Интерфейс за серийни данни GMLAN
Локалната мрежа на General Motors Vehicle (GMLAN) е семейство от серийни комуникационни шини (подмрежи), които позволяват на електронните контролни блокове (ECU или възли) да комуникират помежду си или с диагностичен тестер.
GMLAN поддържа три шини, високоскоростна двупроводна шина, средноскоростна двупроводна шина и едножична нискоскоростна шина.
- Високоскоростна шина (500kbps) – обикновено се използва за споделяне на данни в реално време, като зададен от водача въртящ момент, действителен въртящ момент на двигателя, ъгъл на завиване и др.
- Средноскоростна шина (приблизително 95,2 kbps) – обикновено се използва за информационна поддръжка (дисплей, навигация и т.н.), където времето за реакция на системата изисква голямо количество данни да бъдат прехвърлени за относително кратко време, като например опресняване на дисплея на графична информация.
- Нискоскоростна шина (33,33 kbps) – обикновено се използва за управлявани от драйвер устройства, където се изисква време за реакция на системата от 100-200 ms. Тази шина също поддържа високоскоростна работа при 83,33 kbps, използвана само при препрограмиране на ECU.
Решението за използване на конкретна шина на конкретно превозно средство зависи от това как са разпределени функциите между различните контролери на това превозно средство. Шините GMLAN използват комуникационния протокол за контролерска мрежа (CAN). Данните се пакетират в CAN съобщения, които се сегментират в CAN "рамки". Всеки CAN кадър включва заглавни данни (известен също като CAN идентификатор или CANId) и максимум осем (8) байта данни. Едно съобщение може да се състои от единичен кадър или множество кадъра, в зависимост от броя на байтовете данни, които определят цялото съобщение. Арбитражът на връзката се извършва само в заглавката или CANId, част от рамката.
Описание на контролера на електронната система за управление на двигателя (ECM)
Електрическата централа има електронни системи за управление, предназначени да намалят емисиите на отработени газове, като същевременно поддържат отлични характеристики на шофиране и икономия на гориво. Контролният модул на двигателя (ECM) е контролният център за тази система. ECM контролира много функции на двигателя и автомобила. ECM непрекъснато получава информация от различни сензори и други източници на данни и управлява системи, които влияят върху работата на автомобила и емисиите. Освен това ECM извършва диагностични проверки на различни части на системата. ECM може да открие неизправности и да предупреди водача чрез индикаторната лампа за неизправност (MIL). Когато бъде открита неизправност, ECM съхранява диагностичен код за неизправност (DTC), който идентифицира системата, в която е възникнала неизправността. Контролерът доставя буферирано захранващо напрежение към различни сензори и превключватели. За да определите кои системи се управляват от ECM, трябва да вземете предвид компонентите и електрическите схеми.
Работа на индикаторната лампа за неизправност (MIL)
Индикаторната лампа за неизправност (MIL) се намира на арматурното табло. MIL показва, че е възникнал проблем с емисиите.
Описание на системата за контрол на положението на педала на газта (APP)
Системата за положение на педала на газта (APP), заедно с електронните системи на автомобила и други компоненти, се използва за изчисляване и контролиране на степента на ускорение и забавяне чрез контролиране на впръскването на гориво. Така отпада необходимостта от механична връзка посредством кабел между педала на газта и системата за впръскване на гориво.
Освен всичко друго, системата APP включва следните възли:
- Сензорен модул за положение на педала на газта (APP)
- Контролен модул на двигателя (ECM)
Сензор за положение на педала на газта (APP)
Сензорът за положение на педала на газта (APP) се намира на модула на педала на газта. Сензорът се състои от 2 отделни сензора в един корпус. Сензорът за положение на педала на газта комуникира с ECM, като използва две отделни сигнални вериги, ниска еталонна и еталонна 5 V. Всеки сензор изпълнява различна функция за откриване на позицията на педала. ECM използва сензора APP, за да определи степента на ускорение или забавяне, изисквана от водача на превозното средство. Напрежението от APP сензор 1 се повишава, когато педалът на газта се натисне от приблизително 1,0 V при 0% ход на педала до 4,0 V при 100% ход на педала. Напрежението от сензора APP 2 нараства от приблизително 0,5 V при 0% ход на педала до 2,0 V при 100% ход на педала.
Описание на горивната система
Съставът на горивната система на този автомобил включва следните компоненти:
- Верига с ниско налягане
- Захранващи и връщащи тръби и маркучи
- Блок за разпределение на връщане на гориво
- Резервоар за гориво
- Помпа за подаване на гориво
- Сензори за нивото на горивото
- Горивен филтър/нагревател
- Сензор за вода в горивото (WIF)
- Верига с високо налягане
- Горивна помпа за високо налягане с дозиращ блок
- Горивна релса (Common Rail)
- Сензор за налягане в горивната шина (FRP)
- Горивни инжектори
- Регулатор на налягането в горивната релса (FRP)
Сензор за нивото на горивото
Сензорът за ниво на горивото се състои от поплавък, рамо с поплавък и керамична резисторна платка. Нивото на горивото се определя от позицията на лоста на поплавъка. Сензорът за ниво на горивото има променлив резистор, чието съпротивление се променя в зависимост от количеството гориво, останало в резервоара. Контролният модул на двигателя (ECM) изпраща информация за нивото на горивото към арматурното табло (IPC). Тази информация се използва за показване на индикатора за оставащото гориво на арматурното табло, както и предупредителния индикатор за ниско ниво на гориво (ако е оборудван). В допълнение, входът от сензора за ниво на горивото се използва от ECM за различни диагностични функции.
Помпа за подаване на гориво
Главната помпа за подаване на гориво се намира от лявата страна на резервоара за гориво. Захранването се подава към тази горивна помпа от релето на горивната помпа, което се управлява от ECM. Горивото се изпомпва от резервоара за гориво към горивната помпа за високо налягане.
Горивна помпа за високо налягане (CP1H)
Горивната помпа за високо налягане BOSCH CP1H се използва при дизелов двигател Z20S. Тази помпа е подобрена версия на модела CP1. Сега тази помпа създава налягане до 1600 бара в горивната шина. Това беше постигнато чрез укрепване на задвижването, подобряване на възлите на клапаните и предприемане на мерки за увеличаване на здравината на корпуса. За да осигури достатъчно гориво, помпата е проектирана да има общ капацитет от 160 l/h.
Необходимата мощност на помпата се регулира безстепенно с помощта на електрически задвижван дозиращ модул, разположен на горивната помпа за високо налягане. Този клапан регулира количеството гориво, подавано към релсата според нуждите на системата. Този тип контрол на горивото не само намалява изискванията за мощност на помпата, но също така намалява максималната температура на горивото. Налягането на входа, необходимо за горивната помпа за високо налягане, се осигурява от електрическа помпа за подаване на гориво, разположена на резервоара за гориво. Излишното гориво от горивната помпа за високо налягане се връща в резервоара за гориво през тръбопровода за връщане на гориво.
Горивната помпа за високо налягане е бутална помпа с тройно действие. Той свързва горивните вериги с ниско и високо налягане. Помпата се задвижва от двигателя чрез ангренажен ремък.
Комплект горивен филтър
Монтажът на горивния филтър се състои от корпус на горивния филтър, филтърен елемент, сензор за вода в горивото, нагревател за гориво и сензор за температура на горивото. Филтърният елемент улавя частици в горивото, които могат да повредят системата за впръскване на гориво. От сензора за температура на горивото сигналът се изпраща към ECM, който издава команда за загряване на горивото през нагревателя на горивото. Сензорът за вода в горивото открива наличието на вода в корпуса на горивния филтър.
Тръбопроводи за подаване и връщане на гориво
Тръбопроводите за подаване на гориво пренасят гориво от резервоара за гориво към горивната помпа за високо налягане. Тръбопроводите за връщане на гориво връщат горивото от устройството за разпределение на обратното гориво обратно към резервоара за гориво.
Горивни релси
Възелът на горивната релса разпределя гориво под налягане през горивопроводите към горивните инжектори.
Монтажът на горивната релса се състои от следните части:
- Горивна релса (Common Rail)
- Сензор за налягане в горивната шина (FRP)
- Регулатор на налягането в горивната релса (FRP)
Сензорът за налягане на горивната релса предоставя информация за налягането на горивото на ECM. ECM използва тази информация, за да контролира налягането на горивото чрез отваряне или затваряне на регулатора на налягането на горивото заедно с измервателния блок преди горивната помпа за високо налягане.
Горивни инжектори
Горивният инжектор е електромагнитно устройство, управлявано от ECM, което подава компресирано гориво в един цилиндър на двигателя. ECM захранва електромагнитния клапан на инжектора с нисък импеданс, за да отвори нормално затворения клапан. Горивото под налягане се изпуска през иглата на горивния инжектор и се връща в резервоара за гориво през тръбопроводите за връщане на гориво. Разликата в налягането на горивото над и под иглата води до отваряне на иглата. Горивото от върха на горивния инжектор се впръсква директно в горивната камера по време на такта на компресия на двигателя.
Описание на системата за подгряващи свещи
При дизеловия двигател в цилиндъра се компресира само въздух. След това, след компресиране на въздуха, част от горивото се впръсква в цилиндъра и в резултат на нагряването по време на компресията се получава запалване. Четири подгревни свещи се използват за улесняване на стартирането на двигателя.
Подгревните свещи се управляват от контролера на подгревните свещи (GCU) и подгревните свещи отнемат не повече от 3 секунди, за да се нагреят до 1000°C (1832°F). Температурата и консумацията на енергия се контролират съвместно от ECM и GCU в широк диапазон, за да отговарят на условията за предварително загряване на двигателя. Захранването се подава към всяка подгревна свещ поотделно. Подобно разположение осигурява оптимално време за нагряване на подгревните свещи, докато времето за предварително загряване може да бъде сведено до минимум, за да се намали времето за стартиране и да се удължи живота на подгревните свещи.
Първоначалното време за запалване на подгревната свещ варира в зависимост от системното напрежение и температура. При ниски температури времето за включване се увеличава.
Подгревни свещи
Подгревните свещи са нагреватели във всеки цилиндър, които работят на 4,4 V. Те се включват и управляват от PWM сигнал, когато ключът за запалване се завърти в положение "RUN" преди стартиране на двигателя. Известно време след стартиране те продължават да работят в импулсен режим и след това се изключват.
Индикаторът за подгревни свещи на арматурното табло се използва, за да ви информира за условията за стартиране на двигателя. Индикаторът на запалителната свещ не свети, докато подгревните свещи работят след стартиране на двигателя.
Контролер за подгревни свещи (GCU)
Контролерът на подгревните свещи е полупроводниково устройство, което управлява подгревните свещи. GCU е свързан към следните вериги:
- Вергия на напрежението на запалване 1.
- Верига на напрежението на батерията.
- Диагностична верига, разположена между ECM и контролера на подгревните свещи.
- Заземяваща верига на двигателя.
- Захранващите вериги на подгревните свещи са разположени между контролера на подгревните свещи и самите подгревни свещи.
Описание на системата за рециркулация на отработените газове (EGR)
Системата за рециркулация на отработените газове (EGR) се използва за намаляване на азотните оксиди (NOx) в отработените газове, произведени при високи температури на горене. Това става чрез подаване на малко количество отработени газове обратно в горивната камера. Отработените газове абсорбират част от топлинната енергия, генерирана по време на процеса на горене, и по този начин намаляват температурата на горене. Системата EGR работи само при определени температури, барометрично налягане и натоварване на двигателя, за да предотврати влошаване на характеристиките на шофиране и да увеличи мощността на двигателя.
Системата EGR се състои от следните компоненти:
- EGR клапан – EGR клапанът работи с вакуум. EGR клапанът се използва за насочване на отработените газове от изпускателната система към всмукателния колектор за рециркулация по време на процеса на горене.
- Вакуумна помпа – Вакуумът за вакуума на EGR клапана се генерира от механична помпа, задвижвана от разпределителния вал, наречена вакуумна помпа. Вакуумната помпа работи непрекъснато, когато двигателят работи.
- Соленоид за управление на вакуумния задвижващ механизъм EGR – Соленоидът за управление на вакуумния задвижващ механизъм EGR се намира в системата за вакуумно управление на EGR между вакуумната помпа и EGR клапана. ECM извежда сигнал за модулация на ширината на импулса (PWM) към заземяващата верига на електромагнитния клапан за управление на вакуума на EGR клапана, за да използва измерен вакуум от вакуумната помпа за отваряне на EGR клапана до желаната позиция. Соленоидът за управление на вакуумния задвижващ механизъм на EGR се захранва с напрежение за запалване през веригата за напрежение на запалване 1 от главното реле. Електромагнитният клапан за управление на вакуума EGR е от нормално затворен тип.
- Управление на задвижващия механизъм на дросела EGR – Дизеловите двигатели не създават достатъчно вакуум, за да позволят на рециркулираните отработени газове да навлязат сами в процеса на горене. Когато EGR дроселът е затворен, той предотвратява навлизането на свеж въздух в двигателя, което го кара да създава вакуум. Когато ECM получи команда да отвори EGR клапана, EGR дроселът получава команда да се затвори. Дроселовата клапа EGR е от нормално отворен тип.
- Сензор MAF – Сензорът MAF (масов въздушен поток) се намира в системата за всмукване на въздух между въздушния филтър и изходния порт на EGR клапана. ECM използва сигнала от сензора за масов въздушен поток (MAF), за да изчисли действителния дебит на EGR на всмукателния колектор. Когато EGR клапанът е отворен, MAF стойността намалява.
- EGR охладител – Охлаждащата течност на двигателя преминава през EGR охладителя, за да намали температурата на отработените газове, преди да влязат в EGR клапана и всмукателния колектор.
Описание на турбо системата
Турбокомпресорът увеличава мощността на двигателя чрез подаване на сгъстен въздух към горивните камери, което изгаря повече гориво с оптимална смес гориво-въздух. При конвенционален турбокомпресор турбината се върти под въздействието на изгорелите газове от двигателя върху лопатките на турбината. Това завърта колелото на компресора в противоположния край на вала на турбината, изпомпвайки повече въздух във всмукателната система.
При турбокомпресора на това превозно средство позицията на лопатките на турбината се контролира от контролера за управление на двигателя (ECM), който регулира налягането на турбото. По този начин налягането на форсиране може да се регулира независимо от оборотите на двигателя. Остриетата са фиксирани на общ пръстен, който може да се върти, за да се промени ъгълът на остриетата. ECM променя усилването в зависимост от натоварването на двигателя.
Описание на системата за дизелов филтър за твърди частици (DPF)
Системата за последваща обработка на дизеловия двигател се състои от стартов катализатор (precat), разположен в двигателното отделение, и каталитичен конвертор, разположен под каросерията (основен дизелов окислителен катализатор + покрит дизелов филтър за твърди частици).
Системите за управление и последваща обработка на двигателя са проектирани да намалят изгорелите газове като въглеводороди (HC) и въглероден окис (CO), както и прахови частици (сажди), за да отговорят на днешните строги разпоредби за емисии на отработени газове.
Дизеловият филтър за твърди частици е изработен от силициев карбид и е покрит с благороден метал. Той е проектиран да намалява въглеводородите (HC) и въглеродния окис (CO) и улавя частиците в отработените газове на двигателя, за да намали емисиите на сажди. Частиците сажди се натрупват в каналите на дизеловия филтър с покритие и се изгарят на редовни интервали (в процес, наречен "регенерация"), за да се предотврати запушването на филтъра. Прекомерното натрупване на сажди във филтъра може да доведе до спад в мощността на двигателя и повреда на филтъра по време на регенерацията. За да се повиши температурата на отработените газове по време на регенерацията, допълнително гориво се впръсква във филтъра през множество инжектори. По това време температурата в DPF се повишава до приблизително 600°C и натрупаните сажди се окисляват или изгарят,
Тръбите за налягане, свързани към сензора за диференциално налягане, измерват нивото на отлаганията на сажди в покрития филтър за твърди частици и предпазват двигателя, като инициират процес на регенерация, когато се достигне критично ниво на сажди.
Катализаторът на стартера на двигателното отделение (precat) и главният каталитичен конвертор на дизела (DOC) са покрити с благороден метал и служат за намаляване на съдържанието на въглеводороди (HC) и въглероден оксид (CO) в отработените газове. Освен това, по време на регенерация, тези агрегати допринасят за повишаване на температурата на отработените газове чрез изгаряне на допълнително впръсканото гориво. Допълнителното впръскване на гориво в цилиндрите позволява регенерация при всякакви условия на работа на двигателя, както и при всякакви стойности на външна температура и налягане. Процесът на регенерация протича гладко и обикновено е незабележим за водача на автомобила.