Строителство
Фиг. 2.30. Структурна схема на системата за управление на двигателя
Фигура 2.30 показва конфигурацията на електронната система за управление на двигателя.
Основните компоненти на системата за управление на двигателя
Фиг. 2.31. Разположение на основните компоненти на системата за управление на двигателя 1ZZ-FE И 3ZZ-FE
Системите за управление на двигателя 1ZZ-FE и 3ZZ-FE включват единици, изброени в таблица 2.6.
Таблица 2.6. Основните компоненти на системата за управление на двигателя
ECU на двигателя
ECU на двигателя е базиран на 32-битов процесор.
Сензор за кислород и сензор за съотношение въздух и гориво
Фиг. 2.32. Сензор за кислород и сензор за съотношение въздух и гориво
Във всмукателния колектор са монтирани малък кислороден сензор и сензор за съотношение въздух-гориво с ниска маса. Част от въздуха, влизащ в двигателя, преминава през зоната за измерване на сензора (фиг. 2.32). Поради факта, че масата и дебитът на въздуха, влизащ в двигателя, се измерват директно, точността на измерване се увеличава и съпротивлението, което сензорът създава във всмукателния колектор, се намалява.
Сензорът има вграден сензор за температура на въздуха.
Сензор за положение на коляновия вал
Фиг. 2.33. Сензор за положение на коляновия вал
Задвижващият ротор на коляновия вал има 34 зъба и участък, където липсват 2 зъба. Сензорът за положение на коляновия вал изпраща сигнал на всеки 10 °, а горната мъртва точка се определя в зоната с липсващи зъби (фиг. 2.33).
Сензор за положение на разпределителния вал
Фиг. 2.34. Сензор за положение на разпределителния вал
За определяне на позицията на всмукателния разпределителен вал е монтиран главен ротор, с помощта на който се генерират 3 импулса на всеки два оборота на коляновия вал (фиг. 2.34).
Сензор за детонация (плосък тип)
Фиг. 2.35. Диаграма на работата на сензора за детонация
Конвенционалните сензори за детонация (резонансен тип) имат плоча, чиято резонансна честота е същата като честотата на детонация на двигателя. Позволява ви да регистрирате трептения близо до резонансната честота.
За разлика от този дизайн, плоският сензор за детонация (нерезонансен тип) ви позволява да регистрирате вибрации в по-широк честотен диапазон (приблизително 6-15 kHz) и има следните предимства.
Честотата на ударите на двигателя варира леко в зависимост от оборотите на двигателя. Сензорът за детонация с плосък тип позволява да се открият вибрации, дори когато честотата на детонацията на двигателя се промени. По този начин, в сравнение с традиционните сензори за детонация, възможностите за регистриране на вибрации са разширени, което прави възможно по-точно регулиране на момента на запалване.
Строителство
Фиг. 2.36. Проектирането на конвенционални и плоски сензори за детонация
Сензорът за детонация с плосък тип е прикрепен към двигателя с шпилка, завинтена в блока на цилиндъра (фиг. 2.36). Отворът за шпилка минава през центъра на сензора.
Вътре в сензора, в горната му част, е монтирана стоманена тежест, която чрез изолатор се опира върху пиезоелектричен елемент.
В сензора е вграден резистор за откриване на отворено/късо съединение.
Как работи
Вибрацията от детонацията на двигателя се предава на стоманена тежест, която притиска пиезоелектричния елемент. Резултатът е електродвижеща сила.
Резистор за откриване на отворено/късо съединение
Фиг. 2.37. Блокова схема на резистор за откриване на отворено/късо съединение
Когато запалването е включено, резисторът за откриване на отваряне/късо съединение на сензора за детонация и резистора в ECU на двигателя поддържат постоянно напрежение на клема KNK1. Напрежението на терминала се следи постоянно от интегралната схема на ECU на двигателя. Ако веригата между сензора за детонация и ECU на двигателя е отворена или късо съединение, напрежението на клема KNK1 се променя и ECU на двигателя открива отворено/късо съединение и съхранява DTC P0325 в паметта.
Препоръка за поддръжка
Във връзка с въвеждането на резистор за отворено / късо съединение във веригата, методът за проверка на сензора е променен.
Фиг. 2.38. Схема за монтаж на сензор за детонация
За да се избегне натрупване на влага в конектора, трябва да се монтира плосък сензор за детонация, както е показано на Фигура 2.38.
Сензор за положение на дроселната клапа
Фиг. 2.39. Блокова схема и схема на работа на сензора за положение на дросела
Сензорът за положение на дросела е монтиран на тялото на дроселната клапа. Той е предназначен за определяне на ъгъла на отваряне на дроселната клапа. Сензорът за положение на дросела (датчик на Хол) се състои от интегрална схема със сензори на Хол и постоянни магнити, въртящи се около него. Магнитите са монтирани около оста на дроселната клапа и се въртят синхронно с нея.
Когато дроселът се отвори, магнитите се въртят с него. Сензорите на Хол откриват промяната в магнитния поток и генерират изходно напрежение с подходяща величина на клеми VTA1 и VTA2. Този сигнал се използва за генериране на сигнал за отваряне на газта към ECU на двигателя.
Този дизайн не само гарантира висока точност на откриване на позицията на дросела, но също така е прост и надежден, тъй като използва безконтактен принцип. Освен това, за да се подобри надеждността на сензора, се използват две системи с различни изходни характеристики за генериране на изходни сигнали.
Препоръка за поддръжка
Тъй като сензорът използва чип от сензор на Хол, методът на изпитване е различен от метода за изпитване за конвенционален сензор за положение на дросела.
Сензор за положение на педала на газта
Фиг. 2.40. Блокова схема и схема на работа на сензора за положение на педала на газта
Сензорът за положение на педала на газта преобразува хода на педала в електрически сигнали с две различни характеристики и ги предава на ECU на двигателя. Сигналът VPA1 има линейна характеристика и се прилага през целия ход на педала на газта. Сигналът VPA2 има характеристика на отклонено напрежение.
Електронно впръскване на EFI
Фиг. 2.41. Схема на синхронни и асинхронни инжекции
Системата L-тип EFI директно усеща масата на въздуха, влизащ в двигателя, като използва навита с тел въздушна маса.
Използва се система за разпределено впръскване (когато горивото се впръсква във всеки цилиндър веднъж на всеки два оборота на коляновия вал).
Има два вида впръскване на гориво:
- Първият метод е синхронно впръскване, когато продължителността на основното впръскване се коригира въз основа на сигналите от сензорите. в този случай инжектирането се извършва в същото положение на коляновия вал;
- Вторият метод е асинхронно впръскване, когато единичен момент на впръскване за всички инжектори се определя от сигнали от сензори, независимо от положението на коляновия вал. за да намали износването на двигателя и разхода на гориво, системата включва подаването на гориво при определени условия на шофиране.
При ниски температури на охлаждащата течност и докато двигателят работи на ниски обороти, системата осигурява впръскване на допълнително гориво.
Интелигентен електронен контрол на дросела ETCS-i
Фиг. 2.42. Системна блокова диаграма
ETCS-i осигурява изключителен контрол на положението на газта при всякакви условия на работа на двигателя. Новите двигатели 1ZZ-FE и 3ZZ-FE нямат механично управление на газта, а на педала на газта е инсталиран сензор за положение на педала.
В конвенционалната система на дроселовата клапа ъгълът на отваряне на дросела се определя от хода на педала на газта. За разлика от това, в ETCS-i, ECU на двигателя изчислява оптималната позиция на газта въз основа на условията на шофиране и я задава чрез контролиране на задвижващия двигател.
Системата ETCS-i осигурява контрол на системата ISC на празен ход, системата за круиз контрол, системата за контрол на сцеплението TRC и системата за контрол на стабилността VSC.
В случай на неизправност системата преминава в авариен режим.
Как работи
Фиг. 2.43. Схема на работата на системата за управление при ускорение и забавяне
В зависимост от режима на работа, ECU на двигателя определя необходимия ъгъл на отваряне на дроселната клапа и управлява двигателя на задвижващия механизъм на газта. Режимите, за които отговаря ECU на двигателя, са изброени по-долу.
- Нелинеен режим.
- Режим на готовност.
- Управление на газта по време на работа с контрол на сцеплението (TRC).
- Режим на координация с VSC система.
- Темпомат.
Нелинеен режим
Системата настройва дросела до оптимална позиция според условията на шофиране, т.е. положението на педала на газта и скоростта на двигателя, осигурявайки прецизен контрол на газта и комфортно шофиране във всички режими.
Режим на готовност
ECU на двигателя регулира позицията на газта, за да поддържа оптималната скорост на празен ход през цялото време.
Управление на дросела
по време на работа на системата за контрол на сцеплението (TRC)
Когато контролът на сцеплението (TRC) е активиран, ако приплъзването на задвижващото колело е значително, ECU за контрол на плъзгането изпраща сигнал за затваряне на газта, за да помогне за поддържане на контрола на превозното средство и сцеплението върху колелата.
Режим на VSC координация
За да се подобри ефективността на системата VSC, положението на газта се контролира заедно с ECU за управление на плъзгане.
Темпомат
ECU на двигателя с интегриран круиз контрол ECU директно контролира позицията на газта, за да поддържа постоянна скорост.
Работа на сензора за положение на педала на газта в авариен режим
Фиг. 2.44. Схемата на сензора за положение на педала на газта в авариен режим
Има две вериги (основна и спомагателна) за предаване на сигнала на сензора за положение на педала на газта. Ако една от веригите на сензора се повреди, ECU на двигателя открива неправилна разлика в напрежението между сигналите в двете вериги и преминава в авариен режим. за да се запази способността за управление на автомобила в авариен режим, се използва непокътната верига за определяне на позицията на педала на газта.
Ако и двете вериги на сензора са повредени, ECU на двигателя разпознава неправилни сигнални напрежения на двете вериги и деактивира системата за управление на газта. В този режим автомобилът може да се движи със скорост на коляновия вал, равна на скоростта на празен ход.
Има две вериги (основна и спомагателна) за предаване на сигнала на сензора за положение на дроселната клапа. Ако една от веригите на сензора се повреди, ECU на двигателя открива неправилна разлика в напрежението между сигналите в двете вериги, изключва захранването на двигателя на дросела и преминава в авариен режим. В този случай, под въздействието на възвратна пружина, дроселната клапа се настройва в предварително определено леко отворено положение. Така колата може да се движи в авариен режим. В този случай мощността на двигателя се регулира чрез промяна на обема на впръсканото гориво и промяна на момента на запалване в зависимост от позицията на педала на газта.
В същия режим контролът ще се извърши, ако ECU открие неизправност на двигателя на задвижващия механизъм на газта.
WT-i електронна променлива фаза на клапана
Фиг. 2.45. Схема на работа на електронната система за регулиране на времето на клапаните WT-i
Системата VVT-i е проектирана да контролира ъгъла на въртене на всмукателния разпределителен вал в диапазона от 40 ° (според ъгъла на въртене на коляновия вал) и да настрои времето на клапана, за да съответства оптимално на режимите на работа на двигателя. Системата ви позволява да увеличите въртящия момент при всяка скорост на коляновия вал, а също така помага за намаляване на разхода на гориво и намаляване на съдържанието на вредни вещества в отработените газове (фиг. 2.45).
Фиг. 2.46. Блокова схема на електронната система за регулиране на времето на клапаните WT-i
Въз основа на оборотите на двигателя, обема на въздуха, влизащ в двигателя, позицията на дроселната клапа и температурата на охлаждащата течност, ECU на двигателя определя оптималното време на клапаните за всички работни условия на двигателя и управлява хидравличния клапан за смяна на фазите. В допълнение, чрез обработка на сигналите на сензорите за положение на разпределителния вал и коляновия вал, ECU на двигателя определя действително инсталираното време на клапаните, осигурявайки обратна връзка при управлението на времето на клапана (фиг. 2.46).
Управление на WT-i
Фиг. 2.47. Резултатът от системата WT-i
Блокът за управление се състои от корпус, задвижван от верига от клапани и водеща лопатка, свързана към всмукателния разпределителен вал.
Маслото под налягане преминава през порта на всмукателния разпределителен вал към хидравличен клапан, управляван от ECU на двигателя. След това клапанът преразпределя маслото, в зависимост от командите на ECU, към напредналото или забавеното отваряне на всмукателните клапани, което от своя страна води до въртене на направляващия елемент WT-i, като същевременно осигурява безстепенна промяна на времето на клапана на всмукателните клапани.
Когато двигателят не работи, всмукателният разпределителен вал е в най-забавената си позиция за най-добро стартиране.
Ако управляващият блок VVT-i не се захранва с масло под налягане веднага след стартиране на двигателя, заключващият щифт блокира въртенето на контролния блок VVT-i, предотвратявайки детонация.
Хидравличен клапан за смяна на фазите
Хидравличният клапан за смяна на фазата контролира позицията на макарата в съответствие с цикличните команди на ECU на двигателя. В резултат на това масло под налягане се подава към контролера WT-i, за да завърти разпределителния вал напред или назад. Когато двигателят не работи, хидравличната променлива фаза на клапана е в най-забавено положение.
Принцип на действие (предварително)
Фиг. 2.48. Блок за управление WT-i
Ако хидравличният клапан на фазовата промяна под въздействието на предварителни сигнали от ECU на двигателя е разположен, както е показано на фигура 2.48, полученото налягане на маслото се подава към направляващия елемент от предната страна, докато разпределителният вал се върти в посоката на напредване ъгъла на отваряне на клапаните.
Как работи (забавяне)
Фиг. 2.49. Диаграма на фазовата смяна на клапана на макарата
Ако хидравличният клапан за смяна на фазата под въздействието на сигнали за забавяне от ECU на двигателя е разположен, както е показано на фигура 2.49, тогава маслото под налягане се подава към направляващия елемент от страната на закъснението, докато разпределителният вал се върти в посоката на забавяне на ъгъл на отваряне на клапаните.
Фиг. 2,50. Посока на напредване на ъгъла на отваряне на клапана
Фиг. 2.51. Посока на изоставане на ъгъла на отваряне на клапан
Фиксиране на вала в зададената позиция
След като разпределителният вал е в желаната позиция, хидравличният клапан на разпределителния вал е в неутрално положение, блокирайки разпределителния вал, докато условията на движение се променят. По този начин се регулира газоразпределението и в момента се предотвратява ненужното изтичане на моторно масло.
Управление на горивната помпа
Фиг. 2.52. Блокова схема за управление на горивната помпа
В случай на разгръщане на въздушна възглавница при челен или страничен сблъсък се осигурява функция за спиране на горивото при изключена горивна помпа. Функцията се активира от сигнала за разгръщане на въздушната възглавница от сензорния модул на въздушната възглавница, който се регистрира от ECU на двигателя; ECU на двигателя изключва релето за отваряне на веригата. След като изключите подаването на гориво, можете да възобновите и стартирате двигателя, като завъртите ключа в ключа за запалване от позиция OFF в позиция ON.
Контрол за изключване на климатика
Фиг. 2.53. Схема на свързване за модели без климатик
Фиг. 2.54. Схема на свързване на модели с климатик
При модели без климатик, ECU на двигателя управлява скоростта на охлаждащия вентилатор въз основа на сензора за температура на охлаждащата течност на двигателя.
Моделите с климатик имат две скорости на охлаждащия вентилатор: ниска и висока. ECU на двигателя командва да се активира високата скорост в зависимост от сигналите от сензора за температура на охлаждащата течност и сензора за налягане на климатика. Управлението на ниската скорост се осъществява от блока за управление на климатика.
Функция за управление на стартера "Полуавтоматичен старт"
Фиг. 2.55. Блокова схема на системата за управление на стартера
При новия модел на автомобила се използва функцията за управление на стартера "Полуавтоматичен старт". Когато се натисне бутона за стартиране на двигателя, тази функция е активна, докато двигателят не стартира. В този случай педалът на спирачката (при модели с мултимодална ръчна скоростна кутия M-MT) или педалът на съединителя (при модели с ръчна скоростна кутия) трябва да бъдат натиснати. По този начин се повишава надеждността на стартиране на двигателя и се изключва възможността за работа на стартера след стартиране на двигателя.
Ако ECU на двигателя получи стартов сигнал от захранващото ECU, системата следи сигнала за скоростта на двигателя (NE) и не изключва стартера, докато двигателят не стартира. Освен това, ако ECU на двигателя получи стартов сигнал от захранващото ECU, но определи, че двигателят вече работи, то няма да включи стартера.
Как работи
Фиг. 2.56. Схема на работата на системата за управление на стартера
Както е показано на фигура 2.56, когато ECU на двигателя получи стартов сигнал (STSW) от захранващото ECU, ECU на двигателя изпраща сигнали STAR и ACCR към захранващото ECU. Последният от своя страна изпраща сигнал към релето на стартера за включване на стартера. Ако двигателят вече работи, ECU на двигателя не подава сигналите STAR и ACCR към захранващото ECU. Следователно, ECU за управление на мощността не подава захранване към релето на стартера.
След задействане на стартера и след като скоростта на двигателя надвиши около 500 min-1, ECU на двигателя определя, че двигателят работи и изключва стартера.
Ако двигателят има повреда и не стартира, стартерът ще работи за максимално допустимото време, след което автоматично ще се изключи. Максималното време за работа на стартера е приблизително 2 до 25 секунди, в зависимост от температурата на охлаждащата течност. Ако температурата на охлаждащата течност е много ниска, стартерът работи за около 25 секунди, а когато двигателят е достатъчно топъл, стартерът работи за не повече от 2 секунди.
За да се елиминира допълнително натоварване при нестабилно напрежение по време на стартиране на двигателя, системата прекъсва захранването на спомагателното оборудване през това време.
Системата осигурява следните нива на защита:
- ако двигателят вече работи, стартерът няма да се включи, дори ако ключът за запалване е завъртян в позиция START;
- Дори ако водачът държи ключа за запалване в позиция START, след като двигателят се стартира от половин оборот, ECU на двигателя ще изключи стартера, когато оборотите на двигателя достигнат приблизително 1200 min–1 или повече ;
- Дори ако водачът държи ключа за запалване в позиция START и двигателят не стартира, ECU на двигателя ще изключи стартера след около 30 секунди;
- Ако ECU на двигателя не получи сигнал за скоростта на двигателя, докато стартерът работи, той незабавно ще спре да извежда сигналите STAR и ACCR.
Диагностика
Системата за диагностика тип EURO-OBD (Европейска бордова диагностика), използвана при двигатели 1ZZ-FE и 3ZZ-FE, отговаря на изискванията на европейските стандарти.
Ако ECU на двигателя открие проблем, той диагностицира и регистрира проблемния възел. Освен това, за да информира водача на арматурното табло, предупредителната лампа на двигателя Chk Eng светва постоянно или започва да мига.
ECU на двигателя също съхранява електронни DTC за всички неизправности. Тези кодове могат да бъдат прочетени с помощта на микропроцесорния тестер P.
Всички DTC отговарят на SAE кодовете. Някои DTC са разбити на по-малки подраздели от преди, като към подразделите са присвоени нови DTC.
Препоръка за поддръжка
За да изчистите електронните DTC, съхранени в паметта на двигателя-ECU, използвайте интелигентния тестер II или изключете клемата на акумулатора или извадете предпазителя на EFI за поне минута.
Аварийна работа на системата
Когато се открие неизправност, ECU на двигателя се изключва или пуска двигателя в авариен режим според данните, записани в паметта.