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发动机线束接地对电控件工作影响的研究

2020/11/6    来源:互联网    作者:王义夫  乔佳伟      
关键字:线束接地  电控件  发动机  
本文针对线束接地不准确导致发动机不能正常运转情况进行了案例分析,结合故障表现,确定了解决方案。论述了线束接地准确的重要性,为其他发动机遇到类似问题进行排查提供了借鉴。

引言

    在发动机台架试验中,经常会遇到因线束问题导致发动机无法正常运行的情况,最典型的是线束pin脚定义的差异或者发动机接插件的变化所导致的零部件报故障㈣。通常的解决方法是进行飞线(采用临时的导线进行连接,跳过原有的试验线束或发动机集成线束。),将报故障的传感器针脚和ECU端线束连接插头(分线盒)上对应的位置直接连接。在遇到台架线束供电问题时,有时需要将常电(12V稳定电源)、点火开关、连接到主继电器上的传感器等飞线到电柜箱或者供电转接盒上。有些线束故障比较隐蔽很难发现,如线束虚接、接地、线束短路等。本文主要论述使用过程中因线束接地问题所导致的故障。

1 接地对信号测量的影响

    在台架试验中,经常需要测量转速、进气凸轮轴和排气凸轮轴的信号。一般情况下,采用示波器的探针与相应传感器的信号线相连接进行测量,有时因通道数量不够或疏忽大意,探针的接地端没有与发动机接地连接,导致测量出的信号因受干扰而出现较大的失真,并出现其它相位偏差。图1为示波器连接图,图2为接地时的信号测量结果,图3为未接地时的信号测量结果。

示波器连接

图1 示波器连接

    从图2和图3可以看出,在测量相位信号时,如果不接地,测量的信号存在较多干扰,不利于数据分析。

信号测量(接地)

图2 信号测量(接地)

信号测量(未接地)

图3 信号测量(未接地)

2 接地对点火的影响

    在对某发动机进行台架试验时,发现发动机转矩始终为负值,油耗仪所测得的油耗为正值,怀疑发动机只喷油不点火。针对该情况,做出以下故障排除措施:

    1)线束连接正常,发动机也没报故障,排除传感器问题。

    2)将火花塞裸露在外与缸体接触,发现无点火放电迹象,证实点火存在问题。

    3)更换普通火花塞以及集成气缸压力传感器火花塞,仍然不着火。

    4)更换新线束,仍然不着火。

    5)更换之前使用正常的线束,进行传感器飞线,仍然不着火。

    6)检查点火线圈线束原理图。

    点火线圈线束原理如图4所示。

点火线圈线束原理图

图4 点火线圈线束原理图

    从图4可以看出,有接地需求,且接地线已连接到发动机机体上,用万用表测量发动机接地情况,发现发动机缸体部分区域并未与地连通,原因是安装发动机时,支架使用了防震塑料件,导致发动机没有完全接地。用导线将缸体与地连接后,发动机正常着火。

    一般而言,发动机本体通过安装支架接地,或者线束本身预留有接地的导线。如果遇到线束没接地且安装支架使用塑料件的情况,需用另外的导线将发动机和蓄电池负极相连接。

3 接地对燃烧的影响

    在某GDI发动机前期性能开发过程中,发现各缸燃烧很不均匀,各缸的AI50%和pmax差异较大。在某一固定转速下,负荷越小,各缸燃烧均匀性越好;负荷越大,各缸燃烧均匀性越差。且燃烧速度越快(AI50%越小),缸内最大爆发压力pmax越高。图5为各缸燃烧不均匀性pmax表现,图6为各缸燃烧快慢表现。从图5和图6可以看出,1缸燃烧速度最快,pmax最大;3缸燃烧速度最慢,pmax最小。

不同油轨压力下的pmax

图5 不同油轨压力下的pmax

各缸燃烧快慢表现

图6 各缸燃烧快慢表现

    在部分工况,1缸和3缸的AI50%可能相差12°CA以上(高转速时,发动机相对负荷r1>40%),针对该情况,做出以下故障排除措施:

    1)1缸和3缸的集成气缸压力传感器火花塞互换,问题仍然存在,排除火花塞问题。

    2)检查各缸压缩压力,为1.5MPa左右,无异常。

    3)进行分缸断油。任意切断对某一缸的供油时,油耗仪油耗下降1/3,但转矩却下降了1/2左右,观察indicom燃烧数据,发现在任意一缸断油时,其他2个缸的燃烧效率都会下降,经推断,原因可能为各缸进气不均匀。

    4)检查点火信号是否异常。用示波器查看各缸点火信号,如图7所示。从图7可以看出,各缸点火信号都呈现阶梯形。对照如图8所示的正常点火信号图可知,点火信号比较异常。更换点火线圈后状况并未得到改善,怀疑线束有问题。

异常点火信号

图7 异常点火信号

正常点火信号

图8 正常点火信号

    经核查,线束原理图有误,图中标注点火线圈的接地线与ECU的屏蔽地相连。线束改造时,也完全按照线束原理图执行,但点火线圈的点火能量很大,直接干扰了ECU的控制信号。点火线圈1次充电可能点火2次,在期望的点火角之前开始点火。也就是点火信号呈现阶梯形,每1个下降沿点火1次。将线束原理图进行更改,如图9所示。将点火线圈的接地线单独就近连接到发动机所在的地上,点火信号呈现正常方波,不再出现2次点火现象,发动机运行正常。

更改后的点火线圈线束原理图

图9 更改后的点火线圈线束原理图

    线束原理图错误导致的接地问题一般很难发现,发动机标定开始前,一定要让硬件工程师核查线束原理图的准确性,详细测量线束连接情况,以免影响发动机正常运行。

4 结论

    本文就接地问题对发动机运行的影响进行了案例分析,强调了接地正确的重要性,为发动机标定提供了相关经验,也为后续的发动机研发遇到此类问题提供了解决方案。主要结论如下:

    1)接地问题往往很容易被忽略,需引起重视。

    2)接地问题通常是由于线束问题造成的,需根据线束原理图逐个排查,找到因接地问题导致发动机故障的真正原因。

    3)接地问题有时是由于线束原理图错误导致的,建议在发动机标定前,由硬件工程师确认线束原理图的准确性。

    4)在相位信号测量过程中,连接信号线的同时需确保示波器的探针接地,以提高信号测量的准确性。

    5)一般而言,发动机本体或者线束都是自带接地的,如果遇到线束没接地并且安装支架使用塑料件的情况,需单独用导线将发动机接地,避免出现不着火情况。

责任编辑:程玥
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