Современный инжекторный двигатель наряду с механической частью имеет электронные узлы, без которых его работа невозможна. Рассмотрим работу и устройство некоторых электронных узлов системы зажигания инжекторного двигателя.
Контроллер
Основным устройством электронной системы зажигания является контроллер, еще его называют электронным блоком управления (ЭБУ).
Контроллер анализирует сигналы, полученные с различных датчиков, и управляет исполнительными механизмами системы - топливными форсунками, модулем зажигания, регулятором холостого хода,клапаном продувки адсорбера, реле управления, и другими узлами.
На примере широко используемого в автомобилях ВАЗ контроллера типа "Январь 5.1" познакомимся с его устройством и работой в составе системы зажигания автомобиля.
Конструктивно контроллер собран на печатной плате, установленной в герметичный металлический корпус.
Рис. 1. Принципиальная электрическая схема контроллера "Январь 5.1" (1/2)
Рис. 1. Принципиальная электрическая схема контроллера "Январь 5.1" (2/2)
Принципиальная электрическая схема контроллера "Январь 5.1" показана на рис. 1.
На корпусе контроллера расположен трехрядный 55-контактный соединитель ХР1.
Питание на плату контроллера подается через контакты 18 (+12 В, аккумулятор), 37 (+12 В, питание после главного реле) соединителя ХР1.
ЭБУ работает под управлением 8-битного микроконтроллера DD4 типа SAF80C509, который выполнен по технологии CMOS.
Рис. 2. Основные сигналы на микроконтроллере SAF800509
На рис. 2 показаны основные сигналы микроконтроллера SAF80C509.
Микроконтроллер питается напряжением +5 В (выв. 11, 29, 63,
89) от стабилизатора DA11 типа TLE 4267G.
В состав DD11 входят схемы защиты от короткого замыкания, повышенного входного напряжения, обратной полярности (переплю-совки) и перегрева.
В составе схемы контроллера имеются электрически стираемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ) DD6 типа NM 24C04 и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) DD2 типа 29F010 (Flash-память). Связь между микроконтроллером и микросхемой DD6 обеспечивается по цифровой шине I2C.
ЭСППЗУ используется для хранения пользовательских данных, а ОЗУ - для временного хранения данных, полученных в результате измерения параметров и кодов неисправностей.
Микросхема ОЗУ являются энергонезависимой, при снятии питания данные сохраняются.
Связь между микросхемой DD2 и микроконтроллером обеспечивается по параллельной 15-разрядной шине адреса и 8-разрядной шине данных.
К выв.12,13 микроконтроллера подключен кварцевый резонатор BQ1 частотой 16 МГц, стабилизирующий частоту внутреннего генератора.
Для связи микроконтроллера DD4 с внешним электронным диагностическим устройством в ЭБУ служит специализированная микросхема DD5 типа МС33199D. Данные передаются по последовательному интерфейсу по линиям К и L стандарта ISO 9141 (выв. 13 - L-линия, выв. 55 - К-линия соединителя ХР1).
Для обеспечения работы системы зажигания инжекторного двигателя используются датчики, с помощью которых ЭБУ снимает показания работы узлов и агрегатов двигателя.
После сбора и обработки информации от датчиков контроллер
управляет исполнительными механизмами, которые отвечают за топливоподачу, систему зажигания, регулировку холостого хода, охлаждение двигателя и т.д.
На примере некоторых датчиков и исполнительных устройств познакомимся с их работой в составе системы зажигания автомобиля. Кроме того, рассмотрим их характерные отказы и порядок устранения.
Датчик детонации
Датчик детонации (ДД) пьезоэлектрического типа ОК устанавливается на блоке двигателя.
Во время возникновения детонации датчик генерирует напряжение переменного тока, амплитуда которого зависит от уровня детонации.
Датчик соединен с контроллером с помощью жгута. Сигнал с контактов 1 (сигнальный) и 2 ("земля") подается на контакты 30 и 11 соединителя ХР1 ЭБУ Для предотвращения наводок от внешних электромагнитных помех проводники жгута, подходящие к датчику, заключены в экран.
Напряжение переменного тока с датчика поступает на вход специализированной микросхемы DA1 типа HIP 9010, расположенной на плате контроллера (см. рис. 1). Микросхема фиксирует момент повышенной детонации двигателя.
Для обеспечения нормальной работы микроконтроллер DD4 производит программирование некоторых функций, таких как коэффициент усиления,характеристики полосовых фильтров и т.д.
Связь между микросхемой DA1 и микроконтроллером DD4 реализуется по цифровой шине.
Фрагмент принципиальной схемы подключения микросхемы DA1 к DD4 показан на рис. 3.
Рис. 3. Схема подключения к контроллеру датчика детонации
Для проверки состояния цепи датчика (код ошибки Р0325) следует отключить колодки от датчика и контроллера. С помощью омметра проверяют цепь на обрыв между контактами 1, 2 датчика детонации и 11, 30 контроллера соответственно.
При отсутствии нарушений в цепи датчика детонации следует заменить сам датчик и проверить контроллер.
Во время возникновения кодов ошибок Р0327, Р0328 (низкий/высокий уровни сигнала датчика детонации) следует проверить момент затяжки болта крепления, датчика детонации.
Регулятор холостого хода
Регулятор холостого хода (РХХ) служит для стабилизации оборотов холостого хода двигателя (см. рис. 4). Конструктивно РХХ представляет собой шаговый двигатель с двумя независимыми обмотками с подпружиненной конусной иглой. Вращение шагового двигателя с помощью червячно-анкерного механизма преобразуется в поступательное перемещение конусной иглы.
Рис. 4. Регулятор холостого хода
РХХ установлен на корпусе дроссельного патрубка в обводном канале.
В конструкции шагового двигателя РХХ включены постоянные магниты,которые в сочетании с обмотками фаз расположены на двух разных магнитопроводах, расположенных друг над другом.
Рис. 5. Диаграмма управления фазами шагового двигателя РХХ
На рис. 5 приведена временная диаграмма управления фазами шагового двигателя РХХ.
В момент включения фазы АВ создается электромагнитное поле которое позиционирует ротор относительно фазы А (0°), а относительно фазы В (15°), не отключая фазу А, происходит включение фазы CD. При этом ротор устанавливается между полюсами фаз А и В (7,5°), и т.д.
При отключении питания РХХ ротор шагового двигателя устанавливается строго под полюсами статора одной из фаз.
Работу двигателя РХХ на автомобиле принято измерять в шаговом режиме, так, выдвинутое положение конусной иглы соответствует нулю шагов, а втянутое положение конусной иглы - 255 шагам.
Следует учесть, что при каждом включении зажигания контроллер выставляет конусную иглу в полностью выдвинутое положение (закрытое). Далее контроллер управляет работой РХХ, обеспечивая нормальную работу двигателя во всех режимах.
Схема подключения РХХ к контроллеру показана на рис. 6.
Рис. 6. Схема подключения РХХ к контроллеру
РХХ непосредственно соединен с контактами 4, 21, 26, 29 соединителя ХР1 ЭБУ.
Сопротивление обмоток шагового двигателя РХХ находится в пределах от 40 до 80 Ом.
Двигателем РХХ управляет драйвер DA2 типа TLE 4729G. В состав этой микросхемы входят усилители токов обмоток шагового двигателя РХХ, схема защиты от короткого замыкания, обрыва, замыкания на землю или бортовое питание автомобиля.
Как правило, неисправности РХХ проявляются в виде частичного или полного отсутствия холостого хода на всех режимах работы двигателя, самопроизвольного снижения оборотов двигателя, вплоть до его полной остановки при включении передачи, а также в начале движения.
Для выявления неисправностей РХХ следует проверить качество его крепления к корпусу дроссельного патрубка(наличие подсоса воздуха), качество соединений в колодке РХХ, проверить воздушные каналы системы холостого хода, при необходимости, с помощью мультиметра проверить целостность цепей между контактами разъема РХХ и контроллером.
Коды ошибок работы регулятора холостого хода следующие: Р0505 - ошибка в работе РХХ, Р0506 - низкие обороты холостого хода, Р0507 - высокие обороты холостого хода.
Нестабильная работа двигателя на холостом ходу может быть вызвана не только неправильной работой РХХ, но и другими факторами, например, загрязнением дроссельного патрубка, нарушением вентиляции картерных газов, неисправностью воздушного фильтра, датчика положения дроссельной заслонки и т.д.