Система управления двигателем
Описание конструкции
Двигатель оснащен системой распределенного впрыска топлива (на каждый цилиндр отдельная форсунка) с электронным управлением. Принципы работы систем управления двигателями 1,6 (16V) и 1,6 (8V) практически одинаковые. Основные отличия заключаются в применении различных катушек зажигания и разном расположении отдельных элементов систем.
Элементы электронной системы управления двигателем 1,6 (16V):
1* – колодка диагностики;
2 – датчик абсолютного давления воздуха;
3 – регулятор холостого хода;
4 – датчик положения дроссельной заслонки;
5* – управляющий датчик концентрации кислорода;
6* – диагностический датчик концентрации кислорода;
7* – сигнализатор неисправности системы управления;
8 – электронный блок управления двигателем;
9 – блок предохранителей и реле в моторном отсеке;
10* – датчик температуры охлаждающей жидкости;
11* – датчик положения коленчатого вала;
12* – форсунки;
13 – катушки зажигания;
14* – датчик детонации;
15 – датчик температуры воздуха на впуске
* Элемент на фото не виден.
Система управления двигателем состоит из электронного блока управления (ЭБУ) двигателем, датчиков параметров работы двигателя и автомобиля, а также исполнительных устройств.
Электронный блок управления двигателя (ЭБУ)
ЭБУ является центральным устройством системы управления двигателем. Блок закреплен на задней стенке площадки аккумуляторной батареи. ЭБУ представляет собой мини-компьютер специального назначения, в его состав входят оперативное запоминающее устройство – ОЗУ и программируемое постоянное запоминающее устройство – ППЗУ.
ОЗУ служит для временного хранения текущей информации о работе двигателя (измеряемых параметров) и расчетных данных. В ОЗУ записываются также коды возникающих неисправностей. Эта память энергозависима, т.е. при прекращении электрического питания (отключении аккумуляторной батареи или отсоединении от ЭБУ жгута проводов) ее содержимое стирается.
ППЗУ хранит программу управления двигателем, которая содержит последовательность рабочих команд (алгоритмов) и калибровочных данных (настроек). ППЗУ определяет важнейшие параметры работы двигателя: характер изменения момента и мощности, расход топлива, угол опережения зажигания, состав отработавших газов и т.п. ППЗУ – энергонезависимо, т. е. его содержимое не изменяется при отключении питания.
Схема электронной системы управления двигателем 1,6 (16V):
1 – аккумуляторная батарея;
2 – выключатель зажигания;
3 – главное реле;
4 – диагностический датчик концентрации кислорода;
5 – коммутационный блок;
6 – регулятор холостого хода;
7 – комбинация приборов;
8 – реле включения кондиционера;
9 – блок управления отоплением, вентиляцией и кондиционированием;
10 – датчик давления хладагента;
11 – датчик давления усилителя рулевого управления;
12 – датчик абсолютного давления воздуха;
13 – катушки зажигания;
14 – датчик температуры воздуха на впуске;
15 – форсунки;
16 – компрессор кондиционера;
17 – датчик детонации;
18 – управляющий датчик концентрации кислорода;
19 – датчик положения дроссельной заслонки;
20 – датчик положения коленчатого вала;
21 – датчик температуры охлаждающей жидкости;
22 – датчик скорости автомобиля (на автомобиле без ABS);
23 – реле большой скорости вентилятора системы охлаждения;
24 – вентилятор;
25 – реле малой скорости вентилятора системы охлаждения;
26 – диагностический разъем;
27 – электронный блок управления двигателем;
28 – реле питания топливного насоса и катушек зажигания;
29 – топливный модуль;
30 – электромагнитный клапан продувки адсорбера
Элементы электронной системы управления двигателем 1,6 (8V) (воздушный фильтр для наглядности снят):
1 – катушка зажигания;
2* – диагностический разъем;
3 – форсунки;
4* – датчик детонации;
5 – регулятор холостого хода;
6* – диагностический датчик концентрации кислорода;
7 – датчик положения дроссельной заслонки;
8 – датчик температуры воздуха на впуске;
9 – датчик абсолютного давления воздуха;
10* – датчик скорости автомобиля (на автомобиле без ABS);
11 – электронный блок управления двигателем;
12* – сигнализатор неисправности системы управления;
13 – блок предохранителей и реле в моторном отсеке;
14 – датчик температуры охлаждающей жидкости;
15* – датчик положения коленчатого вала;
16* – управляющий датчик концентрации кислорода;
17* – свечи зажигания
*Элемент на фото не виден.
Схема электронной системы управления двигателем 1,6 (8V):
1 – аккумуляторная батарея;
2 – выключатель зажигания;
3 – главное реле;
4 – коммутационный блок;
5 – реле малой скорости вентилятора системы охлаждения;
6 – реле включения кондиционера;
7 – вентилятор;
8 – реле большой скорости вентилятора системы охлаждения;
9 – блок управления отоплением, вентиляцией и кондиционированием;
10 – комбинация приборов;
11 – датчик давления хладагента;
12 – датчик давления жидкости гидроусилителя рулевого управления;
13 – управляющий датчик концентрации кислорода;
14 – диагностический датчик концентрации кислорода 15 – диагностический разъем (колодка диагностики);
16 – электронный блок управления двигателем;
17 – реле питания топливного насоса и катушки зажигания;
18 – топливный модуль;
19 – адсорбер системы улавливания паров бензина;
20 – датчик скорости автомобиля (на автомобиле без ABS);
21 – датчик детонации;
22 – датчик абсолютного давления воздуха;
23 – регулятор холостого хода;
24 – датчик температуры воздуха на впуске;
25 – датчик положения дроссельной заслонки;
26 – форсунка;
27 – датчик положения коленчатого вала;
28 – катушка зажигания;
29 – датчик температуры охлаждающей жидкости;
30 – свеча зажигания;
31 – компрессор кондиционера
ЭБУ получает информацию от датчиков системы управления, выключателя и датчика давления хладагента кондиционера, датчика давления гидроусилителя руля, а также управляет исполнительными устройствами, такими как топливный насос, форсунки, катушки (катушка–двигатель 1,6 (8V)) зажигания, регулятор холостого хода, электромагнитный клапан продувки адсорбера, электровентилятор системы охлаждения, сигнализатор перегрева двигателя, электромагнитная муфта компрессора кондиционера, и различными реле системы. При включении зажигания ЭБУ выдает управляющий сигнал на главное реле, а при выключении зажигания – задерживает выключение главного реле на время, необходимое для подготовки к следующему включению (для завершения вычислений, установки регулятора холостого хода, управления электровентилятором системы охлаждения).
ЭБУ также выполняет диагностические функции системы управления двигателем (бортовая система диагностики). ЭБУ определяет наличие мы управления 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 включает сигнализатор неисправности в комбинации приборов и переводит систему на аварийные режимы работы. Суть их состоит в том, что при выходе из строя какого-либо датчика или его цепи ЭБУ для управления двигателем применяет замещающие данные, хранящиеся в ППЗУ.
Сигнализатор неисправности системы управления двигателем в комбинации приборов
Сигнализатор неисправности системы управления двигателем расположен в комбинации приборов. Если система исправна, то при включении зажигания сигнализатор загорается и затем гаснет – таким образом, ЭБУ проверяет исправность бортовой системы диагностики. Включение сигнализатора при работе двигателя информирует о том, что бортовая система диагностики обнаружила неисправность, и дальнейшее движение автомобиля происходит в аварийном режиме. Запрещается эксплуатация автомобиля с постоянно горящим или мигающим сигнализатором в комбинации приборов. Допускается самостоятельное движение автомобиля (при этом могут ухудшиться некоторые параметры работы двигателя – мощность, приемистость, экономичность) до СТО для устранения неисправности. Если неисправность носит временный характер, ЭБУ выключит сигнализатор через 10 с, при условии, что в памяти блока отсутствуют другие коды неисправностей, требующие включение сигнализатора.
Диагностический разъем
Коды неисправностей остаются в памяти ЭБУ и могут быть считаны с помощью диагностического прибора, подключаемого к диагностическому разъему (колодке диагностики), расположенному в вещевом ящике.
Датчик положения коленчатого вала
Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) установлен на картере сцепления, над маховиком двигателя.
Датчик выдает ЭБУ информацию о частоте вращения и угловом положении коленчатого вала. Датчик – индуктивного типа, реагирует на прохождение вблизи своего сердечника зубьев венца маховика. Зубья расположены на диске с интервалом 6°. Для синхронизации с ВМТ поршней 1–4 цилиндров один зуб из 60 срезан, образуя впадину, и один зуб двойной. При прохождении двойного зуба и впадины мимо датчика в нем генерируется так называемый «опорный» импульс синхронизации. При вращении маховика 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. При выходе из строя ДПКВ или его цепей двигатель не работает.
Датчик температуры охлаждающей жидкости
Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) двигателя 1,6 (16V) ввернут в резьбовое отверстие корпуса термостата, расположенного на левом торце головки блока цилиндров. На двигателе 1,6 (8V) датчик ввернут в резьбовое отверстие левого торца головки блока цилиндров.
Датчик выдает информацию ЭБУ, указателю температуры охлаждающей жидкости и сигнализатору перегрева двигателя в комбинации приборов.
Датчик представляет собой терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом, т.е. его сопротивление уменьшается при повышении температуры. ЭБУ подает на датчик стабилизированное напряжение +5 В и по падению напряжения на датчике рассчитывает температуру охлаждающей жидкости, значения которой используются в большинстве функций управления двигателем. При возникновении неисправности датчика или его цепей ЭБУ включает вентилятор системы охлаждения на постоянный режим работы и рассчитывает значение температуры по обходному алгоритму.
Датчик положения дроссельной заслонки
Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) установлен на оси заслонки дроссельного узла и представляет собой датчик потенциометрического типа.
На один конец его обмотки подается от ЭБУ стабилизированное напряжение +5 В, а другой соединен с «массой» ЭБУ. С третьего вывода потенциометра (ползунка) снимается сигнал для ЭБУ. Измеряя выходное напряжение сигнала ДПДЗ, ЭБУ определяет текущее положение дроссельной заслонки для расчета угла опережения зажигания и длительности импульсов впрыска топлива, а также для управления регулятором холостого хода.
При выходе из строя датчика или его цепей ЭБУ рассчитывает предполагаемое значение положения дроссельной заслонки по частоте вращения коленчатого вала и расходу воздуха.
Датчик детонации
Датчик детонации (ДД) двигателя 1,6 (16V) ввернут в резьбовое отверстие на передней стенке блока цилиндров, расположенное в зоне между 2-м и 3-м цилиндрами. На двигателе 1,6 (8V) датчик ввернут в резьбовое отверстие задней стенки блока цилиндров, в зоне 3-го цилиндра.
Пьезокерамический чувствительный элемент датчика генерирует сигнал напряжения переменного тока, амплитуда и частота которого соответствуют параметрам вибраций двигателя. При возникновении детонации амплитуда вибраций определенной частоты возрастает. При этом для гашения детонации ЭБУ корректирует угол опережения зажигания.
Управляющий датчик концентрации кислорода
В системе управления применяются два датчика концентрации кислорода.
Управляющий датчик концентрации кислорода (УДКК) установлен в резьбовом отверстии выпускного коллектора.
Датчик представляет собой гальванический источник тока, выходное напряжение которого зависит от концентрации кислорода в окружающей датчик среде. ЭБУ рассчитывает длительность импульса впрыска топлива по таким параметрам, как расход воздуха, частота вращения коленчатого вала, температура охлаждающей жидкости, положение дроссельной заслонки. По сигналу от УДКК о наличии кислорода в отработавших газах ЭБУ корректирует подачу топлива форсунками так, чтобы состав отработавших газов был оптимальным для эффективной работы каталитического нейтрализатора. Кислород, содержащийся в отработавших газах, после вступления в химическую реакцию с электродами датчика создает разность потенциалов на выходе датчика, изменяющуюся приблизительно от 100±100 мВ до 800±100 мВ. Низкий уровень сигнала соответствует бедной смеси (наличие кислорода), а высокий уровень – богатой (кислород отсутствует). Когда УДКК 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 °C, поэтому для быстрого прогрева после запуска двигателя в него встроен нагревательный элемент, которым управляет ЭБУ. По мере прогрева сопротивление датчика падает, и он начинает генерировать выходной сигнал. ЭБУ постоянно выдает в цепь датчика стабилизированное опорное напряжение. Пока датчик не прогреется, ЭБУ управляет системой впрыска, не учитывая напряжение на датчике. Как только датчик прогреется, ЭБУ отключает нагрев датчика и начинает учитывать сигнал датчика концентрации кислорода для управления топливоподачей в режиме замкнутого контура. Датчик концентрации кислорода может быть «отравлен» в результате применения этилированного бензина или использования при сборке двигателя герметиков, содержащих в большом количестве силикон (соединения кремния) с высокой летучестью. Испарения силикона могут попасть через систему вентиляции картера в камеру сгорания. Присутствие соединений свинца или кремния в отработавших газах может привести к выходу датчика из строя. В случае выхода из строя датчика или его цепей ЭБУ заносит в свою память соответствующий код неисправности и управляет топливоподачей по разомкнутому контуру.
Диагностический датчик концентрации кислорода
Диагностический датчик концентрации кислорода (ДДКК) установлен в трубе системы выпуска отработавших газов после каталитического нейтрализатора.
В функции этого датчика входит диагностика (оценка эффективности работы) каталитического нейтрализатора и осуществление второго, более точного контроля обогащения топливовоздушной смеси (система медленного регулирования). Сигнал, генерируемый датчиком, указывает на наличие кислорода в отработавших газах после каталитического нейтрализатора. Если нейтрализатор работает нормально, показания диагностического датчика будут отличаться от показаний управляющего датчика (при постоянной скорости движения автомобиля напряжение на выводах датчика должно меняться в диапазоне 600±100 мВ, а при замедлении движения – ниже 200 мВ). Принцип работы диагностического датчика такой же, как и управляющего датчика концентрации кислорода, но датчики не взаимозаменяемы.
Датчик абсолютного давления воздуха
Датчик абсолютного давления воздуха (ДАД) двигателя 1,6 (16V) установлен в ресивере справа. На двигателе 1,6 (8V) датчик установлен во впускном трубопроводе слева.
Датчик содержит чувствительный пьезоэлемент и нагрузочный переменный резистор. На резистор датчика ЭБУ подает стабилизированное напряжение +5 В. Пьезоэлемент датчика реагирует на изменение давления (разряжения) во впускном трубопроводе и изменяет эталонное напряжение, подаваемое на нагрузочный резистор. Это изменение напряжения ЭБУ учитывает при расчете количества воздуха, поступившего в двигатель. При выходе из строя датчика или его цепей ЭБУ заносит в свою память код неисправности.
Датчик температуры воздуха на впуске
Датчик температуры воздуха (ДТВ) на впуске двигателя 1,6 (16V) установлен в ресивере спереди. На двигателе 1,6 (8V) датчик установлен во впускном трубопроводе слева.
Датчик представляет собой терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом, т. е. его сопротивление уменьшается при повышении температуры. Датчик изменяет свое сопротивление в зависимости от температуры воздуха во впускном трубопроводе. Информацию, поступающую от датчика, ЭБУ учитывает при расчете расхода воздуха двигателем и для регулировки угла опережения зажигания. При выходе из строя датчика или его цепей ЭБУ заносит в свою память код неисправности.
Датчик скорости автомобиля
Датчик скорости автомобиля (ДСА) применяется в системе управления двигателем на автомобиле без ABS. Датчик установлен сверху на картере коробки передач.
Датчик приводится от шестерни, установленной на коробке дифференциала. Принцип действия датчика скорости основан на эффекте Холла. Датчик выдает на ЭБУ прямоугольные импульсы напряжения с частотой, пропорциональной скорости вращения ведущих колес. Количество импульсов датчика пропорционально пути, пройденному автомобилем. ЭБУ определяет скорость автомобиля по частоте импульсов. При выходе из строя датчика или его цепей ЭБУ заносит в свою память код неисправности.
На автомобиле с ABS датчик скорости отсутствует, а на его месте в коробке передач установлена заглушка. В этом случае ЭБУ получает сигналы от датчиков скорости вращения колес.
Катушка зажигания двигателя 1,6 (16V)
Система зажигания входит в состав системы управления двигателем.
Система зажигания двигателя 1,6 (16V) состоит из индивидуальных для каждого цилиндра катушек зажигания и свечей зажигания. Высоковольтные провода в системе зажигания отсутствуют – наконечник катушки надевается непосредственно на свечу.
Катушка зажигания двигателя 1,6 (8V)
Система зажигания двигателя 1,6 (8V) состоит из катушки зажигания, высоковольтных проводов и свечей зажигания. Четырехвыводная катушка зажигания представляет собой блок из двух катушек. К выводам вторичных обмоток катушек подсоединены наконечники высоковольтных проводов.
Управление током в первичных обмотках катушек зажигания осуществляется ЭБУ в зависимости от режима работы двигателя. Катушки запитываются последовательно попарно. 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).
В эксплуатации система зажигания не требует обслуживания и регулирования, за исключением замены свечей. При выходе из строя катушки зажигания или высоковольтного провода двигателя 1,6 (8V), их необходимо заменить.
Свеча зажигания
Свечи зажигания с помехоподавительным резистором сопротивлением 6 кОм±1,5. Зазор между электродами свечи – 0,9–1,0 мм, размер шестигранника под ключ – 16 мм. Реле и предохранители системы впрыска топлива расположены в монтажном блоке, установленном в моторном отсеке (см. «Электрооборудование»).
Работа системы управления
При включении зажигания ЭБУ активирует систему управления: включает топливный насос для создания необходимого давления в топливной рампе и обрабатывает сигналы датчиков температуры охлаждающей жидкости и положения дроссельной заслонки для расчета состава топливовоздушной смеси при пуске двигателя. Если в течение этого времени проворачивание коленчатого вала стартером не началось, ЭБУ через 2 с выключает топливный насос и вновь включает его после начала проворачивания.
При работе двигателя ЭБУ обрабатывает информацию датчиков: положения коленчатого вала, положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости, абсолютного давления воздуха, температуры воздуха на впуске, скорости автомобиля (на автомобиле без ABS), скорости вращения колес (на автомобиле с ABS), концентрации кислорода. ЭБУ в зависимости от режима работы двигателя управляет работой форсунок, катушек зажигания, регулятора холостого хода, клапана продувки адсорбера, вентилятора системы охлаждения двигателя.
При включении кондиционера ЭБУ увеличивает частоту вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу и подает сигнал на включение муфты компрессора кондиционера.
Угол опережения зажигания ЭБУ рассчитывает в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя, нагрузки на двигатель и температуры охлаждающей жидкости.
Состав смеси регулируется длительностью управляющего импульса, подаваемого на форсунки, – чем длиннее импульс, тем больше подача топлива, и наоборот.
В нормальных условиях работы двигателя впрыск топлива производится поочередно, в каждый цилиндр в момент начала такта впуска. Для этого ЭБУ использует информацию от датчика положения коленчатого вала, который определяет ВМТ поршней 1-го и 4-го, а также 2-го и 3-го цилиндров. В системе отсутствует датчик положения распределительного вала (датчик фаз). Поэтому, чтобы определить, в какой из двух цилиндров нужно произвести впрыск топлива, ЭБУ использует следующий алгоритм. При каждой остановке двигателя в памяти ЭБУ фиксируется последняя задействованная форсунка, и при повторном пуске двигателя команда сначала подается на эту форсунку. Если топливо впрыскивается в цилиндр не в момент начала такта впуска, ЭБУ включает проверочную программу и определяет нужный порядок впрыска топлива в цилиндры.
При отсутствии сигнала с датчика положения коленчатого вала (вал не вращается или неисправен датчик и 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 включенной 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 катушках 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 катушках зажигания и длительность подаваемого на форсунки импульса уменьшаются.
ЭБУ управляет включением электровентилятора системы охлаждения (через реле) в зависимости от температуры двигателя, частоты вращения коленчатого вала и работы кондиционера (если он установлен).
Электровентилятор системы охлаждения включается, если температура охлаждающей жидкости превысит допустимое значение.
 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 окраски) 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. ЭБУ содержит электронные компоненты, которые могут быть повреждены статическим электричеством, поэтому не прикасайтесь руками к его выводам.
Снятие электронного блока управления двигателя |
Описание курса
| Снятие и установка двигателя двигателя 1,6 (16V)
|
