Sustav upravljanja motorom 1ZZ-FE i 3ZZ-FE — Opis dizajna [Toyota Corolla Verso-AR10]

Sadržaj: Dizajn ↓ Glavne komponente sustava…↓ Tablica 2.6. Glavne komponente…↓ ECU motora ↓ Senzor kisika i senzor omjera zraka…↓ Senzor položaja radilice ↓ Senzor položaja bregastog vratila ↓ Senzor za kucanje (ravni tip) ↓ Dizajn ↓ Princip rada ↓ Otpornik za otkrivanje…↓ Preporuka za održavanje ↓ Senzor položaja leptira za gas ↓ Preporuka za održavanje ↓ Senzor položaja papučice gasa ↓ Elektronsko ubrizgavanje EFI ↓ Inteligentni elektronički sustav…↓ Princip rada ↓ Nelinearni način rada ↓ Način mirovanja ↓ Kontrola gasa ↓ Način koordinacije s VSC sustavom ↓ Tempomat ↓ Rad senzora položaja papučice gasa u…↓ Elektronički promjenjivi sustav…↓ WT-i upravljačka jedinica ↓ Hidraulički ventil za promjenu faze ↓ Princip rada (unaprijed) ↓ Princip rada (zaostajanje) ↓ Učvršćivanje osovine u instaliranom…↓ Kontrola pumpe goriva ↓ Kontrola isključivanja klima uređaja ↓ Funkcija upravljanja starterom…↓ Princip rada ↓ Dijagnostika ↓ Preporuka za održavanje ↓ Rad sustava u hitnom načinu rada ↓ Tablica 2.9. Rad sustava u hitnom…↓

Dizajn

Crtež. 2.30. Strukturni dijagram sustava upravljanja motorom

Slika 2.30 prikazuje konfiguraciju elektroničkog sustava upravljanja motorom.

Glavne komponente sustava upravljanja motorom

Crtež. 2.31. Položaj glavnih komponenti sustava upravljanja motorom 1ZZ-FE i 3ZZ-FE

Upravljački sustavi motora 1ZZ-FE i 3ZZ-FE uključuju jedinice navedene u tablici 2.6.

Tablica 2.6. Glavne komponente sustava upravljanja motorom

ECU motora

ECU motora temelji se na 32-bitnom procesoru.

Senzor kisika i senzor omjera zraka i goriva

Crtež. 2.32. Senzor kisika i senzor omjera zraka i goriva

U usisnu granu ugrađeni su senzor kisika male veličine i senzor omjera zraka i goriva male mase. Dio zraka koji ulazi u motor prolazi kroz zonu mjerenja senzora (slika 2.32). Izravnim mjerenjem mase i protoka zraka koji ulazi u motor poboljšava se točnost mjerenja i smanjuje otpor koji stvara senzor u usisnom razvodniku.

Senzor ima ugrađen senzor temperature zraka.

Senzor položaja radilice

Crtež. 2.33. Senzor položaja radilice

Razvodni rotor radilice ima 34 zuba i dio gdje nedostaju 2 zuba. Senzor položaja radilice šalje signal svakih 10°, a gornja mrtva točka određena je presjekom s nedostajućim zubima (slika 2.33).

Senzor položaja bregastog vratila

Crtež. 2.34. Senzor položaja bregastog vratila

Za određivanje položaja usisnih ventila, na bregastom vratilu ugrađen je vremenski rotor, uz pomoć kojeg se generiraju 3 impulsa za svaka dva okretaja koljenastog vratila (slika 2.34).

Senzor za kucanje (ravni tip)

Crtež. 2.35. Tablica performansi senzora detonacije

U konvencionalnim senzorima detonacije (rezonantnog tipa) nalazi se ploča čija se rezonantna frekvencija titranja podudara s frekvencijom detonacije motora. Omogućuje snimanje vibracija blizu rezonantne frekvencije.

Za razliku od ovog dizajna, ravni senzor za kucanje (nerezonantnog tipa) omogućuje vam snimanje vibracija u širem frekvencijskom rasponu (približno 6–15 kHz) i ima sljedeće prednosti.

Frekvencija detonacije motora lagano varira ovisno o brzini radilice. Plosnati senzor detonacije omogućuje snimanje vibracija čak i kada se mijenja frekvencija detonacije motora. Dakle, u usporedbi s tradicionalnim senzorima detonacije, proširene su mogućnosti snimanja vibracija, što omogućuje preciznije podešavanje kuta vremena paljenja.

Dizajn

Crtež. 2.36. Konstrukcija konvencionalnih i ravnih senzora detonacije

Plosnati senzor detonacije pričvršćen je na motor pomoću svornjaka uvijenog u blok cilindra (Sl. 2.36). Otvor za iglu prolazi kroz središte senzora.

Unutar senzora, u njegovom gornjem dijelu, ugrađen je čelični uteg koji se preko izolatora oslanja na piezoelektrični element.

Senzor ima ugrađeni otpornik za detekciju prekida/kratkog spoja.

Princip rada

Vibracija detonacije motora prenosi se na čelični uteg, koji pritišće piezoelektrični element. Kao rezultat toga nastaje elektromotorna sila.

Otpornik za otkrivanje otvorenog/kratkog spoja

Crtež. 2.37. Blok dijagram otpornika za otkrivanje otvorenog/kratkog spoja

Kada je paljenje uključeno, otpornik za detekciju prekida/kratkog spoja senzora detonacije i otpornik u ECU motora održavaju konstantan napon na terminalu KNK1. Napon na terminalu stalno nadzire integrirani mikro krug ECU motora. Ako strujni krug između osjetnika detonacije i upravljačkog modula motora (ECU) postane prekid ili kratki spoj, napon na kontaktu KNK1 se mijenja i ECU otkriva prekid/kratki spoj, pohranjujući DTC P0325 u svoju memoriju.

Preporuka za održavanje

Zbog uvođenja otpornika otvorenog/kratkog spoja u strujni krug, promijenjena je metoda ispitivanja senzora.

Crtež. 2.38. Shema ugradnje senzora kucanja

Kako bi se izbjeglo nakupljanje vlage u konektoru, treba instalirati senzor detonacije ravnog tipa kao što je prikazano na slici 2.38.

Senzor položaja leptira za gas

Crtež. 2.39. Blok dijagram i dijagram rada senzora položaja leptira za gas

Senzor položaja leptira za gas montiran je na tijelo leptira za gas. Dizajniran je za određivanje kuta otvaranja leptira za gas. Senzor položaja leptira za gas (hallov senzor) sastoji se od integriranog kruga s Hallovim senzorima i permanentnim magnetima koji rotiraju oko njega. Magneti su postavljeni oko osi leptira za gas i rotiraju se sinkrono s njom.

Kad se ventil za gas otvori, magneti se okreću s njim. Hallovi senzori otkrivaju promjene u magnetskom toku i generiraju izlazni napon odgovarajuće vrijednosti na stezaljkama VTA1 i VTA2. Ovaj signal se koristi za generiranje signala otvaranja leptira za gas u ECU motora.

Ovaj dizajn ne samo da osigurava visoku točnost u određivanju položaja leptira za gas, već je također jednostavan i pouzdan jer koristi beskontaktni princip. Dodatno, kako bi se povećala pouzdanost senzora, koriste se dva sustava s različitim izlaznim karakteristikama za generiranje izlaznih signala.

Preporuka za održavanje

Budući da senzor koristi čip Hallovog senzora, metoda ispitivanja razlikuje se od one kod konvencionalnog senzora položaja leptira za gas.

Senzor položaja papučice gasa

Crtež. 2.40. Blok shema i shema rada senzora položaja papučice gasa

Senzor položaja papučice gasa pretvara hod papučice u električne signale s dvije različite karakteristike i prenosi ih u ECU motora. Signal VPA1 ima linearnu karakteristiku i prenosi se tijekom cijelog hoda papučice gasa. Signal VPA2 ima karakteristiku napona pomaka.

Elektronsko ubrizgavanje EFI

Crtež. 2.41. Dijagram sinkronog i asinkronog ubrizgavanja

Sustav EFI tipa L izravno očitava masu zraka koji ulazi u motor pomoću mjerača protoka zraka sa žičanim elementom.

Koristi se distribuirani sustav ubrizgavanja (kada se gorivo ubrizgava u svaki cilindar jednom svaka dva okretaja radilice).

Postoje dvije vrste ubrizgavanja goriva:

prva metoda je sinkrono ubrizgavanje, kada se glavno trajanje ubrizgavanja podešava na temelju signala senzora. u ovom slučaju ubrizgavanje se provodi u istom položaju koljenastog vratila;
druga metoda je asinkrono ubrizgavanje, kada se jedan moment ubrizgavanja za sve mlaznice određuje signalima senzora, bez obzira na položaj koljenastog vratila. Kako bi se smanjilo trošenje motora i potrošnja goriva, sustav uključuje dovod goriva u određenim uvjetima vožnje.

Pri niskim temperaturama rashladne tekućine i kada motor radi pri malim brzinama, sustav osigurava dodatno ubrizgavanje goriva.

Inteligentni elektronički sustav kontrole gasa ETCS-i

Crtež. 2.42. Strukturni dijagram sustava

Sustav ETCS-i ima iznimne mogućnosti kontrole leptira za gas u svim načinima rada motora. Novi motori 1ZZ-FE i 3ZZ-FE nemaju mehaničku kontrolu gasa, a senzor položaja papučice ugrađen je na papučicu gasa.

U konvencionalnom sustavu kućišta leptira za gas, kut otvaranja leptira za gas određen je hodom papučice gasa. Nasuprot tome, u sustavu ETCS-i, ECU motora izračunava optimalni položaj leptira za gas na temelju uvjeta vožnje i postavlja ga upravljanjem pogonskog motora.

Sustav ETCS-i upravlja ISC sustavom kontrole brzine u praznom hodu, sustavom tempomata, TRC sustavom kontrole proklizavanja i VSC sustavom kontrole stabilnosti vozila.

Ako se otkrije bilo kakav kvar, sustav se prebacuje u hitni način rada.

Princip rada

Crtež. 2.43. Dijagram rada sustava upravljanja tijekom ubrzavanja i usporavanja

Ovisno o načinu rada, ECU motora određuje potrebni kut otvaranja leptira za gas i upravlja motorom pokretača leptira za gas. Dolje su navedeni načini rada za koje je odgovoran ECU motora.

Nelinearni način rada.
Način mirovanja.
Kontrola gasa kada radi sustav kontrole proklizavanja (TRC).
Način koordinacije s VSC sustavom.
Tempomat.

Nelinearni način rada

Sustav postavlja ventil za gas u optimalan položaj koji odgovara uvjetima vožnje, tj. položaju papučice gasa i broju okretaja motora, osiguravajući preciznu kontrolu gasa i udobnu vožnju u svim režimima.

Način mirovanja

ECU motora regulira položaj ventila za gas, konstantno održavajući optimalnu brzinu praznog hoda.

Kontrola gasa

kada radi sustav kontrole proklizavanja (TRC)

Kada se aktivira sustav kontrole proklizavanja (TRC), ako pogonski kotač značajno proklizava, TRC ECU šalje signal za zatvaranje ventila za gas, čime se pomaže u održavanju kontrole nad vozilom i vuče kotača.

Način koordinacije s VSC sustavom

Kako bi se poboljšala učinkovitost VSC sustava, položaj zaklopke za gas kontrolira se zajedno s ECU-om za kontrolu proklizavanja.

Tempomat

ECU motora s integriranim ECU tempomata izravno kontrolira položaj leptira za gas, održavajući konstantnu brzinu vožnje.

Rad senzora položaja papučice gasa u hitnom načinu rada

Crtež. 2.44. Dijagram rada senzora položaja papučice gasa u hitnom načinu rada

Postoje dva kruga za prijenos signala senzora položaja papučice gasa (glavni i pomoćni). Ako jedan od krugova osjetnika zakaže, ECU motora detektira neispravnu razliku napona između signala u dva kruga i prebacuje se u hitni način rada. Kako bi se održala sposobnost upravljanja vozilom u hitnom načinu rada, koristi se neoštećeni strujni krug za otkrivanje položaja papučice gasa.

Ako su oba kruga osjetnika neispravna, ECU motora prepoznaje neispravne napone signala u oba kruga i onemogućuje sustav kontrole leptira za gas. U ovom načinu rada vozilo se može kretati brzinom radilice koja je jednaka brzini praznog hoda.

Postoje dva kruga za prijenos signala senzora položaja zaklopke za gas (glavni i pomoćni). Ako jedan od krugova osjetnika pokvari, ECU motora detektira neispravnu razliku napona između signala u oba kruga, prekida napajanje motora pokretača leptira za gas i prebacuje se u hitni način rada. U ovom slučaju, pod utjecajem povratne opruge, prigušni ventil se postavlja u unaprijed postavljeni blago otvoreni položaj. Dakle, automobil se može kretati u hitnom načinu rada. Snaga motora se regulira promjenom volumena ubrizganog goriva i promjenom vremena paljenja, ovisno o položaju papučice gasa.

Isti način upravljanja koristit će se ako ECU otkrije neispravnost motora pokretača leptira za gas.

Elektronički promjenjivi sustav upravljanja ventilima WT-i

Crtež. 2.45. Shema rada elektroničkog varijabilnog sustava upravljanja ventilima WT-i

VVT-i sustav je dizajniran za regulaciju kuta rotacije usisne bregaste osovine u rasponu od 40° (kutom zakreta koljenastog vratila) i postavljanje ventila tako da optimalno odgovara načinima rada motora. Sustav omogućuje povećanje okretnog momenta pri bilo kojoj brzini radilice, a također pomaže u smanjenju potrošnje goriva i smanjenju sadržaja štetnih tvari u ispušnim plinovima (slika 2.45).

Crtež. 2.46. Blok dijagram elektroničkog varijabilnog sustava upravljanja ventilima WT-i

Na temelju brzine radilice, količine zraka koji ulazi u motor, položaja ventila za gas i temperature rashladnog sredstva, ECU motora određuje optimalno vrijeme rada ventila za bilo koji način rada motora i upravlja hidrauličkim ventilom za promjenu faza. Osim toga, obradom signala sa senzora položaja bregastog vratila i radilice, ECU motora određuje stvarni vremenski razmak ventila, dajući povratnu informaciju u upravljanju vremenskim razmakom ventila (Sl. 2.46).

WT-i upravljačka jedinica

Crtež. 2.47. Rezultat rada WT-i sustava

Upravljačka jedinica sastoji se od kućišta s pogonom iz lanca mehanizma ventila i uređaja za vođenje spojenog na usisnu bregastu osovinu.

Ulje pod pritiskom ulazi u kanal usisne bregaste osovine u hidraulički ventil kojim upravlja ECU motora. Ventil zatim redistribuira ulje, ovisno o naredbama ECU-a, bilo u kanal za napredovanje ili u kanal za usporavanje za otvaranje usisnih ventila, što zauzvrat dovodi do rotacije WT-i elementa za vođenje, čime se osigurava bezstupanjska promjena u vremenu ventila usisnih ventila.

Kada motor ne radi, usisna bregasta osovina je u svom najusporenijem položaju, osiguravajući najbolje karakteristike pokretanja motora.

Ako se ulje pod tlakom ne dovodi u upravljačku jedinicu VVT-i odmah nakon pokretanja motora, zatik za blokiranje blokira rotaciju upravljačke jedinice VVT-i, sprječavajući detonaciju.

Hidraulički ventil za promjenu faze

Hidraulički regulacijski ventil ventila kontrolira položaj kalemnog ventila u skladu s cikličkim naredbama iz ECU motora. Kao rezultat toga, ulje pod tlakom dovodi se u upravljač WT-i za pomicanje ili usporavanje bregastog vratila. Kada motor ne radi, hidraulički regulacijski ventil razvoda ventila zauzima položaj najvećeg usporavanja.

Princip rada (unaprijed)

Crtež. 2.48. WT-i upravljačka jedinica

Ako je hidraulički ventil za promjenu razvoda ventila pod utjecajem signala unaprijed iz ECU-a motora postavljen kao što je prikazano na slici 2.48, rezultirajući tlak ulja se dovodi na element vodilice sa strane napredovanja, a bregasto vratilo se okreće u smjeru napredovanja kuta otvaranja ventila.

Princip rada (zaostajanje)

Crtež. 2.49. Dijagram promjene faze kalemnog ventila

Ako je hidraulički ventil za promjenu faza pod utjecajem retardacijskih signala iz ECU motora smješten kao što je prikazano na slici 2.49, tada se ulje pod tlakom dovodi do elementa vodilice sa strane retardacije, a bregasto vratilo se okreće u smjeru usporavanja kuta otvaranja ventila.

Crtež. 2.50. Smjer napredovanja kuta otvaranja ventila

Crtež. 2.51. Smjer zaostajanja kuta otvaranja ventila

Učvršćivanje osovine u instaliranom položaju

Nakon što se bregasto vratilo postavi u željeni položaj, hidraulički ventil za promjenu faza zauzima neutralni položaj, fiksira bregasto vratilo dok se ne promijene uvjeti vožnje. Na taj način se regulira vrijeme ventila i sprječava nepotrebno istjecanje motornog ulja.

Kontrola pumpe goriva

Crtež. 2.52. Blok dijagram upravljanja pumpom za gorivo

U slučaju aktiviranja zračnog jastuka u frontalnom ili bočnom sudaru, postoji funkcija za isključivanje goriva, koja isključuje pumpu za gorivo. Funkcija se aktivira signalom za aktivaciju zračnog jastuka iz jedinice senzora zračnog jastuka, koji registrira ECU motora; ECU motora isključuje relej prekidača. Nakon isključivanja, dovod goriva se može nastaviti i motor pokrenuti okretanjem ključa u kontakt bravi iz položaja OFF u položaj ON.

Kontrola isključivanja klima uređaja

Crtež. 2.53. Dijagram ožičenja za modele bez klima uređaja

Crtež. 2.54. Dijagram ožičenja za modele s klima uređajem

Na modelima bez klima uređaja, ECU motora regulira brzinu ventilatora rashladnog sustava na temelju signala senzora temperature rashladnog sredstva.

Modeli s klima uređajem imaju dvije brzine ventilatora: nisku i visoku. ECU motora daje naredbu za uključivanje velike brzine ovisno o signalima osjetnika temperature rashladnog sredstva i osjetnika tlaka klima uređaja. Kontrolu niske brzine obavlja upravljačka jedinica klima uređaja.

Funkcija upravljanja starterom "Poluautomatski start"

Crtež. 2.55. Blok dijagram sustava upravljanja starterom

Novi model automobila koristi funkciju upravljanja starterom "Poluautomatski start". Kada pritisnete gumb za pokretanje motora, ova funkcija ostaje aktivna dok se motor ne pokrene. Papučica kočnice mora biti pritisnuta (na modelima s multimodalnim ručnim mjenjačem M-MT) ili papučicu spojke (na modelima s ručnim mjenjačem). Time se povećava pouzdanost pokretanja motora i eliminira mogućnost rada startera nakon pokretanja motora.

Ako ECU motora primi signal za pokretanje od ECU napajanja, sustav nadzire signal brzine motora (NE) i ne isključuje starter dok se motor ne pokrene. Dodatno, ako ECU motora primi signal za pokretanje od ECU električnog sustava, ali utvrdi da motor već radi, neće uključiti starter.

Princip rada

Crtež. 2.56. Dijagram rada sustava upravljanja starterom

Kao što je prikazano na slici 2.56, kada ECU motora primi signal za pokretanje (STSW) od ECU napajanja, ECU motora šalje STAR i ACCR signale ECU napajanja. Potonji zauzvrat šalje signal releju startera da uključi starter. Ako motor već radi, ECU motora ne šalje STAR i ACCR signale u ECU napajanja. Stoga ECU sustava napajanja ne napaja relej startera.

Nakon što je starter uključen i nakon što brzina radilice prijeđe približno 500 min⁻¹, ECU motora utvrđuje da je motor pokrenut i isključuje starter.

Ako motor ima kvar i ne pokreće se, starter radi maksimalno dopušteno vrijeme i zatim se automatski isključuje. Maksimalno vrijeme rada startera je otprilike 2 do 25 s, ovisno o temperaturi rashladnog sredstva. Ako je temperatura rashladne tekućine vrlo niska, starter radi oko 25 s, a kod dovoljno zagrijanog motora, starter ne radi više od 2 s.

Kako bi se eliminiralo dodatno opterećenje od nestabilnog napona tijekom pokretanja motora, sustav za to vrijeme isključuje napajanje pomoćne opreme.

Sustav pruža sljedeće razine zaštite:

ako motor već radi, starter se neće uključiti čak i ako ključ za paljenje okrenete u položaj START;
čak i ako vozač drži ključ za paljenje u položaju START, nakon što se motor pokrene s pola okreta, ECU motora isključit će starter kada brzina motora dosegne približno 1200 min⁻¹ ili više;
čak i ako vozač drži ključ za paljenje u položaju START i motor se ne pokrene, ECU motora će isključiti starter nakon približno 30 sekundi;
ako ECU motora ne primi signal brzine motora dok starter radi, odmah prestaje slati signale STAR i ACCR.

Dijagnostika

Dijagnostički sustav tipa EURO-OBD (Europska dijagnostika na vozilu), koristi se na motorima 1ZZ-FE i 3ZZ-FE, zadovoljava zahtjeve europskih standarda.

Materijal je ponovno tiskan s online izvora [www.TOYOTAMAN.ru]

Ako ECU motora otkrije grešku, dijagnosticira i bilježi neispravnu komponentu u svoju memoriju. Osim toga, radi informiranja vozača, svjetlo upozorenja motora Chk Eng na ploči s instrumentima stalno svijetli ili počinje treptati.

ECU motora također bilježi elektroničke DTC kodove svih grešaka u svoju memoriju. Ovi se kodovi mogu očitati pomoću P mikroprocesorskog ispitivača.

Svi DTC-ovi odgovaraju SAE kodovima. Neki DTC-ovi su podijeljeni u manje pododjeljke nego prije, a novi su DTC-ovi dodijeljeni pododjeljcima.

Preporuka za održavanje

Za brisanje DTC-ova pohranjenih u memoriji ECU motora, upotrijebite Microprocessor Tester II ili odspojite priključak akumulatora ili uklonite EFI osigurač na najmanje jednu minutu.