На автомобилях применяют электронную систему управления двигателем (ЭСУД) с системой распределенного впрыска топлива. Распределенным впрыск называется потому, что для каждого цилиндра топливо впрыскивается отдельной форсункой. Система впрыска топлива позволяет снизить токсичность отработавших газов при улучшении ходовых качеств автомобиля.
Существуют два типа систем распределенного впрыска — с обратной связью и без нее. Причем системы обоих типов могут быть с импортными комплектующими или с отечественными. Устанавливают контроллеры (электронные блоки управления) тоже разных типов. Все эти системы имеют свои особенности устройства, диагностики и ремонта, они подробно описаны отдельно в соответствующих руководствах по ремонту конкретных систем впрыска топлива.
На автомобили семейства LADA SAMARA-2 могут быть установлены следующие ЭСУД, обеспечивающие выполнение норм токсичности.
- 1. ЭСУД-2111, обеспечивающая выполнение норм токсичности России, с контроллером М1.5.4 и с недавнего времени с контроллером «Январь-5.1.1» (эти контроллеры взаимозаменяемы, хотя имеют небольшие отличия в диагностике). Последняя отличается отсутствием адсорбера паров топлива в моторном отсеке и круглой формой датчика массового расхода воздуха (фирмы Bosch).
- 2. ЭСУД-2111, обеспечивающая выполнение норм токсичности ЕURO II, с контроллером MP7.0HFM.
- 3. ЭСУД-2111, обеспечивающая выполнение норм токсичности ЕURO II, с контроллерами M1.5.4N и «Январь-5.1». Систему, предназначенную для комплектации автомобилей внутреннего рынка России, постоянно модернизируют: для последних версий программного обеспечения введена диагностика выходных цепей.
Если автомобиль оборудован системой с обратной связью (применяется в основном на экспортных автомобилях), в системе выпуска отработавших газов установлен нейтрализатор и датчик концентрации кислорода, который и обеспечивает обратную связь. Датчик отслеживает концентрацию кислорода в отработавших газах, а электронный блок управления по его сигналам поддерживает соотношение воздуха и топлива, обеспечивающее наиболее эффективную работу нейтрализатора.
В системе впрыска без обратной связи не устанавливают нейтрализатор и датчик концентрации кислорода, а для регулировки концентрации СО в отработавших газах служит СО-потенциометр. В этой системе не применяют и систему улавливания паров бензина.
Возможен вариант системы впрыска и без СО-потенциометра, тогда содержание СО регулируется с помощью диагностического прибора.
Предупреждения:
1. Прежде чем снимать любые узлы системы управления впрыском, отсоедините провод от клеммы «–» аккумуляторной батареи.
2. Не пускайте двигатель, если плохо затянуты наконечники проводов на аккумуляторной батарее.
3. Никогда не отсоединяйте аккумуляторную батарею от бортовой сети автомобиля при работающем двигателе.
4. При зарядке аккумуляторной батареи отсоединяйте ее от бортовой сети автомобиля.
5. Не подвергайте электронный блок управления (ЭБУ) температуре выше 65 °С в рабочем состоянии и выше 80 °С в нерабочем (например, в сушильной камере). Надо снимать ЭБУ с автомобиля, если эта температура будет превышена.
6. Не отсоединяйте от ЭБУ и не присоединяйте к нему разъемы жгута проводов при включенном зажигании.
7. Перед выполнением электродуговой сварки на автомобиле отсоединяйте провода от аккумуляторной батареи и разъемы проводов от ЭБУ.
8. Все измерения напряжения выполняйте цифровым вольтметром, внутреннее сопротивление которого не менее 10 МОм.
9. Электронные узлы, применяемые в системе впрыска, рассчитаны на очень малое напряжение и поэтому могут быть легко повреждены электростатическим разрядом. чтобы не допустить повреждений ЭБУ электростатическим разрядом:
- не прикасайтесь руками к штекерам ЭБУ или к электронным компонентам на его платах;
- при работе с ППЗУ (программируемое постоянное запоминающее устройство) блока управления не дотрагивайтесь до выводов микросхемы.
9.12. Расположение в подкапотном пространстве элементов системы управления двигателем с распределенным впрыском топлива без обратной связи: 1 – датчик массового расхода воздуха; 2 – датчик скорости (на фото не виден, расположен на коробке передач); 3 – регулятор давления; 4 – датчик температуры охлаждающей жидкости (на фото не виден, расположен на выпускном патрубке системы охлаждения); 5 – модуль зажигания; 6 – датчик детонации; 7 – датчик положения коленчатого вала (на фото не виден, расположен в приливе крышки масляного насоса); 8 – топливная рампа с форсунками; 9 – датчик положения дроссельной заслонки; 10 – регулятор холостого хода (на фото не виден, расположен на дроссельном узле); 11 – контроллер (на фото не виден, расположен в салоне автомобиля под щитком панели приборов на кронштейне); 12 – предохранители и реле системы управления двигателем (на фото не видны, расположены в салоне автомобиля под щитком панели приборов с правой стороны); 13 – диагностический разъем (на фото не виден, расположен в салоне автомобиля на щитке панели приборов под пепельницей)
В системе зажигания применяется модуль зажигания 5 (рис. 9.12), состоящий из двух катушек зажигания и управляющей электроники высокой энергии. Система зажигания не имеет подвижных деталей и поэтому не требует обслуживания. Она также не имеет регулировок, так как управление зажиганием осуществляет контроллер 11.
В системе зажигания применяется метод распределения искры, называемый методом «холостой искры». Цилиндры двигателя объединены в пары 1–4 и 2–3, искрообразование происходит одновременно в двух цилиндрах: в цилиндре, в котором заканчивается такт сжатия (рабочая искра), и в цилиндре, в котором происходит такт выпуска (холостая искра). В связи с постоянным направлением тока в обмотках катушек зажигания ток искрообразования у одной свечи всегда протекает с центрального электрода на боковой, а у второй — с бокового на центральный. Применяются свечи типа А17ДВРМ. Управляет зажиганием в системе контроллер 11. Датчик 7 положения коленчатого вала подает в контроллер опорный сигнал, на основе которого контроллер делает расчет последовательности срабатывания катушек в модуле зажигания. Для точного управления зажиганием контроллер использует следующую информацию:
- частота вращения коленчатого вала;
- нагрузка двигателя (массовый расход воздуха);
- температура охлаждающей жидкости;
- положение коленчатого вала;
- наличие детонации.
Более подробно система управления двигателем описана в специальном издании «Системы управления двигателями ВАЗ-2111 (1,5 л, 8 кл.), ВАЗ-2112 (1,5 л, 16 кл.), ВАЗ-21214-36 (1,7 л, 8 кл.) с распределенным последовательным впрыском топлива (контроллер МР7.0НFM, нормы токсичности Евро-3) автомобилей ВАЗ-21083, 21093, 21099, 21102, 21103, 2111, 21113, 2112, 21122, 21214. Руководство по диагностике и ремонту» (серия «Мастер-класс»), подготовленном Дирекцией по техническому развитию АО «АВТОВАЗ» и изданном в 2004 г. «Издательским Домом Третий Рим». В этом же руководстве описаны методы диагностики системы по кодам неисправностей с помощью диагностического прибора DST-2.
Система управления двигателем включает в себя следующие элементы.
1. Контроллер 11 (см. рис. 9.12) (электронный блок управления), расположенный под щитком панели приборов на кронштейне, – управляющий центр системы впрыска топлива. Он непрерывно обрабатывает информацию от различных датчиков и управляет системами, влияющими на токсичность отработавших газов и эксплуатационные показатели автомобиля.
В контроллер поступает следующая информация:
- положение и частота вращения коленчатого вала;
- массовый расход воздуха двигателем;
- температура охлаждающей жидкости;
- положение дроссельной заслонки;
- концентрация кислорода в отработавших газах (в системе с обратной связью);
- наличие детонации в двигателе;
- напряжение в бортовой сети автомобиля;
- скорость автомобиля;
- положение распределительного вала (в системе с последовательным распределенным впрыском топлива);
- запрос на включение кондиционера (если он установлен на автомобиле).
На основе полученной информации контроллер управляет следующими системами и приборами:
- топливоподачей (форсунками и электробензонасосом);
- системой зажигания;
- регулятором холостого хода;
- адсорбером системы улавливания паров бензина (если эта система установлена на автомобиль);
- вентилятором системы охлаждения двигателя;
- муфтой компрессора кондиционера (если он установлен на автомобиль);
- системой диагностики.
Контроллер включает выходные цепи (форсунки, различные реле и т.д.) путем замыкания их на «массу» через выходные транзисторы контроллера. Единственное исключение — цепь реле топливного насоса. Только на обмотку этого реле контроллер подает напряжение +12 В.
Контроллер оснащен встроенной системой диагностики. Он может распознавать неполадки в работе системы, предупреждая о них водителя через контрольную лампу «Сheck Engine». Кроме того, он хранит диагностические коды, указывающие области неисправности, чтобы помочь специалистам в проведении ремонта. Контроллер обладает тремя видами памяти: оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), однократно программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) и электрически программируемое запоминающее устройство (ЭПЗУ).
Оперативное запоминающее устройство — это «блокнот» контроллера. Микропроцессор контроллера использует его для временного хранения измеряемых параметров для расчетов и промежуточной информации. Микропроцессор может по мере необходимости вносить в него данные или считывать их. Микросхема ОЗУ смонтирована на печатной плате контроллера. Эта память энергозависима и требует бесперебойного питания для сохранения. При прекращении подачи питания содержащиеся в ОЗУ диагностические коды неисправностей и расчетные данные стираются.
Программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ). В нем находится общая программа, в которой содержится последовательность рабочих команд (алгоритмы управления) и различная калибровочная информация. Эта информация представляет собой данные управления впрыском, зажиганием, холостым ходом и т.п., которые зависят от массы автомобиля, типа и мощности двигателя, от передаточных отношений трансмиссии и других факторов. ППЗУ называют еще запоминающим устройством калибровок. Содержимое ППЗУ не может быть изменено после программирования. Эта память не нуждается в питании для сохранения записанной в ней информации, которая не стирается при отключении питания, т.е. эта память является энергонезависимой. ППЗУ установлено в панельке на плате контроллера и может выниматься из контроллера и заменяться.
ППЗУ индивидуально для каждой комплектации автомобиля, хотя на разных моделях автомобилей может быть применен один и тот же унифицированный контроллер. Поэтому при замене ППЗУ важно установить правильный номер модели и комплектации автомобиля. А при замене дефектного контроллера необходимо оставлять прежнее ППЗУ (если оно исправно).
Электрически программируемое запоминающее устройство используется для временного хранения кодов-паролей противоугонной системы автомобиля (иммобилизатора). Коды-пароли, принимаемые контроллером от блока управления иммобилизатором (если он есть на автомобиле), сравниваются с кодами, хранимыми в ЭПЗУ, и при этом разрешается или запрещается пуск двигателя. Эта память энергонезависима и может храниться без подачи питания на контроллер.
2. Датчик температуры охлаждающей жидкости 4 представляет собой термистор (резистор, сопротивление которого изменяется от температуры). Датчик ввернут в выпускной патрубок охлаждающей жидкости на головке блока цилиндров. При низкой температуре сопротивление датчика высокое (при –40 °С – 100 кОм), при высокой температуре — низкое (при 100 °С – 177 Ом).
Температуру охлаждающей жидкости контроллер рассчитывает по падению напряжения на датчике. Падение напряжения высокое на холодном двигателе и низкое на прогретом. Температура охлаждающей жидкости влияет на большинство характеристик, которыми управляет контроллер.
3. Датчик детонации 6 прикреплен к верхней части блока цилиндров. Он улавливает аномальные вибрации (детонационные удары) в двигателе.
Чувствительным элементом датчика является пьезокристаллическая пластинка. При детонации на выходе датчика генерируются импульсы напряжения, которые увеличиваются с возрастанием интенсивности детонационных ударов. Контроллер по сигналу датчика регулирует опережение зажигания для устранения детонационных вспышек топлива.
4. Датчик массового расхода воздуха 1 фирмы Bosch или…
…GM расположен между воздушным фильтром и шлангом впускной трубы. В нем находятся температурные датчики и нагревательный резистор. Проходящий воздух охлаждает один из датчиков, а электронная схема датчика преобразует эту разность температур в выходной сигнал для электронного блока управления. В разных вариантах систем впрыска топлива возможно применение датчиков массового расхода воздуха двух типов. Они различаются по устройству и характеру выдаваемого сигнала, который может быть частотным или аналоговым. В первом случае в зависимости от расхода воздуха меняется частота сигнала, во втором случае — напряжение. ЭБУ использует информацию от датчика массового расхода воздуха для определения длительности импульса открытия форсунок.
5. СО-потенциометр установлен на автомобилях с системой впрыска без обратной связи (без нейтрализатора и датчика концентрации кислорода) в моторном отсеке и представляет собой переменный резистор. Он выдает в ЭБУ сигнал, который используется для регулировки состава топливовоздушной смеси с целью получения нормированного уровня концентрации оксида углерода (СО) в отработавших газах на холостом ходу. СО-потенциометр подобен винту качества смеси в карбюраторах. Регулировка содержания СО с помощью СО-потенциометра выполняется только на станции технического обслуживания с применением газоанализатора.
6. Датчик скорости автомобиля установлен на коробке передач. Принцип действия датчика основан на эффекте Холла. Датчик выдает на контроллер прямоугольные импульсы напряжения, частота которых пропорциональна скорости вращения ведущих колес.
7. Датчик положения дроссельной заслонки 9 установлен сбоку на дроссельном патрубке и связан с осью дроссельной заслонки.
Датчик представляет собой потенциометр, на один конец которого подается «+» напряжения питания (5 В), другой его конец соединен с «массой». С третьего вывода потенциометра (от ползунка) идет выходной сигнал к контроллеру. Когда дроссельная заслонка поворачивается (от воздействия на педаль управления), изменяется напряжение на выходе датчика. При закрытой дроссельной заслонке оно ниже 0,7 В. Когда заслонка открывается, напряжение на выходе датчика растет и при полностью открытой заслонке должно быть более 4 В. Отслеживая выходное напряжение датчика, контроллер корректирует подачу топлива в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки (т.е. по желанию водителя).
Датчик положения дроссельной заслонки не требует какой-либо регулировки, так как контроллер воспринимает холостой ход (т.е. полное закрытие дроссельной заслонки) как нулевую отметку.
8. Регулятор холостого хода 10 регулирует частоту вращения коленчатого вала в режиме холостого хода, управляя количеством подаваемого воздуха в обход закрытой дроссельной заслонки. Он состоит из двухполюсного шагового электродвигателя и соединенного с ним конусного клапана. Клапан выдвигается или убирается по сигналам контроллера.
Полностью выдвинутая игла регулятора (что соответствует 0 шагов) перекрывает поток воздуха. Когда игла вдвигается, обеспечивается расход воздуха, пропорциональный количеству шагов отхода иглы от седла.
9. Датчик положения коленчатого вала 7 – индуктивного типа, предназначен для синхронизации работы контроллера с ВМТ поршней 1-го и 4-го цилиндров и угловым положением коленчатого вала.
Датчик установлен на крышке масляного насоса напротив задающего диска на шкиву привода генератора. Задающий диск представляет собой зубчатое колесо с 58 равноудаленными (6°) впадинами. При таком шаге на диске помещается 60 зубьев, но два зуба срезаны для создания импульса синхронизации («опорного» импульса), который необходим для согласования работы контроллера с ВМТ поршней в 1-м и 4-м цилиндрах. При вращении коленчатого вала зубья изменяют магнитное поле датчика, наводя импульсы напряжения переменного тока. Установочный зазор между сердечником датчика и зубом диска должен находиться в пределах (1±0,2) мм.
Контроллер по сигналам датчика определяет частоту вращения коленчатого вала и выдает импульсы на форсунки.
10. Датчик концентрации кислорода (лямбда-зонд) применяют в системе впрыска с обратной связью и устанавливают на приемной трубе глушителей. Кислород, содержащийся в отработавших газах, реагирует с датчиком, создавая разность потенциалов на его выходе, которая изменяется приблизительно от 0,1 В (высокое содержание кислорода — бедная смесь) до 0,9 В (мало кислорода — богатая смесь).
Для нормальной работы температура датчика должна быть не ниже 360 °С. Поэтому для быстрого прогрева двигателя после его пуска в датчик встроен нагревательный элемент.
Отслеживая выходное напряжение датчика концентрации кислорода, контроллер определяет, какую команду по корректировке состава рабочей смеси подавать на форсунки. Если смесь бедная (низкая разность потенциалов на выходе датчика), то дается команда на обогащение смеси. Если смесь богатая (высокая разность потенциалов), дается команда на обеднение смеси.
