Устройство системы управления двигателем
* Элемент на фото не виден.
Двигатель оснащен системой распределенного фазированного впрыска топлива: бензин подается форсунками в каждый цилиндр поочередно в соответствии с порядком работы двигателя.
Система управления двигателем состоит из электронного блока управления (ЭБУ), датчиков параметров работы двигателя и автомобиля, а также исполнительных устройств.
ЭБУ представляет собой мини-компьютер специального назначения.
В его состав входят оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ).
ЭБУ расположен в подкапотном пространстве — крепится с помощью кронштейна к щитку передка.
Кроме подвода напряжения питания к датчикам и управления исполнительными устройствами ЭБУ выполняет диагностические функции системы управления двигателем (бортовая система диагностики) — определяет наличие неисправностей элементов в системе, включает сигнализатор неисправности в комбинации приборов и сохраняет в своей памяти коды неисправностей.
При обнаружении неисправности, во избежание негативных последствий (прогорание поршней из-за детонации, повреждение каталитического нейтрализатора в случае возникновения пропусков воспламенения топливовоздушной смеси, превышение предельных значений по токсичности отработавших газов и пр.), ЭБУ переводит систему на аварийные режимы работы.
Суть их состоит в том, что при выходе из строя какого-либо датчика или его цепи блок управления двигателем применяет замещающие данные, хранящиеся в его памяти.
Сигнализатор неисправности системы управления двигателем расположен в комбинации приборов.
Если система исправна, то при включении зажигания сигнализатор должен загореться — таким образом, ЭБУ проверяет исправность сигнализатора и цепи управления.
После пуска двигателя сигнализатор должен погаснуть, если в памяти ЭБУ отсутствуют условия для его включения.
Включение сигнализатора при работе двигателя информирует водителя о том, что бортовая система диагностики обнаружила неисправность, и дальнейшее движение автомобиля происходит в аварийном режиме.
При этом могут ухудшиться некоторые параметры работы двигателя (мощность, приемистость, экономичность), но движение с такими неисправностями возможно, и автомобиль может самостоятельно доехать до СТО.
Единственным исключением является датчик положения коленчатого вала, при его неисправности двигатель работать не может.
Если неисправность носит временный характер, ЭБУ выключит сигнализатор через 10 с при условии, что в памяти блока отсутствуют другие коды неисправностей, требующие включения сигнализатора.
Коды неисправностей (даже если сигнализатор погас) остаются в памяти блока и могут быть считаны с помощью специального диагностического прибора, подключаемого к колодке диагностики.
Колодка диагностики прикреплена к внутренней стороне консоли панели приборов справа от педали «газа».
При удалении кодов неисправностей из памяти электронного блока с помощью диагностического прибора или посредством отключения аккумуляторной батареи (не менее чем на 10 с) сигнализатор гаснет.
Датчики системы управления выдают ЭБУ информацию о параметрах работы двигателя и автомобиля, на основании которых он рассчитывает момент, длительность и порядок открытия топливных форсунок, момент и порядок искрообразования.
Датчик положения коленчатого вала установлен на корпусе масляного насоса.
Датчик выдает ЭБУ информацию о частоте вращения и угловом положении коленчатого вала.
Датчик — индуктивного типа, реагирует на прохождение вблизи своего сердечника зубьев задающего диска, объединенного со шкивом привода вспомогательных агрегатов.
Зубья расположены на диске с интервалом 6°.
Для определения положения коленчатого вала два зуба из 60 срезаны, образуя широкий паз.
При прохождении этого паза мимо датчика в нем генерируется так называемый «опорный» импульс синхронизации.
Установочный зазор между сердечником датчика и вершинами зубьев составляет примерно 1,3 мм.
При вращении задающего диска изменяется магнитный поток в магнитопроводе датчика — в его обмотке наводятся импульсы напряжения переменного тока.
По количеству и частоте этих импульсов ЭБУ рассчитывает фазу и длительность импульсов управления форсунками и катушкой зажигания.
Датчик фаз закреплен на задней стенке корпуса подшипников распределительного вала рядом со шкивом распределительного вала.
Сигнал датчика фаз ЭБУ использует для согласования процессов впрыска топлива в соответствии с порядком работы цилиндров.
Принцип действия датчика основан на эффекте Холла.
Датчик реагирует на прохождение прилива, выполненного на носке распределительного вала.
В зависимости от углового положения вала датчик выдает на блок управления прямоугольные импульсы напряжения.
На основании выходных сигналов датчиков положения коленчатого и распределительного валов блок управления устанавливает угол опережения зажигания и цилиндр, в который следует подать топливо.
При выходе из строя датчика фаз ЭБУ переходит в режим нефазированного впрыска топлива.
Датчик температуры охлаждающей жидкости установлен в левом торце головки блока цилиндров.
Датчик представляет собой терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом, т.е. его сопротивление уменьшается при повышении температуры.
ЭБУ подает на датчик через резистор стабилизированное напряжение +5,0 В и по падению напряжения на датчике рассчитывает температуру охлаждающей жидкости, значения которой используются для корректировки подачи топлива и угла опережения зажигания.
Датчик положения дроссельной заслонки установлен на оси дроссельной заслонки и представляет собой резистор потенциометрического типа.
На один конец его резестивного элемента от ЭБУ подается стабилизированное напряжение +5,0 В, а другой соединен с «массой» электронного блока.
С третьего вывода потенциометра (ползунка), который соединен с осью дроссельной заслонки, снимается сигнал для блока управления.
Измеряя выходное напряжение сигнала датчика, ЭБУ определяет текущее положение дроссельной заслонки для расчета угла опережения зажигания и длительности импульсов впрыска топлива, а также для управления регулятором холостого хода.
Датчик абсолютного давления (разрежения) воздуха во впускном коллекторе расположен в подкапотном пространстве на щитке передка и соединен с впускным коллектором трубкой.
Датчик оценивает изменения давления воздуха во впускном коллекторе, которые зависят от нагрузки на двигатель, и преобразовывает их в выходные сигналы напряжения.
По этим сигналам ЭБУ определяет количество воздуха, поступившего в двигатель, и рассчитывает требуемое количество топлива.
Для подачи большего количества топлива при большом угле открытия дроссельной заслонки (разрежение во впускном коллекторе незначительное) ЭБУ увеличивает время работы топливных форсунок.
При уменьшении угла открытия дроссельной заслонки разрежение во впускном коллекторе увеличивается и ЭБУ, обрабатывая сигнал, сокращает время работы форсунок.
Датчик абсолютного давления воздуха во впускном коллекторе позволяет ЭБУ вносить коррективы в работу двигателя при изменении атмосферного давления в зависимости от высоты над уровнем моря.
Датчик температуры воздуха во впускном трубопроводе вмонтирован в гофрированный шланг подвода воздуха к дроссельному узлу.
Датчик представляет собой терморезистор (с такими же электрическими характеристиками, как у датчика температуры охлаждающей жидкости), который изменяет свое сопротивление в зависимости от температуры воздуха.
Информацию, полученную от датчика, ЭБУ учитывает при расчете расхода воздуха для коррекции подачи топлива и угла опережения зажигания.
Датчик детонации закреплен на задней стенке блока цилиндров в зоне 3-го цилиндра.
Пьезокерамический чувствительный элемент датчика генерирует сигнал напряжения переменного тока, амплитуда и частота которого соответствуют параметрам вибраций стенки блока цилиндров двигателя.
При возникновении детонации амплитуда вибраций определенной частоты возрастает.
При этом для подавления детонации ЭБУ корректирует угол опережения зажигания в сторону более позднего.
Управляющий датчик концентрации кислорода установлен в выпускном коллекторе.
Датчик представляет собой гальванический источник тока, выходное напряжение которого зависит от концентрации кислорода в окружающей датчик среде.
По сигналу от датчика о наличии кислорода в отработавших газах ЭБУ корректирует подачу топлива форсунками так, чтобы состав рабочей смеси был оптимальным для эффективной работы каталитического нейтрализатора отработавших газов.
Кислород, содержащийся в отработавших газах, после вступления в химическую реакцию с электродами датчика создает разность потенциалов на выходе датчика, изменяющуюся приблизительно от 0,1 В до 0,9 В.
Низкий уровень сигнала соответствует бедной смеси (наличие кислорода), а высокий уровень — богатой (кислород отсутствует).
Когда датчик находится в холодном состоянии, выходной сигнал датчика отсутствует, т.к. его внутреннее сопротивление в этом состоянии очень высокое — несколько МОм (система управления двигателем работает по разомкнутому контуру).
Для нормальной работы датчик концентрации кислорода должен иметь температуру не ниже 300 °С.
По мере прогрева сопротивление датчика падает, и он начинает генерировать выходной сигнал.
Тогда ЭБУ начинает учитывать сигнал датчика концентрации кислорода для управления топливоподачей в режиме замкнутого контура.
Датчик концентрации кислорода может быть отравлен в результате применения этилированного бензина.
Присутствие соединений свинца в отработавших газах может привести к выходу датчика из строя.
В случае выхода из строя датчика или его цепей ЭБУ управляет топливоподачей по разомкнутому контуру.
Диагностический датчик концентрации кислорода установлен после каталитического нейтрализатора в промежуточной трубе системы выпуска отработавших газов.
Принцип работы диагностического датчика такой же, как и у управляющего датчика концентрации кислорода.
Для быстрого прогрева датчика после запуска двигателя в датчик встроен нагревательный элемент, которым управляет ЭБУ.
Сигнал, генерируемый датчиком, указывает на наличие кислорода в отработавших газах после каталитического нейтрализатора.
Если каталитический нейтрализатор работает нормально, показания диагностического датчика будут значительно отличаться от показаний управляющего датчика.
Датчик скорости автомобиля установлен на картере коробки передач сверху, рядом с механизмом переключения передач.
Принцип его действия основан на эффекте Холла.
Привод датчика установлен в коробке передач и вращается с частотой пропорциональной частоте вращения передних колес автомобиля.
Датчик выдает на ЭБУ прямоугольные импульсы напряжения (нижний уровень — не более 1,0 В, верхний — не менее 5,0 В).
Эти же импульсы используются для работы спидометра автомобиля.
Количество импульсов датчика пропорционально пути, пройденному автомобилем.
ЭБУ определяет скорость автомобиля по частоте импульсов.
Датчик неровной дороги установлен в моторном отсеке на правой чашке брызговика.
Датчик предназначен для измерения амплитуды колебаний кузова.
Принцип его работы основан на пьезоэффекте.
Возникающая при движении по неровной дороге переменная нагрузка на трансмиссию влияет на угловую скорость вращения коленчатого вала двигателя.
При этом колебания частоты вращения коленчатого вала похожи на аналогичные колебания, возникающие при пропусках воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя.
В этом случае для предупреждения ложного обнаружения пропусков воспламенения ЭБУ отключает эту функцию бортовой системы диагностики при превышении сигнала датчика выше определенного порога.
Система зажигания входит в состав системы управления двигателем и состоит из катушки зажигания, высоковольтных проводов и свечей зажигания.
В эксплуатации система не требует обслуживания и регулирования, за исключением замены свечей.
Управление током рует подачу топлива форсунками так, чтобы состав рабочей смеси был оптимальным для эффективной работы каталитического нейтрализатора отработавших газов.
Кислород, содержащийся в отработавших газах, после вступления в химическую реакцию с электродами датчика создает разность потенциалов на выходе датчика, изменяющуюся приблизительно от 0,1 В до 0,9 В.
Низкий уровень сигнала соответствует бедной смеси (наличие кислорода), а высокий уровень — богатой (кислород отсутствует).
Когда датчик находится в холодном состоянии, выходной сигнал датчика отсутствует, т.к. его внутреннее сопротивление в этом состоянии очень высокое — несколько МОм (система управления двигателем работает по разомкнутому контуру).
Для нормальной работы датчик концентрации кислорода должен иметь температуру не ниже 300 °С.
По мере прогрева сопротивление датчика падает, и он начинает генерировать выходной сигнал.
Тогда ЭБУ начинает учитывать сигнал датчика концентрации кислорода для управления топливоподачей в режиме замкнутого контура.
Датчик концентрации кислорода может быть отравлен в результате применения этилированного бензина.
Присутствие соединений свинца в отработавших газах может привести к выходу датчика из строя.
В случае выхода из строя датчика или его цепей ЭБУ управляет топливоподачей по разомкнутому контуру.
Диагностический датчик концентрации кислорода установлен после каталитического нейтрализатора в промежуточной трубе системы выпуска отработавших газов.
Принцип работы диагностического датчика такой же, как и у управляющего датчика концентрации кислорода.
Для быстрого прогрева датчика после запуска двигателя в датчик встроен нагревательный элемент, которым управляет ЭБУ.
Сигнал, генерируемый датчиком, указывает на наличие кислорода в отработавших газах после каталитического нейтрализатора.
Если каталитический нейтрализатор работает нормально, показания диагностического датчика будут значительно отличаться от показаний управляющего датчика.
Датчик скорости автомобиля установлен на картере коробки передач сверху, рядом с механизмом переключения передач.
Принцип его действия основан на эффекте Холла.
Привод датчика установлен в коробке передач и вращается с частотой пропорциональной частоте вращения передних колес автомобиля.
Датчик выдает на ЭБУ прямоугольные импульсы напряжения (нижний уровень — не более 1,0 В, верхний — не менее 5,0 В).
Эти же импульсы используются для работы спидометра автомобиля.
Количество импульсов датчика пропорционально пути, пройденному автомобилем.
ЭБУ определяет скорость автомобиля по частоте импульсов.
Датчик неровной дороги установлен в моторном отсеке на правой чашке брызговика.
Датчик предназначен для измерения амплитуды колебаний кузова.
Принцип его работы основан на пьезоэффекте.
Возникающая при движении по неровной дороге переменная нагрузка на трансмиссию влияет на угловую скорость вращения коленчатого вала двигателя.
При этом колебания частоты вращения коленчатого вала похожи на аналогичные колебания, возникающие при пропусках воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя.
В этом случае для предупреждения ложного обнаружения пропусков воспламенения ЭБУ отключает эту функцию бортовой системы диагностики при превышении сигнала датчика выше определенного порога.
Система зажигания входит в состав системы управления двигателем и состоит из катушки зажигания, высоковольтных проводов и свечей зажигания.
В эксплуатации система не требует обслуживания и регулирования, за исключением замены свечей.
Управление током в первичных обмотках катушки осуществляется ЭБУ в зависимости от режима работы двигателя.
К выводам вторичных (высоковольтных) обмоток катушки подключены свечные провода: к одной обмотке — 1-го и 4-го цилиндров, к другой — 2-го и 3-го.
Таким образом, искра одновременно проскакивает в двух цилиндрах (1–4 или 2–3) — в одном в конце такта сжатия (рабочая искра), в другом — в конце такта выпуска (холостая).
Катушка зажигания — неразборная, при выходе из строя ее заменяют.
Свечи зажигания CHAMPION RN9YC, NGK BPR6ES или аналоги других производителей.
Зазор между электродами свечи 0,7– 0,8 мм.
Размер шестигранника под ключ — 21 мм.
При включении зажигания ЭБУ на 2 с запитывает реле топливного насоса для создания необходимого давления в топливной рампе.
Если в течение этого времени проворачивание коленчатого вала стартером не началось, ЭБУ выключает реле и вновь включает его после начала проворачивания.
При работе двигателя состав смеси регулируется длительностью управляющего импульса, подаваемого на форсунки (чем длиннее импульс, тем больше подача топлива).
При отсутствии сигнала с датчика положения коленчатого вала (вал не вращается, неисправен датчик или его цепи) ЭБУ отключает подачу топлива в цилиндры.
Подача топлива отключается и при выключении зажигания, что предотвращает самовоспламенение смеси в цилиндрах двигателя.
Во время торможения двигателем (при включенных передаче и сцеплении), когда дроссельная заслонка полностью закрыта, а частота вращения коленчатого вала двигателя велика, впрыск топлива не производится для снижения токсичности отработавших газов.
При падении напряжения в бортовой сети автомобиля ЭБУ увеличивает время накопления энергии в катушке зажигания (для надежного поджигания горючей смеси) и длительность импульса впрыска (для компенсации увеличения времени открытия форсунки).
При возрастании напряжения в бортовой сети время накопления энергии в катушке зажигания и длительность подаваемого на форсунки импульса уменьшаются.
ЭБУ через реле управляет включением вентилятора (вентиляторов — при наличии кондиционера) системы охлаждения в зависимости от температуры двигателя и частоты вращения коленчатого вала.
При обслуживании и ремонте системы управления двигателем всегда выключайте зажигание (в некоторых случаях необходимо отсоединить клемму провода от «минусового» вывода аккумуляторной батареи).
При проведении сварочных работ на автомобиле отсоединяйте жгуты проводов системы управления двигателем от ЭБУ.
Перед сушкой автомобиля в сушильной камере (после покраски) снимите ЭБУ.
На работающем двигателе не отсоединяйте и не поправляйте колодки жгута проводов системы управления двигателем, а также клеммы проводов на выводах аккумуляторной батареи.
Не пускайте двигатель, если клеммы проводов на выводах аккумуляторной батареи и наконечники «массовых» проводов на двигателе не закреплены или загрязнены.
