重型机车Triumph Bonneville 1200 | Triumph 调查

汽车诊断

我们最近被要求协助开发、设置并最终调校一辆相当独特的摩托车，这个请求是对摩托车的一次迷人冒险！

虽然这与机车没有太大的关系，但是不能错过查看许多订制版本升级的想法。

这个机车厂的问题是要为客户专门制造，但它是同类产品中的第一辆，作为第一辆，不可避免的是会有一些小问题。像是使用订制ECU，订制的布线，270°的曲轴设计与两种不同的供油策略，事情不会那么顺利。首先，这里重要的是确定270°的曲轴实际上是甚么。对于270°曲轴，两个活塞之间有90°的偏移角度。

以下是对于 270,180和360度曲轴的双缸发动机在TDC的点火状况的概述。

180°曲轴示我们较熟悉的，如果它有四个汽缸，那么分别会在360°和540°进行点火。使用270°的设计，我们有一个活塞在压缩上止点，然后在270°后第二个活塞到了压缩上止点。接着第一个汽缸回到上止点前有450°的间隙，给出完整的720°。

270°的曲轴设计主要优点是从平行的双缸发动机获得最佳的发动机二级平衡，从而产生类似于90°的V型双缸发动机的动力输出。

了解270°排列很重要，因为其余的调查涉及很多角度的关系。

在这一点上，我很想看看这种类型和传统的曲轴设计有甚么区别，所以我首先看的是相对压缩。

1. 峰值涌浪电流

2. 我们预期看到正常的锯齿波型。1号活塞在压缩行程接近TDC

3. 2号活塞接近压缩行程TDC，电流消耗增加

4. 曲轴旋转无压缩事件期间

5. 回到1号活塞在压缩行程上接近TDC

6. 标尺用于显示每个活塞的TDC位置

首先我很惊讶在一开始的启动马达涌浪电流超过500A。

我从没想过会看到一个双缸发动机的启动电流会这么高来摇转发动机，但后来我假设这是因为他只有2缸，但它仍然是1200cc，让我学到了一课，下一刻是察看相对压缩的波型，如果你不了解此发动机的曲轴设计情况检测该波型；你可能会告诉我它缺乏压缩。

然而，当你开始将角度标尺放入数据中时，你可以开始看到这是正确的。

我已经把曲轴的转动角度表加到相对压缩的波型图中。我们在１、２处有压缩事件，这在我们当前的情况可以看到，但在下一次压缩之前，在450°的第3点有间隙。现在我确定你已经注意到电流在450°的地方略有增加。一种理论是，由于两个活塞都位于汽缸的下半部，曲轴接近BDC时的速度降低，并且由于另一个气缸中没有发生燃烧，因此没有什么可以帮助保持惯性。 曲轴使活塞回到上止点。为了使活塞在第二个活塞排气行程开始向上移动，发动机需要启动马达多提供一些力来克服这一点。如果有人知道或有其他建议，请分享你的想法。

而我们的下一步，决定使用两个WPS500X来了解为何活塞不在压缩行程的情况下，启动马达的消耗电流会增加。

我不知道的是摩托车的汽缸设计。对于这种特殊的发动机，如果你坐在摩托车上，左侧汽缸被视为汽缸1，但 ECU 使用汽缸 2 作为主汽缸并参考点火和正时，只是为了让事情变得更加混乱。 从这边开始，我们将汽缸 2 称为主汽缸，因为我们的大部分测量将参考汽缸 2。

启动发动机后，我们开始看到了270°的曲轴设计真实表现。我们添加了点火与曲轴传感器，来使用4个通道辨识我们所指的汽缸。

为了防止画面看起来过于杂乱，我移除了曲轴传感器与点火波型，因为我感兴趣的是确保发动机的机械性能良好。一样的，我已经放置了曲轴旋转图，来表示曲轴旋转相关的活塞位置。如你所看到的，压缩峰值与消耗电流峰值完全符合。然后在450°的地方有个小电流增加。我们可以看到450°时两个活塞的位置。汽缸1处于进气行程。这里的压力没有急遽下降，这可能是由于汽缸产生更强的真空而使电流消耗增加。汽缸2处于排气行程，排气中的任何限制也会导致压力增加，因此电流增加，然而，现在并没有排气限制。

所以再次回到之前的理论，我们假设由于发动机的曲轴减速。这是我的假设，因为我无法看到机械上其他东西。请分享你的想法，让我们一起讨论。

接下来，我们查看点火与喷油状况。

在一开始启动时，发动机使用间歇喷射来运行。在启动后切换到标准顺序喷射。间歇喷射是ECM在曲轴旋转360°就发送一次喷油和点火讯号。

一般的四行程是每720°。

间歇喷射背后的原因是因为发动机可以在冷车启动的时候有最好的燃烧机会，并且一旦启动后就可以切换到标准顺序喷射。

对于这些量测，得知ECM被编程在TDC的时候精准点火。这使我们能够确保我们拥有的点火事件是正确的，当ECM从间歇喷射切换到顺序并对点火提前角进行调整。在这里我很庆幸有来X-bikes的Chris Wells，因为它有适当的经验和工具来调整自定义的设置并上传到可编成的ECM。

1. 主汽缸(汽缸2)的压缩上止点

2. 点火讯号

3. 在动力行程的喷油讯号

4. 在气门重迭期间的点火讯号

5. 喷油讯号

6. 720°后

从波型中我可以看到点火讯号发生在TDC。接着我们看到喷油讯号，因为活塞仍在缸内移动且排气门正在打开。接着，在排气门和进气门重迭期间，我们在360°进行了另一个点火。

然后如预期的那样，在进气行程期间发生了一次喷油讯号，最后我们的到在第一次压缩行程后的720°的点火讯号。在这里，透过查看第3和第4点，我们看到了使发动机启动所需的间歇喷射，一旦启动，系统就会切换到与类似于4行程循环的顺序喷射策略。

喷射策略切换是基于MAP传感器和RPM数据。一旦MAP传感器电压超过某个点并且到达某个RPM，ECM就会切换到顺序喷射。这些点可以使用软件来进行调整，并且上传到ECM。很高兴我们从机械上拆下了WPS500X来查看MAP传感器。

这是一个标准的三线传感器带有5V电源、接地与讯号电路。

这个发动机中的MAP传感器背后有趣的地方在于它的用途。ECM不使用凸轮轴传感器来检测发动机位置，而是根据进气岐管压力来监测发动机的位置。我之前提过汽缸设置，事实上汽缸2是参考点火与喷油的主要汽缸，因此放置了MAP传感器，以便他可以监测主汽缸的压力。当汽缸在进气行程处于BDC时，他在压缩前将其最大量的空气吸入缸内。此时，ECM纪录汽缸位置来调整燃油和点火。下面所有捕获都来自汽缸2或”主要”汽缸。

1. 凸轮轴位置传感器

2. 喷油讯号

3. 次级点火讯号

4. 第二缸喷油讯号

5. MAP传感器

6. 次级点火讯号

从上面的波型我们可以看到MAP传感器确认进气岐管压力的变化。这一切都是在怠速时完成的，我们有一个部分关闭的节流阀，当进气门打开并且活塞向下移动时，这会导致岐管压力降低。同时，我们看到发生了正确的喷射讯号，我们希望空气和燃料在活塞下行时混合在一起，然后再回到压缩行程。除了在第2点和第3点发生的的点火与火花是由间歇喷射引起的之外，这都是正常的。摩托车将在这种情况下运行，但如果增加油门，可能会有反效果，考虑到在排气行程周围喷射燃料并且点火，这将会有影响。

在摩托车运行时，我们更改了ECM需要从MAP传感器看到的阈值，以便切换到顺序喷射。当他这样做时，摩托车停止运行。回顾数据，我们找到问题的原因。

1. 曲轴位置传感器

2. 点火讯号

3. 喷油讯号

4. 进气行程期间的MAP传感器

5. 点火讯号

如你所见，对于四行程循环，我们有传统的1次喷射，每旋转1次720°点火1次。但我们注意到，喷射事件完全在错误的位置，在这种情况下是动力行程的期间。点火可能太提前了，可能会使混合器点燃。现在我们进入下一个思考阶段，称为耦合角。

这又是一个可以调整的数字，可以用软件进行编程。下一点对我来说仍然有点模糊，但这是我的理解：

耦合角是ECU根据CKP传感器的位置来确定汽缸位置的点。他不是基于1转，而是以2圈为基准，因此我们在4行程循环中使用720°。我们目前设定为285°，这代表着ECM将设定活塞在压缩行程上止点，与曲轴拾取环上的缺齿距离为285°。

如果我们采用上述波型，则喷射时间发生得太早了。在上述波型中的第3点喷油嘴与进气行程期间的MAP传感器的最低读数之间测得360°。这是可以改变的，透过查看捕获中的不同数据，我们决定将耦合角度从285°调整为645°、360°。

现在看起来好多了！我们在进气行程期间喷油一次，然后在活塞快到180° TDC时点火一次。

我们仍然将点火正时设为0°，这会导致点火在TDC发生，这些都可以使用软件进行调整。此时摩托车启动且运行的更加平稳。我们还注意到，在一开始启动后从间歇喷射转移到顺序喷射快了许多。稍微调整一下点火正时与调整供油就可以有一辆可以正常启动、怠速和加速的摩托车。

发动机启动至怠速-RPM增加

发动机启动及怠速-间歇喷射

发动机加速运转后-顺序喷射

我知道上面的捕获数据看起来有点乱，但我想概述一下发动机的启动、怠速与转速增加的状况。使用曲轴传感器的幅度变化，我们可以看到发动机状态的所有不同阶段。有趣的是曲轴传感器的输出。由于传感器是一个感应曲轴位置的传感器，当发动机转速增加时，输出幅值也会增加。在上述的捕获中，我们在大约600RPM时超出了+-50V的范围。大多数的摩托车转速会比这高，所以我认为在未来量测运行中的摩托车时，确保至少使用+-100V是很重要的。

从这一切可以学到很多东西，事实上我们已经看到一个270°的发动机设计发生了甚么事，这会让我记在心里，这别有用的一件事是可以使用WPS500X确认发动机位置。我知道不是每个人都可以有两个WPS500X来检测，但是参考点火与曲轴波型，你可以透过使用参考波型来实现一样的事情。有了这个，我们可以实际看到270°的曲轴运作及它对压缩的影响。WPS500X不只可以用于检测压缩和发动机运行位置，我们还可以确认MAP传感器的运作正确性。可以观察MAP传感器在进气行程检测到的电压变化判断压力变化的证据，这对于发动机和ECM很重要，因为它用于定位发动机的相位。

同样地，从使用这辆摩托车来看，我认为它显示了发动机管理系统编程的灵活性。即使我想到我们之前在经销商进行的软件更新。到现在我才意识到现代ECM可以进行控制和调整，以便在无需升级部件的情况下充分利用发动机。

这种可用于提高功率、效率或排放的有限控制非常出色，现在通常可以透过OTA完成，但如果有些许错误就会造成很多问题。我必须藉此机会感谢Chris Wells有机会让我了解这个编程和摩托车的世界，以及这辆摩托车使用270°曲轴设计的事实。

作者：Ben Martins