Элементы электронной системы управления двигателем: 1 — датчик фаз; 2 — блок регулятора холостого хода и датчика положения дроссельной заслонки; 3** — датчик температуры охлаждающей жидкости; 4 — форсунки; 5**; — датчик детонации; 6 — датчик абсолютного давления воздуха во впускном трубопроводе; 7** — датчик температуры воздуха на впуске в двигатель; 8** — колодка диагностики; 9** — датчик скорости; 10 — монтажный блок предохранителей и реле; 11 — аккумуляторная батарея; 12 — электронный блок управления; 13 — катушки зажигания; 14** — датчик положения коленчатого вала; 15 — управляющий датчик концентрации кислорода; 16** — диагностический датчик концентрации кислорода; 17** — свечи зажигания.
Схема электронной системы управления двигателем: 1 — аккумуляторная батарея; 2 — выключатель зажигания; 3 — главное реле системы управления двигателем; 4 — ЭБУ; 5 — колодка диагностики; 6 — датчик давления хладагента кондиционера; 7 — клапан системы изменения длины впускного тракта; 8 — выключатель кондиционера; 9 — реле компрессора кондиционера; 10 — комбинация приборов; 11 — компрессор кондиционера; 12 — диагностический датчик концентрации кислорода; 13 — управляющий датчик концентрации кислорода; 14 — датчик положения коленчатого вала; 15 — катушки зажигания; 16 — клапан рециркуляции отработавших газов; 17 — форсунка; 18 — датчик температуры воздуха на впуске; 19 — клапан продувки адсорбера; 20 — датчик фаз; 21 — датчик абсолютного давления воздуха во впускном трубопроводе; 22 — датчик скорости автомобиля; 23 — датчик детонации; 24 — датчик температуры охлаждающей жидкости; 25 — блок регулятора холостого хода и датчика положения дроссельной заслонки; 26 — реле высокой скорости вентилятора системы охлаждения; 27 — реле низкой скорости вентилятора системы охлаждения; 28 — вентилятор системы охлаждения; 29 — реле топливного насоса и катушек зажигания; 30 — топливный модуль.
Электронный блок управления двигателем.
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 левому брызговику. 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.
Если неисправность носила временный характер, электронный блок управления выключит сигнализатор в течение трех поездок без неисправностей.
Коды неисправностей (даже если сигнализатор погас) остаются в памяти блока и могут быть считаны с помощью специального диагностического прибора — сканера, подключаемого к колодке диагностики.
Колодка диагностики
Колодка диагностики (диагностический разъем) расположена под панелью приборов — прикреплена двумя саморезами к кронштейну каркаса панели приборов (немного правее рукоятки привода замка капота).
При удалении кодов неисправностей из памяти электронного блока с помощью диагностического прибора сигнализатор неисправности в комбинации приборов 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
Датчик положения коленчатого вала расположен на передней стенке блока цилиндров под масляным фильтром.
Датчик выдает контроллеру информацию о частоте вращения и угловом положении коленчатого вала.
Датчик — индуктивного типа, реагирует на прохождение вблизи своего сердечника зубьев задающего диска, прикрепленного к щеке коленчатого вала 4-го цилиндра. 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 катушками зажигания.
Датчик фаз (положения распределительного вала) прикреплен к правому торцу головки блока цилиндров рядом со шкивом распределительного вала выпускных клапанов.
Датчик фаз
Взаимное положение датчика фаз и шкива распределительного вала выпускных клапанов
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 выступа, выполненного на торце шкива распределительного вала для определения положения поршня первого цилиндра во время рабочего такта. В зависимости от углового положения вала датчик выдает на блок управления прямоугольные импульсы напряжения разного уровня. 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 ввернут в резьбовое отверстие задней стенки головки блока цилиндров, между каналами подвода воздуха 1-го и 2-го цилиндров. Стержень датчика омывается охлаждающей жидкостью, циркулирующей через рубашку охлаждения 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. Периодически 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 положения дроссельной заслонки и регулятор холостого хода объединены в один блок, закрепленный на дроссельном узле.
Расположение блока регулятора холостого хода и датчика положения дроссельной заслонки на дроссельном узле
Элементы блока регулятора холостого хода и датчика положения дроссельной заслонки
При выходе из строя датчика необходимо заменить целиком дроссельный узел в сборе с блоком регулятора холостого хода и датчиком положения дроссельной заслонки (см. Снятие дроссельного узла).
Датчик абсолютного давления (разрежения) воздуха во впускном трубопроводе прикреплен к корпусу впускного трубопровода и соединен трубкой с его ресивером. Датчик оценивает изменения давления воздуха во впускном трубопроводе, которые зависят от нагрузки на двигатель и частоты вращения его коленчатого вала, 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 трубопроводе незначительное) ЭБУ увеличивает время работы топливных форсунок.
При уменьшении угла открытия дроссельной заслонки разрежение во впускном трубопроводе увеличивается, и ЭБУ, обрабатывая сигнал, сокращает время работы форсунок. Датчик абсолютного давления воздуха во впускном трубопроводе позволяет ЭБУ вносить коррективы в работу двигателя при изменении атмосферного давления в зависимости от высоты над уровнем моря.
Датчик температуры воздуха на впуске в двигатель ввернут в резьбовое отверстие ресивера впускного трубопровода. Датчик представляет собой терморезистор (с такими же электрическими характеристиками, как у датчика температуры охлаждающей жидкости), который изменяет свое сопротивление в зависимости от температуры воздуха. ЭБУ через резистор подает на датчик стабилизированное напряжение +5,0 и измеряет изменение в уровне сигнала для определения температуры впускного воздуха.
Уровень сигнала высокий, когда воздух в трубопроводе холодный, и низкий, когда воздух горячий.
Информацию, полученную от датчика, ЭБУ учитывает при расчете расхода воздуха для коррекции подачи топлива и угла опережения зажигания.
Датчик детонации прикреплен к задней стенке блока цилиндров в зоне 3-го цилиндра.
Пьезокерамический чувствительный элемент датчика генерирует сигнал переменного напряжения, 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.
В системе управления двигателем применяются два датчика концентрации кислорода — управляющий и диагностический.
Датчики концентрации кислорода: управляющий и диагностический
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 °C.
С целью быстрого прогрева датчика после пуска двигателя в датчик встроен нагревательный элемент, которым управляет ЭБУ. 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 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 двигателя. 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 управляет топливоподачей по разомкнутому контуру.
Диагностический датчик концентрации кислорода установлен после каталитического нейтрализатора в промежуточной трубе системы выпуска отработавших газов. Главной функцией датчика является оценка эффективности работы каталитического нейтрализатора отработавших газов.
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.
Принцип работы диагностического датчика такой же, как и у управляющего датчика концентрации кислорода.
Датчик скорости автомобиля установлен на картере сцепления коробки передач сверху, рядом с механизмом переключения передач.
Принцип действия датчика скорости основан на эффекте Холла.
Шестерня привода датчика находится в зацеплении с шестерней, установленной на коробке дифференциала. 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.
Система зажигания входит в состав системы управления двигателем и состоит из двух катушек зажигания, высоковольтных проводов и свечей зажигания. В эксплуатации система не требует обслуживания и регулирования, за исключением замены свечей.
Управление током в первичных обмотках катушек осуществляет электронный блок в зависимости от режима работы двигателя.
К выводам вторичных (высоковольтных) обмоток катушек подключены свечные провода: к одной катушке — 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 NGK BКR6 E-11 (двигатели 1,4 л и 1,6 л) и NGK BКUR6ETB (двигатель 1,8 л) или аналоги других производителей.
Зазор между электродами свечи 1,0–1,1 мм (двигатели 1,4 л и 1,6 л) и 0,7–0,9 мм (двигатель 1,8 л).
Размер шестигранника свечи — под головку «на 16».
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.
Если двигатель только что пустили и его обороты выше 400 мин¯¹ система управления работает в разомкнутом контуре, не учитывая сигнал от управляющего датчика концентрации кислорода. При этом ЭБУ рассчитывает состав топливовоздушной смеси на основе входящих сигналов датчика температуры охлаждающей жидкости и датчика абсолютного давления воздуха во впускном трубопроводе. После прогрева управляющего датчика концентрации кислорода система начинает работать в замкнутом контуре, учитывая сигнал датчика.
Если при попытке пуска двигателя он не пустился и есть подозрение, что цилиндры залиты излишним топливом, их можно продуть, полностью нажав педаль «газа» и включив стартер. При этом положении дроссельной заслонки и оборотах коленчатого вала ниже 400 мин¯¹ ЭБУ отключит форсунки. При отпускании педали «газа», когда дроссельная заслонка будет открыта меньше чем на 80%, ЭБУ включит форсунки.
При работе двигателя в зависимости от информации, поступающей от датчиков, состав смеси регулируется длительностью управляющего импульса, подаваемого на форсунки (чем длиннее импульс, тем больше подача топлива).
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.
При выключении зажигания подача топлива отключается, что предотвращает самовоспламенение смеси в цилиндрах двигателя.
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.
