding:0px;color:#222222;font-family:Simsun;">一旦完成全部诊断之后，8位的准备就绪代码就被设