柴油引擎電子管理系統

柴油引擎電子管理系統可降低燃油消耗與廢氣中有害成分的排放,提升調節品質(精度、平順性與反應速度)及怠速轉速的穩定性,並減少柴油引擎工作過程的粗暴程度。

柴油引擎電子管理系統由感測器與開關、電子控制單元以及直接作用於引擎系統的執行器所組成。

引擎管理系統配備感測器與執行器的完整程度,取決於引擎所符合的排放標準(例如歐盟三期或歐盟四期)、車輛配置及車輛用途。

關於引擎運轉模式與狀態的資訊,由感測器傳送至管理系統;感測器將受控(量測)的引擎參數轉換為電氣信號,以便於電子管理系統處理與傳輸。

感測器信號傳送至電子控制單元,該單元依既定演算法處理所接收的資訊後,根據駕駛人的需求與內建程式,向執行器發出控制信號。

電子控制單元微處理器所實現的控制演算法,在引擎的每一運轉模式下,都會產生在燃油消耗與排放標準方面最佳(最優)的燃油噴射參數(循環噴油量與噴油提前角)與空氣充量參數(增壓壓力與廢氣再循環率)的組合。

電子控制單元執行下列操作:循環噴油量控制、蓄壓器內燃油壓力控制、噴油提前角控制、怠速控制、定速巡航功能控制,以及排氣減污子系統元件控制。

為簡化故障查找,電子控制單元內建自我診斷功能,可監控引擎本身及管理系統所有元件的大量運轉參數;當判定有故障時,會透過點亮儀表板上的故障指示燈來告知駕駛人。

自我診斷系統

若要開啟診斷模式,必須將點火鑰匙置於「I」位置,並開啟檢查開關。

在此模式下,紅色與黃色指示燈會亮起;若無故障,它們不會作用。若有作用中的故障,紅色指示燈會開始閃爍。

診斷系統監控四項引擎參數:冷卻液液位、冷卻液溫度、機油壓力,以及進氣歧管空氣溫度;當上述一項或多項參數超出容許範圍時,會使引擎降載。

引擎保護系統可依漸進順序,對扭矩、引擎轉速施加降載功能,並可能使引擎熄火。

當電子控制單元偵測到異常運轉狀況時,會將事件發生時間、運轉持續時間、壓力與溫度極值等資料儲存於記憶體中。

關於資料清單的詳細資訊,可透過程式設計工具顯示。

診斷檢查開關用於開啟與關閉公車上的車載診斷模式。開啟診斷模式時,停車燈(STOP)與警告信號燈(引擎)會顯示所有作用中的故障碼。

診斷與低轉速怠速增量增加/減少的切換開關,是一種無定位的雙功能雙位置開關;開啟診斷模式後,可依故障碼清單移動。此開關也用於低轉速怠速轉速的調整。預設的移動步長為 25 轉/分,用於低轉速怠速轉速的正向與負向增量模式。

PAZ-4234-05 公車儀表板
圖 1. 儀表板(PAZ-4234-05 公車):1 — 紅色指示燈「引擎緊急狀態」,在排除原因前禁止行駛;2 — 綠色指示燈「等待引擎啟動」,僅在指示燈熄滅後方可啟動引擎;3 — 黃色指示燈「引擎診斷」,已偵測到故障;4 — 引擎診斷切換開關,可依故障碼清單移動;5 — 引擎診斷檢查開關,用於開啟與關閉車載診斷

系統採用四種指示燈:停車燈、警告信號燈、保養燈與啟動等待燈。

當鑰匙開關置於「1」位置(「電氣設備儀表通電」)時,指示燈會亮起,約兩秒後會逐一熄滅——以此方式確認燈泡處於工作狀態且接線正確。

若發生冷卻液溫度過高、進氣歧管空氣溫度過高、機油壓力過低或冷卻液液位過低,指示燈會亮起,並經過一段時間後開始閃爍。此閃爍模式警告:所發生的狀態已持續一段時間,且後續壓力或溫度狀態已惡化,引擎接近熄火狀態(電子控制單元可能使引擎熄火)。

警告指示燈(引擎)警告已偵測到故障,並在車載診斷期間發出開始顯示故障碼的信號。燈亮表示引擎有故障,但車輛仍保持可運轉狀態(非緊急情況)。必須對車輛進行保養以排除故障。

停車指示燈(STOP)表示主要系統之一有故障。在執行車載診斷期間,此燈閃爍對應電子控制單元所找出之故障碼。燈亮警告發生嚴重故障。此時,公車引擎應在安全要求允許範圍內儘快熄火。

保養指示燈(鑰匙)用於提醒需要保養,並警告駕駛人引擎內液體狀態超出容許範圍。

啟動等待指示燈(START)警告駕駛人:為確保正確啟動,必須使用引擎冷啟動輔助裝置。

故障碼顯示

若要顯示故障碼,必須使引擎熄火,將點火鑰匙置於「I」位置,並以診斷檢查開關開啟診斷模式。

若無作用中的故障,停車燈與警告信號燈會保持亮起但不閃爍。但若有作用中的故障碼,電子控制單元會開始顯示故障碼。

在開始顯示故障碼之前,警告信號燈會亮起;在其熄滅後,電子控制單元以停車燈顯示(閃爍)作用中故障碼的數字(短暫停頓表示一個數字結束)。

警告信號燈再次亮起,表示電子控制單元以停車燈開始顯示(閃爍)下一個作用中故障碼的數字(將後續故障碼與前一故障碼分隔的功能)。

電子控制單元會持續顯示故障碼,直到使用者使用診斷切換開關切換至下一個或前一個故障碼為止。

管理系統使用三位數與四位數故障碼。診斷模式會持續作用,直到診斷開關被關閉或引擎被啟動為止。

外部診斷工具

外部診斷工具包括:

  • INSITE:以 Windows 為基礎的 Cummins 電子引擎電腦服務工具,用於協助找出與排除引擎故障。
  • 通用掃描器:模組透過 J1587 與 J1939 公共資料傳輸通道支援 CES 14601 的通用掃描器。

INSITE 可讓使用者在顯示幕上重現作用中與非作用中的故障碼,並僅從電子控制單元中清除非作用中的故障碼。INSITE 也提供引擎監控與特殊診斷測試工具。

無論引擎是否運轉,只要點火鑰匙置於「I」位置,資料傳輸通道即會啟動。資料傳輸通道可搭配 Cummins 公司提供的工具使用。

診斷故障碼

代碼 代碼出現條件 結果 可能故障位置
111 電子控制單元內部錯誤 引擎可能無法啟動 電子控制單元
115 曲軸與凸輪軸位置感測器——兩個信號皆無、資料與設定值不同、間歇或錯誤。電子控制單元判定位置感測器的主信號與備用信號接反。 引擎可能無法啟動 曲軸與凸輪軸感測器配線接反
122 增壓壓力感測器電路對電源短路 引擎功率下降
  • 配線與接頭
  • 對電源短路
123 增壓壓力感測器電路對低電壓電路短路或斷路 引擎功率下降
  • 信號電路或感測器斷路或對地短路
  • 電源電路斷路或對地短路
131 加速踏板位置感測器電路(第 1 通道)對電源短路 引擎功率略微下降。回家模式
  • 感測器信號電路對電源或 5 V 短路
  • 加速踏板位置感測器接地線斷路
  • 感測器電源線對電源短路
132 加速踏板位置感測器電路(第 1 通道)對低電壓電路短路 引擎功率略微下降。回家模式
  • 感測器信號線對地或接地線短路
  • 加速踏板位置感測器
  • 配線或接頭斷路
133 遠端控制加速器位置感測器電路對電源短路 遠端控制加速踏板不作用。踏板開度設定為 0%
  • 遠端控制加速器位置感測器信號電路對電源或 5 V 短路
  • 感測器接地線斷路
  • 感測器電源線對電源短路
  • 遠端控制加速器位置感測器
134 遠端控制加速器位置感測器電路對低電壓電路短路 遠端控制加速踏板不作用。踏板開度設定為 0%
  • 感測器信號線對地或接地線短路
  • 遠端控制加速器位置感測器
  • 配線或接頭斷路
135 緊急機油壓力感測器電路對電源短路 不影響運作。無機油壓力引擎保護
  • 配線或接頭斷路
  • 信號線對電源短路
141 緊急機油壓力感測器電路對低電壓電路短路 不影響運作。無機油壓力引擎保護
  • 信號線斷路或引擎配線或感測器對地短路
  • 電源線斷路或對地短路
143 機油壓力低於正常值 引擎功率下降 機油壓力
144 冷卻液溫度感測器電路對電源短路 可能冒白煙。若由電子控制單元控制,風扇會保持運轉。無冷卻液溫度引擎保護
  • 配線或接頭斷路
  • 信號線斷路或對電源短路
145 冷卻液溫度感測器電路對低電壓電路短路 可能冒白煙。若由電子控制單元控制,風扇會保持運轉。無冷卻液溫度引擎保護 冷卻液溫度
146 冷卻液溫度高於正常值 功率下降。若允許保護性熄火,可能使引擎熄火 冷卻液溫度
151 引擎冷卻液溫度信號指出冷卻液溫度超過引擎保護的臨界上限 依警告信號亮起時間逐步降低功率。若允許保護性熄火,引擎會在「STOP」指示燈開始閃爍後 30 秒熄火 冷卻液溫度
153 進氣歧管空氣溫度感測器電路對電源短路 可能冒白煙。若由電子控制單元控制,風扇會保持運轉。無進氣歧管空氣溫度引擎保護
  • 配線或接頭斷路
  • 信號線斷路或對電源短路
154 進氣歧管空氣溫度感測器電路對低電壓電路短路 可能冒白煙。若由電子控制單元控制,風扇會保持運轉。無進氣歧管空氣溫度引擎保護
  • 信號線對地短路
  • 信號線對地短路
155 進氣歧管空氣溫度感測器信號指出空氣溫度超過引擎保護的臨界上限 依警告信號亮起時間逐步降低功率。若允許保護性熄火,引擎會在「STOP」指示燈開始閃爍後 30 秒熄火
  • 增壓空氣中間冷卻器電阻過高
  • 增壓空氣中間冷卻器太小
  • 壓縮機出口溫度過高
175 節氣門驅動馬達電路對電源短路 節氣門驅動馬達不作用
  • 馬達配線斷路或對電源短路
  • 電子控制單元
176 節氣門驅動馬達電路對低電壓電路短路 節氣門驅動馬達不作用
  • 馬達配線對地短路
  • 電子控制單元
177 節氣門驅動馬達卡在開啟位置 節氣門驅動馬達不作用
  • 節氣門位置感測器
  • 節氣門卡住
187 感測器第 2 電源電路對低電壓電路短路 功率下降
  • 電源電路對地短路
  • 電子控制單元電源
191 開啟空調時對地短路 空調不開啟 配線與接頭
195 冷卻液液位感測器電路對電源短路 不影響運作
  • 配線或接頭斷路
  • 信號線對電源短路
  • 電源線對電源短路
196 冷卻液液位感測器電路對低電壓電路短路 不影響運作
  • 配線或接頭斷路
  • 信號線對地短路
  • 感測器損壞
197 偵測到冷卻液液位過低 不影響運作 冷卻液液位
212 引擎機油溫度感測器電路對電源短路 無引擎機油溫度保護
  • 配線或接頭斷路
  • 信號線斷路或對電源短路
213 引擎機油溫度感測器對低電壓電路短路 無引擎機油溫度保護
  • 信號線對地短路
  • 信號線對接地線短路
214 引擎機油溫度感測器信號指出機油溫度超過引擎保護的臨界上限 依警告信號時間逐步降低功率。若允許保護性熄火,引擎會在「STOP」指示燈開始閃爍後 30 秒熄火 引擎機油溫度
221 大氣壓力感測器電路對電源短路 功率下降
  • 接地電路斷路(配線、接頭或感測器)
  • 信號線對電源短路
227 感測器第 2 電源電路對電源短路 功率下降 對電源短路
234 曲軸轉速感測器信號指出引擎轉速超過引擎保護的臨界上限 切斷燃油供給,直到引擎轉速降至正常值
  • 燃油進入空氣通道
  • 引擎反轉
  • 曲軸位置感測器
238 感測器第 3 電源電路對低電壓電路短路 可能啟動困難與運轉不均 對地短路
239 感測器第 3 電源電路對電源短路 功率下降 對電源短路
241 無車速感測器信號 引擎轉速不超過最大值。引擎轉速不計車速感測器。定速巡航、強制降檔與限速器系統將不作用 車速感測器
242 信號間歇或失真 引擎轉速不超過最大值。引擎轉速不計車速感測器。定速巡航、強制降檔與限速器系統將不作用 車速感測器
245 風扇馬達電路對低電壓電路短路 風扇會持續運轉或不作用 對地短路
249 室外空氣溫度感測器電路對電源短路 不影響運作
  • 線束、接頭或感測器中的接地線斷路
  • 信號線斷路或對電源短路
252 引擎機油液位感測器信號間歇 引擎機油液位感測器不作用
  • 電源電路斷路或電壓過低
  • 接地線斷路
  • 信號線斷路或短路
  • 引擎機油液位感測器
253 引擎機油液位感測器回傳極低液位值 可能功率下降。可能機油壓力下降,可能嚴重損壞引擎
  • 換油後引擎機油液位過低
  • 引擎機油洩漏至地面
  • 引擎機油洩漏至燃油系統或冷卻系統
  • 機油消耗過高
254 燃油切斷電磁閥電路對低電壓電路短路 燃油切斷電磁閥關閉,引擎熄火
  • 對地短路
  • 燃油切斷電磁閥
255 燃油切斷電磁閥電路對電源短路或斷路 燃油切斷電磁閥可能在點火開啟時不開啟,或在關閉時不關閉
  • 電路斷路
  • 信號線對電源短路
  • 燃油切斷電磁閥
256 室外空氣溫度感測器電路對低電壓電路短路 不影響運作
  • 信號線對地短路
  • 信號線對接地線或地短路
257 燃油切斷電磁閥卡在開啟位置或漏油 功率下降,鑰匙轉至「OFF」時引擎可能短暫運轉
  • 電子控制單元校準
  • 燃油切斷電磁閥電路中有多餘導線
269 未經防盜系統允許試圖啟動引擎 引擎無法啟動 防盜器未解除
271 燃油供給控制電磁閥電路對低電壓電路短路 引擎怠速運轉不良。引擎功率下降。燃油壓力將高於設定值 對地短路
272 燃油供給控制電磁閥電路對電源短路或斷路 引擎不運轉或運轉不良 對電源短路
281 高壓燃油泵柱塞間泵送不平衡 引擎無法啟動或可能功率下降 高壓燃油泵
285 電子控制單元接收 Multiplex 匯流排信號過晚或完全未接收 連接至 Multiplex 匯流排的一或多個裝置運作不正常 SAE J1939 Multiplex 匯流排
286 電子控制單元僅從連接至 Multiplex 匯流排的裝置接收部分必要資訊 至少一個連接至 Multiplex 匯流排的裝置運作不正常 SAE J1939 Multiplex 匯流排
287 電子控制單元判定加速踏板有故障 引擎僅在怠速運轉或無法全輸出運轉 SAE J1939 Multiplex 匯流排
288 電子控制單元判定遠端控制加速踏板有故障 引擎不回應遠端踏板。引擎僅在怠速運轉。僅可使用駕駛室內加速踏板 SAE J1939 Multiplex 匯流排
291 防盜系統無法正常運作 引擎可能無法啟動
  • 電子控制單元
  • SAE J1939 Multiplex 匯流排
  • 防盜器
295 電子控制單元記錄大氣壓力感測器信號錯誤 功率下降
  • 感測器讀值固定在某一範圍
  • 感測器電路電阻過高
311, 313, 315, 319, 321, 322, 324, 331, 332, 334, 343, 346, 351, 352, 356, 357, 358, 386, 415, 418, 425, 427, 428, 429, 435, 436, 441, 442, 449, 451, 452, 465, 466, 471, 477, 478, 491, 492, 498, 499, 545, 553, 554, 555, 556, 559, 584, 585, 596, 597, 598, 649
(311–649 故障碼見完整版表格)
*故障碼表續篇見文件完整版*

註:Cummins ISF3.8 故障碼表續篇見文章——故障碼表續篇。