| Номер | Bosch M1.5.4 (1411020 и 1411020-70) Январь 5.1.1 (71) | Bosch M1.5.4 (40/60) Январь-5.1 (41/61) Январь 5.1.2 (71) | Bosch MP7.0 |
| 1 | Зажигание 1-4 цилиндра. | Зажигание 1-4 цилиндра. | Зажигание 1-4 цилиндра. |
| 2 | . | Массовый провод зажигания. | . |
| 3 | Реле топливного насоса | Реле топливного насоса | Реле топливного насоса |
| 4 | Шаговый двигатель PXX(A) | Шаговый двигатель PXX(A) | Шаговый двигатель PXX(A) |
| 5 | Клапан продувки адсорбера. | ||
| 6 | Реле вентилятора системы охлаждения | Реле вентилятора системы охлаждения | Реле вентилятора левого (только на Нивах) |
| 7 | Входной сигнал датчика расхода воздуха | Входной сигнал датчика расхода воздуха | Входной сигнал датчика расхода воздуха |
| 8 | . | Входной сигнал датчика фазы | Входной сигнал датчика фазы |
| 9 | Датчик скорости | Датчик скорости | Датчик скорости |
| 10 | . | Общий. Масса датчика кислорода | Масса датчика кислорода |
| 11 | Датчик детонации | Датчик детонации | Вход 1 датчика детонации |
| 12 | Питание датчиков. +5 | Питание датчиков. +5 | Питание датчиков. +5 |
| 13 | L-line | L-line | L-line |
| 14 | Масса форсунок | Масса форсунок | Масса форсунок. Силовая «земля» |
| 15 | Управление форсунками 1-4 | Нагреватель датчика кислорода | Лампа CheckEngine |
| 16 | . | Форсунка 2 | Форсунка 3 |
| . | Клапан рециркуляции | Форсунка 1 | |
| 18 | Питание +12В неотключаемое | Питание +12В неотключаемое | Питание +12В неотключаемое |
| 19 | Общий провод. Масса электроники | Общий провод. Масса электроники | Общий провод. Масса электроники |
| 20 | Зажигание 2-3 цилиндра | Зажигание 2-3 цилиндра | |
| 21 | Шаговый двигатель PXX(С) | Шаговый двигатель PXX(С) | Зажигание 2-3 цилиндра |
| 22 | Лампа CheckEngine | Лампа CheckEngine | Шаговый двигатель PXX(B) |
| 23 | . | Форсунка 1 | Реле кондиционера |
| 24 | Масса шагового двигателя | Масса выходных каскадов шагового двигателя | Силовое заземление |
| 25 | Реле кондиционера | Реле кондиционера | . |
| 26 | Шаговый двигатель PXX(B) | Шаговый двигатель PXX(B) | Масса датчиков ДПДЗ, ДТОЖ, ДМР |
| 27 | Клемма 15 замка зажигания | Клемма 15 замка зажигания | Клемма 15 замка зажигания |
| 28 | . | Входной сигнал датчика кислорода | |
| 29 | Шаговый двигатель PXX(D) | Шаговый двигатель PXX(D) | Входной сигнал датчика кислорода 2 |
| 30 | Масса датчиков ДМРВ, ДТОЖ, ДПДЗ, ДД, ДПКВ | Масса датчиков ДМРВ, ДТОЖ, ДПДЗ, ДД, ДПКВ | Вход 2 датчика детонации |
| 31 | . | Резервный выход сильноточный | Входной сигнал датчика неровной дороги |
| 32 | . | . | Сигнал расхода топлива |
| 33 | Управление форсунками 2-3 | Нагреватель датчика кислорода. | . |
| 34 | . | Форсунка 4 | Форсунка 4 |
| 35 | . | Форсунка 3 | Форсунка 2 |
| 36 | . | Выход. Клапан управления длиной впускной трубы. | Главное реле |
| 37 | Питание. +12В после главного реле | Питание. +12В после главного реле | Питание. +12В после главного реле |
| 38 | . | Резервный выход слаботочный | . |
| 39 | . | . | Шаговый двигатель РХХ (С) |
| 40 | . | Резервный вход дискретный высокий | |
| 41 | Запрос включения кондиционера | Запрос включения кондиционера | Нагреватель датчика кислорода 2 |
| 42 | . | Резервный вход дискретный низкий | . |
| 43 | Сигнал на тахометр | Сигнал на тахометр | Сигнал на тахометр |
| 44 | СО — потенциометр | Датчик температуры воздуха | . |
| 45 | Датчик температуры охлаждающей жидкости | Датчик температуры охлаждающей жидкости | Датчик температуры охлаждающей жидкости |
| 46 | Главное реле | Главное реле | Реле вентилятора охлаждения |
| 47 | Разрешение программирования | Разрешение программирования | Вход сигнала запроса включения кондиционера |
| 48 | Датчик положения коленвала. Низкий уровень | Датчик положения коленвала. Низкий уровень | Датчик положения коленвала. Низкий уровень |
| 49 | Датчик положения коленвала.Высокий уровень | Датчик положения коленвала.Высокий уровень | Датчик положения коленвала.Высокий уровень |
| 50 | . | Датчик положения клапана рециркуляции | Разрешение программирования |
| 51 | . | Запрос на включение гидроусилителя руля | Нагреватель ДК |
| 52 | . | Резервный вход дискретный низкий | . |
| 53 | Датчик положения дроссельной заслонки | Датчик положения дроссельной заслонки | Датчик положения дроссельной заслонки |
| 54 | Сигнал расхода топлива | Сигнал расхода топлива | Шаговый двигатель РХХ (D) |
| 55 | K-line | K-line | K-line |
2shemi.ru
| 1 | белый | Катушки зажигания 1 и 4 ( КЗ/1-4) Цепь управления зажиганием. Создает возбуждение в катушке зажигания 1 и 4. |
| 2 | черный/белый | Заземление блока управления. ( Общий GNI) Контакт соединен с «массой» автомобиля. Напряжение на контакте относительно «массы» должно быть близким к нулю. |
| 3 | белый/зеленый | Реле бензонасоса (РБН ) Управление реле системы топливоподачи. Включение зажигания является для блока управления сигналом на подключение питания (+12 В) к реле системы топливоподачи. При отсутствии опорных сигналов положения коленчатого вала блок управления выключает реле. При возобновлении опорных сигналов положения к.в. блок вновь включает реле бензонасоса. |
| 4 | синий/голубой | Регулятор дополнительного воздуха* ( РДВ/1 ) |
| 5 | Не используется | |
| 6 | белый/черный | Входной сигнал с датчика массового расхода воздуха «-» (ДМРВ.) |
| 7 | черный/желтый | Входной сигнал с датчика массового расхода воздуха «+» (ДМРВ+) |
| 8 | розовый | Входной сигнал с датчика положения распределительного вала «+» (ДПРВ +) |
| 9 | Не используется | |
| 10 | Не используется | |
| 11 | зеленый/белый | Входной сигнал с датчика детонации «+» (ДД +) Сигнал представляет собой напряжение, подаваемое на блок управления с датчика детонации для обнаружения детонации. Блок корректирует угол опережения зажигания в зависимости от уровня детонации для ее гашения |
| 12 | белый/желтый | Выход питания датчика положения дроссельной заслонки (ДПДЗ (питание) |
| 13 | коричневый | L — линия диагностики (L — Line) |
| 14 | черный | Заземление блока управления (Общий GNP) Контакт соединен с «массой» автомобиля. Напряжение на контакте относительно массы должно быть близким к нулю. |
| 15 | Не используется | |
| 16 | розовый/зеленый | Форсунка 2( Ф/2) |
| 17 | оранжевый | Форсунка 1 ( Ф/1) Управление форсунками. Напряжение на данные контакты поступает через форсунки, соединенные с +12 В. При включенном зажигании и неработающем двигателе напряжение на контактах равно напряжению аккумулятора. На холостом ходу система зарядки несколько повышает это напряжение. При более высоких частотах вращения или большей нагрузке двигателя возросшая частота и длительность импульса впрыска форсунки вызывают некоторое снижение напряжения по сравнению с напряжением на холостом ходу. |
| 18 | синий | Клемма 30 аккумулятора + 12 В ( 30 ) Обеспечивает постоянное питание +12 В электронного блока, в том числе при выключенном зажигании. Напряжение поступает через плавкий предохранитель. |
| 19 | синий/красный | Общий(Общий GNO) Контакт соединен с «массой» автомобиля. Напряжение на контакте должно быть равно нулю. |
| 20 | коричневый/белый | Катушки зажигания 2 и 3 ( КЗ/2-3 ) Цепь управления зажиганием. Создает возбуждение в катушке зажигания 2 и 3. |
| 21 | Не используется | |
| 22 | розовый/голубой | Лампа диагностики (ЛД ) Управление лампой диагностики. Электронный блок обеспечивает «массу» для включения лампы диагностики. При включенном зажигании и неработающем двигателе лампа должна загораться на 0,6 с и гаснуть, а напряжение на контакте относительно «массы» должно быть близким к нулю. Когда лампа включена, это напряжение совпадает с напряжением аккумулятора. |
| 23 | Не используется | |
| 24 | красный/розовый | Заземление блока управления ( Общий GNI) Контакт соединен с «массой» автомобиля. Напряжение на контакте относительно «массы» должно быть близким к нулю. |
| 25 | Не используется | |
| 26 | желтый/черный | Регулятор дополнительного воздуха ( РДВ/2 ) |
| 27 | оранж./белый | Замок зажигания, клемма 15 (15) Сигнал «включение» на блок управления с цепи замка зажигания. Сигнал не является питанием блока, он сигнализирует ему о том, что зажигание включено. Напряжение равно напряжению аккумулятора, когда замок зажигания находится в положении «зажигание» или «стартер». |
| 28 | Не используется | |
| 29 | Не используется | |
| 30 | красный/зеленый | Общий датчиков ( Общий GNA ) Контакт соединен с «массой» автомобиля. Напряжение на контакте относительно «массы» должно быть близким к нулю. |
| 31 | желтый/белый | Канал управления прожитом датчика массового расхода воздуха (прожиг ДМРВ) |
| 32 | Не используется | |
| 33 | Не используется | |
| 34 | оранж./красный | Форсунка 4( Ф/4) |
| 35 | желтый/зеленый | Форсунка 3( Ф/3) см. контакты 16 и 17. |
| 36 | кори ч/голубо и | Входной сигнал с потенциометра регулировки СО (ПТСО +) |
| 37 | оранж./зеленый | Вход+12В(12) |
| 38 | Не используется | |
| 39 | Не используется | |
| 40 | Не используется | |
| 41 | Не используется | |
| 42 | Не используется | |
| 43 | синий/черный | Выходной сигнал (логического уровня) на тахометр |
| 44 | белый/розовый | Входной сигнал с датчика температуры воздуха на впуске (ДТВ) |
| 45 | белый/синий | Входной сигнал с датчика температуры охлаждающей жидкости (ДТОХЛ ) Электронный блок управления посылает сигнал 5 В на датчик температуры охлаждающей жидкости, который представляет собой термистор. Датчик, соединенный также с «массой», меняет напряжение в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. |
| 46 | белый/коричневый | Главное реле ( РГЛ ) |
| 47 | Не используется | |
| 48 | желтый/синий | Входной сигнал с датчика положения коленчатого вала «-» (ДПКВ -) |
| 49 | белый/голубой | Входной сигнал с датчика положения коленчатого вала (Дпкв+) Контакты обеспечивают электронный блок данными о частоте вращения и положении коленчатого вала. При включенном зажигании, но неработающем двигателе напряжение должно быть ниже 1В. При вращении коленчатого вала напряжение увеличивается с ростом частоты вращения. |
| 50 | Не используется | |
| 51 | Не используется | |
| 52 | Не используется | |
| 53 | зеленый | Входной сигнал с датчика положения дроссельной заслонки «+» (ДПДЗ+) Напряжение входного сигнала датчика положения дроссельной заслонки, которое соответствует фактическим изменениям положения дроссельной заслонки, изменяется в диапазоне от 0 до 5 В. Как правило, на холостом ходу напряжение ниже 1 В, а при полностью открытой дроссельной заслонке составляет 4,4…4,7 В. |
| 54 | Не используется | |
| 55 | красный/синий | К — линия диагностики ( K-Line ) По этой линии осуществляется связь с диагностическим оборудованием (тестер, стенд и т. д.) |
2shemi.ru
Система управления двигателем
Конструкция
|
Рис. 2.30. Структурная схема системы управления двигателем |
На рисунке 2.30 показана конфигурация электронной системы управления двигателем.
Основные узлы системы управления двигателем
|
Рис. 2.31. Расположение основных компонентов системы управления двигателей 1ZZ-FE И 3ZZ-FE |
В состав систем управления двигателей 1ZZ-FE и 3ZZ-FE входят узлы перечисленные в таблице 2.6.
ЭБУ двигателя
ЭБУ двигателя выполнен на основе 32-битного процессора.
Кислородный датчик и датчик состава топливовоздушной смеси
|
Рис. 2.32. Кислородный датчик и датчик состава топливовоздушной смеси |
Малогабаритный кислородный датчик и датчик состава топливовоздушной смеси небольшой массы устанавливается во впускной трубопровод. Часть воздуха, поступающего в двигатель, проходит через зону измерения датчика (рис. 2.32). Благодаря тому, что масса и расход потока воздуха, поступающего в двигатель, измеряются непосредственно, повышена точность измерения и уменьшено сопротивление, которое создает датчик во впускном трубопроводе.
В датчике имеется встроенный датчик температуры воздуха.
Датчик положения коленчатого вала
|
Рис. 2.33. Датчик положения коленчатого вала |
На задающем роторе коленчатого вала имеется 34 зуба и участок, на котором 2 зуба пропущено. Датчик положения коленчатого вала посылает сигнал через каждые 10°, а по участку с пропущенными зубьями определяется верхняя мертвая точка (рис. 2.33).
Датчик положения распредвала
|
Рис. 2.34. Датчик положения распредвала |
Для определения положения на распредвале впускных клапанов установлен задающий ротор, с помощью которого формируются 3 импульса на каждые два оборота коленчатого вала (рис. 2.34).
Датчик детонации (плоского типа)
|
Рис. 2.35. Диаграмма рабочих характеристик датчиков детонации |
В обычных датчиках детонации (резонансного типа) имеется пластина, резонансная частота колебаний которой совпадает с частотой детонации двигателя. Она позволяет регистрировать колебания вблизи частоты резонанса.
В отличие от такой конструкции плоский датчик детонации (нерезонансного типа) позволяет регистрировать вибрацию в более широком диапазоне частот (примерно 6–15 кГц) и обладает следующим преимуществами.
Частота детонации двигателя слегка изменяется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Датчик детонации плоского типа позволяет регистрировать вибрацию даже при изменении частоты детонации двигателя. Таким образом, по сравнению с традиционными датчиками детонации, расширены возможности по регистрации вибрации, что позволяет более точно регулировать угол опережения зажигания.
Конструкция
|
Рис. 2.36. Конструкция обычного и плоского датчиков детонации |
Датчик детонации плоского типа крепится к двигателю при помощи шпильки, ввернутой в блок цилиндров (рис. 2.36). Отверстие под шпильку проходит через центр датчика.
Внутри датчика, в верхней его части, установлен стальной грузик, который через изолятор опирается на пьезоэлектрический элемент.
В датчик встроен резистор регистрации разомкнутой/короткозамкнутой цепи.
Принцип работы
Вибрация детонации двигателя передается на стальной грузик, который давит на пьезоэлектрический элемент. В результате образуется электродвижущая сила.
Резистор регистрации разомкнутой/ короткозамкнутой цепи
|
Рис. 2.37. Блок-схема резистора регистрации разомкнутой/короткозамкнутой цепи |
Если зажигание включено, резистор регистрации разомкнутой/короткозамкнутой цепи датчика детонации и резистор в ЭБУ двигателя поддерживают постоянное напряжение на клемме KNK1. Напряжение на клемме постоянно контролирует интегральная микросхема ЭБУ двигателя. Если цепь между датчиком детонации и ЭБУ двигателя размыкается или замыкается накоротко, напряжение на клемме KNK1 изменяется, и ЭБУ двигателя регистрирует размыкание/короткое замыкание цепи, записывая при этом в память электронный код DTC P0325.
Рекомендация по техническому обслуживанию
В связи с вводом в схему резистора разомкнутой/короткозамкнутой цепи изменена методика проверки датчика.
|
Рис. 2.38. Схема установки датчика детонации |
Во избежание накопления влаги в разъеме следует устанавливать датчик детонации плоского типа, как показано на рисунке 2.38.
Датчик положения дроссельной заслонки
|
Рис. 2.39. Блок-схема и диаграмма работы датчика положения дроссельной заслонки |
Датчик положения дроссельной заслонки установлен на корпусе дроссельной заслонки. Он предназначен для определения угла открытия дроссельной заслонки. Датчик положения дроссельной заслонки (датчик Холла) состоит из интегральной микросхемы с датчиками Холла и постоянных магнитов, вращающихся вокруг нее. Магниты установлены вокруг оси дроссельной заслонки и поворачиваются синхронно с ней.
Когда дроссельная заслонка открывается, магниты поворачиваются вместе с ней. Датчики Холла распознают изменение магнитного потока и генерируют выходное напряжение соответствующей величины на клеммах VTA1 и VTA2. Данный сигнал используется для формирования сигнала открытия дроссельной заслонки в ЭБУ двигателя.
Такая конструкция не только обеспечивает высокую точность определения положения дроссельной заслонки, но также отличается простотой и надежностью, поскольку использует бесконтактный принцип. Кроме того, в целях повышения надежности работы датчика для формирования выходных сигналов используются две системы с различными выходными характеристиками.
Рекомендация по техническому обслуживанию
Так как в датчике используется микросхема с датчиком Холла, методика проверки отличается от методики проверки обычного датчика положения дроссельной заслонки.
Датчик положения педали акселератора
|
Рис. 2.40. Блок-схема и диаграмма работы датчика положения педали акселератора |
Датчик положения педали акселератора преобразует ход педали в электрические сигналы с двумя различными характеристиками и передает их в ЭБУ двигателя. Сигнал VPA1 имеет линейную характеристику и подается на протяжении всего хода педали акселератора. Сигнал VPA2 имеет смещенную характеристику напряжения.
Электронный впрыск EFI
|
Рис. 2.41. Диаграмма синхронного и асинхронного впрысков |
Система EFI L-типа непосредственно определяет массу воздуха, поступающего в двигатель, с помощью расходомера воздуха с проволочным элементом.
Используется распределенная система впрыска (когда топливо впрыскивается в каждый цилиндр один раз за два оборота коленчатого вала).
Существует два типа впрыска топлива:
– первый способ представляет собой синхронный впрыск, когда в основную длительность впрыска вносится поправка, основанная на сигналах с датчиков. в этом случае впрыск осуществляется в одном и том же положении коленчатого вала;
– второй способ является асинхронным впрыском, когда единый момент впрыска для всех форсунок определяется по сигналам от датчиков, безотносительно положения коленчатого вала. чтобы уменьшить износ двигателя и расход топлива, система включает подачу топлива при определенных условиях движения.
При низкой температуре охлаждающей жидкости и во время работы двигателя на малых оборотах система обеспечивает впрыск дополнительного топлива.
Интеллектуальная электронная система управления дроссельной заслонкой ETCS-i
|
Рис. 2.42. Структурная схема системы |
Система ETCS-i обладает исключительными возможностями регулирования положения дроссельной заслонки на любых режимах работы двигателя. В новых двигателях 1ZZ-FE и 3ZZ-FE механическое управление дроссельной заслонкой отсутствует, а на педали акселератора установлен датчик положения педали.
В системе с корпусом дроссельной заслонки традиционной конструкции угол открытия дроссельной заслонки определяется ходом педали акселератора. В отличие от этого в системе ETCS-i ЭБУ двигателя рассчитывает оптимальное положение дроссельной заслонки, исходя из условий движения, и устанавливает его, управляя электродвигателем привода.
Система ETCS-i обеспечивает управление системой холостого хода ISC, системой круиз-контроля, противопробуксовочной системой TRC и системой курсовой устойчивости VSC.
В случае выявления неисправностей в работе система переходит в аварийный режим.
Принцип работы
|
Рис. 2.43. Диаграмма работы системы управления при разгоне и замедлении |
В зависимости от режима эксплуатации ЭБУ двигателя определяет требуемый угол открытия дроссельной заслонки и управляет электродвигателем привода дроссельной заслонки. Режимы за которые отвечает ЭБУ двигателя перечислены ниже.
Нелинейный режим.
Режим холостого хода.
Управление дроссельной заслонкой при работе противопробуксовочной системы (TRC).
Режим координации с системой VSC.
Круиз-контроль.
Нелинейный режим
Система устанавливает дроссельную заслонку в оптимальное положение, соответствующее условиям движения, то есть положению педали акселератора и частоте вращения двигателя, обеспечивая точное управление дроссельной заслонкой и комфортный ход автомобиля на всех режимах.
Режим холостого хода
ЭБУ двигателя регулирует положение дроссельной заслонки, постоянно поддерживая оптимальную частоту вращения на холостом ходу.
Управление дроссельной заслонкой
при работе противопробуксовочной системы (TRC)
Если включена противопробуксовочная система (TRC), при значительной пробуксовке ведущего колеса ЭБУ системы противоскольжения посылает сигнал на закрывание дроссельной заслонки, помогая тем самым сохранить управляемость автомобиля и тяговое усилие на колесах.
Режим координации с системой VSC
Для повышения эффективности работы системы VSC положение дроссельной заслонки регулируется совместно с ЭБУ системы противоскольжения.
Круиз-контроль
ЭБУ двигателя со встроенным ЭБУ круиз-контроля непосредственно регулирует положение дроссельной заслонки, поддерживая постоянную скорость движения.
Работа датчика положения педали акселератора в аварийном режиме
|
Рис. 2.44. Схема работы датчика положения педали акселератора в аварийном режиме |
Для передачи сигнала датчика положения педали акселератора предусмотрено две цепи (основная и вспомогательная). При неисправности одной из цепей датчика ЭБУ двигателя определяет неправильную разность напряжения сигналов в двух цепях и переключается в аварийный режим. чтобы сохранить возможность управления автомобилем в аварийном режиме, для определения положения педали акселератора используется неповрежденная цепь.
Если неисправны обе цепи датчика, ЭБУ двигателя распознает неправильные напряжения сигналов в обеих цепях и отключает систему управления дроссельной заслонкой. В таком режиме автомобиль может двигаться с частотой вращения коленчатого вала, равной частоте вращения холостого хода.
Для передачи сигнала датчика положения дроссельной заслонки предусмотрено две цепи (основная и вспомогательная). При неисправности одной из цепей датчика ЭБУ двигателя определяет неправильную разность напряжения сигналов в обеих цепях, отключает питание электродвигателя привода дроссельной заслонки и переключается в аварийный режим. При этом под воздействием возвратной пружины дроссельная заслонка устанавливается в предварительно заданное приоткрытое положение. Таким образом, автомобиль может двигаться в аварийном режиме. Мощность двигателя при этом регулируется изменением объема впрыскиваемого топлива и изменением угла опережения зажигания, в зависимости от положения педали акселератора.
В таком же режиме будет осуществляться управление, если ЭБУ определит неисправность электродвигателя привода дроссельной заслонки.
Электронная система изменения фаз газораспределения WT-i
|
Рис. 2.45. Схема работы электронной системы изменения фаз газораспределения WT-i |
Система VVT-i предназначена для регулирования угла поворота распределительного вала впускных клапанов в диапазоне 40° (по углу поворота коленчатого вала) и установки фаз газораспределения, оптимально соответствующих режимам работы двигателя. Система позволяет увеличить крутящий момент при любой частоте вращения коленчатого вала, а также помогает сократить расход топлива и уменьшить содержание вредных веществ в отработавших газах (рис. 2.45).
|
Рис. 2.46. Блок-схема электронной системы изменения фаз газораспределения WT-i |
По частоте вращения коленчатого вала, объему воздуха, поступающего в двигатель, положению дроссельной заслонки и температуре охлаждающей жидкости ЭБУ двигателя определяет оптимальные фазы газораспределения для любых режимов работы двигателя и управляет гидравлическим клапаном изменения фаз. Кроме того, обрабатывая сигналы датчиков положения распределительного и коленчатого валов, ЭБУ двигателя определяет фактически установленные фазы газораспределения, обеспечивая обратную связь в управлении фазами газораспределения (рис. 2.46).
Блок управления WT-i
|
Рис. 2.47. Результат работы системы WT-i |
Блок управления состоит из корпуса с приводом от цепи клапанного механизма и направляющего аппарата, соединенного с распределительным валом впускных клапанов.
Масло под давлением поступает по каналу впускного распределительного вала в гидравлический клапан, управляемый ЭБУ двигателя. Затем клапан перераспределяет масло в зависимости от команд ЭБУ либо в канал опережения, либо в канал запаздывания открытия впускных клапанов, что в свою очередь приводит к повороту направляющего элемента WT-i, обеспечивая при этом бесступенчатое изменение фаз газораспределения впускных клапанов.
Когда двигатель не работает, распределительный вал впускных клапанов занимает положение наибольшего запаздывания, обеспечивающее наилучшие пусковые характеристики двигателя.
Если сразу после запуска двигателя в блок управления VVT-i не подается масло под давлением, стопорный штифт блокирует вращение блока управления VVT-i, предотвращая детонацию.
Гидравлический клапан изменения фаз
Гидравлический клапан изменения фаз управляет положением золотникового клапана в соответствии с циклическими командами ЭБУ двигателя. В результате масло под давлением подается в контроллер WT-i, чтобы повернуть распределительный вал в сторону опережения или запаздывания. Когда двигатель не работает, гидравлический клапан изменения фаз газораспределения занимает положение наибольшего запаздывания.
Принцип работы (опережение)
|
Рис. 2.48. Блок управления WT-i |
Если гидравлический клапан изменения фаз под воздействием сигналов опережения с ЭБУ двигателя расположен так, как изображено на рисунке 2.48, результирующее давление масла подается в направляющий элемент со стороны опережения, при этом распределительный вал поворачивается в направлении опережения угла открытия клапанов.
Принцип работы (запаздывание)
|
Рис. 2.49. Схема изменеия фаз золотникового клапана |
Если гидравлический клапан изменения фаз под воздействием сигналов запаздывания с ЭБУ двигателя расположен так, как изображено на рисунке 2.49, то масло под давлением подается в направляющий элемент со стороны запаздывания, при этом распределительный вал поворачивается в направлении запаздывания угла открытия клапанов.
|
Рис. 2.50. Направление опережения угла открытия клапанов |
|
Рис. 2.51. Направление запаздывания угла открытия клапанов |
Фиксация вала в установленном положении
После установки распредвала в требуемое положение гидравлический клапан изменения фаз занимает нейтральное положение, фиксируя распредвал до тех пор, пока не изменятся условия движения. Таким образом, регулируются фазы газораспределения, и предотвращается ненужное в данный момент вытекание моторного масла.
Управление топливным насосом
|
Рис. 2.52. Блок-схема управления топливным насосом |
На случай срабатывания подушки безопасности при фронтальном или боковом столкновении предусмотрена функция выключения подачи топлива с выключением топливного насоса. Функция активизируется по сигналу срабатывания подушки безопасности с блока датчиков подушек безопасности, который регистрируется ЭБУ двигателя; ЭБУ двигателя выключает реле размыкания цепи. После выключения подачу топлива можно возобновить и запустить двигатель поворотом ключа в замке зажигания из положения OFF в положение ON.
Управление отключением кондиционера воздуха
|
Рис. 2.53. Схема подключения на моделях без кондиционера |
|
Рис. 2.54. Схема подключения на моделях с кондиционером |
На моделях без кондиционера ЭБУ двигателя регулирует скорость вращения вентилятора системы охлаждения по сигналам датчика температуры охлаждающей жидкости.
На моделях с кондиционером предусмотрено две скорости вращения вентилятора системы охлаждения: низкая и высокая. ЭБУ двигателя дает команду на включение высокой скорости в зависимости от сигналов датчика температуры жидкости в системе охлаждения и датчика давления кондиционера. Управление низкой скоростью осуществляется блоком управления кондиционером.
Функция управления стартером «Полуавтоматический запуск»
|
Рис. 2.55. Блок-схема работы системы управления стартером |
На новой модели автомобиля используется функция управления стартером «Полуавтоматический запуск». При нажатии кнопки запуска двигателя данная функция действует до тех пор, пока двигатель не запустится. При этом должна быть нажата педаль тормоза (на моделях с мультимодальной механической коробкой передач М-МТ) или педаль сцепления (на моделях с МКП). Таким образом, повышается надежность запуска двигателя и исключается возможность работы стартера после запуска двигателя.
Если ЭБУ двигателя получает с ЭБУ системы электропитания сигнал запуска, система следит за сигналом частоты вращения коленчатого вала (NE) и не выключает стартер до момента запуска двигателя. Кроме того, если ЭБУ двигателя получает с ЭБУ системы электропитания сигнал запуска, но определяет, что двигатель уже работает, он не включит стартер.
Принцип работы
|
Рис. 2.56. Диаграмма работы системы управления стартером |
Как показано на рисунке 2.56, в момент получения ЭБУ двигателя сигнала запуска (STSW) от ЭБУ системы электропитания ЭБУ двигателя подает сигналы STAR и ACCR на ЭБУ системы электропитания. Последний в свою очередь подает сигнал на реле стартера для включения стартера. Если двигатель уже работает, ЭБУ двигателя не подает сигналы STAR и ACCR на ЭБУ системы электропитания. Поэтому ЭБУ системы электропитания не подает питание на реле стартера.
После включения стартера и после того, как частота вращения коленчатого вала превысит примерно 500 мин–1, ЭБУ двигателя определяет, что двигатель запущен, и выключает стартер.
Если в двигателе имеется неисправность, и он не заводится, стартер работает в течение максимально допустимого времени, после чего автоматически выключается. Максимальное время работы стартера составляет примерно от 2 до 25 с, в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. Если температура охлаждающей жидкости очень низкая, стартер работает около 25 с, а при достаточно прогретом двигателе стартер работает не более 2 с.
Чтобы устранить дополнительную нагрузку при нестабильном напряжении во время запуска двигателя, на это время система отключает питание вспомогательного оборудования.
В системе предусмотрены следующие ступени защиты:
– если двигатель уже работает, стартер не включится, даже если повернуть ключ зажигания в положение START;
– даже если водитель удерживает ключ в замке зажигании в положении START, после того, как двигатель запускается с полуоборота, ЭБУ двигателя выключит стартер, когда частота вращения коленчатого вала достигнет значения примерно 1200 мин–1 или более;
– даже если водитель удерживает ключ в замке зажигании в положении START, и двигатель не запускается, ЭБУ двигателя выключит стартер примерно через 30 с;
– в случае если ЭБУ двигателя не получает сигнал частоты вращения двигателя при работающем стартере, он немедленно прекращает подачу сигналов STAR и ACCR.
Диагностика
Система диагностики типа EURO-OBD (Европейская система бортовой диагностики), используемая на двигателях 1ZZ-FE и 3ZZ-FE, удовлетворяет требованиям Европейских норм.
Если ЭБУ двигателя обнаруживает неисправность, он диагностирует и регистрирует в памяти неисправный узел. Кроме того, для информирования водителя на щитке приборов включается постоянно или начинает мигать контрольная лампа двигателя Chk Eng.
ЭБУ двигателя регистрирует в памяти также электронные коды DTC всех неисправностей. Эти коды можно считать с помощью микропроцессорного тестера П.
Все диагностические электронные коды DTC соответствуют кодам SAE. Некоторые DTC разбиты на более мелкие подразделы, чем ранее, подразделам присвоены новые коды DTC.
Рекомендация по техническому обслуживанию
Чтобы стереть хранящиеся в памяти ЭБУ двигателя электронные коды DTC, следует воспользоваться микропроцессорным тестером II, или отсоединить клемму аккумуляторной батареи, или извлечь предохранитель EFI не менее чем на минуту.
Работа системы в аварийном режиме
При обнаружении неисправности ЭБУ двигателя выключает или переводит двигатель в аварийный режим работы по данным, записанным в память.
carmanz.com
что это такое, где стоит, как проверить на работоспособность
ЭБУ (электронный блок управления) — устройство, осуществляющее контроль параметров механизмов в процессе работы. Обычно аббревиатуру ЭБУ используют по отношению к блоку управления двигателем.
На самом деле, в автомобиле есть еще блоки управления тормозной системы (блок ABS), блок управления кузовом, который часто именуется Body Control Module (BCM или BSI), блок управления климатом (климат-контроль) и другие.
Принцип работы
Принцип работы электронного блока управления двигателем построен на стандартной архитектуре микроконтроллера. Данные о параметрах двигателя с различных датчиков поступают в ЭБУ, затем обрабатываются (усиливаются, оцифровываются, кодируются).
Основную обработку данных по определенному алгоритму производит микропроцессор, который по выходной шине дает сигналы на исполнительные устройства. Эти сигналы адаптируются (преобразуются из цифры в аналог, усиливаются) и поступают на разъемы электронного блока управления.
В число задач, решаемых электронным блоком управления двигателя, входит диагностика работы основных узлов. Современные ЭБУ могут определить разнообразные ошибки:
- отсутствие напряжения питания на электронных узлах двигателя или пониженное питание;
- обрыв электрических цепей или короткое замыкание;
- некорректные сигналы на выходе датчиков;
- пропуски зажигания и впрыска;
- несоответствие углов зажигания;
- и многие другие.
Ошибки хранятся в энергонезависимой памяти вплоть до их удаления с помощью диагностических устройств (действующие ошибки удалить нельзя без устранения причины ошибки).
В автомобилях более ранних годов выпуска ошибки можно было удалить временным (около 15 минут) отключением аккумулятора от бортовой сети автомобиля.
В автомобилях более ранних годов выпуска ошибки можно было удалить временным (около 15 минут) отключением аккумулятора от бортовой сети автомобиля.ЭБУ совместно с иммобилайзером блокирует работу двигателя в случае несанкционированного доступа. Каждый электронный блок управления двигателем осуществляет эту функцию в соответствии с заложенным производителем алгоритмом.
Блокироваться могут:
- сигнал зажигания на катушку;
- импульсы впрыска топлива;
- разрешение на запуск стартера и др.
В некоторых автомобилях двигатель может запускаться на несколько секунд и глохнуть.
Схема
Принципиальная электрическая схема самого блока управления двигателем является производственной тайной, и найти ее даже для отечественных автомобилей очень проблематично.
Поэтому ремонт ЭБУ производят только профессиональные электронщики высокого уровня. Обычно в блоках управления выходят из строя транзисторы управления впрыском и зажиганием, стабилизаторы опорных напряжений, слетает прошивка.
Специалисты, занимающиеся чип-тюнингом, иногда специально изменяют программную прошивку с целью увеличения приемистости двигателя либо уменьшения потребления топлива.
Видео — прошивка ЭБУ М74:
Для проведения ремонта электронных узлов двигателя требуется электрическая схема подключения ЭБУ. Такую схему можно найти в руководствах по эксплуатации и ремонту автомобилей, программно-технических комплексах типа AUTODATA и TOLERANCE.
Для примера рассмотрим организацию схемы управления двигателем автомобиля Volksvagen Golf 3 2001 года выпуска, двигатель АЕЕ, блок управления Magneti Marelli 1 AV.
Не углубляясь в схему, можно увидеть, что в качестве датчиков ЭБУ использует сигналы датчиков распредвала, массового расхода воздуха, температуры охлаждающей жидкости, дроссельной заслонки, кислорода.
Сигнал, приходящий с датчика распредвала имеет форму:
В качестве исполнительных механизмов ЭБУ управляет сигналами впрыска инжекторов, привода дроссельной заслонки, зажигания на коммутатор катушки:
ЭБУ связан с иммобилайзером, приборной панелью.
Для того, чтобы проверить электрические соединения узлов схемы с электронным блоком управления двигателем необходимо знать расположение выводов контактов (распиновку), которая также приводится в справочниках:
Где стоит блок управления двигателем
В автомобилях вплоть до 90-х годов выпуска наиболее рациональным местом расположения блока управления двигателем считалось пространство в салоне автомобиля возле левой либо правой передней стойки в области ног пассажира или водителя. Прежде всего, считалось, что это наиболее защищенные места с точки зрения механических повреждений и проникновения влаги.
Видео — перенос ЭБУ на Калине:
С середины 90-х блоки управления двигателем ставят в подкапотное пространство. Это связано со следующими соображениями:
- под капотом легче производить поиск неисправностей электрических соединений;
- все коммуникации с датчиками двигателя и исполнительными механизмами становятся короче, следовательно, надежнее;
- ЭБУ стали более надежно защищаться от влаги с помощью специальных герметиков.
В случае отсутствия справочников найти электронный блок управления двигателя нетрудно, двигаясь по большому жгуту проводов системы управления двигателем. Он обычно представляет небольшой электронный блок в металлическом кожухе с одним или несколькими разъемами в торцевой части.
Во многих случаях получить доступ во внутреннее пространство блока к электрической схеме непросто: она залита компаундами, которые необходимо удалять. Плата, как правило, содержит небольшое количество компонентов.
Признаки неисправности ЭБУ
Среди автоэлектриков есть мнение, что электронная система управления двигателем выходит из строя в последнюю очередь. Причем, диагностические сканеры не всегда могут определить неисправности блока управления двигателем.
Действительно, ЭБУ может продиагностировать узлы, подключаемые к нему, но произвести диагностику собственной работоспособности в большинстве случае он не в силах.
Что может свидетельствовать о неисправности ЭБУ?
Наиболее частые признаки неисправности — постоянное перегорание предохранителей, обслуживающих блок управления двигателем. В практике эксплуатации нередки случаи переполюсовки подключения аккумуляторной батареи. В схеме ЭБУ есть защитные диоды на этот случай. Если они пробиваются, возникает короткое замыкание по питанию, что и приводит к постоянному перегоранию предохранителей. Неисправные необходимо менять.
Также неисправность по питанию может вызвать отключение АКБ во время работы двигателя. В таком случае блок управления запитывается только от генератора и, если он неисправен, может возникнуть ситуация некорректно поданного на блок напряжения.
Нельзя на работающем двигателе снимать клеммы АКБ (!), как это делают многие автолюбители при запуске от чужого аккумулятора.Как проверить ЭБУ на работоспособность
Первый этап проверки работоспособности — контроль всех питающих напряжений.
Второй этап – компьютерная диагностика. Если диагностирующее устройство связывается с двигателем это уже признак работоспособности ЭБУ.
Компьютерная диагностика может выдать сообщение о блокировке блока иммобилайзером, тогда необходимо привязывать ключи.
В некоторых случаях для определения неисправности необходимо разобрать ЭБУ, то есть удалить герметик и снять крышку, получив доступ к плате. На ней можно обнаружить прогоревшие токопроводящие дорожки, неисправные транзисторы, диоды и другие элементы.
Самый надежный способ проверки – «подбросить» заведомо исправный ЭБУ. Но он должен быть либо безиммовый либо придется заново «подвязывать» ключи и иммобилайзер.
Иногда на разборках продается набор ЭБУ+иммобилайзер+чип ключа. В таком случае проблем нет. Подключаете к схеме ЭБУ и иммобилайзер, чип устанавливаете в торец катушки накачки на замке зажигания, после чего заводите двигатель.
Дополнительная защита
Для более уверенной защиты блока управления двигателем от переполюсовки аккумуляторной батареи и неисправностей генератора можно по питающим цепям установить диоды (лучше мощные стабилитроны с напряжением стабилизации 15 — 17 Вольт) в обратном включении.
Тогда перенапряжение и переполюсовка приведут к выходу из строя предохранителей, обслуживающих цепи питания ЭБУ, повышенное напряжение либо напряжение обратной полярности на блок управления не пройдет, а это самая большая опасность.
В целях защиты ЭБУ от климатических воздействий необходимо следить за качеством герметика. Через пять лет эксплуатации желательно принимать меры по улучшению герметичности, так как прежний герметик может рассохнуться в условиях повышенных температур под капотом.
Видео — защита блока управления двигателем Рено Дастер (Логан, Ларгус):
Нельзя закрывать доступ к блоку дополнительными конструкциями, класть ветошь возле него. Это уменьшает естественную вентиляцию устройства, которое в процессе работы автомобиля нагревается.
Замена блока управления двигателем
Если блок управления вышел из строя, и не подлежит ремонту его следует заменить на аналогичный с таким же номером, указанным на корпусе ЭБУ.
Иногда допускается небольшое отклонение в номере. Например, изменение последних двух-трех цифр может свидетельствовать о другом объеме двигателя либо модификации, что может практически не сказаться на технических характеристиках.
Советы по эксплуатации
Чтобы не возникло ситуаций, связанных с выходом электронного блока управления двигателем из строя следует:
- ни в коем случае не снимать клеммы аккумуляторной батареи при работающем двигателе;
- нельзя снимать клеммы АКБ при включенном зажигании, так как это может привести к уничтожению прошивки ЭБУ и связи с ключами, не отключайте блок, датчики и исполнительные узлы при включенном зажигании;
- следите за целостностью проводов, жгутов, обслуживающих блок управления двигателем, в процессе эксплуатации автомобиля они могут разрушаться за счет процесса электролиза, вызывать сбои в работе устройства;
- если в результате аварии или иного механического воздействия ЭБУ получил трещину в корпусе, ее немедленно следует залить гермет-клеем;
- не допускайте нарушений режима естественного охлаждения блока;
- контролируйте исправность датчиков только при отключенных от ЭБУ разъемах:
- не вносите изменений в схему управления двигателем и используйте датчики и другие узлы строго по каталогам оборудования для конкретной модели автомобиля.
Можно ли смазать клеммы аккумулятора и чем это лучше делать.
Как правильно снимать АКБ https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/avtoustrojstva/akb/kak-pravilno-snyat-akkumulyator-s-avtomobilya.html с машины.
Смотрите почему кипит аккумулятор на машине и что нужно делать в этом случае.Видео — установка защиты на ЭБУ Toyota Camry v50:
Может заинтересовать:
Сканер для самостоятельной диагностики автомобиля
Добавить свою рекламу
Как быстро избавиться от царапин на кузове авто
Добавить свою рекламу
Что дает установка автобаферов?
Добавить свою рекламу
Зеркало видеорегистратор Car DVRs Mirror
Добавить свою рекламу
voditeliauto.ru
Устройство и ремонт электронных узлов системы зажигания инжекторных двигателей
Автотехника
Главная Ремонт электроники Автотехника
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.
Дата публикации: 13.01.2014
Мнения читателей
- Ленар / 24.06.2018 — 18:59
Познавательная статья!! - Николай / 15.12.2017 — 23:27
Отличная статья! Спасибо! - Николай / 01.11.2016 — 13:30
Поддержу. Класс статья. В отечественных журналах подобного больше не видел! - Иван / 12.07.2016 — 13:50
Класс!!!!! Побольше таких статей. - Валерий / 18.03.2016 — 18:53
Спасибо за подборку материала. - Сергей / 13.05.2014 — 11:58
Кто этим занимается, не не по интернету учились. Уж извините ! - Анатолий / 29.04.2014 — 07:20
Просто и понятно, хотелось бы и о работе остальных датчиков почитать и каким образом регулируется момент зажигания. Спасибо за материал.
Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:
www.radioradar.net
Самодельный блок управления для дизельного двигателя / Habr
Автомобили уже давно обросли всякой электроникой, так обросли, что просто жуть: в дверях контроллер, в фарах контроллер, в тормозах контроллер, ну и в двигателе, как без него. Обычно, когда речь заходит о блоке управления двигателем (ECU) представляется бензиновый мотор, обвешанный датчиками, исполнительными элементами и жгутами проводов. Блок управления чутко считывает параметры датчиков, корректирует смесь и начало искрообразования. Сложно! Но энтузиасты создают свои блоки управления, пишут альтернативные прошивки чтобы выжать лишнюю «пони», обойти какую-то неисправность или просто для повышения навыков. Причем, как правило, на такой шаг авторов толкают обстоятельства, к примеру недовольство контактной системой зажигания у бензиновых моторов, легкий некомплект электрики и так далее.
Именно о таких обстоятельствах и о дизельном двигателе и пойдет речь.
Итак, постановка задачи:
Дано:
- Дизельный двигатель с механическим насосом DW8, производства концерна PSA, 2000 г.в. Насос издох от времени.
- Новый топливный насос, приобретенный по случаю, с электронным управлением опережения впрыска от модификации мотора DW8B (Те самые обстоятельства).
- Полное отсутствие проводки под электронное управление, самого блока управления.
- Желание разобраться с нехитрой электроникой насоса, поднять навык, поглубже изучить работу таких насосов.
Требуется: исправный двигатель после «сращения».
Немного теории
Раньше, когда дизельные двигатели были большие, они управлялись рядными насосами высокого давления. Всё очень просто — на каждый цилиндр плунжер, который давит топливо через форсунку. На плунжер давит кулачковый вал, который имеет изменяемую высоту подъема кулачков, так получается управление двигателем.
Потом стали делать насосы посложнее, распределенного типа. Плунжеров там один-два, топливо под давлением уже распределяется по цилиндрам специальным механизмом. Управление посложнее, но всё же механическое — рычаг газа и всё.
Полностью электронные системы впрыска сменили механические — каждая форсунка открывается по команде с блока управления, точно дозируя топливо и обеспечивая ну самый экологичный и экономичный режим работы двигателя.
Мой насос застрял где-то между механическим распределительным и электронным. По сути — распределительный насос роторного типа (производитель Lucas-Delphi), с одним единственным исполнительным элементом: клапаном опережения впрыска.
Когда я только приобретал насос, я не придал значения странному соленоиду в боку насоса, и решил «станет».
Что за опережение впрыска? Как выяснилось позже, необычайно важный параметр в работе двигателя. От него зависит и приемистость, и максимальные обороты, и расход двигателя. Аналог на бензиновых моторах — УОЗ (угол опережения зажигания).
Суть этого самого угла опережения впрыска проста: чтобы сгореть топливу в цилиндре требуется время. Чем выше обороты двигателя, тем меньше времени есть у топлива, и поэтому его надо впрыснуть в цилиндр пораньше, чтобы после прохождения поршня через ВМТ топливо уже горело и отдавало энергию маховику. На низких оборотах наоборот, впрыскивать топливо надо сразу у ВМТ, чтобы оно начало гореть не заранее, и не создавало нагрузку на идущий вверх поршень. На холодном двигателе впуск надо делать раньше, на горячем — позже. Под нагрузкой — раньше (топлива больше), без — позже. Вот такая вот наука в одном параметре.
Беглое гугление показало довольно скудный объем информации по вариантам регулирования — очевидно это удел разработчиков топливной аппаратуры, даже ремонтники не оперируют какой-то теорией. Особенно печально с абсолютными значениями углов — для разных двигателей значения немного разные, и всё покрыто мраком тайны.
Понимание начало строиться с этой диаграммы:
Ну, за исключением отсутствия абсолютных значений, ничего сложного.
Вместе с теоретическими изысканиями стоило посмотреть и механический аналог всей этой системы — благо он есть в старом насосе. Механизм опережения впрыска там выполнен очень просто, даже изящно. Поршень, толкаемый давлением топлива в корпусе насоса подперт пружиной и связан с исполнительным механизмом — кольцом опережения. При возрастании оборотов давление на поршень растет и он сдвигает впрыск в раннюю сторону. При возрастании нагрузки происходит абсолютно то же. Кроме того, жесткость пружины изменяется при нажатии на педаль газа — чем больше нажата педаль, тем слабее пружина, и тем больше угол. Осталось теперь только реализовать всё то же в виде электроники, а значит пришло время оценить, что доступно из датчиков и исполнительных механизмов.
Проще всего с последними. Их ровно одна штука, клапан опережения впрыска, два провода. Представляет из себя соленоид, который отпирает топливную магистраль, тем самым понижая давление на кольцо опережения в насосе. Полностью открытый клапан соответствует минимальному опережению, закрытый — максимальному. Регулирование производится при помощи ШИМ на частоте около 50Гц. Степень регулировки высока, этим клапаном можно вытянуть целый зуб на ремне ГРМ, диапазон около 25-30 градусов. Это из плюсов. Из минусов — одному углу соответствуют разные значения заполнения управляющего сигнала в зависимости от температуры топлива. Это автоматически исключает открытую систему регулирования, и значит, пора посмотреть на датчики.
Итак, главный параметр, который контролируется системой — текущий угол опережения зажигания. Угол подразумевает значение в градусах между чем-то и чем-то. У дизельного двигателя это два датчика: датчик положения коленчатого вала и датчик подъема иглы в форсунке первого цилиндра.
Датчики в моем двигателе выполнены индуктивными. Вот картинка, которая примерно соответствует датчику положения коленвала:
Обмотка датчика подмагничивается постоянным магнитом, либо постоянным током через катушку. Изменение расстояния от датчика до магнитомягкого препятствия вызывает изменение тока через катушку, и может быть зарегистрировано как импульс напряжения на выходе датчика. Замечательно, что таким образом можно зафиксировать как приближение метки (положительный импульс) так и отдаление (отрицательный).
Однако, на дизельных автомобилях, датчик этот выполнен немного иначе — на картинке датчик взаимодействует с зубцами на маховике, в моем случае на маховике есть два углубления напротив датчика по диаметру. Они дают два импульса на оборот маховика, что означает 4 импульса на один оборот вала топливного насоса. Эту нехитрую мудрость я познал, получив сигнал, в 4 раза превышающий по частоте расчетный. В этом подходе есть плюс: так как импульса 4, можно снимать сигнал с любой форсунки.
Датчик подъема иглы выполнен так же, но в корпусе форсунки. Топливо, под давлением подрывает иглу распылителя, одновременно наводя в катушке форсунки слабый импульс.
Итак, для минимальной работоспособности системы необходимо два датчика. В моем атомобиле был (к счастью) один — датчик положения коленвала. Форсунку с датчиком пришлось приобрести отдельно, благо, на разборке стоит она совсем ничего.
Теперь сигналы надо обработать и ввести в контроллер, очередная трудность. Трудность потому, что готовой схемотехники входных цепей что-то в интернете не видать. В угаре конструирования был собран на коленке простейший формирователь сигнала: дифференциальный усилитель на LM358 и триггер Шмидта. Коэффициент усиления был выбран наобум, и равнялся примерно 50. Какова же была радость, когда с обоих датчиков я получил вполне нормальный сигнал!
Самое время было оценить реальные параметры двигателя. Так же на коленке была собран простейший измеритель угла между двух сигналов с приемлемой точностью в 1 градус. Конструкция — микроконтроллер ATMEGA8A и семисегментный индикатор для наглядности.
Данные получились немного странными. Итак, максимальное опережение согласно моему прибору — 25 градусов, минимальное, при котором двигатель не глохнет — 8. Это не вязалось с графиком из начала статьи, где фигурируют отрицательные величины угла опережения. Пришлось сделать стробоскоп, чтобы проверить, а не брешет ли кто. Выяснилось что не брешет, просто метки на маховике сдвинуты относительно ВМТ примерно на 10 градусов.
Ох, что-то многовато «примерно» для регулировки одного параметра. Сначала график зависимости в попугаях, а потом неизвестная константа. На помощь пришла настройка двигателя «на слух», «на запах» и по реакции на педаль. Радости добавило то, что бывалые дизелисты на форумах дают прямо противоположные советы по настройке. У многих звон поршней и громкая работа двигателя — это запаздывание впрыска, а на деле как раз наоборот. Безумная, дизельная тяга «на низах» — следствие чрезмерного опережения впрыска, на деле — наоборот. Из собственного опыта были вынесены такие умозаключения:
На низких оборотах угол должен быть минимальным, границу можно обнаружить при запуске полностью холодного двигателя. Если глохнет после отключения свечей накала — слишком поздний угол, увеличиваем опережение. В моих попугаях это 8-9 градусов. При такой установке двигатель не глохнет при резком отпускании педали сцепления, тянет на холостых даже на 4-й передаче, ну в общем красота. Такой статический угол не подходит для комфортной работы по одной причине — двигатель невозможно раскрутить выше 1500 оборотов, и при этом он жутчайше греется, выкидывая солярку в выхлопную трубу.
Верхняя граница также обнаружилась экспериментально, угол около 25 градусов позволяет двигателю на высоких оборотах не просто крутиться, а еще и ускорять машину. При этом отсутствует характерный цокот поршней, запах выхлопа имеет здоровый, слегка «камазовый» запах, никакой кислятины и чёрного дыма. Это косвенно означает, что солярка сгорела полностью, при этом не при слишком высоких температурах.
Пришло время собрать всё это воедино, красиво оформить и откатать блок управления. Однако, радость была кратковременной. Сначала я выяснил, что простейший формирователь сигнала с форсунки очень сильно сбоит и даёт пачку импульсов вместо одного при повышении оборотов до 1800-2000 об/мин, совершенно не помогли в борьбе с этим ни защитные диоды, ни экранировка кабелей, ни игра с коэффициентом усиления, ни сборка типовой схемы формирователя из бензинового ECU. Поиск решения данной проблемы периодически всплывает на просторах рунета. Там же и был подсказан правильный ход мыслей — воспользоваться специализированной микросхемой.
Зовется она MAX9926, это целая линейка специализированных ИС для датчиков положения коленвала, датчиков ABS и прочих индуктивных. По отзывам — ну просто панацея, вытягивает полезный сигнал с уровня шумов и при наличии помех. Однако, ни найти её по месту жительства (даже не слышали), ни заказать из Китая (дорого и только крупные партии) я её не смог. Но есть ведь даташит с внутренней структурой, чего бы не повторить?
В результате родилась вот такая схема:
Небольшие пояснения
На микросхеме U5 собран дифференциальный усилитель с умеренным усилением. Никаких особенностей тут нет, разве что однополярное питание без резисторов сдвига, они не нужны для данного ОУ.
Интересная часть собрана на компараторе U6. По сути, это базовый компаратор-одновибратор с защелкой. Гистерезис вводится резистором R24, а резистор R23 и диод D10 задерживают задний фронт сигнала примерно на 5мс, что позволяет игнорировать все сигналы с частотой повторения выше 200 гц.
Опорный вход компаратора висит под изменяемым потенциалом, благодаря диоду D11 и резисторам R26, R27. Чем выше уровень сигнала на входе компаратора, тем выше порог его срабатывания. Это решает проблему разного уровня полезного сигнала в зависимости от частоты вращения двигателя.
Это заработало! Теперь без помех принимается сигнал и от форсунки, и от датчика коленвала. Самое время регулировать опережение впрыска. Очевидно, что для регулирования просто таки напрашивается ПИД-регулятор. Сложность, как всегда, в его настройке.
Какие-то численные методы для вычисления ПИД-коэффициентов разбиваются о полное отсутствие любых данных по реакции насоса на управление. Значит надо подбирать. Начинают все с пропорционального коэффициента, попробовав значение 1 я уже увидел работу регулятора. Время реакции такого регулятора удручает, заданный угол устанавливается примерно за 3-4 секунды и имеет склонность к колебаниям. Всё бы ничего, но в данном применении можно допустить ошибку регулирования в сторону опережения, но нельзя ни градуса в сторону запаздывания. Особенно болезненно запаздывание угла сказывается на высоких оборотах, машина вроде только ехала 100 км/ч, а вот уже тормозит двигателем как тормозами. Тогда я ввёл прямой пропорциональный коэффициент и обратный, в 4 раза больший. При уходе угла в запаздывание контроллер быстро возвращает его в безопасные величины.
П- и И- коэффициенты подбирались «на глазок» по критерию отсутствия автоколебаний.
Закон изменения угла опережения от оборотов пока забит не в таблицу, а подчиняется линейному закону, без каких-то изысков. Для проверки сойдет, а там можно и заморочиться.
Датчик педали газа в насосе выполнен в виде переменного резистора на оси рычага насоса, ползунок резистора подключен к АЦП микроконтроллера. Нажатие педали «в пол» изменяет заданный угол на 2 градуса. По ощущениям — самое то, приемистость и набор оборотов двигателем хорошие.
О железе
Так так процессы в данном регуляторе текут медленно, то и особого быстродействия не требуется. С задачей справился AVR-микроконтроллер MEGA8A на частоте всего 1МГц. Он комфортно успевает считать ПИД, обрабатывать прерывания по датчикам, отображать текущий угол на семисегментном индикаторе и выводить отладочную информацию в последовательный порт.
Устройство, сначала собранное на чем попало и висевшее на проводах у мотора, перекочевало в культурный корпус блока управления тахометром, который так кстати освободился. Освободился не просто так, а вместе с герметичным 15-и контактным разъемом, куда и была подведена «коса» мотора, а штатный тахометр теперь получает сигнал с нового формирователя.
В общем, можно и нужно подводить итоги.
Разработка определенно удалась. Пару сотен километров на новом насосе не показали разницы в поведении по сравнению со старым, механическим. Расход топлива даже немного упал, и составил приятные 7.5л на сотню в городском цикле.
Навыков было получено бессчетное множество, как по теории топливной аппаратуры, так и по программированию микроконтроллеров.
Планы на будущее
Несмотря на закон жизни «лучшее враг хорошего», блоку управления светят доработки. Во-первых, в алгоритме никак не учитываются несколько параметров, а именно: температура двигателя и количество впрыскиваемого топлива. С первым параметром всё понятно, лишь стоит подключить штатный датчик температуры ОЖ, то со вторым придется сильно менять схему контроллера. Дело в том, что нагрузку на двигатель можно отловить, анализируя отрицательный выброс на сигнале с форсунки. Он соответствует запиранию форсунки, а значит посчитав длину открытого состояния форсунки можно прикинуть как расход топлива, так и нагрузку. Только для этого текущего микроконтроллера уже мало, не хватает входов прерывания.
UPD:
В статье забыл упомянуть важное отличие дизельного двигателя от бензинового. В бензиновом моторе приготовление топливной смеси начинается с воздуха. Отсюда обязательные атрибуты любого ЭБУ для безнина: датчик давления воздуха (относительного или абсолютного), расходомер, датчик температуры. Регулировка двигателя тоже воздухом — дроссель.
На дизеле же смесь всегда обеднена, ни о каком стехиометрическом составе смеси нет и речи. В любом режиме воздуха хватает, это заложено самой конструкцией дизельного двигателя. Регулировка исключительно количеством топлива, и учитывать воздух при работе ЭБУ не нужно. Ситуация поменялась у Common Rail дизелей, там воздух считается так же как и на бензинках, хотя ошибки по количеству воздуха дизелям не критичны.
Ресурсы:
1. Жаркие дебаты на форуме по поводу угла опережения с крупицами информации
2. Аналогичные заботы владельцев бензиновых моторов, подсмотрена схемотехника
3. Программирование ПИД-регулятора
4. Графики с живой форсунки
5. Исходники на GitHub
6. Схема контроллера целиком
habr.com