一汽奥迪(AUDI)A6轿车电路——V6发动机电控体制 (2)
一汽奥迪（AUDI）A6轿车电路——V6发动机电控系统（一）
一、1V型6缸发动机的新特点奥迪、大众轿车的燃油供给系统从化油器进步到电控多点顺序喷射以后，功率从66kW提高到74kW；后又改为每缸5气门，功率提高到92kW；由于轿车车体较大，低速时的加速能力稍感不足，在采用废气涡轮增压以后，功率又增加到110kW；此后还增加了进气歧管切换、凸轮轴配气相位的调整等，功率的增加不再明显。为了从根本上解决功率不足的问题，又回过头来在发动机排量上做文章，因此每缸5气门的2.4L或2.8LV形排列的6缸发动机便应运而生。奥迪A6的V型6缸发动机最明显的结构特点是V形，气缸体之间的夹角为90°，这不仅降低了发动机的总高度，而且大大缩减了发动机的总长度。按汽车前进方向看，1、2、3缸居V形右列；4、5、6缸居V形左列。在两列气缸体中间形成了一个合适的空间来安装紧凑的进气歧管及进气稳压腔，如图1所示。
奥迪A6的ATX（2.8L）和APS（2.4L）发动机的点火顺序设计为1—4—3—6—2—5，从图1可见1缸点火作功后，是对面的4缸点火作功；然后是后排的3缸作功和6缸作功；再次是中排的2缸和5缸作功⋯⋯如此循环。发动机完成一个工作循环需曲轴回转2周（720°），各缸点火间隔角为720°/（气缸数），4缸发动机的点火间隔角为720°/4=180°；6缸发动机点火间隔角为
720°/6=120°。为了严格保证点火间隔角以达到多缸发动机的运转平稳，奥迪
A6发动机曲轴的连杆轴颈（即曲柄销）有其新颖的显著特点，即处于同一排的V 形相对2缸的连杆轴颈（曲柄销）在曲轴转角上相差30°，而不像8缸发动机那样处于同一根曲柄销，也不像6缸直列发动机那样分成3组（其中1、6缸曲柄销中心线重合，2、5缸曲柄销中心线重合，3、4缸曲柄销中心线重合，各组之间的曲柄销轴线相隔曲轴转角120°）。 V型6缸发动机曲轴的形状如图2
所示。1缸和4缸曲柄销共用1对曲柄；2缸和5缸曲柄销共用1对曲柄；3缸和6缸曲柄销共用1对曲柄。整根曲轴只有4道主轴颈，第1主轴颈前端用平键固定正时齿轮和曲轴皮带轮，曲轴后端法兰盘固定飞轮。
从图1、图2可见，第4缸曲柄销滞后于第1缸曲柄销30°；第6缸曲柄销滞后于第3缸曲柄销30°；第5缸曲柄销滞后于第2缸曲柄销30°。 V形两侧缸体间夹角为90°，当第1缸活塞处于上止点时、第4缸曲柄销滞后于第1缸30°，曲轴要再转过30°+90°=120°才能使第4缸活塞处于上止点位置（图1b），这种结构保证了相邻两缸之间的点火间隔角为120°。也就是说，当第1缸处于压缩上止点时，第4缸也已经压缩了60°的曲轴转角，已经压缩了1/3的行程。为了同时表达6个气缸的工作状态，依据图1、图2绘出其工作示意图，如图3所示。
图3中，设O为曲轴主轴颈中心，1、4、3、6、2、5分别为各缸连杆轴颈（曲柄销）的中心，可见各曲柄销的中心处于同一圆周。4缸滞后1缸30°，5缸滞后2缸30°，6缸滞后3缸30°。1、2、3缸之间各相差120°和240°，处于
气缸体左列；4、5、6缸之间也是各相差120°和240°，处于气缸体右列。当1缸处于排气上止点时，6缸活塞正处于压缩行程上止点，微机控制的点火模块正好切断某个点火线圈的初级电流，初级线圈产生自感电动势的同时次级线圈感应出高电压，1缸和6缸同时点火，处在排气上止点的1缸点火无效，处在压缩上止点的6缸点火有效，推动活塞连杆及曲轴飞轮作功。若从发动机的纵剖面来观察各缸活塞连杆组与曲轴飞轮的关系，可以参看图4。这是按照投影关系表示的一个瞬时状态:当1缸处于排气上止点时6缸也在压缩上止点，4缸、2缸、5缸和3缸活塞都同处于相同的高度。按1—4—3—6—2—5的点火顺序可以推断出:4缸滞后于1缸120°曲轴转角，活塞在向上运动（排气1/3）；3缸滞后于4缸120°，活塞正向下运行至作功2/3行程；6缸滞后于3缸120°，活塞处于压缩上止点，刚要作功；2缸滞后6缸120°，活塞上行，压缩行程1/3；5缸又滞后2缸120°，活塞下行，吸气2/3行程。
从图4可见V型6缸发动机曲轴只有4道主轴颈，不像普通直列6缸机必须7
道主轴颈。1、6缸曲柄销都处在最高（上止点）位置时，3、4缸曲柄销位置居中，2、5缸曲柄销处在最低位置。各缸连杆长度不等则是因为V形气缸投影关系所致。根据以上分析，用曲轴转角为横坐标，按6—2—5—1—4—3点火顺序排列各缸的工作循环——即发动机工作时序图（图5），可以清楚地说明各缸点火提前角与配气相位的相互关系，这对于后面要介绍的调整进气凸轮轴改变配气相位，以及了解点火提前角有很大帮助。以2.8LATX发动机为例，排气门在下止点前提前38°开启，在上止点前8°关闭，排气门开启延续角为38°+
（180°-8°）=210°曲轴转角；进气门在排气上止点后12°开启，在吸气下止点后42°关闭，进气门开启延续角为（180°-12°）+42°=210°，在排气上止点附近没有进、排气门重叠（同时）开放的时刻。如果有了凸轮轴调正电磁阀，在不同的转速和负荷下，“排气门开”与“进气门开”的配气相位就会在排气上止点前后出现交叉重叠的角度，这就比在直角坐标系里表示曲轴转2周完成一个工作循环所表达的气门重叠角要清楚得多。
用时序图也可以更清楚地说明各缸在某一瞬间的工作行程、曲轴活塞位置。如当6缸处在排气上止点时，1缸正在压缩上止点；2缸在排气行程1/3，活塞向上行；5缸在作功行程2/3，活塞向下行；4缸在压缩行程1/3，活塞上行；3缸在吸气行程2/3，活塞向下行。此刻点火系统向1缸和6缸同时提供高压电，6缸的高压火花在废气中发生，是废火；而1缸高压电火花则可以引燃混合气推动活塞连杆曲轴作功。从时序图中还可以看到:每缸每个工作循环点火2次，压缩上止点1次，排气上止点1次；双缸同时点火:1、6缸同时点火，2、4缸同时点火，3、5缸同时点火。同时点火的两气缸，一个当时处在压缩上止点，一个当时处于排气上止点。二、A6轿车V6发动机电控系统线路图蓄电池/起动机/发电机/起动锁止继电器蓄电池、起动机、交流发电机、起动锁止继电器的接线图，如图6所示，横坐标1～14。图6中129/3的0.5bl（蓝线）接129处的3（图11），经熔断丝S142（5A）接冷却风扇控制单元J293，起动时给它提供一个正电压信号；146/4处的0.35bl（蓝线）接仪表盘J218的T32a/12端子61，内接充电指示灯K2，不起动时，指示灯经发电机D+柱和内部磁场线圈与调节器C1搭铁，指示灯K2亮；起动时从点火开关D的50柱来电预充磁，保证发电所需磁场，起动着火后，K2指示灯灭。
J207是起动锁止继电器，其线圈经自动变速器的档位开关F125（在P、N档）闭合时搭铁，这样起动电路J207的触点闭合向起动机的50端子供电，吸拉保持线圈通电才能起动。如果不是自动变速器则无开关F125，点火开关D的50b柱来线2.5ro/sw（红/黑）线直接通向起动机50柱。（一）喷油/点火/电子油门 ATX （2.8L）、APS（2.4L）发动机电控系统之喷油、点火、电子油门接线图如图7所示，横坐标15～42。现按从左向右的顺序作些说明。 86/15，在横坐标15上的86，一条2.5sw（黑线）去往15/86。查横坐标86上的15，可见2.5sw线接连接端A2。A2是一个5端连接，它的电流来自点火开关D的15号端子（D15），是点火开关火线。由此可知，熔断丝S232及其下接的N30、N31、N32、N33、N83、N84这6个缸喷油阀在点火开关接通后才供电，是否喷油则要受J220控制单元内部的末级开关管（6个）分别按点火顺序控制。 104/17，查17/104可知S232熔断丝下面还接有车速控制开关E45（巡航控制开关）。 D23/25是一个火线接点，电流来自S229熔断丝，它的位置在63/27，查27/63可知这条2.5gn （绿）线接在油泵继电器J17的触点下，触点上方是30号火线，只有继电器J17吸合，D23接点才有电，这时点火模块和点火线圈才能投入工作。初级线圈供电了能不能产生高压电还要看控制单元J220是否发出点火信号。V6发动机6个缸，由3个双火花点火线圈供电，信号分别由端子94、端子103、端子102发出，每个端子控制2缸同时点火，处在压缩上止点的那一缸点火作功，处在排气上止点的那一缸是废火。点火线圈N给1、6缸同时点火，点火线圈N128给2、4缸同
时点火，点火线圈N158给3、5缸同时点火。点火线圈与模块上T5f插头有5孔接线，其中T5f/2的2.5br（棕）线是3个末级开关管的公共搭铁线，若此线与搭铁接触不良，则点火不正常，搭铁点85在发动机舱线束内。点火电容C6接在D23与搭铁之间，用以消除火花，减少初级电流的波动，消除电磁波对音响收音机的干扰。在冷却液温度传感器G62上方有159/29，接往29/159水温表G3；下面的29/29，显然是与本处下面的0.35br（棕色）搭铁线相接，搭铁点在269处。这说明水温表G3的传感器G62是在此处搭铁。 G2传感器上面的30也在本列，与J220下方的一条公共搭铁线220相接，说明控制单元J220从G2取得的冷却液温度信号从93号端子输入，传感器的公共搭铁线是连接点220，控制单元的108号端子就是接在各传感器公共搭铁点的。这也是一个参考零电位点。44/34和50/35分别接凸轮轴位置传感器G40和G163的3/-端子，为其信号的参考零电位。此外转速传感器G28、爆震传感器G61、G66的屏蔽线搭铁也都在220接点上。 29/33是进气温度传感器G42的0.35gr/ws（灰/白）线，接至33/29处，也在连接点220上。 J338节气门控制单元（节气门体）中含有3个元件，G186是电子油门的驱动电动机，它由控制单元J220的117和118两个端子输出驱动信号脉冲，脉冲电流方向可变，因此电动机可以克服回位弹簧力矩正转开大节气门；也可以反转关小节气门。脉冲电流电压的占空比也可以改变，因此可以加大电流增强转矩加快开大节气门，也可以减小转矩迅速关小节气门。
G187、G188则分别是节气门位置传感器。凸轮轴位置（霍尔）传感器/燃油泵继电器ATX、APS发动机电喷系统之凸轮轴位置（霍尔）传感器/燃油泵继电器接线如图8所示，横坐标43～70。 J220控制单元的62号端子接30号常火线，此线对于保持控制单元内部设置和数据有重要作用。 G163和G40均为凸轮轴位置（霍尔）传感器，V型发动机的两列气缸，每列都有1个霍尔传感器，用于区分2个同时到达上止点的气缸是排气还是压缩。图注中说明D141线为5V标准电压，由端子98提供，信号端无疑应是端子87和86。 34/44、35/50接搭铁点220。
控制单元J220的58号端子标有“58，CAN/L”，60号端子标有“60，CAN/H”，说明这2个端子接有车载局域网CAN的数据总线，该2条总线上还接有自动变速器控制单元J217、ABS控制单元J104、仪表盘控制单元J218，实现串行数据按优先权传递发送，信息共享提高可靠性，简化了整车电路。 A45连接转速信号，是J220控制单元接收了发动机转速传感器G28的信号经过数据处理后的发动机转速信号，它向空调系统E87提供信号；同时还经152/54的0.35gn/bl（绿/蓝）线向54/152处的仪表盘J218中的发动机转速表G5提供信号。 54处的
150/540.35gn/sw（绿/黑）线从端子43/W（K）中引出去往仪表盘的T32/11端子，与OBD-Ⅱ诊断插座有关。 143/56处的0.35ge（黄）线接仪表盘J218的T32/25端子，传递燃油消耗信号，从J220的81端子输出。 J220的40号端子引出
0.35sw/ge（黑/黄）线，若为2.8L发动机则接往空调控制和显示单元E87的A7端子；若为2.4L发动机则去往170/58，查58/170，是接熔断丝S231下面的一个供电端子，S231熔断丝接到A2连接点（见172/90），A2是点火开关D的15端子下的火线接点。这说明40端子是点火开关15号火线输入端。 J220的54号端子输出0.35ws/bl（白/蓝）线去往159/59，查59/159可知，接A108车速信号连接点，车速信号是从变速器上的车速（霍尔）传感器G22传入仪表盘J218，经数据处理后输出到J220的54号端子，对喷油点火有较强的修正作用。燃油泵继电器J17是电喷控制系统的重要元件，它的触点上方接30号常火线，触点下方接熔断丝S234，经62/62线接D22。D22上接有Z19、Z28、Z29、Z304个加热器，每个电阻约6～15Ω，这4个加热器分别装在氧（λ）传感器G39、G108、G130、G131中，除此之处还有4个电磁阀接在D22这条火线上，它们是进气歧管转换阀N156（25～35Ω）、凸轮轴调整电磁阀N205与N208（10～18Ω）、活性炭罐电磁阀N80（20～30Ω），消耗的电流都要由S234来承担。此外在J17触点下还有27/63经熔断丝S229（30A）接往点火模块和点火线圈，还有141/64接往S228（20A）到燃油泵G6，因此燃油泵继电器J17作用至关重要。燃油泵继电器J17的控制线圈上端经0.58sw（黑）线至87/67，查67/87可知也接在点火开关D的15号火线端子下的A2连接点上，只要点火开关在1、2档即可供电，但J17的触点要吸合还要看其线圈下端接至J220的65号端子，该端子在点火开关接通后将65端搭铁2s，触点吸合2s，油泵供油准备起动；若有转速信号输入，表示曲轴转动则继续供油；若无转速信号输入则断开搭铁，使J17触点断开。在应用VAG1551、VAG1552、VAS5051检测仪进行03功能——终端元件自诊断测试时，燃油泵G6持续供油。被测试的许多电磁阀都在D22连接点上，由控制单元轮流通电各1min，倾听被测元件是否有咔嗒声响。氧传感器共4个，V型发动机两排气管各有2个，这2个氧传感器又各装在排气管三元催化转换器的上下游，不仅检测排放浓度，而且可以检测三元催化转换器的功能。氧传感器的信号电压是以每分钟30次以上的速度反复跳变的，正常值为0.1～1.0V；若常在0.1～0.5V 之间变化为过稀；常在0.6～1.0V之间变化为过浓。检测时可用VAG测试仪读出结果，也可用指针式万用表测试，但要将氧传感器插头拔下，并在发动机工作状态，排气温度达到400℃以上。氧传感器信号线外的屏蔽线都接到连接点200上，82/62、77/63、82/64都接到J220的32号端子上，而63/77、64/82是氧传感器G130和G131（都在催化转换器之后）信号线的屏蔽层引线，用来减少外来杂波对氧传感器信号的干扰，可见其重要性不同一般。（二）空气流量计/凸轮轴调整/进气歧管转换 ATX（2.8L）、APS（2.4L）发动机电控系统的λ传
感器、空气流量计、凸轮轴调整及进气歧管转换器接线图如图9所示，横坐标71～98。
控制单元的27、29号端子接热膜式空气流量计G70的信号线，G70的3号端子0.5gn/ge（绿/黄）线79/79在本处接D22火线（S234下面），G70的4号端子与J220的29号端子相接，在0.35gn（绿）线上有一0.35sw（黑）线去往62/82，而82/62也是屏蔽线。在A2连接处，D15表示该线从点火开关D的15号端子引来火线4.0sw（黑）线，在A2上去往15/86，查86/15是电喷系统首端的熔断丝S232，接N30～N84等6个喷油阀，还有巡航速度控制开关E45。 67/87，查87/67处0.5sw（黑）线去往燃油泵继电器J17的控制线圈高电位端。 146/88，
查88/146处0.35sw（黑）线接仪表板J218的T32/1端子（15），为仪表盘提供点火开关火线信号。 172/90处的2.5sw线，查90/172，该线又向S231熔断丝（15A）、S5（10A）、S7（10A）提供电流，其中S231供给倒车灯、车速控制系统、自动变速器、诊断接口；S5（10A）供给组合仪表、座椅加热等电流；S7（10A）供给ABS、制动信号开关、离合器踏板开关等电流。和氧传感器G130、G131的加热器Z29、Z30接在同一条火线D22上的N156是进气歧管转换电磁阀，经它的开闭使一个膜片盒动作，改变进气歧管的长度。发动机低速时，阀门关闭，进气道变长，产生一种谐波效应提高体积效率和低速转矩；当发动机达到某一高转速后，阀门打开，进气歧管变短，达到高速时的大转矩。凸轮轴调整电磁阀N205、N208并联在D22火线上，另一端并联在J220的端子115上的1.0br/gr （棕/灰）线。发动机低转速时，它使进气门提前打开，提前关闭，进气门延迟角减小，防止新鲜混合气被压出气缸外；高转速时，它使进气门延迟打开、延迟关闭，可以充分利用气流惯性提高充气系数，加大高速时发动机的最大功率。在以上调整中，进气门打开的延续角不变。 122/90处的0.5gn/ge（绿/黄）线，查90/122接到二次空气进气阀N112，说明也是由D22连接并从继电器J17触点下S234熔断丝供给电流。N112的另一端也是经J220的端子44和内部开关功率管搭铁。 123/91处的0.5gn/ge（绿/黄）线去往91/123，也是去往二次空气泵继电器J299的控制线圈高电位端，低电位端接J220的46号端子。 N80是活性炭罐电磁阀，接在活性炭罐和进气管之间，J220控制其通电的占空比，将活性炭罐中的汽油蒸气经进气管抽入发动机气缸。 175/95处的0.35ws/ro（白/红）线接95/175的制动开关（为巡航系统GRA所属）F47的端子4，F47为常闭开关，踩制动踏板时断开。F47的上部端子3接熔断丝S7，其电流来自点火开关D的15端子。 176/96处的0.35ro/sw（红/黑）线，查96/176，接制动灯开关F（F 与F47为联动常断开关），踩制动踏板时接通，制动灯M9、M10亮；同时使J220的56号端子变为高电位12V。 174/96处的离合器踏板开关F36用于带手动变速器的轿车，174去往熔断丝S7，也是从点火开关来电，平时J220的39号端子在高电位，踩离合器时（多为变换档位时），断开高电位变为低电位。