Система керування двигуном ЄВРО-5 Нива Шевроле
Електронна система управління двигуном (ЕСУД) складається з контролера, датчиків параметрів роботи двигуна та автомобіля, а також виконавчих пристроїв
Контролер
Контролер є міні-комп'ютером спеціального призначення, до його складу входять оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗУ), програмований постійний запам'ятовуючий пристрій (ППЗУ) і електрично репрограмований запам'ятовуючий пристрій (ЕРПЗУ).
ОЗП використовується мікропроцесором для тимчасового зберігання поточної інформації про роботу двигуна (вимірюваних параметрів) та розрахункових даних.
Також в ОЗУ записуються коди несправностей. Ця пам'ять енергозалежна, тобто при припиненні електричного живлення (відключення акумуляторної батареї або від'єднання від контролера колодки джгута проводів) її вміст стирається.
ППЗУ зберігає програму управління двигуном, яка містить послідовність робочих команд (алгоритмів) та калібрувальних даних (налаштувань).
ППЗУ визначає найважливіші параметри роботи двигуна: характер зміни моменту, що крутить, і потужності, витрата палива, кут випередження запалення, склад відпрацьованих газів і т. п. ППЗУ енергонезалежно, тобто вміст його пам'яті не змінюється при відключенні живлення.
ЕРПЗУ зберігає ідентифікатори контролера, двигуна та автомобіля.
Записує експлуатаційні параметри, а також порушення режимів роботи двигуна та автомобіля. Є незалежною пам'яттю.
Контролер є центральним пристроєм системи керування двигуном.
Він отримує інформацію від датчиків та керує виконавчими механізмами, забезпечуючи оптимальну роботу двигуна при заданому рівні показників автомобіля.
Контролер розташований у зоні ніг пасажира і кріпиться до щитка передка.
Контролер управляє виконавчими механізмами, такими як паливні форсунки, дросельний патрубок з електроприводом, котушка запалювання, нагрівач датчика кисню, клапан продування адсорбера та різними реле.
Контролер управляє включенням та вимкненням головного реле (реле запалювання), через яке напруга живлення від акумуляторної батареї надходить на елементи системи (крім електробензонасоса, електровентилятора, блоку керування та індикатора стану АПС).
Контролер включає головне реле при включенні запалювання.
При вимкненні запалення контролер затримує вимкнення головного реле на час, необхідний для підготовки до наступного включення (завершення обчислень, встановлення дросельної заслінки в положення, що передує запуску двигуна).
При включенні запалення контролер, крім виконання вищезазначених функцій, обмінюється інформацією з АПС (якщо функція іммобілізації включена).
Якщо в результаті обміну визначається, що доступ до автомобіля дозволено, то контролер продовжує виконання функцій керування двигуном. В іншому випадку робота двигуна блокується.
Контролер виконує також функцію діагностики системи. Він визначає наявність несправностей елементів системи, включає сигналізатор та сохпоранює у своїй пам'яті коди, що позначають характер несправності та допомагають механіку здійснити ремонт.
Датчик масової витрати повітря
У системі керування двигуном використовується ДМРВ термоанемометричного типу з частотною характеристикою цифрового вихідного сигналу. Він розташований між повітряним фільтром та шлангом впускної труби.
Сигнал ДМРВ є частотним (Гц) сигналом, частота проходження імпульсів якого залежить від кількості повітря, що проходить через датчик (збільшується при збільшенні витрати повітря).
Діагностичний прилад зчитує показання датчика як витрати повітря в кілограмах на годину.
При виникненні несправності ланцюга ДТВ контролер заносить у свою пам'ять код і включає сигналізатор. У цьому випадку контролер замінює показання датчика фіксованим значенням температури повітря (20 ° С).
Датчики положення дросельної заслінки (ДПДЗ)
У системі з ЕДП застосовуються два ДПДЗ. ДПДЗ входять до складу дросельного патрубка з електроприводом.
ДПДЗ є резистором потенціометричного типу, на один з висновків якого подається опорна напруга (5 В) з контролера, а на другий "маса" з контролера.
З виводу, з'єднаного з рухомим контактом потенціометра, подається вихідний сигнал ДПДЗ на контролер.
Контролер управляє положенням дросельної заслінки за допомогою електроприводу відповідно до положення педалі акселератора.
За показаннями ДПДЗ контролер відстежує положення дросельної заслінки.
При включенні запалювання контролер встановлює заслінку в передпускове положення, ступінь відкриття якої залежить від температури рідини, що охолоджує.
У передпусковому положенні дросельної заслінки вихідний сигнал ДПДЗ 1 має бути в межах 0,65-0,79 вольт, вихідний сигнал ДПДЗ 2 у межах 4,21-4,35 В.
Якщо протягом 15 секунд не запустити двигун і не натиснути на педаль акселератора, то контролер знеструмлює електропривод дросельного патрубка і дросельна заслінка встановлюється в положення 7-8% відкриття дроселя.
У знеструмленому стані (LIMP HOME) електроприводу дросельної заслінки вихідний сигнал ДПДЗ 1 знаходиться в межах 0,80-0,85 вольт, вихідний сигнал ДПДЗ 2 у межах 4,15-4,20 В.
Далі якщо протягом 15 секунд не проводити жодних дій настане режим перевірки ("навчання") 0-положення дросельної заслінки - повне закриття та відкриття дросельної заслінки на передпускове положення і надалі електропривод дросельної заслінки знову перейде в знеструмлений режим.
При будь-якому положенні дросельної заслінки сума сигналів ДПДЗ 1 і ДПДЗ 2 повинна дорівнювати (5±0,1) В.
При виникненні несправності ланцюгів ДПДЗ контролер знеструмлює електропривод дросельної заслінки, заносить у свою пам'ять її код і включає сигналізатор. При цьому дросельна заслінка встановлюється в положення 7-8% відкриття дроселя.
Електронна педаль акселератора (ЕПА)
На автомобілях з електронним дросельним вузлом застосовується електронна педаль акселератора, яка електрично передає сигнал про положення педалі акселератора контролеру.
Електронна педаль газу розташована на кронштейні під правою ногою водія.
В електронній педалі газу використовуються два датчики положення педалі акселератора (ДППА).
ДППА є резистори потенціометричного типу, на які подається харчування від контролера 5 В.
ДППА механічно пов'язані із приводом від важеля педалі. Дві незалежні пружини між важелем педалі та корпусом створюють зворотне зусилля.
Отримуючи аналоговий електричний сигнал від ЕПА, контролер формує сигнал для керування положенням дросельної заслінки.
Вихідна напруга ДППА змінюється пропорційно натисканню педалі акселератора.
При відпущеній педалі акселератора сигнал ДППА 1 повинен бути в межах 0,46-0,76, сигнал ДППА 2 в межах 0,23-0,38 В.
При повністю натиснутій педалі акселератора сигнал ДППА 1 повинен бути в межах 2,80-3,10, сигнал ДППА 2 в межах 1,40-1,55 В.
При будь-якому положенні педалі акселератора сигнал ДППА 1 повинен бути вдвічі більшим за сигнал ДППА 2.
Датчик температури рідини для охолодження (ДТОЖ)
Датчик встановлений у потоці охолоджувальної рідини двигуна, що на патрубку відводить водяної сорочки двигуна.
Чутливим елементом датчика температури охолоджуючої рідини є термістор, тобто резистор, електричний опір якого змінюється в залежності від температури.
Висока температура викликає низький опір, а низька температура охолоджуючої рідини - високий опір.
Контролер видає в ланцюг датчик температури охолоджуючої рідини напругу 5 В.
Датчик детонації (ДД)
встановлений на блоці циліндрів.
П'єзокерамічний чутливий елемент ДД генерує сигнал напруги змінного струму, амплітуда та частота якого відповідають параметрам вібрацій двигуна.
При виникненні детонації амплітуда вібрацій певної частоти підвищується. Контролер при цьому коригує кут випередження запалення для гасіння детонації.
Керуючий датчик кисню (УДК)
Найбільш ефективне зниження токсичності відпрацьованих газів бензинових двигунів досягається при масовому співвідношенні повітря та палива в суміші (14,5-14,6) : 1.
Це співвідношення називається стехіометричним.
При цьому складі паливоповітряної суміші каталітичний нейтралізатор найбільш ефективно знижує кількість вуглеводнів, окису вуглецю та оксидів азоту, що викидаються з відпрацьованими газами.
Для оптимізації складу відпрацьованих газів з метою досягнення найбільшої ефективності роботи нейтралізатора застосовується управління паливоподачею по замкнутому контуру із зворотним зв'язком за наявністю кисню у відпрацьованих газах.
Контролер розраховує тривалість імпульсу впорскування за такими параметрами, як масова витрата повітря, частота обертання колінчастого валу, температура рідини, що охолоджує, і т.д.
Для коригування розрахунків тривалості імпульсу впорскування використовується інформація про наявність кисню у відпрацьованих газах, яку видає датчик кисню
УДК встановлюється на трубі системи випуску. Його чутливий елемент знаходиться в потоці газів, що відпрацювали. УДК генерує напругу, що змінюється в діапазоні 50-900 мВ.
Ця вихідна напруга залежить від наявності або відсутності кисню у відпрацьованих газах та від температури чутливого елемента УДК.
Коли УДК знаходиться в холодному стані, вихідний сигнал датчика відсутній, оскільки в цьому стані його внутрішній електричний опір дуже високий - кілька МОм.
У міру прогріву датчика опір падає і з'являється здатність генерувати вихідний сигнал.
Для ефективної роботи УДК повинен мати температуру не нижче 300°С.
Для швидкого прогрівання після запуску двигуна УДК має внутрішній електричний підігрівний елемент, яким керує контролер.
Коефіцієнт заповнення імпульсних сигналів керування нагрівачем (відношення тривалості включеного стану до періоду прямування імпульсів) залежить від температури УДК та режиму роботи двигуна.
Якщо температура датчика вище 300° С, то в момент переходу через точку стехіометрії вихідний сигнал датчика перемикається між низьким рівнем (50-200 мВ) і високим (700...900 мВ).
Низький рівень сигналу відповідає бідній суміші (наявність кисню), високий - багатій (відсутня кисень).
Опис роботи ланцюга
Контролер видає в ланцюг УДК стабільну опорну напругу 1,6 В. Коли УДК не прогрітий, напруга вихідного сигналу датчика знаходиться в діапазоні 1,2-1,6 В.
У міру прогріву датчика його внутрішній опір зменшується, і він починає генерувати змінну напругу, що виходить за межі цього діапазону.
За зміною напруги контролер визначає, що УДК прогрівся, і його вихідний сигнал може бути використаний для упрівняння паливоподачею в режимі замкнутого контуру.
При нормальній роботі системи подачі палива в режимі замкнутого контуру вихідна напруга УДК змінюється між низьким та високим рівнями.
Отруєння датчика кисню
УДК може бути отруєний в результаті застосування етилованого бензину або використання при збиранні герметиків, що вулканізуються при кімнатній температурі, що містять у великій кількості силікон (з'єднання кремнію) з високою леткістю.
Випари силікону можуть потрапити в систему вентиляції картера і бути присутніми під час згоряння. Присутність сполук свинцю або кремнію у газах, що відпрацювали, може призвести до виходу УДК з ладу.
Несправності ланцюгів УДК, дефект датчика, його отруєння або непрогрітий стан можуть спричинити тривале знаходження напруги сигналу в діапазоні 1,2-1,6 В. При цьому в пам'ять контролера занесеться відповідний код несправності.
Управління паливоподачею буде здійснюватися за розімкненим контуром.
Якщо контролер отримує сигнал з напругою, що свідчить про тривалий стан збіднення суміші, в його пам'ять заноситься відповідний код несправності (низький рівень сигналу датчика кисню).
Причиною несправності може бути замикання вихідного ланцюга УДК на "масу", негерметичність системи впуску повітря або знижений тиск палива.
Якщо контролер отримує сигнал з напругою, що свідчить про тривалий стан збагаченості суміші, в його пам'ять заноситься відповідний код несправності (високий рівень сигналу датчика кисню).
Причиною несправності може бути замикання вихідного ланцюга УДК на джерело напруги або підвищений тиск палива в рампі форсунок.
При виникненні кодів несправності датчика кисню контролер здійснює управління паливоподачею в режимі розімкнутого контуру.
Технічне обслуговування датчика кисню
При пошкодженнях джгута, колодки або штекерів датчика кисню, ДК необхідно замінити. Ремонт джгута, колодки або штекерів не допускається.
Для нормальної роботи ДК повинен спілкуватися з атмосферним повітрям. Повідомлення з атмосферним повітрям забезпечується повітряними проміжками проводів датчика.
Спроба відремонтувати дроти, колодки або штекери може призвести до порушення сполучення з атмосферним повітрям та погіршення роботи ПК.
При обслуговуванні ДК необхідно дотримуватися таких вимог:
Не допускається потрапляння рідини для чищення контактів або інших матеріалів на датчик чи колодки джгутів.
Ці матеріали можуть потрапити до ПК та викликати порушення роботи. Крім того, не допускаються пошкодження ізоляції проводів, що призводять до їх оголення.
Забороняється сильно згинати або перекручувати джгут ДК і джгут проводів системи впорскування, що приєднується до нього. Це може порушити надходження атмосферного повітря до ПК.
Для унеможливлення несправності внаслідок попадання води необхідно не допускати пошкоджень ущільнення на периферії колодки джгута системи управління.
Діагностичний датчик кисню (ДДК)
Для зниження вмісту вуглеводнів, окису вуглецю та оксидів азоту у відпрацьованих газах використовується каталітичний нейтралізатор.
Нейтралізатор окислює вуглеводні та окис вуглецю, внаслідок чого вони перетворюються на водяну пару та вуглекислий газ. Нейтралізатор також відновлює азот із оксидів азоту.
Контролер стежить за окислювально-відновними властивостями нейтралізатора, аналізуючи сигнал діагностичного датчика кисню, встановлений після нейтралізатора.
ДДК працює за тим же принципом, що й УДК. УДК генерує сигнал, що вказує на присутність кисню у газах, що відпрацювали, на вході в нейтралізатор.
Сигнал, що генерується ДДК, вказує на присутність кисню у відпрацьованих газах після нейтралізатора.
Якщо нейтралізатор працює нормально, показання ДДК значно відрізнятимуться від показань УДК.
Вихідний сигнал прогрітого діагностичного датчика кисню при роботі в режимі зворотного зв'язку, при справному нейтралізаторі в режимі, що встановився, повинен перебувати в діапазоні від 590 до 750 мВ і не повинен повторювати сигнал УДК.
При виникненні несправності ланцюгів або самого діагностичного датчика кисню контролер заносить у свою пам'ять код і включає сигналізатор, сигналізуючи про наявність неполадки.
Вимоги до технічного обслуговування та процедура заміни ДДК не відрізняються від описаних вище для УДК.
Датчик швидкості автомобіля
видає імпульсний сигнал, який інформує контролер про швидкість руху автомобіля.
ДСА встановлений на вхідному валу роздавальної коробки.
При обертанні провідних коліс ДСА виробляє 6 імпульсів на метр руху автомобіля. Контролер визначає швидкість автомобіля за частотою проходження імпульсів.
При несправності ланцюгів ДСА контролер заносить у свою пам'ять код і включає сигналізатор.
Датчик положення колінчастого валу
Встановлено на кришці приводу розподільного валу на відстані близько 1±0,4 мм від вершини зубця диска, що задає, закріпленого на колінчастому валу двигуна.
Задавальний диск об'єднаний зі шківом приводу генератора і є зубчастим колесом з 58 зубами, розташованими з кроком 6°, і "довгою" западиною для синхронізації, утвореною двома пропущеними зубами.
При поєднанні середини першого зуба зубчастого сектора диска після "довгої" западини з віссю ДПКВ колінчастий вал двигуна знаходиться в положенні 114° (19 зубів) до верхньої мертвої точки 1-го та 4-го циліндрів.
При обертанні диска, що задає, змінюється магнітний потік у магнітопроводі датчика, наводячи імпульси напруги змінного струму в його обмотці.
Контролер визначає положення та частоту обертання колінчастого валу за кількістю та частотою проходження цих імпульсів і розраховує фазу та тривалість імпульсів керування форсунками та котушкою запалювання.
Провід ДПКВ захищається від перешкод екраном, замкнутим на масу.
При виникненні несправності в ланцюгу датчика положення колінчастого валу двигун перестає працювати, контролер заносить у свою пам'ять код несправності та включає сигналізатор.
Датчик фаз
встановлюється на приплив головки блоку циліндрів.
Принцип дії датчика базується на ефекті Холла.
На розподільчому валу двигуна є спеціальний штифт.
Коли штифт проходить навпроти торця датчика, датчик видає на контролер імпульс напруги низького рівня (близько 0), що відповідає положенню поршня 1-го циліндра в такті стиснення.
Сигнал датчика фаз використовується контролером для організації послідовного впорскування палива відповідно до порядку роботи циліндрів двигуна.
При виникненні несправності ланцюгів або самого датчика фаз контролер заносить у свою пам'ять код і включає сигналізатор.
Вимикач сигналу гальмування
Вимикач входить до складу вузла педалі гальма та призначений для подачі на контролер ЕСУД відповідних сигналів про натискання/відпускання водієм педалі гальма.
У системах керуванням дросельною заслінкою по проводах (Е-газ) сигнали вимикача педалі гальма відіграють важливу роль, оскільки використовуються функцією безпеки ПЗ контролера ЕСУД.
З цієї причини дуже важливо забезпечити, щоб вимикач сигналу гальма завжди був у робочому стані.
У разі невідповідності його функціональної характеристики перемикання, наприклад, при мимовільній зміні значень регулювань, зазначених в інструкції (через вібрації педал та гальма, зносу вимикача та блоку педалей), двигун автомобіля може переходити в аварійний режим роботи з примусово зменшеною потужністю.
Величина регулювального зазору вимикача повинна бути в межах 0,4±0,1 мм (мал. 22).
Вимикач сигналу гальмування має дві групи контактів.
Перша група контактів комутує напругу з клеми "15" вимикача запалювання, друга – напруга з клеми "30" вимикача запалювання, що надходить на живлення лампи стоп-сигналу. Обидва ці сигнали надходять на контролер ЕСУД.
У стані відпущеної педалі гальма контакти першої групи повинні бути нормально замкнуті, а контакти другої нормально розімкнені.
При несправності вимикача сигналу гальмування контролер заносить у свою пам'ять код і включає сигналізатор.
Код несправності також заноситься при неправильному регулюванні зазору (0,4 ± 0,1 мм) між головкою рухомого штока 3 та корпусом вимикача 1
Вимикач сигналу положення педалі зчеплення
Вимикач входить до складу вузла педалі зчеплення та призначений для подачі на контролер ЕСУД сигналу про натиснутій педалі зчеплення.
Вимикач має одну групу контактів, що комутує напругу з клеми "15" вимикача запалювання.
При натиснутій педалі зчеплення контакти розімкнені.
Сигнал вимикача положення педалі зчеплення використовується програмне забезпечення контролера ЕСУД для покращення їздових характеристик автомобіля.
При несправності ВСППС контролер заносить у свою пам'ять її код і включає сигналізатор.
Величина регулювального зазору повинна бути в межах 0,3±0,1 мм (рис. 24).