Устройство электронной системы управления двигателем
Весной 2012 года с конвейера Волжского автозавода сошел первый серийный легковой автомобиль повышенной вместимости Lada Largus. Автомобиль комплектуется бензиновыми двигателями объемом 1,6 л - 8-клапанным К7М (84 л.с.) или 16-клапанным К4М (105 л. с.), все двигатели фирмы Renault. Электрооборудование автомобиля Lada Largus выполнено по однопроводной схеме, функцию второго провода выполняет кузов автомобиля. Номинальное напряжение бортовой сети составляет 12 В, для защиты электрических цепей применяются плавкие предохранители.
В двигателях используется система с распределенным впрыском топлива, которая работает под управлением электронной системы (ЭСУД). Кроме своей основной функции ЭСУД реализует выполнение требований к снижению токсичности выхлопных газов при разных режимах работы двигателя.
Работа ЭСУД основана на принципе управления с обратной связью, в качестве элементов обратной связи служат каталитический нейтрализатор отработанных газов и датчики концентрации кислорода.
Системой распределенного впрыска топлива управляет электронный блок управления (ЭБУ). Перечислим его основные функции:
- управление подачей топлива и установка необходимого соотношения воздушно-топливной смеси в камере сгорания двигателя;
- контроль момента зажигания;
- контроль частоты вращения коленчатого вала в режиме холостого хода;
- управление системой охлаждения двигателя;
- управление муфтой компрессора кондиционера;
- самодиагностика элементов системы с дальнейшим оповещением водителя о возникших неисправностях;
- обмен информацией со штатной сигнализацией для запрещения несанкционированного запуска двигателя.
В системе распределенного впрыска топлива автомобиля применяются датчики, которые регистрируют общие характеристики того или иного узла, затем сигналы с датчиков поступают для обработки на ЭБУ.
Электронный блок управления
ЭБУ получает всю необходимую информацию с датчиков и управляет исполнительными механизмами. Как и в большинстве автомобилей фирмы Renault, на автомобиле Lada Largus ЭБУ устанавливается в моторном отсеке на кронштейне за аккумуляторной батареей. Он представляет собой электронный блок типа EMS 31.32 с 90-контактным интерфейсным разъемом.
На рис. 1 показан общий вид подкапотного пространства (двигатель К4М), с асположением элементов ЭСУД, в том числе ЭБУ, а также элементов электрооборудования автомобиля.
Рис. 1. Подкапотное пространство автомобиля Lada Largus (двигатель К4М) с расположением элементов ЭСУД, где: 1 - монтажный блок, 2 - ЭБУ ЭСУД, 3 - трос привода дроссельной заслонки, 4 - отдельные катушки зажигания, 5 - датчик температуры во впускной трубе
В состав ЭБУ входят микроконтроллер со встроенной Flash-памятью и ОЗУ, микросхемы АЦП, драйверы управления работой двигателя регулятора холостого хода (РХХ), сигнала управления топливным насосом и т. д. Микроконтроллер формирует напряжение питания нагревателя датчиков кислорода и расхода воздуха. После включения зажигания контролер включает индикатор, расположенный в комбинации приборов (рис. 2), который информирует водителя об исправности или выявлении какой-либо неисправности ЭСУД.
Рис. 2. Комбинация приборов, где: 1 - индикатор неисправности ЭСУД, 2 - индикатор ЭПБЗД
Внешнее диагностическое оборудование подключается к розетке для информационной связи с контроллером по двунаправленной линии K-line.
Диагностическая розетка расположена в вещевом ящике на его задней стенке.
На рис. 3 показано месторасположение диагностической розетки, а назначение контактов приведено в таблице 1.
Рис. 3. Месторасположение диагностической розетки
Таблица 1. Назначение контактов диагностической розетки
Номер контакта | Назначение |
| 1 | Шина "+" после включения зажигания |
2, 3 | Земля |
6 | Не используется |
7 | Диагностический сигнал K (шина K-line) |
8-14 | Не используются |
15 | Диагностический сигнал L (шина K-line) |
16 | Шина "+" аккумуляторной батареи |
ЭСУД, наряду с электронным блоком управления, включает в себя различные датчики, исполнительные устройства, соединители и плавкие предохранители.
Датчик положения и частоты вращения коленчатого вала двигателя
Датчик положения и частоты вращения коленчатого вала индуктивного типа, он предназначен для синхронизации работы электронной системы ЭБУ с угловым положением коленчатого вала и первого цилиндра двигателя.
Датчик располагается в задней части двигателя напротив задающего венца на маховике двигателя. Задающий венец представляет собой зубчатое колесо. Для синхронизации работы на диске отсутствуют два зуба - это начало отсчета.
При вращении задающего диска в обмотке датчика формируются импульсы переменного тока, сигнал подается непосредственно на ЭБУ На рис. 4 показано месторасположение датчика на двигателе.
Рис. 4. Расположение датчиков положения и частоты вращения коленчатого вала (2), температуры охлаждающей жидкости (1) и КПП (3)
При отказе датчика пуск двигателя невозможен, датчик проверяют в следующем порядке:
- проверяют целостность соединений;
- отключают колодку соединителя и измеряют сопротивление обмотки датчика, оно должно быть в пределах 200...270 Ом;
- если сопротивление обмотки в норме, к датчику подключают технологический соединитель и с помощью осциллографа проверяют выходной сигнал датчика - амплитуда импульсов должна быть не менее 0,9 В, в противном случае датчик заменяют.
Датчик температуры входного воздуха
Датчик температуры во впускной трубе имеет в своем составе терморезистор, он установлен во впускном коллекторе. С ЭБУ через токоограничительный резистор на датчик поступает опорное напряжение 5 В. Температура воздуха на впуске рассчитывается по падению напряжения на датчике.
ЭБУ использует показания этого датчика для расчета длительности импульсов открытия топливных форсунок и угла опережения зажигания.
Датчик охлаждающей жидкости
Датчик охлаждающей жидкости по конструкции аналогичен предыдущему датчику - это терморезистор, сопротивление которого изменяется обратно пропорционально температуре охлаждающей жидкости. Датчик устанавливается на блоке цилиндров, в его задней части (рис. 4).
По падению напряжения на датчике ЭБУ определяет температуру двигателя и учитывает ее при расчете параметров системы впрыска и зажигания.
Датчик абсолютного давления во впускной трубе
Датчик абсолютного давления (разряжения) во впускной трубе преобразует давление в электрическое напряжение, по полученному значению ЭБУ определяет нагрузку двигателя. Датчик установлен на впускной трубе.
Во время работы двигателя на холостом ходу при закрытой дроссельной заслонке сформированный сигнал с датчика составляет примерно 1,0...1,5 В. При открытии дроссельной заслонки давление во впускной трубе приближается к атмосферному, и напряжение на датчике составляет около 5 В.
Датчик детонации
Датчик детонации пьезоэлектрического типа устанавливается на блоке цилиндров между 2-м и 3-м цилиндрами, его резонансная частота совпадает с частотой детонации. Во время возникновения детонации в двигателе датчик генерирует сигнал переменного тока, амплитуда которого зависит от уровня детонации. ЭБУ считывает этот сигнал и производит коррекцию угла опережения зажигания для гашения детонации.
На рис. 5 показано место расположения датчика детонации.
Рис. 5. Место расположения датчика детонации (1) на блоке цилиндров (2)
Датчик фаз (положения распределительного вала)
Датчик фаз индуктивного типа устанавливается только на двигатель К4М, его работа основана на эффекте Холла. Датчик установлен на задней части крышки головки блока цилиндров. При прохождении через датчик кромки задающего диска, установленного на распределительном валу, изменяется магнитное поле и формируются импульсы напряжения переменного тока. Сигнал с датчика поступает на ЭБУ для обеспечения работы фазированного впрыска топлива в соответствии с порядком работы цилиндров ДВС. При появлении сбоев в работе датчика ЭБУ вносит в память код ошибки и включает световой индикатор, расположенный на комбинации приборов.
Управляющий датчик кислорода
Для корректировки определения длительности импульсов управления форсунками требуется информация для ЭБУ о наличии кислорода в отработанных газах, которую обеспечивает управляющий датчик кислорода.
Этот датчик устанавливается непосредственно в приемной трубе системы выпуска отработанных газов. Сформированное датчиком напряжение напрямую отображает содержание кислорода, так, при низком уровне свидетельствует о переобогащенной смеси, а при высоком уровне - о низком уровне кислорода. ЭБУ постоянно отслеживает напряжение с датчика, с последующей корректировкой подачи топлива.
По такому же принципу работает диагностический датчик кислорода, который установлен после каталитического нейтрализатора (катализатор).
Катализатор предназначен для снижения содержания в отработанных газах вредных химических веществ: окиси углерода, углеводородов и оксидов азота, при этом ЭБУ контролирует процесс окисления при помощи диагностического датчика кислорода.
На рис. 6 показаны места расположения управляющего и диагностического датчиков кислорода.
Рис. 6. Места расположения управляющего (1), диагностического датчиков кислорода (2) и катализатора (3)
Датчик положения дроссельной заслонки
Датчик положения дроссельной заслонки установлен на корпусе дроссельного патрубка и имеет механическую связь с осью дроссельной заслонки. Датчик представляет собой потенциометр, на один из выводов подается опорное напряжение 5 В с ЭБУ другой вывод соединен с "массой" через ЭБУ. Третий ползунковый вывод датчика соединен с ЭБУ, что позволяет ему определить положение дроссельной заслонки.
При закрытом положении дроссельной заслонки выходное напряжение датчика составляет 0,4...0,7 В, а при открытом положении - 4,0...4,8 В.
Регулятор холостого хода
Регулятор холостого хода (РХХ) служит для стабилизации оборотов холостого хода двигателя. 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. РХХ установлен на корпусе дроссельного патрубка в обводном канале.
В конструкцию шагового двигателя РХХ включены постоянные магниты и фазные обмотки на магнитопроводах, расположенных друг над другом.
При каждом включении зажигания ЭБУ выставляет конусную иглу в полностью выдвинутое положение (закрытое). Далее ЭБУ управляет работой РХХ, обеспечивая нормальную работу двигателя во всех режимах.
Сопротивление обмоток шагового двигателя РХХ находится в пределах от 40 до 80 Ом.
На рис. 7 показано место расположения датчика положения дроссельной заслонки и регулятора холостого хода на дроссельном патрубке с двигателем К7М.
Рис. 7. Место расположения датчика положения дроссельной заслонки и РХХ на дроссельном патрубке двигателя К7М, где: 1 - топливная рампа, 2 - впускной коллектор, 3 - регулятор холостого хода, 4 - дроссельный патрубок, 5 - тяга привода дроссельной заслонки, 6 - датчик положения дроссельной заслонки
Модуль зажигания
Модуль зажигания на автомобиле может быть двух типов. На двигатель типа К7М устанавливается монолитный модуль зажигания, который представляет собой две двухвыводные катушки зажигания и двухканальный коммутатор.
На двигатель типа К4М устанавливаются моноблоки модуля зажига-цилиндр. В этом варианте свеча зажигания входит непосредственно в комплект модуля, высоковольтные провода отсутствуют. Модулем зажигания управляет ЭБУ.
На рис. 8 показано место расположения модуля зажигания для двигателя К7М, а на рис. 9 - для двигателя К4М.
Рис. 8. Место расположения модуля зажигания для двигателя К7М, где: 1 - модуль зажигания, 2 - соединительный разъем, 3 - высоковольтные провода, 4 - наконечник свечи зажигания
Рис. 9. Место расположения модуля зажигания для двигателя К4М, где: 1 - болт крепления катушки зажигания, 2 - модуль зажигания, 3 - свеча зажигания
Продолжение следует
Автор: Николай Пчелинцев (г. Тамбов)
Источник: Ремонт и сервис