System zarządzania silnikiem CD-FTV — Opis projektu [Toyota Corolla Verso-AR10]

Informacje ogólne

Układ sterowania silnikiem 1CD-FTV składa się z głównych komponentów wymienionych w tabeli 2.14.

Tabela 2.14. Główne elementy układu sterowania silnikiem 1CD-FTV

Sterownik silnika

Sterownik silnika oparty jest na procesorze 32-bitowym.

Czujnik położenia wału korbowego

Wirnik rozrządu wału korbowego ma 34 zęby, a w jednym miejscu brakuje 2 zębów. Czujnik położenia wału korbowego wysyła sygnał co 10°, a obszar z brakującymi zębami wyznacza górny martwy punkt.

Czujnik położenia wałka rozrządu

Do określenia położenia wałka rozrządu służy występ na wirniku rozrządu, za pomocą którego na każde dwa obroty wału korbowego generowany jest 1 impuls.

Czujnik położenia pedału przyspieszenia

Dźwignia powrotna służy do wymuszenia powrotu dźwigni czujnika położenia pedału przyspieszenia do pozycji całkowicie zamkniętej. Wyłącznik pedału przyspieszenia jest wyłączony.

Czujnik położenia pedału przyspieszenia zamienia skok pedału na sygnały elektryczne o dwóch różnych charakterystykach i przesyła je do sterownika silnika. Sygnał VPA1 ma charakterystykę liniową i jest generowany podczas całego zakresu ruchu pedału przyspieszenia. Sygnał VPA2 charakteryzuje się przesunięciem napięcia.

Czujnik ciśnienia paliwa

Czujnik ciśnienia paliwa montowany jest w przewodzie paliwowym common rail i wysyła sygnał do komputera sterującego silnikiem. ECU utrzymuje optymalne ciśnienie paliwa.

Czujnik ciśnienia paliwa zawiera dwa obwody (podstawowe i dodatkowe), których sygnały są stale monitorowane przez sterownik silnika. Gwarantuje to dużą dokładność określania ciśnienia, a co za tym idzie, wysoką niezawodność sterowania.

Regulacja objętości wtryskiwanego paliwa

Rysunek 2.99 przedstawia schemat ilustrujący regulację objętości wtryskiwanego paliwa.

Regulacja kąta wyprzedzenia wtrysku paliwa

Rysunek 2.100 przedstawia schemat ilustrujący sposób regulacji kąta wyprzedzenia wtrysku paliwa.

Regulator ciśnienia paliwa

Sterownik silnika ustala zadane ciśnienie wtrysku (30–135 MPa) na podstawie sygnałów z czujnika położenia pedału przyspieszenia i czujnika położenia wału korbowego, w zależności od trybu pracy silnika.

Aby kontrolować ciśnienie paliwa, sygnały są wysyłane do zaworu sterującego paliwem (SCV) pompy wtryskowej, który reguluje ilość dostarczanego paliwa. Równocześnie sygnały sterujące wysyłane są do zaworu rozładowczego wspólnej szyny, który reguluje ilość paliwa spuszczanego do przewodu powrotnego. ECU monitoruje zgodność ciśnienia wykrytego przez czujnik ciśnienia paliwa z ustawionym ciśnieniem wtrysku.

Dostawa paliwa

Aby regulować ilość paliwa dostarczanego przez pompę wtryskową do listwy common rail, komputer sterujący silnikiem steruje otwarciem zaworu sterującego paliwem (SCV). Dzięki temu ciśnienie paliwa w szynie common rail utrzymywane jest zgodnie z zadaną wartością.

Zawór sterujący paliwem (SCV) jest lekko otwarty

• a. Gdy zawór sterujący dopływem paliwa jest lekko otwarty, powierzchnia otworu, przez który zasysane jest paliwo, jest minimalna. Objętość wtryskiwanego paliwa jest również minimalna.
• b. Tłok wykonuje pełen skok, jednak objętość zasysanego paliwa jest niewielka ze względu na zwężony otwór. Objętość geometryczna wnęki pompy przekracza objętość zasysanego paliwa, w wyniku czego w komorze powstaje podciśnienie.
• c. Wtrysk paliwa rozpoczyna się, gdy ciśnienie paliwa staje się wyższe niż ciśnienie w szynie common rail.

Zawór sterujący paliwem (SCV) jest zbyt szeroko otwarty

• a. Gdy zawór sterujący paliwem zostanie otwarty w maksymalnym stopniu, powierzchnia otworu, przez który zasysane jest paliwo, jest maksymalna. Objętość wtryskiwanego paliwa jest również maksymalna.
• b. Tłok wykonuje pełny skok, a objętość zasysanego paliwa wzrasta, ponieważ powierzchnia otworu jest maksymalna.
• c. Wtrysk paliwa rozpoczyna się, gdy ciśnienie paliwa staje się wyższe niż ciśnienie w szynie common rail.

Ominięcie paliwa

Gdy ciśnienie w przewodzie paliwowym przekroczy ustawioną wartość, sterownik silnika uwalnia paliwo do zbiornika, otwierając zawór spustowy. W ten sposób utrzymywane jest określone ciśnienie w ogólnym przewodzie dystrybucji paliwa.

Regulacja paliwa przed wtryskiem

Wstępny wtrysk odbywa się przed głównym wtryskiem paliwa i ma na celu zapewnienie płynniejszego rozpoczęcia procesu spalania oraz obniżenie poziomu hałasu podczas pracy silnika.



Rysunek 2.105 przedstawia diagram, za pomocą którego reguluje się głośność, kąt wyprzedzenia i interwał (między wtryskiem wstępnym a głównym wtryskiem paliwa) w procesie z wstępnym wtryskiem.

Zawór sterujący prędkością biegu jałowego

Sterownik silnika ECU oblicza prędkość obrotową wału korbowego silnika na podstawie parametrów roboczych silnika i ustala ilość wtryskiwanego paliwa w celu utrzymania zadanej prędkości biegu jałowego.

Aby zwiększyć wydajność ogrzewania, gdy silnik jest zimny, należy zwiększyć prędkość obrotową wału korbowego silnika na biegu jałowym po włączeniu odpowiedniego przełącznika.

Jednostka sterująca recyrkulacji spalin (EGR)

W zależności od trybu pracy silnika, układ elektroniczny jednocześnie steruje zaworem EGR i monitoruje dopływ paliwa za pomocą silnika krokowego. W ten sposób regulowana jest objętość spalin poddawanych recyrkulacji.

Różnice (z poprzednich modeli)

W związku z tym zawór sterujący ciśnieniem doładowania (VRV) i siłownik (VSV) są wyłączone z projektu (wyłączyć recyrkulację).

Regulator ciśnienia doładowania

Ciśnienie doładowania (ciśnienie kolektora dolotowego) regulacja odbywa się poprzez zmianę powierzchni dyszy znajdującej się za turbiną. Regulacja powierzchni dyszy odbywa się za pomocą napędu bezpośrednio z nią połączonego. Napęd jest sterowany za pomocą podciśnienia, które jest regulowane przez zawór VRV zgodnie z sygnałami otrzymywanymi z komputera sterującego silnikiem.

Sterownik silnika oblicza optymalną wartość ciśnienia doładowania w zależności od trybu pracy silnika (prędkość wału korbowego, objętość wtryskiwanego paliwa, ciśnienie atmosferyczne i temperatura płynu chłodzącego) i reguluje powierzchnię przepływu dyszy prowadzącej tak, aby ciśnienie rejestrowane przez czujnik ciśnienia doładowania odpowiadało wartości obliczonej.

Funkcja sterowania rozrusznikiem "Rozruch półautomatyczny"

Zasada działania funkcji sterowania rozrusznikiem "Rozruch półautomatyczny" w silniku 1CD-FTV jest podobna do tej stosowanej w silnikach 1ZZ-FE i 3ZZ-FE.

Zasada działania

Jak pokazano na schemacie na rysunku 2.108, gdy ECU silnika odbiera sygnał rozruchu (STSW) z ECU zasilania w tym samym czasie, gdy gaśnie kontrolka podgrzewania silnika, ECU silnika wysyła sygnały STAR i ACCR do ECU zasilania. Ten ostatni z kolei wysyła sygnał do przekaźnika rozrusznika w celu uruchomienia silnika. Jeżeli silnik jest już uruchomiony, sterownik silnika nie wysyła sygnałów STAR i ACCR do sterownika zasilania. W tym przypadku rozrusznik nie włącza się.

Ponadto, jeśli moduł sterujący silnikiem otrzyma sygnał rozruchu z modułu sterującego zasilaniem ponownie, a kontrolka podgrzewania silnika jest włączona, wyprowadzane są sygnały STAR i ACCR. Następnie sterownik układu zasilania wysyła sygnał do przekaźnika rozrusznika w celu uruchomienia silnika.

Po włączeniu rozrusznika i przekroczeniu przez wał korbowy prędkości obrotowej około 500 min⁻¹, komputer sterujący silnikiem ustala, że silnik został uruchomiony i wyłącza rozrusznik.

Jeżeli silnik ulegnie awarii i nie da się go uruchomić, rozrusznik pracuje przez maksymalny dozwolony czas, po czym wyłącza się automatycznie. Maksymalny czas pracy rozrusznika wynosi około 2 do 25 sekund, zależnie od temperatury płynu chłodzącego. Jeżeli temperatura płynu chłodzącego jest bardzo niska, rozrusznik pracuje przez około 25 sekund, a przy dostatecznie ciepłym silniku rozrusznik pracuje nie dłużej niż 2 sekundy.

Aby zapobiec pracy pomocniczych urządzeń elektrycznych w warunkach niestabilnego napięcia podczas uruchamiania silnika, system wyłącza na ten czas zasilanie urządzeń pomocniczych.

System zapewnia następujące poziomy ochrony:

• jeśli silnik jest już uruchomiony, rozrusznik nie uruchomi się nawet po przekręceniu kluczyka w stacyjce do pozycji START;
• nawet jeśli kierowca trzyma kluczyk w stacyjce w pozycji START, po uruchomieniu silnika po półobrocie, komputer sterujący silnikiem wyłączy rozrusznik, gdy prędkość obrotowa silnika osiągnie około 1200 min⁻¹ lub więcej;
• nawet jeśli kierowca pozostawi kluczyk w stacyjce w pozycji START, a silnik nie uruchomi się, komputer sterujący silnikiem wyłączy rozrusznik po około 30 sekundach;
• jeżeli rozrusznik jest włączony, ale nie wykryto sygnału prędkości wału korbowego, komputer sterujący silnikiem natychmiast wyłączy rozrusznik.

System ostrzegania o wymianie oleju

Wprowadzono system ostrzegawczy o zbliżającym się terminie wymiany oleju. System ten wykrywa spadek jakości oleju silnikowego i za pomocą lampki ostrzegawczej ostrzega kierowcę o konieczności wymiany oleju silnikowego i filtra oleju. W ten sposób harmonogram konserwacji jest zachowany (maksymalny przebieg 30 000 km), odpowiadający rzeczywistemu okresowi eksploatacji oleju silnikowego.

Sterownik silnika pośrednio określa stopień pogorszenia jakości oleju silnikowego.

Opis działania systemu

Sterownik silnika określa jakość oleju silnikowego na podstawie zawartości sadzy. Oblicza zawartość sadzy w oleju silnikowym na podstawie prędkości obrotowej wału korbowego silnika, kąta wyprzedzenia wtrysku paliwa, objętości wtryskiwanego paliwa i składu mieszanki paliwowo-powietrznej. Jeżeli obliczona wartość zawartości sadzy przekroczy ustawioną wartość, sterownik silnika ECU zapala kontrolkę konieczności wymiany oleju silnikowego. System ten ostrzega kierowcę o konieczności wymiany oleju silnikowego i filtra oleju.

Sterownik silnika włącza kontrolkę wymiany oleju silnikowego nie tylko wtedy, gdy wzrasta zawartość sadzy, ale również co 30 000 km. Zwiększa to niezawodność systemu.

Notatka. System ten nie ocenia jakości oleju silnikowego na przestrzeni czasu. Nawet jeśli kontrolka wymiany oleju silnikowego się nie zapali, należy wymienić olej silnikowy i filtr oleju.

Ustawienie licznika kilometrów na zero

Możesz zresetować wartości przebiegu zapisane w pamięci komputera silnika, zmierzone w celu zapalenia się kontrolki wymiany oleju, w następujący sposób:

• naciśnij przełącznik silnika i włącz zapłon (tryb systemu wyzwalania IG-ON);
• upewnij się, że wyświetlacz LCD znajduje się w trybie licznika kilometrów (ODO). (W trybie licznika podróży (TRIP) resetowanie odczytów nie jest możliwe);
• naciśnij przełącznik silnika i wyłącz zapłon (tryb systemu startowego IG-OFF);
• naciskając przycisk DIM ODO/TRIP, naciśnij przełącznik silnika, aby włączyć zapłon (tryb systemu wyzwalania IG-ON), bez naciskania pedału sprzęgła. Po włączeniu zapłonu (tryb układu rozruchowego IG-ON) przytrzymaj przycisk DIM ODO/TRIP przez co najmniej 5 sekund. Po zresetowaniu wyświetlacza LCD należy zwolnić przycisk DIM ODO/TRIP;
• kontrolka wymiany oleju zgaśnie, a na wyświetlaczu LCD przez około 1 sekundę będzie widoczny komunikat "000000";
• upewnij się, że wyświetlacz LCD przełączył się na tryb licznika kilometrów (ODO);
• procedura zerowania wskazań licznika kilometrów przed wymianą oleju została zakończona.

Diagnostyka

Typ układu diagnostycznego EURO-OBD (Europejska diagnostyka pokładowa), zastosowany w silniku 1CD-FTV spełnia wymagania norm UE.

Jeśli sterownik silnika wykryje usterkę, przeprowadza diagnostykę i zapisuje uszkodzony komponent w swojej pamięci. Dodatkowo na desce rozdzielczej zapala się kontrolka kontrolna silnika "Chk Eng", która ostrzega kierowcę.

Kody elektroniczne (DTC) są również rejestrowane w pamięci sterownika silnika.

Kody te można odczytać przy użyciu testera mikroprocesora P.

Wszystkie elektroniczne układy DTC spełniają wymagania SAE. Niektóre DTC podzielono na mniejsze podsekcje niż poprzednio, a do podsekcji przypisano nowe DTC.

Praca w trybie awaryjnym

Tabela 2.15 przedstawia warunki, w których po wykryciu usterki sterownik silnika wyłącza silnik lub przełącza go w tryb pracy awaryjnej na podstawie danych zarejestrowanych w pamięci.

Tabela 2.15. Praca systemu w trybie awaryjnym