Schemat elektronicznego układu sterowania silnikiem: 1 - bateria; 2 - wyłącznik zapłonu; 3 — elektroniczna jednostka sterująca silnikiem (ECU); 4 — gniazdo diagnostyczne; 5 — czujnik ciśnienia bezwzględnego powietrza w kolektorze dolotowym; 6 - czujnik temperatury powietrza w kolektorze dolotowym; 7 - czujnik spalania stukowego; 8 - czujnik temperatury płynu chłodzącego; 9 — przekaźnik sterujący wentylatorami układu chłodzenia; 10 — przekaźnik silnika wentylatora głównego; 11 — dodatkowy przekaźnik silnika wentylatora; 12 — wentylatory elektryczne układu chłodzenia; 13 — zestaw wskaźników; 14 — czujnik fazy; 15 - diagnostyka i kontrola czujników stężenia tlenu; 16 - Czujnik nierównej drogi; 17 — przekaźnik sprężarki klimatyzacji; 18 — sprężarka klimatyzacji; 19 - czujnik prędkości pojazdu; 20 — przekaźnik pompy paliwa; 21 — moduł paliwowy; 22 — zawór elektromagnetyczny do przedmuchu adsorbera; 23 - cewka zapłonowa; 24 — zawór recyrkulacji spalin; 25 — regulacja prędkości biegu jałowego; 26 - czujnik położenia przepustnicy; 27 — dysza; 28 - czujnik położenia wału korbowego
Elementy elektronicznego układu sterowania silnikiem: 1* — czujnik nierównej drogi; 2* — czujnik temperatury powietrza dolotowego; 3* — czujnik fazy; 4* — czujnik położenia wału korbowego; 5* — czujnik położenia przepustnicy; 6 — wtryskiwacze; 7 — jednostka sterująca elektroniczna; 8 - czujnik ciśnienia bezwzględnego powietrza; 9* — gniazdo diagnostyczne; 10 — cewka zapłonowa; 11* — czujnik prędkości; 12 — blok montażowy przekaźników i bezpieczników; 13* — czujnik temperatury płynu chłodzącego; 14* — czujnik diagnostyczny stężenia tlenu; 15 - świece zapłonowe; 16 - czujnik kontroli stężenia tlenu; 17* — czujnik spalania stukowego
*Element niewidoczny na zdjęciu.
Silnik wyposażony jest w rozproszony układ wtrysku paliwa z fazami: benzyna jest dostarczana za pomocą wtryskiwaczy do każdego cylindra po kolei, zgodnie z kolejnością działania silnika.
Układ zarządzania silnikiem składa się z elektronicznej jednostki sterującej (ECU), czujników parametrów pracy silnika i pojazdu oraz siłowników.
ECU jest specjalistycznym minikomputerem.
Składa się z pamięci o dostępie swobodnym (RAM) i programowalnej pamięci stałej (PROM).
ECU znajduje się w komorze silnika — mocowana za pomocą łącznika do tablicy poszycie.
Elektroniczna jednostka sterująca silnikiem
Oprócz dostarczania napięcia do czujników i sterowania elementami wykonawczymi, ECU realizuje funkcje diagnostyczne układu sterowania silnikiem (system diagnostyki pokładowej) — wykrywa obecność usterek w elementach układu, włącza wskaźnik usterek na zestawie wskaźników i zapisuje kody usterek w swojej pamięci.
W przypadku wykrycia usterki, w celu uniknięcia negatywnych skutków (wypalenie tłoków na skutek detonacji, uszkodzenie katalizatora w razie wypadania zapłonów mieszanki paliwowo-powietrznej, przekroczenie limitów toksyczności spalin itp.), Sterownik ECU przełącza system na tryb pracy awaryjnej.
Ich istotą jest to, że gdy którykolwiek z czujników lub ich obwodów ulegnie awarii, jednostka sterująca silnikiem korzysta z danych zastępczych, zapisanych w swojej pamięci.
Kontrolka usterki układu sterowania silnikiem znajduje się na zestawie wskaźników.
Wskaźnik awarii układu zarządzania silnikiem na zestawie wskaźników
Jeżeli układ działa prawidłowo, po włączeniu zapłonu kontrolka powinna się zapalić - w ten sposób komputer sterujący sprawdza sprawność kontrolki oraz obwodu sterującego.
Po uruchomieniu silnika kontrolka powinna zgasnąć jeżeli w pamięci komputera ECU nie ma zapisanych warunków do jej aktywacji.
Zapalenie się kontrolki przy pracującym silniku informuje kierowcę, że system diagnostyki pokładowej wykrył usterkę i dalsza jazda pojazdem odbywa się w trybie awaryjnym.
Może to spowodować pogorszenie niektórych parametrów pracy silnika (moc, responsywność, ekonomia), ale jazda z takimi usterkami jest możliwa i samochód jest w stanie samodzielnie dojechać do stacji benzynowej.
Jedynym wyjątkiem jest czujnik położenia wału korbowego; Jeśli jest uszkodzony, silnik nie może pracować.
Jeśli usterka ma charakter tymczasowy, ECU wyłączy wskaźnik po 10 sekundach, pod warunkiem, że w pamięci urządzenia nie ma innych kodów błędów wymagających włączenia wskaźnika.
Kody błędów (nawet jeśli wskaźnik zgaśnie) pozostają w pamięci urządzenia i można je odczytać za pomocą specjalnego urządzenia diagnostycznego podłączonego do złącza diagnostycznego.
Złącze diagnostyczne jest umieszczone wewnątrz konsoli deski rozdzielczej, po prawej stronie pedału gazu.
Złącze diagnostyczne
Podczas usuwania kodów błędów z pamięci jednostki elektronicznej za pomocą narzędzia diagnostycznego lub poprzez odłączenie akumulatora (przez co najmniej 10 sek) wskaźnik gaśnie.
Czujniki układu sterowania dostarczają sterownikowi silnika informacji o parametrach pracy silnika i pojazdu, na podstawie których sterownik oblicza moment, czas trwania i kolejność otwierania wtryskiwaczy paliwa, moment i kolejność powstawania iskry.
Czujnik położenia wału korbowego zamontowany jest na obudowie pompy oleju.
Czujnik położenia wału korbowego
Czujnik dostarcza sterownikowi silnika informacji o prędkości obrotowej i położeniu kątowym wału korbowego.
Czujnik jest typu indukcyjnego i reaguje na ruch zębów tarczy napędowej, która jest połączona z pomocniczym kołem pasowym w pobliżu jej rdzenia.
Zęby rozmieszczone są na tarczy w odstępach co 6°.
Aby określić położenie wału korbowego, należy odciąć dwa z 60 zębów, tworząc w ten sposób szeroki rowek.
Gdy rowek ten przechodzi przez czujnik, powstaje w nim tzw. impuls synchronizacji "referencyjnej".
Szczelina montażowa między rdzeniem czujnika a wierzchołkami zębów wynosi około 1,3 mm.
Gdy dysk główny obraca się, strumień magnetyczny w obwodzie magnetycznym czujnika ulega zmianie – w jego uzwojeniu indukują się impulsy napięcia przemiennego.
Na podstawie liczby i częstotliwości tych impulsów, ECU oblicza fazę i czas trwania impulsów sterujących wtryskiwaczami i cewką zapłonową.
Czujnik fazy zamontowany jest na tylnej ścianie obudowy łożyska wałka rozrządu, obok koła pasowego wałka rozrządu.
Czujnik fazy
Sterownik ECU wykorzystuje sygnał czujnika fazy w celu koordynowania procesów wtrysku paliwa zgodnie z kolejnością zapłonu w cylindrach.
Zasada działania czujnika opiera się na efekcie Halla.
Czujnik reaguje na przepływ pływu powstający na czubku wałka rozrządu.
W zależności od położenia kątowego wału czujnik wysyła prostokątne impulsy napięciowe do jednostki sterującej.
Na podstawie sygnałów wyjściowych z czujników położenia wału korbowego i wałka rozrządu, jednostka sterująca ustala moment zapłonu oraz cylinder, do którego powinno zostać dostarczone paliwo.
W przypadku awarii czujnika fazy, ECU przełącza się na tryb wtrysku paliwa bez fazy.
Czujnik temperatury płynu chłodzącego jest zamontowany na lewym końcu głowicy cylindra.
Czujnik temperatury płynu chłodzącego
Czujnik jest termistorem o ujemnym współczynniku temperaturowym, co oznacza, że jego rezystancja maleje wraz ze wzrostem temperatury.
Sterownik silnika dostarcza do czujnika za pośrednictwem rezystora stabilizowane napięcie +5,0 V i na podstawie spadku napięcia na czujniku oblicza temperaturę płynu chłodzącego, której wartości służą do regulacji dopływu paliwa i kąta wyprzedzenia zapłonu.
Czujnik położenia przepustnicy zamontowany jest na wałku przepustnicy i jest rezystorem potencjometrycznym.
Czujnik położenia przepustnicy
Do jednego końca elementu rezystancyjnego doprowadzane jest z ECU stabilizowane napięcie +5,0 V, natomiast drugi koniec jest podłączony do masy jednostki elektronicznej.
Z trzeciego zacisku potencjometru (suwaka), który połączony jest z osią przepustnicy, pobierany jest sygnał dla jednostki sterującej.
Mierząc napięcie wyjściowe sygnału czujnika, ECU ustala aktualne położenie przepustnicy, aby obliczyć czas zapłonu i czas trwania impulsu wtrysku paliwa, a także sterować regulatorem obrotów biegu jałowego.
Czujnik ciśnienia bezwzględnego (rozrzedzenie) powietrze w kolektorze dolotowym znajduje się w komorze silnika na przednim panelu i jest połączone z kolektorem dolotowym za pomocą rury.
Czujnik ciśnienia bezwzględnego kolektora
Czujnik ocenia zmiany ciśnienia powietrza w kolektorze dolotowym, które zależą od obciążenia silnika, i zamienia je na sygnały napięcia wyjściowego.
Na podstawie tych sygnałów ECU ustala ilość powietrza trafiającego do silnika i oblicza wymaganą ilość paliwa.
Aby dostarczyć więcej paliwa przy większym kącie otwarcia przepustnicy (podciśnienie w kolektorze dolotowym jest nieznaczne) ECU wydłuża czas pracy wtryskiwaczy paliwa.
Gdy kąt otwarcia przepustnicy maleje, podciśnienie w kolektorze dolotowym wzrasta, a komputer sterujący silnikiem, przetwarzając sygnał, skraca czas pracy wtryskiwaczy.
Czujnik ciśnienia bezwzględnego w kolektorze dolotowym umożliwia sterownikowi silnika dokonywanie regulacji pracy silnika, gdy zmienia się ciśnienie atmosferyczne w zależności od wysokości.
Czujnik temperatury powietrza w kolektorze dolotowym zamontowany jest w karbowanym wężu doprowadzającym powietrze do zespołu przepustnicy.
Czujnik temperatury powietrza w kolektorze dolotowym
Czujnik jest termistorem (o takich samych parametrach elektrycznych jak czujnik temperatury płynu chłodzącego), który zmienia swój opór w zależności od temperatury powietrza.
Z informacji uzyskanych od czujnika ECU bierze pod uwagę przy obliczaniu przepływu powietrza do korekty paliwa i kąta wyprzedzenia zapłonu.
Czujnik spalania stukowego zamontowany jest na tylnej ścianie bloku cylindrów w okolicy 3. cylindra.
Czujnik spalania stukowego
Element czujnika piezoelektrycznego generuje sygnał napięcia prądu przemiennego, którego amplituda i częstotliwość odpowiadają parametrom drgań ścianki bloku cylindrów silnika.
W momencie detonacji amplituda drgań o określonej częstotliwości wzrasta.
W takim przypadku, aby zapobiec spadkowi ciśnienia, ECU przesuwa moment zapłonu w późniejszym momencie.
Czujnik kontroli stężenia tlenu montowany jest w kolektorze wydechowym.
Czujnik kontroli stężenia tlenu
Czujnik jest źródłem prądu galwanicznego, którego napięcie wyjściowe zależy od stężenia tlenu w środowisku otaczającym czujnik.
Na podstawie sygnału z czujnika o obecności tlenu w spalinach, sterownik silnika reguluje dawkę paliwa przez wtryskiwacze tak, aby skład mieszanki roboczej był optymalny dla efektywnej pracy katalizatora spalin.
Tlen zawarty w spalinach, po wejściu w reakcję chemiczną z elektrodami czujnika, wytwarza różnicę potencjałów na wyjściu czujnika, która waha się od około 0,1 V do 0,9 V.
Niski poziom sygnału odpowiada ubogiej mieszance (obecność tlenu), a wysoki poziom jest bogaty (brak tlenu).
Gdy czujnik jest w stanie zimnym, nie ma sygnału wyjściowego z czujnika, ponieważ jego rezystancja wewnętrzna w tym stanie jest bardzo duża - kilka megaomów (układ zarządzania silnikiem działa w pętli otwartej).
Do normalnej pracy czujnik stężenia tlenu musi mieć temperaturę co najmniej 300°C.
W miarę nagrzewania się czujnika jego rezystancja spada i zaczyna on generować sygnał wyjściowy.
Następnie ECU zaczyna brać pod uwagę sygnał z czujnika stężenia tlenu, aby sterować dopływem paliwa w trybie zamkniętej pętli.
Czujnik stężenia tlenu może ulec zatruciu w wyniku stosowania benzyny ołowiowej.
Obecność związków ołowiu w spalinach może doprowadzić do uszkodzenia czujnika.
W przypadku awarii czujnika lub jego obwodów, ECU steruje dopływem paliwa w obwodzie otwartym.
Czujnik diagnostyczny stężenia tlenu montowany jest za katalizatorem w rurze pośredniej układu wydechowego.
Czujnik diagnostyczny stężenia tlenu
Zasada działania czujnika diagnostycznego jest taka sama jak czujnika kontrolnego stężenia tlenu.
Aby szybko rozgrzać czujnik po uruchomieniu silnika, w czujniku wbudowano element grzewczy, sterowany przez ECU.
Sygnał generowany przez czujnik wskazuje na obecność tlenu w spalinach za katalizatorem.
Jeżeli katalizator działa prawidłowo, wskazania czujnika diagnostycznego będą się znacznie różnić od wskazań czujnika kontrolnego.
Czujnik prędkości pojazdu zamontowany jest na górze obudowy skrzyni biegów, obok mechanizmu zmiany biegów.
Czujnik prędkości pojazdu
Zasada działania opiera się na efekcie Halla.
Napęd czujnika zamontowany jest w skrzyni biegów i obraca się z częstotliwością proporcjonalną do częstotliwości obrotów przednich kół pojazdu.
Czujnik wysyła do sterownika silnika prostokątne impulsy napięciowe (poziom dolny – nie większy niż 1,0 V, poziom górny – nie mniejszy niż 5,0 V).
Te same impulsy służą do sterowania prędkościomierzem samochodu.
Liczba impulsów czujnika jest proporcjonalna do odległości przebytej przez pojazd.
ECU ustala prędkość pojazdu na podstawie częstotliwości impulsów.
Czujnik nierówności drogi zamontowany jest w komorze silnika na prawym błotniku.
Czujnik nierównej drogi
Czujnik jest przeznaczony do pomiaru amplitudy drgań ciała.
Zasada działania oparta jest na efekcie piezoelektrycznym.
Zmienne obciążenie skrzyni biegów występujące podczas jazdy po nierównych drogach wpływa na prędkość kątową wału korbowego silnika.
W tym przypadku wahania częstotliwości obrotów wału korbowego są podobne do podobnych wahań, które występują, gdy dochodzi do zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej w cylindrach silnika.
W takim przypadku, aby zapobiec fałszywemu wykryciu zapłonu, ECU wyłącza tę funkcję pokładowego systemu diagnostycznego, gdy sygnał czujnika przekroczy określony próg.
Układ zapłonowy jest częścią układu sterowania silnikiem i składa się z cewki zapłonowej, przewodów wysokiego napięcia i świec zapłonowych.
Podczas eksploatacji układ nie wymaga konserwacji ani regulacji, za wyjątkiem wymiany świec zapłonowych.
Sterowanie prądowe steruje dopływem paliwa do wtryskiwaczy w taki sposób, aby skład mieszanki roboczej był optymalny dla efektywnej pracy katalizatora spalin.
Tlen zawarty w spalinach, po wejściu w reakcję chemiczną z elektrodami czujnika, wytwarza różnicę potencjałów na wyjściu czujnika, która waha się od około 0,1 V do 0,9 V.
Niski poziom sygnału odpowiada ubogiej mieszance (obecność tlenu), a wysoki poziom jest bogaty (brak tlenu).
Gdy czujnik jest w stanie zimnym, nie ma sygnału wyjściowego z czujnika, ponieważ jego rezystancja wewnętrzna w tym stanie jest bardzo duża - kilka megaomów (układ zarządzania silnikiem działa w pętli otwartej).
Do normalnej pracy czujnik stężenia tlenu musi mieć temperaturę co najmniej 300°C.
W miarę nagrzewania się czujnika jego rezystancja spada i zaczyna on generować sygnał wyjściowy.
Następnie ECU zaczyna brać pod uwagę sygnał z czujnika stężenia tlenu, aby sterować dopływem paliwa w trybie zamkniętej pętli.
Czujnik stężenia tlenu może ulec zatruciu w wyniku stosowania benzyny ołowiowej.
Obecność związków ołowiu w spalinach może doprowadzić do uszkodzenia czujnika.
W przypadku awarii czujnika lub jego obwodów, ECU steruje dopływem paliwa w obwodzie otwartym.
Czujnik diagnostyczny stężenia tlenu montowany jest za katalizatorem w rurze pośredniej układu wydechowego.
Zasada działania czujnika diagnostycznego jest taka sama jak czujnika kontrolnego stężenia tlenu.
Aby szybko rozgrzać czujnik po uruchomieniu silnika, w czujniku wbudowano element grzewczy, sterowany przez ECU.
Sygnał generowany przez czujnik wskazuje na obecność tlenu w spalinach za katalizatorem.
Jeżeli katalizator działa prawidłowo, wskazania czujnika diagnostycznego będą się znacznie różnić od wskazań czujnika kontrolnego.
Czujnik prędkości pojazdu zamontowany jest na górze obudowy skrzyni biegów, obok mechanizmu zmiany biegów.
Zasada działania opiera się na efekcie Halla.
Napęd czujnika zamontowany jest w skrzyni biegów i obraca się z częstotliwością proporcjonalną do częstotliwości obrotów przednich kół pojazdu.
Czujnik wysyła do sterownika silnika prostokątne impulsy napięciowe (poziom dolny – nie większy niż 1,0 V, poziom górny – nie mniejszy niż 5,0 V).
Te same impulsy służą do sterowania prędkościomierzem samochodu.
Liczba impulsów czujnika jest proporcjonalna do odległości przebytej przez pojazd.
ECU ustala prędkość pojazdu na podstawie częstotliwości impulsów.
Czujnik nierówności drogi zamontowany jest w komorze silnika na prawym błotniku.
Czujnik jest przeznaczony do pomiaru amplitudy drgań ciała.
Zasada działania oparta jest na efekcie piezoelektrycznym.
Zmienne obciążenie skrzyni biegów występujące podczas jazdy po nierównych drogach wpływa na prędkość kątową wału korbowego silnika.
W tym przypadku wahania częstotliwości obrotów wału korbowego są podobne do podobnych wahań, które występują, gdy dochodzi do zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej w cylindrach silnika.
W takim przypadku, aby zapobiec fałszywemu wykryciu zapłonu, ECU wyłącza tę funkcję pokładowego systemu diagnostycznego, gdy sygnał czujnika przekroczy określony próg.
Układ zapłonowy jest częścią układu sterowania silnikiem i składa się z cewki zapłonowej, przewodów wysokiego napięcia i świec zapłonowych.
Podczas eksploatacji układ nie wymaga konserwacji ani regulacji, za wyjątkiem wymiany świec zapłonowych.
Prąd w uzwojeniach pierwotnych cewki sterowany jest przez ECU w zależności od trybu pracy silnika.
Do wniosków wtórnych (wysokie napięcie) przewody świec zapłonowych podłączone są do uzwojeń cewek: do jednego uzwojenia - cylinder 1. i 4., do drugiego - cylinder 2. i 3.
W ten sposób iskra przeskakuje jednocześnie w dwóch cylindrach (1-4 lub 2-3) – w jednym na końcu suwu sprężania (iskra robocza), w drugim - pod koniec suwu wydechu (bieg jałowy).
Cewka zapłonowa
Cewka zapłonowa jest nierozłączna i należy ją wymienić w razie awarii.
Świece zapłonowe CHAMPION RN9YC, NGK BPR6ES lub podobne innych producentów.
Świeca zapłonowa
Odstęp między elektrodami świecy zapłonowej wynosi 0,7–0,8 mm.
Rozmiar sześciokąta klucza wynosi 21 mm.
Po włączeniu zapłonu ECU uruchamia przekaźnik pompy paliwa na 2 sekundy, aby wytworzyć wymagane ciśnienie w listwie paliwowej.
Jeżeli w tym czasie rozrusznik nie zacznie obracać wałem korbowym, komputer sterujący silnikiem wyłączy przekaźnik i włączy go ponownie po rozpoczęciu kręcenia korbą.
Gdy silnik pracuje, skład mieszanki regulowany jest poprzez czas trwania impulsu sterującego podawanego do wtryskiwaczy (im dłuższy impuls, tym więcej paliwa jest dostarczane).
Jeżeli nie ma sygnału z czujnika położenia wału korbowego (wał się nie obraca, czujnik lub jego obwody są uszkodzone) ECU odcina dopływ paliwa do cylindrów.
Dopływ paliwa zostaje również odcięty w momencie wyłączenia zapłonu, co zapobiega samoczynnemu zapłonowi mieszanki w cylindrach silnika.
Podczas hamowania silnikiem (z włączonym biegiem i sprzęgłem), gdy przepustnica jest całkowicie zamknięta, a prędkość obrotowa silnika jest wysoka, wtrysk paliwa nie jest realizowany w celu zmniejszenia toksyczności spalin.
Gdy napięcie w sieci pokładowej pojazdu spada, ECU wydłuża czas gromadzenia się energii w cewce zapłonowej (do niezawodnego zapłonu mieszanki palnej) i czas trwania impulsu wtryskowego (aby zrekompensować wydłużenie czasu otwarcia wtryskiwacza).
Wraz ze wzrostem napięcia w sieci pokładowej skraca się czas akumulacji energii w cewce zapłonowej i czas trwania impulsu podawanego do wtryskiwaczy.
ECU przez przekaźnik steruje włączeniem wentylatora (wentylatorów — w obecności klimatyzacji) system chłodzenia w zależności od temperatury silnika i prędkości obrotowej wału korbowego.
Podczas serwisowania lub naprawy układu sterowania silnikiem należy zawsze wyłączyć zapłon (w niektórych przypadkach konieczne jest odłączenie zacisku przewodu od ujemnego bieguna akumulatora).
Podczas prowadzenia prac spawalniczych w samochodzie należy odłączyć przewody układu sterowania silnika z ECU.
Przed wysuszeniem samochodu w suszarni (po malowaniu) wyjmij ECU.
Podczas pracy silnika nie należy odłączać ani regulować złączy wiązki przewodów układu sterowania silnikiem ani zacisków przewodów akumulatora.
Nie uruchamiaj silnika, jeśli zaciski akumulatora i zaciski przewodu uziemiającego w silniku są poluzowane lub brudne.
Artykuł został przedrukowany ze strony internetowej ChevyMan.ru