Описание системы управления двигателем

Система управления двигателем включает и выключает топливный насос, контролирует количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, впрыскивает необходимое количество топлива во впускной трубопровод, управляет искрообразованием на свечах зажигания, корректирует угол опережения зажигания, регулирует частоту вращения коленчaтого вала на холостом ходу, управляет элсктровентилятором системы охлаждения двигателя.

Система управления двигателем — электронная, с распределенным впрыском топлива. Система состоит из следующих элементов:

• электронный блок управления;
• датчики:
• 1) датчик положения педали газа;
• 2) датчик положения дроссельной заслонки (встроен в дроссельный узел);
• 3) датчик детонации;
• 4) датчик температуры охлаждающей жидкости;
• 5) датчик массового расхода воздуха:
• 6) датчик скорости автомобиля;
• 7) два датчика концентрации кислорода;
• 8) датчик давления (для автомобилей с системой кондиционирования воздуха);
• исполнительные устройства:
• 1) главное реле;
• 2) реле топливного насоса;
• 3) форсунки;
• 4) катушки зажигания;
• 5) электропривод дроссельной заслонки;
• 6) реле электровентилятора системы охлаждения;
• 7) щиток приборов;
• 8) клапан продувки адсорбера;
• соединительные провода;
• колодка диагностического разъема.

В систему управления двигателем также интегрирована противоугонная система (иммобилайзер).

Главный управляющий элемент системы — электронный блок управления (ЭБУ), или, как часто его называют, — контроллер с встроенным микропроцессором. По сути ЭБУ — это специализированный мини-компьютер, в котором установлена только одна программа — управление двигателем, а датчики и исполнительные устройства образуют периферийное оборудование этого компьютера. Блок получает и анализирует сигналы датчиков. На основе полученных данных блок рассчитывает управляющие команды и выдает их на исполнительные устройства. В блоке имеется три типа памяти»: постоянной запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и перепрограммируемое запоминающее устройство (ППЗУ).

ПЗУ — память энергонезависимая (то есть информация в памяти сохраняется при отключении питания) и представляет собой микросхему («чип»)*. В ПЗУ хранится программа вычислений и необходимые для расчета данные (параметры двигателя, передаточные отношения трансмиссии и другие характеристики). Эта информация индивидуальна для каждой модификации автомобиля.


* В конструкцию ЭБУ заводом-изготовителем могут быть внесены изменения.

Предупреждение! Неквалифицированное перепрограммирование ПЗУ может привести к нарушениям в работе двигателя, выходу из строя элементов системы управления двигателем, повреждению двигателя.

В процессе работы ЭБУ контролирует исправность всех элементов и цепей системы управления двигателем. Обнаружив неисправность, ЭБУ переводит систему управления двигателем на резервный режим работы и включает контрольную лампу неисправности двигателя на щитке приборов. Двигатель при этом сможет продолжить работу (кроме случая неисправности датчика положения коленчатого пала, см. ниже), что позволяет доехать до места ремонта своим ходом. Коды обнаруженных неисправностей ЭБУ записывает в ОЗУ. Там же хранится оперативная информация, которую микропроцессор ЭБУ использует при расчетах. При отключении аккумуляторной батареи от бортовой сити автомобиля вся информация, хранящаяся в ОЗУ, будит удалена.

В ППЗУ хранятся коды противоугонной системы автомобиля (иммобилайзера). Этот тип памяти энергонезависим. После активации иммобилайзера ЭБУ блокирует работу системы управления двигателем при попытке запуска двигателя без специальных электронных ключей.

ЭБУ системы управления двигателем расположен за шумоизоляционным покрытием под правой стороной панели приборов.




Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) предназначен для формирования сигналов, по которым ЭБУ синхронизирует свою работу с тактами рабочего процесса двигателя. Поэтому часто этот датчик называют датчиком синхронизации. Действие датчика основано на принципе индукции — при прохождении мимо сердечника датчика зубьев шкива коленчатого вала в цепи датчика возникают импульсы напряжения переменного тока.



Частота появления импульсов соответствует частоте вращения коленчатого вала. Зубья расположены по окружности шкива (через 6°). Два из них отстоят друг от друга на угловом расстоянии 18°. Сделано это для формирования в цепи датчика опорных сигналов — своеобразных точек отсчета, относительно которых ЭБУ определяет положение коленчатого вала — верхние мертвые точки в первом/четвертом и втором/третьем цилиндрах. Работа двигателя с неисправным датчиком положения коленчатого вала невозможна. Датчик положения коленчатого вала ремонту не подлежит — в случае неисправности он заменяется в сборе.




Датчик детонации (ДД) — пьезоэлектрический, реагирует на вибрацию двигателя. По сигналам датчика ЭБУ определяет момент возникновении детонации при работе двигателя и в соответствии с этим корректирует угол опережения зажигания. При неисправности ДД электронный блок управления переводит систему на резервный режим работы.



На автомобили устанавливают датчик массового расхода воздуха частотного типа, зарекомендовавший себя как более надежный. У такого датчика в выходном сигнале измеряется не напряжение, а частота.



Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) установлен между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой.



По сигналу датчика ЭБУ рассчитывает количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. При неисправности ДМРВ электронный блок управления переводит систему на резервный режим работы.



Для того, чтобы двигатели могли соответствовать более жестким экологическим стандартам привода дроссельной заслонки оборудован мотор-редуктором. Педаль газа электронная, она не имеет механической связи с дроссельной заслонкой. Управление двигателем полностью электронное. По сути, водитель, нажимая педаль газа, только обозначает, какое ускорение он желал бы придать автомобилю, а система управления двигателем реализует это. Тоже происходит, когда водитель ослабляет нажим на педаль газа, удерживает ее нажатой в одном положении или совсем убирает ногу с педали газа. Такую систему на АвтоВАЗе называют «Е-газ» (Е-GAS). Двигатели с такой системой могут соответствовать экологическим стандартам ЕВРО IV—V.

Количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, регулируется дроссельным узлом, который установлен между ресивером впускного трубопровода и воздушным фильтром.

Дроссельную заслонку поворачивает электродвигатель через редуктор. Оба встроены в корпус дроссельного узла.



При запуске и прогреве двигателя, а также в режиме холостого хода поступление воздуха в цилиндры регулируется открыванием дроссельной заслонки.

Положение дроссельной заслонки контролируют два датчика, встроенные в корпус дроссельного узла.

Угол открытия дроссельной заслонки задает электронный блок управления (ЭБУ) в зависимости от расчетного количества воздуха, которое должно поступить в цилиндры двигателя. При этом учитывается режим работы двигателя (запуск, прогрев, холостой ход и так далее), температура окружающего воздуха и двигателя, положение педали газа.

Управляющие команды поступают в дроссельный узел на электродвигатель. Одновременно ЭБУ контролирует угол открытия заслонки и, при необходимости, подаст соответствующие команды для корректировки ее положения. В результате того, что ЭБУ одновременно регулирует количество впрыскиваемого топлива и поступающего воздуха, поддерживается оптимальный состав горючей смеси при любом режиме работы двигателя.

Дроссельный узел с электроприводом дроссельной заслонки чувствителен к отложениям, которые могут накапливаться на его внутренней поверхности. Образовавшийся слой отложений может помешать плавному движению дроссельной заслонки, подклинивая се (особенно при малых углах открытия). В результате двигатель будет неустойчиво работать и даже глохнуть на холостом ходу, плохо запускаться, могут появиться провалы и на переходных режимах. Чтобы избежать этого в качестве профилактической меры следует удалять отложения специальными моющими составами при выполнении очередного технического обслуживания автомобиля. Большой слой отложений может совсем заблокировать движение заслонки. Если промывкой не удастся восстановить работоспособность дроссельного узла, то необходимо его заменить.

Неисправность или некорректная работа дроссельного узла могуч быть вызваны нарушением контакта в его электрической цепи (окислившимися выводами в соединительной колодке жгута проводов). В этом случае восстановить работу удастся, обработав выводы специальным составом для очистки и защиты электрических контактов. Возможны и другие причины неисправности:

• на дроссельный узел не поступает напряжение питания;
• не поступают сигналы с обоих датчиков положения дроссельной заслонки;
• ЭБУ не может распознать сигналы с датчиков положения дроссельной заслонки.

В этих случаях система управления двигателем переходит в аварийный режим работы. При этом автомобиль сохраняет возможность самостоятельно передвигаться на небольшое расстояние с медленной скоростью, что, в крайнем случае, позволит переместить его в безопасное место (съехать на обочину, покинул, перекресток и тому подобное).

О том, что дроссельный узел работает в аварийном режиме, может свидетельствовать горящая контрольная лампа неисправности системы управления двигателем и повышенная частота вращения коленчатого вала на холостом ходу (около 1500 мин^-1, не смотря на то, что двигатель прогрет до рабочей температуры). Двигатель при этом не будет реагировать на нажатие педали газа.

Каждый из датчиков положения дроссельной заслонки представляет собой потенциометр. В процессе работы происходит постепенный износ токопроводящих дорожек и подвижных контактов. Со временем износ может достичь такой степени, что корректная работа датчика станет невозможной. Наличие двух датчиков увеличивает надежность всего узла.

В случае если из строя выйдет только один датчик загорится контрольная лампа, но система управления двигателем перейдет на резервный режим работы. При этом двигатель будет адекватно реагировать на нажатие педали газа, но с худшими эксплуатационными параметрами.

Резервный режим позволяет доехать на автомобиле до места ремонта своим ходом.

Электронная педаль газа состоит из пластмассового рычага, который выполнен заодно с педалью и двух датчиков, встроенных в кронштейн. Все элементы представляют собой единую конструкцию, которую иногда называют модулем педали газа.



Каждый датчик положения педали газа (встроенный в кронштейн педали газа) представляет собой потенциометр, подвижный контакт которого жестко связан с поворотной осью рычага педали. Электронный блок управления (ЭБУ) по сигналам датчиков непрерывно отслеживает положение педали. Изменение положения контролируется по меняющемуся сопротивлению на выводах обоих датчиков. В соответствии с этими параметрами ЭБУ подаст управляющие команды на мотор-редуктор дроссельного узла и на топливные форсунки. В результате износа подвижных контактов или токопроводящих дорожек, датчики могут выйти из строя или поступающие с них сигналы будут не корректны. При нарушении сигналов двигатель будет работать неустойчиво, возможны «провалы» на переходных режимах. При работе на холостом ходу частота вращения коленчатого вала двигателя может самопроизвольно меняться.

В случае, выхода из строя одного из датчиков (или его цепи), загорится контрольная лампа неисправности системы управления двигателем. Если за контрольное время сигнал с датчика не восстановится, ЭБУ переведет систему на резервный режим работы. В этом режиме при резком нажатии педали газа до упора, обороты будут расти медленно. На автомобиле можно будет продолжить движение до места ремонта своим ходом. Возможно некоторое увеличение расхода топлива и изменение некоторых других технических показателей двигателя.

В случае, когда из строя выйдут оба датчика, ЭБУ переведет систему управления двигателем в аварийный режим работы. Двигатель будет работать только на оборотах чуть выше холостого хода (1500 мин^-1). При этом автомобиль сохраняет способность самостоятельно двигаться, хотя и с медленной скоростью. Это позволит в случае необходимости покинуть перекресток, съехать на обочину или переместить автомобиль в безопасное место на небольшое расстояние.

В системе управления двигателем для перехода на некоторые режимы работы требуется отслеживать положение педали тормоза. В качестве датчика положения педали тормоза задействован выключатель сигналов торможения, в котором имеются две пары контактов.



Выключатель соединен с ЭБУ дополнительным проводом. Также потребуется датчик, отслеживающий включение и выключение сцепления. Его устанавливают в кронштейн педали сцепления.



Датчик положения педали сцепления работает по такому же принципу, как и выключатель сигналов торможения.

Датчик концентрации кислорода подает выходной сигнал, по которому ЭБУ определяет концентрацию кислорода в отработавших газах. По полученным данным ЭБУ корректирует количество топлива, впрыскиваемого в цилиндры двигателя. тем самым поддерживая оптимальную пропорцию смеси воздуха с топливом (это необходимо для эффективной работы каталитического нейтрализатора). Чувствительный элемент датчика концентрации кислорода расположен в потоке отработавших газов (перед каталитическим нейтрализатором). Работоспособность датчика возможна только при нагреве его чувствительного элемента до температуры не ниже 300°С. Для сокращения времени прогрева в датчик встроен нагревательный элемент.



Чтобы двигатель соответствовал требованиям норм токсичности ЕВРО IV, в систему выпуска отработавших газов после нейтрализатора встроен второй датчик концентрации кислорода.

Предупреждение! Наличие в отработавших газах соединений свинца и кремния может привести к выходу из строя датчика концентрации кислорода. Поэтому не допускается использование этилированного бензина. При ремонте двигателя нельзя применять герметик с большим содержанием силикона (соединения кремния), пары которого могут попасть через систему вентиляции картера в цилиндры и далее в выпускной тракт. Следует использовать герметик, на упаковке которого указано, что он безопасен для датчика концентрации кислорода.

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) — полупроводниковый прибор термистор, электрическое сопротивление которого меняется при изменении температуры окружающей среды. ДТОЖ установлен в корпусе термостата. По сопротивлению датчика ЭБУ оценивает тепловой режим двигателя. Полученные данные используются при расчете большинства управляющих команд для элементов системы управления двигателем, а также для включения электровентилятора системы охлаждения двигателя. При неисправности ДТОЖ электронный блок управления переводит систему на резервный режим работы.



Датчик скорости автомобиля установлен на коробке передач. Принцип действия датчика основан на эффекте Холла. По импульсам, вырабатываемым датчиком. ЭБУ рассчитывает скорость автомобиля. Сигнал с датчика поступает также на спидометр.



В системе зажигания двигателей применяется одна катушка зажигания. Она представляет собой две двухвыводные катушки зажигания, выполненные в едином корпусе. Искрообразование происходит в двух цилиндрах одновременно (1-4 или 2-3). Катушка зажигания соединена со свечами зажигания четырьмя высоковольтными проводами с несъемными наконечниками.



На двигателях применяются свечи зажигания А17ДВРМ, где:

• А — резьба M14x1,25;
• 17 — калильное число;
• Д — длина резьбовой части 19 мм, с плоской посадочной поверхностью;
• В — выступание теплового конуса изолятора за торец резьбовой части корпуса;
• Р — встроенный резистор;
• М — биметаллический центральный электрод.

На двигатель можно установить свечи аналогичного типа других производителей:

• WR7DCX (BOSCH);
• LR15YC-1 (BRISK).

Форсунка — это электромагнитный игольчатый клапан, на выходном патрубке которого выполнен распылитель с четырьмя калиброванными отверстиями. Форсунка открывается по сигналу ЭБУ, при этом топливо под давлением впрыскивается непосредственно на впускной клапан. Количество топлива, поступающего в цилиндр, регулируется временем открытия форсунки. На двигателе установлено по одной форсунке на каждый цилиндр.



Клапан продувки адсорбера установлен на корпусе воздушного фильтра (подробнее «Система питания»).

Колодка диагностического разъема предназначена для подключения внешнего диагностического устройства к системе управления двигателем. Колодка установлена справа от центральной консоли.