Хендай Солярис. Система управления двигателем G4FA, G4FC

Описание конструкции

 

 

 

 

Элементы электронной системы управления двигателем: 1 - электромагнитный клапан системы изменения фаз газораспределения; 2[1] - форсунки; 3*- датчик давления хладагента; 4* - датчик давления рабочей жидкости гидроусилителя руля; 5 - катушки зажигания; 6* - управ­ляющий датчик концентрации кислорода; 7* - диагностический датчик концентрации кислорода; 8* - клапан продувки адсорбера; 9* - датчик скорости автомобиля; 10* - датчик положения педали «газа»; 11* - сигнализатор неисправности системы управления двигателем; 12* - дат­чик положения педали тормоза; 13* - датчики положения педали сцепления; 14* - колодка диагностики (диагностический разъем); 15* - электронный блок управления; 16 - аккумуляторная батарея; 17 - монтажный блок предохранителей и реле в моторном отсеке; 18* - датчик температуры охлаждающей жидкости; 19* - датчик положения распределительного вала; 20* - блок управления дроссельным узлом; 21* - датчик положения коленчатого вала; 22* - датчик абсолютного давления и температуры воздуха на впуске; 23*- датчик детонации

 

 

Система управления двигателем со­стоит из электронного блока управ­ления (ЭБУ), датчиков параметров работы двигателя и автомобиля, а также исполнительных устройств. ЭБУ представляет собой мини-ком- пьютер специального назначения. В его состав входят оперативное за­поминающее устройство (ОЗУ) и программируемое постоянное за­поминающее устройство (ППЗУ). ОЗУ используется микропроцессо­ром для временного хранения теку­щей информации о работе двигателя (измеряемых параметров) и расчет­ных данных. Из ОЗУ блок управления двигателем берет исходные данные для обработки. В ОЗУ записываются также коды возникающих неисправ­ностей. Эта память энергозависима.

т.е. при прекращении электричес­кого питания (отключении аккуму­ляторной батареи или отсоединении от ЭБУ колодки жгута проводов) ее содержимое стирается. ППЗУ хранит программу управления двигателем, которая содержит последователь­ность рабочих команд (алгоритмов) и калибровочных данных - настроек. ППЗУ энергонезависимо, т.е. содер-жимое памяти не изменяется при от­ключении питания.

 

 

Схема электронной системы управления двигателем: 1 - аккумуляторная батарея; 2 - выключатель зажигания; 3 - главное реле системы управления двигателем; 4 - ЭБУ; 5 - топливная рампа с форсунками; 6 - катушки зажигания; 7 - колодка диагностики; 8 - датчик положения педали «газа»; 9 - комбинация приборов; 10 - реле компрессора кондиционера; 11 - выключатель кондиционера; 12 - датчик давления хладагента кондиционера; 13 - электромагнитная муфта компрессора кондиционера; 14 - клапан системы из­менения фаз газораспределения; 15 - датчик положения коленчатого вала; 16 - датчик скорости автомобиля; 17 - управляющий дат­чик концентрации кислорода; 18 - датчик давления рабочей жидкости гидроусилителя рулевого управления; 19 - датчик положения

 

 

 

 

 

 

 

 

конца хода педали сцепления; 20 - датчик положения начала хода педали сцепления; 21 - блок управления дроссельным узлом; 22 - датчик положения распределительного вала; 23 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 24 - клапан продувки адсор­бера; 25 - реле низкой скорости вентилятора системы охлаждения; 26 - реле высокой скорости вентилятора системы охлаждения; 27 - вентилятор системы охлаждения; 28 - датчик положения педали тормоза; 29 - диагностический датчик концентрации кислорода; 30 - датчик детонации; 31 - датчик абсолютного давления и температуры воздуха на впуске; 32 - реле топливного насоса; 33 - топ­ливный модуль

 

ЭБУ получает информацию от дат­чиков системы и управляет испол­нительными устройствами, такими как топливный насос и форсунки, катушки зажигания, дроссельная за­слонка , I тгревателы иле элементы датчиков концентрации кислорода, клапан системы изменения фаз га­зораспределения, клапан продувки адсорбера, муфта компрессора кон­диционера, вентилятор системы ох­лаждения.

Электронный блок управления за­креплен па кронштейне позади ак­кумуляторной батареи. Кроме подвода напряжения питания к дат­чикам и управления исполнитель­ными устройствами ЭБУ выполняет диагностические функции системы управления двигателем (бортовая система диагностики) — определя­ет наличие неисправностей элемен­тов в системе, включает сигнализатор неисправности в комбинации прибо­ров и сохраняет в своей памяти коды неисправностей. При обнаружении неисправности, во избежание не­гативных последствий (прогорание поршней из-за детонации, поврежде­ние каталитического нейтрализатора в случае возникновения пропусков воспламенения топливовоздушной смеси, превышение предельных зна­чений по токсичности отработавших газов и пр.), ЭБУ переводит систе­му на аварийные режимы работы. Суть их состоит в том, что при выхо­де из строя какого-либо датчика или его цепи блок управления двигате­лем применяет замещающие данные, хранящиеся в его памяти. Сигнализатор неисправности системы управления двигателем расположен в комбинации приборов.

Если система исправна, то при включении зажигания сигнализа­тор должен загореться — таким об­разом, ЭБУ проверяет исправность сигнализатора и цепи управления. После пуска двигателя сигнализа­тор должен погаснуть, если в памя­ти ЭБУ отсутствуют условия для его включения. Включение сигнализа­тора при работе двигателя инфор­мирует водителя о том, что бортовая система диагностики обнаружила неисправность, и дальнейшее дви­жение автомобиля происходит в аварийном режиме. Запрещается эксплуатация автомобиля с постоян­но горящим или мигающим сигна­лизатором в комбинации приборов. Допускается самостоятельное дви­жение автомобиля (при этом могут ухудшиться некоторые параметры работы двигателя - мощность, при­емистость, экономичность) до СТО для устранения неисправности. Нели неисправность носила временный ха­рактер, ЭБУ выключит сигнализатор после трех пусков двигателя. Коды неисправностей (даже если сигнали­затор погас) остаются в памяти бло­ка и могут быть считаны с помощью специального диагностического при­бора - сканера, подключаемого к ко­лодке диагностики.

Колодка диагностики (диагности­ческий разъем) расположена в сало­не автомобиля на панели приборов слева - закреплена на кронштейне монтажного блока предохранителей и реле.

При удалении кодов неисправностей из памяти электронного блока с по­мощью диагностического прибора сигнализатор неисправности в ком­бинации приборов гаснет.

Датчики системы управления вы­дают ЭБУ информацию о парамет­рах работы двигателя и автомобиля, на основании которых он рассчиты­вает момент, длительность и порядок открытия топливных форсунок, мо­мент и порядок искрообразования. Датчик положения коленчатого вала расположен на передней стенке под­дона картера слева.

Датчик выдаст блоку управления ин­формацию о частоте вращения и уг­ловом положении коленчатого вала. Датчик — индуктивного типа реаги­рует на прохождение вблизи своего сердечника зубьев задающего диска, закрепленного на коленчатом валу, рядом с пятой коренной шейкой.

 

Для определения положения колен­чатого вала два зуба задающего дис­ка срезаны, образуя широкий паз. При прохождении этого паза ми­мо датчика в нем генерируется так называемый «опорный» импульс синхронизации. При вращении за­дающего диска изменяется маг­нитный поток в магнитопроводе датчика - в его обмотке наводятся импульсы напряжения переменно­го тока. По количеству и частоте этих импульсов ЭБУ рассчитывает фазу и длительность импульсов управле­ния форсунками и катушками зажи­гания.

При отсутствии сигнала с датчика положения коленчатого вала главное реле системы управления не включа­ется и топливо не подается в цилинд­ры двигателя.

Датчик положения распределительно­го вала закреплен на передней стен­ке головки блока цилиндров слева. Сигнал датчика ЭБУ использует для согласования процессов впрыска

топлива в соответствии с порядком работы цилиндров (фазированный впрыск топлива) и для управления электромагнитным клапаном систе­мы изменения фаз газораспределе­ния.

Принцип действия датчика основан на эффекте Холла (магнитнорезис­тивный эффект). Для определения положения поршня 1-го цилинд­ра во время такта сжатия датчик ре­агирует на прохождение задающего диска, расположенного на хвостови­ке распределительного вала впуск­ных клапанов, и выдает ЭБУ импульс напряжения низкого уровня (около О В). На основании выходных сигна­лов датчиков положения коленчатого и распределительного валов ЭБУ ус­танавливает угол опережения зажи­гания и цилиндр, в который следует подать топливо. При выходе из строя датчика фаз или его цепей ЭБУ пе­реходит в режим нефазированного впрыска топлива.

К корпусу дроссельного узла при­креплен блок управления дроссельной заслонкой, который состоит из элек­тродвигателя постоянного тока с ре­дуктором и датчика положения заслонки.

ЭБУ принимает входной сигнал от датчика положения педали «газа»

и, в свою очередь, передает управ­ляющий сигнал блоку управления дроссельной заслонкой, который с помощью электродвигателя и ре­дуктора поворачивает вал заслонки на требуемый угол.

Датчик положения дроссельной за­слонки предназначен для обратной

 

 

связи с ЭБУ, чтобы компенсировать такие факторы, как нагарообразова- ние на элементах дроссельного узла и их износ.

Датчик температуры охлаждающей жидкости установлен в выпускном патрубке головки блока цилиндров. Стержень датчика омывается ох­лаждающей жидкостью, выходящей из рубашки охлаждения головки бло­ка цилиндров.

Датчик представляет собой термо­резистор с отрицательным темпе­ратурным коэффициентом, т.е. его сопротивление уменьшается при по­вышении температуры. ЭБУ подает на датчик стабилизированное напря­жение и по падению напряжения на датчике рассчитывает температу­ру охлаждающей жидкости, значения которой используются для корректи­ровки подачи топлива и угла опере­жения зажигания.

Комбинированный датчик абсолют­ного давления и температуры возду­ха на впуске, включающий в себя два датчика (давления и температуры), закреплен на ресивере впускного трубопровода.

Датчик абсолютного давления оце­нивает изменения давления воздуха в ресивере впускного трубопровода, которые зависят от нагрузки на дви­гатель и частоты вращения колен­чатого вала, и преобразовывает их в выходные сигналы напряжения. Чувствительный элемент датчика - кремниевый, диафрагменного типа. Выходное напряжение датчика изме­няется прямо пропорционально раз­нице приложенных к нему давлений. По сигналам датчика ЭБУ определя­ет количество воздуха, поступившего в двигатель, и рассчитываег требуе­мое количество топлива. Для пода­чи большего количества топлива при большом угле открытия дроссельной заслонки (разрежение во впускном трубопроводе незначительное) ЭБУ увеличиваег время работы топлив­ных форсунок. При уменьшении уг­ла открытия дроссельной заслонки разрежение во впускном трубопро­воде увеличивается и ЭБУ, обрабаты­вая сигнал, сокращает время работы форсунок. Датчик абсолютного дав­ления воздуха позволяет чЭБУ вно­сить коррективы в работу двигателя при изменении атмосферного дав­ления в зависимости от высоты над уровнем моря. Датчик температу­ры воздуха представляет собой тер­морезистор, который изменяет свое сопротивление в зависимости от тем­пературы воздуха. ЭБУ подает на дат­чик стабилизированное напряжение и измеряет изменение в уровне сиг­нала для определения температуры впускного воздуха. Уровень сигнала высокий, когда воздух в трубопрово-

де холодный, и низкий, когда воздух горячий. Информацию, полученную от датчика, ЭБУ учитывает при рас­чете расхода воздуха для коррекции подачи топлива и угла опережения зажигания.

Датчик детонации закреплен на пе­редней стейке блока цилиндров под впускным трубопроводом — между 2 и 3 цилиндрами. Датчик реагирует на высокочастотные колебания бло­ка цилиндров, возникающие при де­тонационном сгорании топлива. Пьезокерамический чувствительный элемент датчика детонации генери­рует сигнал переменного напряже­ния, амплитуда и частота которого соответствуют параметрам вибраций стенки блока цилиндров двигате­ля. При возникновении детонации амплитуда вибраций определенной частоты возрастает. При этом для подавления детонации ЭБУ коррек­тирует угол опережения зажигания в сторону более позднего.

В системе управления применяются два датчика концентрации кислоро­да — управляющий и диагностичес­кий.

Управляющий датчика концентрации кислорода установлен в катколлек- торе системы выпуска отработавших газов - до каталитического нейтра­лизатора.

Управляющий датчик концентрации кислорода представляет собой галь­ванический источник тока, выход­ное напряжение которого зависит от концентрации кислорода в окру­жающей датчик среде. По сигналу о наличии кислорода в отработав­ших газах от датчика, ЭБУ корректи- руст подачу топлива форсунками так, чтобы состав рабочей смеси был оп­тимальным для эффективной работы каталитического нейтрализатора от­работавших газов.

Кислород, содержащийся в отрабо­тавших газах, после вступления в хи­мическую реакцию с электродами датчика создает разность потенциа­лов на выходе датчика, изменяющу­юся приблизительно от ОД В до 1,0 В. При низком уровне сигнала напря­жение на выходе датчика составляет 0,1—0,4 В, что соответствует бед­ной смеси (более высокое содер­жание кислорода в отработавших газах), а при высоком уровне сиг­нала напряжение на выходе датчи­ка равно 0,6—1,0 В, что соответствует богатой смеси (низкое содержание кислорода). Когда датчик находит­ся в холодном состоянии, выходной сигнал датчика отсутствует, т. к. его внутреннее сопротивление в этом состоянии очень высокое - несколь­ко МОм (система управления дви­гателем работает по разомкнутому контуру). Для нормальной рабо­ты датчик концентрации кислорода должен иметь температуру не ниже 370 °С. С целью быстрого прогре­ва датчика после пуска двигателя в датчик встроен нагревательный элемент, которым управляет ЭБУ. По мере прогрева сопротивление датчика падает, и он начинает гене­рировать выходной сигнал. Тогда ЭБУ начинает учитывать сигнал дат­чика концентрации кислорода для управления топливоподачей в режи­ме замкнутого контура.

Датчик концентрации кислорода может быть «отравлен» в результа­те применения этилированного бен­зина или использования при сборке двигателя герметиков, содержащих в большом количестве силикон (со­единения кремния) с высокой лету­честью. Испарения силикона могут попасть через систему вентиляции картера в камеру сгорания двигателя. Присутствие соединений свинца или кремния в отработавших газах может привести к выходу датчика из строя. В случае выхода из строя датчика или его цепей ЭБУ управляет топливопо- дачей по разомкнутому контуру. Диагностический датчик концент­рации кислорода установлен пос­ле каталитического нейтрализатора в промежуточной трубе системы вы­пуска отработавших газов. Принцип работы диагностического датчика та­кой же, как и у управляющего датчи­ка концентрации кислорода. Главной функцией датчика является оценка эффективности работы каталитичес­кого нейтрализатора отработавших газов и осуществление второго, бо­лее точного контроля обогащения топливовоздушной смеси. Сигнал, генерируемый датчиком, указыва­ет на наличие кислорода в отрабо­тавших газах после каталитического нейтрализатора. Нели каталитический нейтрализатор работает нормально, показания диагностического датчика будут значительно отличаться от пока­заний управляющего датчика концен­трации кислорода. Диагностический и управляющий датчики концентра­ции кислорода невзаимозаменяемые.

Датчик скорости автомобиля уста­новлен сверху на картере коробки передач. Датчик приводится от шес­терни, установленной на коробке дифференциала. Принцип действия датчика скорости основан на эф­фекте Холла. Датчик выдает на ЭБУ прямоугольные импульсы напряже­ния с частотой, пропорциональной скорости вращения ведущих колес. Количество импульсов датчика про­порционально пуги, пройденному автомобилем. ЭБУ определяет ско­рость автомобиля по частоте импуль­сов.

Наряду с вышеперечисленными дат­чиками, для поддержания оптималь­ных режимов работы двигателя при разных условиях эксплуатации ЭБУ использует также сигналы от датчи­ков положения педали сцепления и тормоза, датчика давления жидкос­ти гидроусилителя рулевого управле­ния и датчика давления хладагента системы кондиционирования воз­духа (на автомобилях с кондиционе­ром).

Система зажигания входит в состав системы управления двигателем и со­стоит из индивидуальных для каж­дого цилиндра катушек зажигания и свечей зажигания. Высоковольтные провода в системе зажигания отсутс­твуют — наконечник катушки зажи­гания надевается непосредственно на свечу. В эксплуатации система не требует обслуживания и регулиро­вания, за исключением замены све­чей. Управление током в первичных обмотках катушек осуществляет ЭБУ (в зависимости от режима работы двигателя). Катушка зажигания не­разборная, при выходе из строя ее за­меняют.

13 двигатель устанавливают свечи за­жигания NGK LZKR6B или их ана­логи других производителей. Размер шестигранника свечи под ключ — 16 мм. Зазор между электродами све­чи составляет 1,0—1,1 мм.

Реле и предохранители системы уп­равления двигателем расположены в двух монтажных блоках, установ­ленных в моторном отсеке и салоне (см. «Электрооборудование», с. 190). При обслуживании и ремонте сис­темы управления двигателем всегда выключайте зажигание (в некоторых случаях необходимо отсоединить клемму провода от «минусового» вы­вода аккумуляторной батареи). При проведении сварочных работ на ав­томобиле отсоединяйте жгуты прово­дов системы управления двигателем от ЭБУ. Перед сушкой автомобиля в сушильной камере (после покрас­ки) снимите ЭБУ. На работающем двигателе не отсоединяйте и не поп­равляйте колодки жгута проводов

системы управления двигателем, а также клеммы проводов на выводах аккумуляторной батареи. Не пускай­те двигатель, если клеммы проводов на выводах аккумуляторной батареи и наконечники «массовых» проводов на двигателе не закреплены или за­грязнены.