电喷发动机自动断油功能的原理与应用

文/上海 李明诚

众所周知，电子控制器件(包括传感器、ECU、执行器)出现严重故障在所难免，但电控汽车具有比较完善的失效保护功能(又称为“安全策略”)，当某控制系统出现故障，而且该故障对自动控制构成较大危害时，为了保护电控汽车不受进一步损害，电控单元(ECU)在存储故障代码的同时，自动进入失效保护状态，并且启用若干保护性措施。

例如，潍柴WP6.210型电控柴油机(中通客车采用)装备博世公司的高压共轨燃油喷射系统，其失效保护策略分为4级：第一级为缺省值控制；第二级为降低扭矩；第三级为跛行控制，限制发动机的扭矩和转速，保证汽车继续行驶的同时避免运行危险；第四级为断油停机保护。

电控汽车的自动断油功能大体分为机械式燃油自动切断和ECU控制式燃油自动切断两种类型。

一、机械式燃油自动切断系统

有的汽车发动机安装了惯性燃油切断装置(又称为惯性开关、碰撞开关)，汽车设置惯性燃油自动切断装置的目的，是在汽车遭遇强烈碰撞或者翻滚时自动切断电动燃油泵的电路，使燃油泵立即停止运转，避免燃油从破损的油管中喷出而引发重大火灾事故。

1. 惯性断油装置的基本结构

典型的惯性燃油自动切断装置包括永久磁铁、锥形体内的一个钢球(又称质量块)、触发板和一对电触点(见图1)。钢球平时被磁铁吸引在锥面底部的中心位置，如果汽车发生强烈碰撞，钢球的惯性力克服磁吸力，沿着斜面向上滚动，当钢球撞击触发板时，触发板断开一对触点，使燃油泵电路断开，燃油泵立即停止运转，从而避免燃油从破损的油管中喷出。与此同时，触发板向上推动复位按钮，使之升起(打开它的盖子，可以看到该按钮处于伸张状态)。要使燃油泵重新运转，必须按下惯性开关的顶部，使复位杆复位，触点重新闭合，燃油泵继电器与动力控制模块(PCM)之间的电路才会恢复正常的通路状态。

2. 惯性断油装置的控制原理

⑴ 东南富利卡轿车

东南富利卡轿车4G63发动机的惯性断油装置采用图2所示的控制方式。

⑵ 雪铁龙轿车

雪铁龙轿车装备了油路惯性开关，它通过控制双密封喷射继电器去切断燃油泵的电路(见图3)。

3. 惯性断油装置的检测要点

设置了油路惯性切断开关的汽车，如果发生强烈碰撞，可能造成惯性开关弹起，发动机将无法再启动。如果怀疑油路惯性开关有问题，可以短接它，然后再启动，看是否有效。

有可能出现不太强烈的振动(如路面颠簸、后桥减振器严重损坏等)而引起燃油自动切断装置触发的情况。因此，当汽车发生无法启动或者自动熄火之类的故障时，不要忘记检查燃油惯性开关是否处在接通位置。

如果油路惯性开关已经复位，发动机仍旧不能启动，需要检查电子防盗系统是否已经锁死。

表1 几种车型燃油自动切断装置的安装位置

4. 惯性断油装置的设置程序

以长安福特嘉年华轿车为例，该车装备了燃油系统惯性切断开关，它位于左前车门门槛的装饰板里面，为一红色按钮。当汽车发生意外碰撞事故以及突遭强烈振动时，燃油切断开关上的按钮会跳起，使燃油供应中断。如果要重新启动发动机，应当执行燃油切断装置的设置程序，其步骤如下：

⑴ 转动点火开关至“0”位，检查燃油系统是否存在泄漏，如果发现泄漏，立即进行维修；

⑵ 如果没有泄漏，用一字形螺钉旋具取下惯性开关的销子，并且按下按钮；

⑶ 转动点火开关至“Ⅱ”位，等待几秒钟；

⑷ 转动点火开关至“Ⅰ”位；

⑸ 再次检查燃油系统是否存在泄漏，如果没有泄漏，则燃油自动切断装置的设置程序完成。

5. 惯性断油装置的维护事项

⑴ 如果看到或者闻到燃油系统存在任何漏油，切勿按下油路惯性开关。在排查燃油系统泄漏故障之前，暂时不要将燃油切断开关复位。

⑵ 对于已经触发的燃油自动切断装置，在复位之前，要先给燃油系统加压(让电动燃油泵运转)，再仔细检查燃油系统各处是否存在泄漏现象。

⑶ 无论如何不能在燃油惯性开关断开的情况下，将汽车交付送修方。

⑷ 几种车型燃油自动切断装置的安装位置如表1所示。

二、ECU控制式燃油自动切断系统

事实上，并不是汽车遭遇强烈碰撞时才需要断油。汽车的运行环境十分复杂，还有许多情况需要电控系统适时断油，远非机械式惯性开关一种装置能够胜任，为此，电脑控制式燃油自动切断系统应运而生。

1. 系统所采用的信号种类

对多数车型而言，当以下传感器信号失常时，电控单元启用燃油自动切断功能：⑴曲轴位置传感器；⑵凸轮轴位置传感器；⑶节气门位置传感器；⑷点火信号。

例如，奔驰轿车272型发动机，ME控制单元实施燃油自动切断依据的是下列信号：⑴曲轴位置传感器(B70)采集的发动机转速信号；⑵节气门位置传感器(M16/6)采集的负荷信号；⑶安全系统控制单元(N2/7)采集的碰撞信号；⑷安全系统控制单元(N2/7)通过底盘数据总线CAN间接采集的碰撞信号(见图4)。

对于丰田卡罗拉轿车，如果ECM中存储了故障码P0351(点火器A初级/次级电路)、P0352(点火器B初级/次级电路)、P0353(点火器C初级/次级电路)、P0354(点火器D初级/次级电路)这4个故障码中的任意一个，ECM将启用失效保护模式，失效保护的内容是ECM切断该缸供油，直到故障排除。

对于多数克莱斯勒轿车的燃油喷射发动机，其点火线圈正极接线柱和电动燃油泵的电压是由自动切断(ASD)继电器提供的，所以当ASD继电器出现故障时，点火线圈初级绕组正极接线柱的电压为0V。ASD继电器由PCM控制，当汽车发生碰撞、点火开关仍然接通而发动机停转时，能够自动将燃油泵电路断开，并防止点火系统产生火花。

2. 与安全气囊系统整合在一起

许多安全气囊系统具有如下应急保护功能：当安全气囊系统被触发时，会自动断开燃油泵电路(为了使发动机立刻熄火，以减少火灾危害)，同时打开中控门锁(目的是让车内的人员逃离出来)、打开应急灯(为了让附近的人知道该车发生了事故，进而采取救援行动)和开启顶灯(为了让车内、车外的人看得见)。

⑴ 宝来轿车

宝来1.8轿车的燃油泵继电器(J17)有7个端子，它不仅受发动机ECU的控制，而且受安全气囊ECU的控制。这是因为一旦安全气囊引爆，必须立即切断燃油供应，否则容易发生火灾。

⑵ 奔驰轿车

奔驰轿车ME控制单元激活燃油自动切断功能的原理如下：ME控制单元识别到节气门组件发生机械故障时，通过调节对喷油器Y62的调制脉宽，使发动机转速在怠速时限制在1400r/min左右，在行驶时限制在1800r/min左右；如果ME控制单元识别到发动机转速失常，通过燃油泵控制单元关闭燃油泵；如果ME控制单元识别到强烈的碰撞信号，也通过燃油泵控制单元关闭燃油泵，并且短促地激活喷油器，以便让燃油系统卸压(见图4)。

⑶ 奥迪轿车

一辆2003款奥迪A6 2.4L轿车，行驶里程6万km，早晨发动机启动运转10s后，出现毫无征兆的自动熄火现象。用VAG1552故障诊断仪检测，读到故障码为18017—碰撞切断，说明该车的燃油自动切断功能在起作用。

为了查明发动机触发碰撞保护功能的真正原因，进行了以下检查：人坐在车内，将车内顶灯开关拨到车门接触位置，并且通过车内门锁开关锁好车门，然后启动发动机，10s后发动机果然自动熄火，而且全车门锁自动打开，车内顶灯和危险警告灯也自动点亮，说明自动熄火故障是由碰撞保护功能引起的，应当继续检查安全气囊系统和中央门锁系统。

先用VAG1552故障诊断仪检测安全气囊系统，显示系统正常。安全气囊指示灯在接通点火开关或发动机启动后能自动熄灭。询问驾驶人得知，该车没有发生过强烈碰撞。再检测中央门锁系统，读到故障码“01366”—因碰撞信号使中央门锁开启。检查中央门锁系统的线路以及碰撞传感器，没有发现异常。试着断开驾驶人侧转向柱安全气囊螺旋电缆导线侧插接器，发现自动熄火的现象消失了，仪表盘上的安全气囊指示灯亮起，说明自动熄火故障确实由安全气囊系统所引起。使用一个同型号的安全气囊控制单元进行替换，并且重新编码，再做道路试验，发动机恢复了正常。

分析这一故障产生的机理，由于安全气囊控制单元内部损坏(安全气囊控制单元本身损坏不记忆故障码)，该系统通过其上的69号导线(紫/蓝色，连接中央门锁控制单元4号端子)输出了碰撞信号，于是切断燃油供应，同时中央门锁控制单元指令开启所有车门锁、车内顶灯以及危险警告灯。

三、小结

当电控汽车发生无法启动或者不明原因的自动熄火故障时，汽修人员需要甄别电控汽车是否进入了失效保护模式，了解这种运行模式具有哪些特点，是否激活了安全气囊系统的“碰撞燃油切断”功能。为此，离不开读取故障码、分析数据流、查阅电路图，必要时展绘电动燃油泵的控制电路，以便找出导致汽车进入断油保护模式的真正原因，以便采取针对性强的维修措施。