Ogólny opis i działanie układu sterowania silnikiem (Chevrolet Captiva 1)

Opis sterownika elektronicznego układu zarządzania silnikiem (ECM)

Moduł ECM współpracuje z wieloma innymi podzespołami i systemami związanymi z emisją spalin oraz je monitoruje. Diagnostyka OBD II monitoruje działanie systemu i ustawia kod diagnostyczny błędu (DTC) w przypadku pogorszenia się sytuacji.

Działanie kontrolek usterek i zapisywanie kodów DTC zależy od rodzaju kodu DTC. Kody DTC związane z emisjami spalin są klasyfikowane jako kody typu A lub typu B. Kody typu C nie są związane z emisjami.

Moduł ECM znajduje się w komorze silnika. ECM stanowi centrum sterowania systemem zarządzania silnikiem. ECM steruje następującymi komponentami:

• Układ wtrysku paliwa
• Układ zapłonowy
• Systemy kontroli emisji
• System diagnostyki pokładowej
• Klimatyzacja i wentylatory
• Sterowanie siłownikiem przepustnicy (TAC)

Moduł ECM stale monitoruje informacje z różnych czujników i innych źródeł oraz steruje systemami, które mają wpływ na osiągi pojazdu i emisję spalin. Moduł ECM wykonuje również testy diagnostyczne różnych części systemu. Moduł ECM potrafi rozpoznawać problemy z wydajnością i powiadamiać kierowcę za pomocą kontrolek awarii. Jeśli moduł ECM wykryje problem, zapisze kod diagnostyczny. Obszar, którego dotyczy usterka, można ustalić na podstawie konkretnego kodu DTC. Ułatwia to technikowi wykonywanie napraw.

Działanie sterownika ECM

Moduł ECM może dostarczać napięcie 5 V lub 12 V do różnych czujników i przełączników. Odbywa się to poprzez zastosowanie rezystorów, które podciągają odpowiednie linie do regulowanych linii energetycznych wewnątrz modułu ECM. W niektórych przypadkach zwykły woltomierz szeregowy nie pozwala na dokonanie dokładnego pomiaru ze względu na niską rezystancję wewnętrzną. Dlatego do dokładnego pomiaru napięcia wymagany jest multimetr cyfrowy o impedancji wejściowej wynoszącej co najmniej 10 MΩ.



Moduł ECM steruje obwodami wyjściowymi poprzez dostarczanie potencjału masy lub napięcia zasilania poprzez tzw. kształtowniki wyjściowe.

EEPROM

Programowalna pamięć stała z możliwością kasowania elektrycznie (EEPROM) jest trwałym urządzeniem pamięci będącym częścią ECM. Pamięć EEPROM przechowuje informacje dotyczące programowania i kalibracji wymagane przez moduł ECM do sterowania obwodami zasilania.

Do przeprogramowania ECM wymagany jest specjalistyczny sprzęt, odpowiednie oprogramowanie i dane kalibracyjne.

Programowanie kodu częstotliwości systemu antykradzieżowego

Pojazd wyposażony jest w system antykradzieżowy współpracujący ze sterownikiem ECU. W przypadku wymiany modułu ECM należy zaprogramować w nowym module ECM kod częstotliwości modułu antykradzieżowego zamontowanego w pojeździe. Bez wykonania tej procedury samochód nie uruchomi się.

Moduł czujnika spalania stukowego

ECM za pomocą wbudowanego układu scalonego stale kontroluje stan szacunkowej schematu kontroli spalania stukowego. Moduł czujnika spalania stukowego (KS) zawiera obwody elektroniczne, które pozwalają ECM analizować sygnały z czujników spalania stukowego i zdiagnozować czujniki spalania stukowego i związane z nimi układy. Jeśli ECM wykryje, że moduł czujnika spalania stukowego nie odczytuje te sygnały, jest instalowane diagnostyczny kod usterki.

Złącze diagnostyczne

Złącze łącza danych (DLC) to 16-stykowe złącze umożliwiające technikowi odczytywanie szeregowych łączy danych podczas diagnostyki. Podłączając narzędzie skanujące do tego złącza, technik może monitorować różne parametry łącza danych szeregowych i wyświetlać informacje diagnostyczne w postaci kodów błędów. Złącze DLC znajduje się w kabinie kierowcy, pod deską rozdzielczą.

Lampka kontrolna sygnalizacji usterki

Lampka kontrolna sygnalizacji usterki znajduje się wewnątrz osłony kierownicy. Lampka kontrolna sygnalizacji usterki jest sterowany sterownikiem ECM i zapala się, gdy ECM wykryje stan, który wpływa na uwalnianie autem szkodliwych substancji.

Środki ostrożności podczas serwisowania modułu ECM

Moduł ECM jest zaprojektowany tak, aby wytrzymywać normalne prądy obciążeniowe występujące podczas eksploatacji pojazdu. Należy jednak unikać przeciążania tych obwodów. Podczas sprawdzania, czy nie doszło do przerw lub zwarć, nie uziemiaj ani nie podłączaj napięcia do żadnych obwodów ECM, chyba że otrzymasz takie polecenie. Takie obwody można testować wyłącznie za pomocą multimetru cyfrowego.

Po sprzedaży (dodatkowy) sprzęt elektryczny i próżniowy.

Uwaga: Zabrania się podłączania do pojazdu dodatkowego sprzętu napędzanego podciśnieniem. Montaż dodatkowego sprzętu napędzanego podciśnieniem może spowodować uszkodzenie podzespołów lub układów pojazdu.

Uwaga: Aby uniknąć uszkodzenia pojazdu, dodatkowe urządzenia elektryczne muszą być podłączone do układu elektrycznego pojazdu w pobliżu akumulatora (zarówno odżywianie jak i waga).

Po sprzedaży (dodatkowy) urządzenia elektryczne i podciśnieniowe to wszelkie urządzenia montowane w pojeździe po opuszczeniu fabryki, które łączą się z układem elektrycznym lub podciśnieniowym pojazdu. Konstrukcja pojazdu nie przewiduje możliwości zamontowania takiego wyposażenia.

Dodatkowy sprzęt elektryczny, nawet zainstalowany zgodnie z tymi rygorystycznymi wymaganiami, może powodować problemy z układem elektrycznym pojazdu. Może to również obejmować sprzęt niepodłączony do układu elektrycznego pojazdu, taki jak telefony komórkowe i radia. Dlatego pierwszym krokiem w diagnozowaniu jakichkolwiek problemów z układem elektrycznym pojazdu jest demontaż wszystkich dodatkowych urządzeń elektrycznych z pojazdu. Jeśli po wykonaniu tych czynności problem nadal występuje, diagnozę przeprowadza się w standardowy sposób.

Uszkodzenie spowodowane elektrycznością statyczną

Ważne: Aby zapobiec uszkodzeniu modułu ECM wskutek elektryczności statycznej, NIE dotykaj pinów złącza ECM.

Podzespoły elektroniczne stosowane w układach sterowania są często projektowane do bardzo niskich napięć. Podzespoły elektroniczne łatwo ulegają uszkodzeniu pod wpływem wyładowań elektrostatycznych. Do uszkodzenia niektórych podzespołów elektronicznych wystarczy napięcie elektrostatyczne mniejsze niż 100 V. Dla porównania, żeby człowiek poczuł wyładowanie elektrostatyczne, potrzebne jest napięcie 4000 V.

Człowiek może nabyć ładunek elektrostatyczny na kilka sposobów. Najbardziej typowe to elektryzacja cierna i indukcja elektrostatyczna. Na przykład, do elektryzowania się wskutek tarcia może dojść, gdy osoba ślizga się na siedzeniu samochodu.

Elektryzowanie za pomocą indukcji elektrostatycznej następuje, gdy osoba ubrana w dobrze izolowane buty, stojąca obok silnie naładowanego przedmiotu, na chwilę dotknie podłoża. Ładunki tego samego typu spływają do ziemi, a osoba pozostaje naładowana ładunkiem o przeciwnej polaryzacji. Ładunek elektrostatyczny może uszkodzić podzespoły elektroniczne, dlatego należy zachować ostrożność podczas obchodzenia się z nimi i ich sprawdzania.

Inspekcja urządzeń pod maską

Ważne: Ta kontrola jest bardzo istotna i musi zostać przeprowadzona ostrożnie i dokładnie.

Podczas wykonywania jakichkolwiek procedur diagnostycznych lub diagnozowania przyczyny niepowodzenia testu emisji spalin należy dokładnie sprawdzić urządzenia znajdujące się pod maską pojazdu. Często pozwala to rozwiązać problem bez konieczności podejmowania dodatkowych działań. Podczas sprawdzania należy przestrzegać następujących zasad:

• Sprawdź przewody podciśnieniowe – prawidłowe ułożenie, brak przycięć, przecięć, rozłączeń.
• Sprawdź trudno dostępne węże.
• Sprawdź przewody w komorze silnika pod kątem następujących usterek:
• Miejsca spalone lub zużyte
• Ściśnięte przewody
• Dotykanie ostrych krawędzi
• Dotykanie gorących rur wydechowych

Wymagana podstawowa wiedza

Uwaga: Niezrozumienie podstawowych zasad działania układu elektrycznego podczas wykonywania procedur diagnostycznych może skutkować błędną diagnozą lub uszkodzeniem podzespołów układu elektrycznego. Bez tej podstawowej wiedzy nie należy podejmować prób diagnozowania usterek w układzie elektrycznym.

Do efektywnego korzystania z tej części Podręcznika serwisowego konieczne są podstawowe umiejętności posługiwania się narzędziami ręcznymi.

Aby skorzystać z tej części instrukcji serwisowej, musisz posiadać podstawową wiedzę na temat działania silnika i diagnostyki elektrycznej.

• Podstawy obwodów elektrycznych – konieczna jest znajomość podstaw elektryczności oraz zrozumienie, co oznacza napięcie, prąd i rezystancja. Musisz wiedzieć, co dzieje się z obwodem elektrycznym, gdy dojdzie do jego zwarcia, i potrafić zidentyfikować zwarcie lub przerwę w obwodzie za pomocą multimetru cyfrowego. Musisz umieć czytać i rozumieć schematy elektryczne.
• Korzystanie z multimetru cyfrowego - Musisz wiedzieć, jak korzystać z multimetru cyfrowego, który jest niezwykle cennym przyrządem. Musisz umieć mierzyć napięcie (V), rezystancję (Ohm), natężenie prądu (A) i sygnały przemienne za pomocą multimetru (min/maks.) i częstotliwości (Hz).
• Korzystanie z testerów obwodów - Nie używaj lampki kontrolnej do testowania elementów sterujących silnikiem, chyba że otrzymasz specjalne instrukcje. Musisz umieć testować podzespoły za pomocą zworek i multimetru cyfrowego, nie uszkadzając przy tym styków. Należy mieć możliwość użycia zestawu adapterów testowych złącza J 35616 i korzystać z niego zawsze, gdy procedury diagnostyczne wymagają podłączenia złącza po stronie terminala.

Opis układu sterowania siłownikiem przepustnicy (TAC)

Układ Throttle Actuator Control (TAC) służy do obniżania emisji spalin, zmniejszania zużycia paliwa i poprawy ogólnych właściwości jezdnych. System Throttle Actuator Control (TAC) eliminuje połączenie mechaniczne pomiędzy pedałem przyspieszenia a przepustnicą. Układ Throttle Actuator Control (TAC) eliminuje potrzebę stosowania automatycznego tempomatu i silnika sterującego pracą biegu jałowego. Poniżej znajduje się lista komponentów układu sterowania przepustnicą (TAC):

• Zespół pedału przyspieszenia zawiera następujące elementy:
• Pedał gazu.
• Czujnik położenia pedału przyspieszenia (APP) 1.
• Czujnik 2 APP.
• Zespół przepustnicy składa się z następujących komponentów:
• Czujnik położenia przepustnicy 1 (TP)
• Czujnik położenia przepustnicy (TP) 2
• Silnik siłownika przepustnicy
• Zawór przepustnicy
• Kontroler ECU

Moduł ECM monitoruje żądanie przyspieszenia ze strony kierowcy za pośrednictwem 2 czujników APP. Zakres zmiany napięcia czujnika APP 1 wynosi w przybliżeniu od 0,98 do 4,16 V i zmienia się w miarę przesuwania pedału przyspieszenia z położenia początkowego niewciśniętego do położenia całkowicie wciśniętego. Zakres czujnika APP 2 wynosi w przybliżeniu od 0,49 do 2,08 V i zmienia się w miarę przesuwania pedału przyspieszenia z położenia początkowego niewciśniętego do położenia całkowicie wciśniętego. Moduł ECM przetwarza te informacje oraz dane z innych czujników, aby nakazać przepustnicy ustawienie się w określonej pozycji.

Przepustnicą steruje silnik elektryczny prądu stałego, zwany silnikiem siłownika przepustnicy. Moduł ECM może napędzać ten silnik do przodu lub do tyłu, kontrolując napięcie akumulatora i/lub masę dwóch sterowników pokładowych. Przepustnica utrzymywana jest w pierwotnym położeniu 7% za pomocą sprężyny powrotnej o stałej sile. Jeżeli do silnika siłownika przepustnicy nie jest dostarczany prąd, sprężyna utrzymuje przepustnicę w jej pierwotnym położeniu.

Moduł ECM monitoruje kąt przepustnicy za pomocą dwóch czujników TP. Napięcie czujnika TP 1 zmienia się od około 0,5 do 4,25 V, gdy przepustnica przesuwa się z położenia 0 procent do położenia pełnego otwarcia (WOT). Napięcie czujnika TP 2 zmienia się z około 4,45 do 0,7 V, gdy przepustnica przesuwa się z położenia 0 procent do położenia pełnego otwarcia (WOT).

Moduł ECM przeprowadza diagnostykę, która sprawdza poziomy napięcia obu czujników APP, obu czujników TP i obwodu silnika siłownika przepustnicy. Steruje również prędkością powrotną poprzez działanie obu sprężyn powrotnych, umieszczonych wewnątrz zespołu przepustnicy. Diagnostyka ta jest wykonywana w różnych momentach, w zależności od tego, czy silnik pracuje, czy nie i czy moduł ECM jest w trakcie uczenia się parametrów położenia przepustnicy.

Za każdym razem po włączeniu zapłonu moduł ECM wykonuje szybki test sprężyny powrotnej przepustnicy, aby upewnić się, że przepustnica może powrócić z pozycji 0 procent do położenia spoczynkowego 7 procent. Powinno to zapewnić możliwość powrotu przepustnicy do pierwotnego położenia w przypadku awarii w obwodzie silnika napędowego. Uwaga: Przy niskich temperaturach moduł ECM przesunie przepustnicę o 7% przy włączonym zapłonie i wyłączonym silniku, aby usunąć lód, który mógł utworzyć się na przepustnicy.

Procedura ponownego uczenia się położenia przepustnicy

Moduł ECM zapisuje szereg parametrów, w tym minimalną pozycję przepustnicy (0%), pozycję startową (7%) i prędkość powrotną obu sprężyn. Wartości te zostaną wyczyszczone lub nadpisane tylko wtedy, gdy ECM zostanie przeprogramowany lub gdy zostanie wykonana procedura ponownego uczenia położenia przepustnicy. Uwaga: Jeśli akumulator zostanie odłączony, moduł ECM przeprowadzi procedurę ponownego uczenia przepustnicy natychmiast po włączeniu zapłonu.

Procedura ponownego uczenia przepustnicy jest wykonywana po każdym włączeniu zapłonu, jeżeli silnik był wyłączony przez ponad 29 sekund i spełnione są następujące warunki:

• Prędkość obrotowa silnika jest mniejsza niż 40 obr./min.
• Prędkość samochodu wynosi 0 km/h (0 mph).
• Temperatura płynu chłodzącego silnik (ECT) wynosi od 5 do 85°C (od 41 do 185°F).
• Temperatura powietrza dolotowego wynosi od 5 do 60°C (od 41 do 140°F).
• Sygnał czujnika położenia pedału przyspieszenia odpowiada kątowi mniejszemu niż 14,9%.
• Napięcie zapłonu 1 jest większe niż 10 woltów.

Po 29 sekundach moduł ECM przesuwa przepustnicę z położenia początkowego do położenia całkowicie zamkniętego, a następnie do położenia otwarcia wynoszącego około 10%. Procedura ta trwa około 6–8 sekund. W przypadku wystąpienia jakiejkolwiek usterki w mechanizmie sterowania przepustnicą (TAC) zapisywany jest kod diagnostyczny błędu (DTC). Na początku procedury parametr licznika TAC Learn narzędzia skanującego powinien być równy 0, a do czasu zakończenia procedury powinien wzrosnąć do 11. Jeśli licznik nie zaczyna się od 0 lub nie kończy się na 11, oznacza to awarię; należy zapisać kod DTC.

Domyślne działania systemu TAC/tryby niskiego zużycia energii

Moduł ECM posiada 2 tryby niskiego poboru mocy, w które może przejść w przypadku wykrycia usterki w układzie sterowania położeniem przepustnicy. Jeżeli w obwodzie czujnika położenia pedału przyspieszenia 1 lub 2, w obwodzie czujnika położenia przepustnicy 2 lub w obwodzie czujnika położenia przepustnicy 1 przy określonej pozycji pedału przyspieszenia, moduł ECM przełącza się na jeden z dwóch trybów obniżonej mocy. W tym trybie moment obrotowy silnika jest ograniczony, więc samochód nie może osiągnąć prędkości powyżej 100 km/h (60 mph). Moduł ECM pozostaje w trybie obniżonej mocy przez cały cykl zapłonu, nawet jeśli usterka zostanie usunięta.

Jeżeli w obwodach sterowania położeniem przepustnicy zostanie wykryta usterka, rozbieżność między zadanym a rzeczywistym położeniem przepustnicy, awaria testu sprężyny powrotnej lub usterka obwodu czujnika TP 1, moduł ECM przejdzie w kolejny tryb obniżonej mocy. W tym trybie prędkość obrotowa silnika zostaje ograniczona do 2500 obr./min., a 3-6 losowo wybranych wtryskiwaczy paliwa zostaje wyłączonych. Jednocześnie wydawane jest polecenie włączenia wskaźnika niskiego poziomu naładowania baterii. Moduł ECM pozostaje w trybie obniżonej mocy przez cały cykl zapłonu, nawet jeśli usterka zostanie usunięta. Należy pamiętać, że jeśli usterka czujnika TP 1 lub obwodu sterowania położeniem przepustnicy zostanie zaobserwowana przy silniku pracującym na biegu jałowym, bez wciskania pedału przyspieszenia, silnik może zgasnąć.

Opis układu sterowania położeniem wałka rozrządu

Układ sterowania położeniem wałka rozrządu umożliwia modułowi ECM zmianę faz rozrządu wszystkich 4 wałków rozrządu podczas pracy silnika. Zespół siłownika położenia wałka rozrządu (15) zmienia położenie wałka rozrządu zgodnie ze zmianami ciśnienia oleju. Elektrozawór siłownika wałka rozrządu zmienia ciśnienie oleju, aby dostosować wyprzedzenie lub opóźnienie wałka rozrządu. Zmiana rozrządu przy jednoczesnej zmianie zużycia paliwa przez silnik pozwala na poprawę następujących parametrów:

• Moc wyjściowa silnika
• Zużycie paliwa
• Zmniejszanie toksyczności spalin

Zawór elektromagnetyczny (7) układu sterowania położeniem wałka rozrządu sterowany jest przez moduł ECM. Zmiana położenia wałka rozrządu jest kontrolowana przez czujnik położenia wału korbowego (CKP) i czujniki położenia wałka rozrządu (CMP). Aby obliczyć żądane położenie wałka rozrządu, ECM korzysta z następujących informacji:

• Sygnał czujnika temperatury płynu chłodzącego silnika (ECT)
• Szacowana temperatura oleju silnikowego (EOT)
• Sygnał czujnika przepływu masowego powietrza (MAF)
• Sygnał czujnika położenia przepustnicy (TP)
• Sygnał czujnika prędkości pojazdu (VSS)
• Współczynnik wypełnienia

Stanowisko

Zespół siłownika położenia wałka rozrządu znajduje się w obudowie zewnętrznej i jest napędzany łańcuchem rozrządu. Jednostka posiada wirnik z nieruchomymi łopatkami zamontowanymi na wałku rozrządu. Ciśnienie oleju na nieruchomych łopatkach powoduje obrót odpowiedniego wałka rozrządu względem wału korbowego. Przesuwając wałki rozrządu zaworów dolotowych, można ustawić kąt wyprzedzenia zaworu dolotowego na 50 stopni względem wału korbowego. Przesuwanie wałków rozrządu zaworów wydechowych umożliwia ustawienie opóźnienia zaworu wydechowego do 50 stopni względem wału korbowego. Po przyłożeniu ciśnienia oleju do tylnej części łopatek, wałki rozrządu powracają do 0 stopni obrotu wału korbowego lub górnego martwego punktu (GMP). Moduł ECM wydaje polecenie elektromagnesowi sterującemu położeniem wałka rozrządu, aby przesunął tłok elektromagnesu i zawór suwakowy w celu skierowania oleju do kanału wyprzedzającego (11). Olej przepływający przez układ napędowy położenia wałka rozrządu z kanału elektromagnetycznego zaworu wyprzedzającego zapłon wytwarza ciśnienie po stronie wyprzedzenia zapłonu łopatek napędowych układu sterowania położeniem wałka rozrządu. Gdy położenie wałka rozrządu ulega opóźnieniu, zawór elektromagnetyczny CMP kieruje olej do siłownika CMP przez kanał retardera (3). Moduł ECM może również nakazać elektromagnesowi siłownika sterującego położeniem wałka rozrządu zatrzymanie przepływu oleju do obu kanałów, aby zablokować aktualne położenie wałka rozrządu.

Moduł ECM steruje zaworem elektromagnetycznym położenia wałka rozrządu poprzez dostarczanie sygnału sterującego o modulacji szerokości impulsu do cewki elektromagnesu. Im wyższy współczynnik wypełnienia sygnału szerokości impulsu, tym większa zmiana w ustawieniach rozrządu wałka rozrządu. Siłownik układu sterowania położeniem wałka rozrządu posiada również sworzeń blokujący (14), który zapobiega wzajemnemu przemieszczaniu się obudowy zewnętrznej i zespołu wirnika. Zanim siłownik położenia wałka rozrządu zacznie się poruszać, sworzeń blokujący musi zostać zwolniony przez ciśnienie oleju. Moduł ECM stale porównuje sygnały czujnika położenia wałka rozrządu z sygnałem czujnika położenia wału korbowego, aby określić położenie wałka rozrządu i wykryć problemy w systemie. Jeżeli wystąpi usterka siłownika sterującego położeniem wałka rozrządu zaworów dolotowych lub wydechowych, siłownik sterujący położeniem wałka rozrządu zaworów dolotowych lub wydechowych przeciwległego rzędu cylindrów zostanie ustawiony w położeniu domyślnym — 0 stopni wału korbowego.

Działanie układu sterowania położeniem wałka rozrządu

Stan ruchu	Zmiana położenia wałka rozrządu	Cel	Wynik
Praca na biegu jałowym	Bez zmian	Minimalizowanie nakładania się zaworów	Stabilizacja prędkości biegu jałowego
Niskie obciążenie silnika	Opóźnienie zaworu	Zmniejszone nakładanie się zaworów	Stabilizacja mocy wyjściowej silnika
Średnie obciążenie silnika	Wyprzedzenie zaworu	Zwiększone nakładanie się zaworów	Oszczędność paliwa i zmniejszona emisja spalin
Niskie do średnich obrotów na minutę przy dużym obciążeniu	Wyprzedzenie zaworu	Wyprzedzanie zamknięcia zaworu dolotowego	Zwiększony moment obrotowy przy niskich i średnich prędkościach
Wysokie obroty przy dużym obciążeniu	Opóźnienie zaworu	Opóźnienie zamknięcia zaworu dolotowego	Zwiększenie mocy wyjściowej silnika