Cuprins: Proiecta ↓ Componentele principale ale…↓ Tabelul 2.6. Componentele principale…↓ ECU motor ↓ Senzor de oxigen și senzor de raport…↓ Senzor de poziție arbore cotit ↓ Senzor de poziție a arborelui cu came ↓ Senzor de baterie (tip plat) ↓ Proiecta ↓ Principiul de funcționare ↓ Rezistor de detectare a circuitului…↓ Recomandare de intretinere ↓ Senzor de poziție a clapetei de…↓ Recomandare de intretinere ↓ Senzor de poziție a pedalei de…↓ Injecție electronică EFI ↓ Sistem electronic inteligent de…↓ Principiul de funcționare ↓ Mod neliniar ↓ Modul inactiv ↓ Controlul clapetei ↓ Modul de coordonare cu sistemul VSC ↓ Cruise control ↓ Funcționarea senzorului de poziție a…↓ Sistem electronic de sincronizare…↓ Unitate de control WT-i ↓ Supapa hidraulica de schimbare a…↓ Principiul de funcționare (avans) ↓ Principiul de funcționare (lag) ↓ Fixarea arborelui în poziția…↓ Controlul pompei de combustibil ↓ Controlul opririi aparatului de aer…↓ Funcția de control al demarorului…↓ Principiul de funcționare ↓ Diagnosticare ↓ Recomandare de intretinere ↓ Funcționarea sistemului în modul de…↓ Tabelul 2.9. Funcționarea sistemului…↓
Proiecta
Figura. 2.30. Schema structurală a sistemului de control al motorului
Figura 2.30 prezintă configurația sistemului electronic de management al motorului.
Componentele principale ale sistemului de management al motorului
Figura. 2.31. Amplasarea principalelor componente ale sistemului de control al motorului 1ZZ-FE și 3ZZ-FE
Sistemele de control ale motoarelor 1ZZ-FE și 3ZZ-FE includ unitățile enumerate în Tabelul 2.6.
Tabelul 2.6. Componentele principale ale sistemului de management al motorului
ECU motor
ECU-ul motorului se bazează pe un procesor pe 32 de biți.
Senzor de oxigen și senzor de raport aer combustibil
Figura. 2.32. Senzor de oxigen și senzor de raport aer combustibil
În galeria de admisie sunt instalate un senzor de oxigen de dimensiuni mici și un senzor de raport aer-combustibil cu masă redusă. O parte din aerul care intră în motor trece prin zona de măsurare a senzorului (Fig. 2.32). Măsurând direct masa și debitul de aer care intră în motor, precizia măsurării este îmbunătățită și rezistența creată de senzorul din galeria de admisie este redusă.
Senzorul are încorporat un senzor de temperatură a aerului.
Senzor de poziție arbore cotit
Figura. 2.33. Senzor de poziție arbore cotit
Rotorul de sincronizare a arborelui cotit are 34 de dinți și o secțiune în care lipsesc 2 dinți. Senzorul de poziție a arborelui cotit trimite un semnal la fiecare 10°, iar punctul mort superior este determinat de secțiunea cu dinții lipsă (Fig. 2.33).
Senzor de poziție a arborelui cu came
Figura. 2.34. Senzor de poziție a arborelui cu came
Pentru a determina poziția supapelor de admisie, pe arborele cu came este instalat un rotor de sincronizare, cu ajutorul căruia se generează 3 impulsuri la fiecare două rotații ale arborelui cotit (Fig. 2.34).
Senzor de baterie (tip plat)
Figura. 2.35. Diagrama de performanță a senzorului de detonare
La senzorii convenționali de detonare (tip rezonant) există o placă a cărei frecvenţă de oscilaţie rezonantă coincide cu frecvenţa detonării motorului. Permite înregistrarea vibrațiilor în apropierea frecvenței de rezonanță.
Spre deosebire de acest design, un senzor de detonare plat (tip nerezonant) vă permite să înregistrați vibrații într-un interval de frecvență mai larg (aproximativ 6–15 kHz) și are următoarele avantaje.
Frecvența de detonare a motorului variază ușor în funcție de turația arborelui cotit. Senzorul de detonare de tip plat permite înregistrarea vibrațiilor chiar și atunci când frecvența detonării motorului se modifică. Astfel, în comparație cu senzorii tradiționali de detonare, capacitățile de înregistrare a vibrațiilor sunt extinse, ceea ce permite o ajustare mai precisă a unghiului de sincronizare a aprinderii.
Proiecta
Figura. 2.36. Construcția de senzori de detonare convenționali și plat
Senzorul de detonare de tip plat este atașat la motor folosind un știft înșurubat în blocul cilindrilor (Fig. 2.36). Orificiul pentru pin trece prin centrul senzorului.
În interiorul senzorului, în partea superioară, este instalată o greutate de oțel, care se sprijină pe un element piezoelectric printr-un izolator.
Senzorul are o rezistență încorporată pentru detectarea circuitelor deschise/scurtcircuite.
Principiul de funcționare
Vibrația detonării motorului este transmisă unei greutăți de oțel, care apasă pe un element piezoelectric. Ca rezultat, se generează o forță electromotoare.
Rezistor de detectare a circuitului deschis/scurtcircuit
Figura. 2.37. Schema bloc a rezistenței de detectare a circuitului deschis/scurtcircuit
Atunci când contactul este pus, rezistența de înregistrare a senzorului de detonație cu circuit deschis/în scurtcircuit și rezistența din ECU motor mențin o tensiune constantă la borna KNK1. Tensiunea terminalului este monitorizată continuu de circuitul integrat al calculatorului motorului. Dacă circuitul dintre senzorul de detonație și ECU motor este deschis sau scurtcircuitat, tensiunea la borna KNK1 se modifică și ECU motor detectează circuitul deschis/în scurtcircuit, înregistrând codul electronic DTC P0325.
Recomandare de intretinere
Datorită introducerii în circuit a unui rezistor de circuit deschis/scurt, metoda de testare a senzorului a fost schimbată.
Figura. 2.38. Schema de instalare a senzorului de detonare
Pentru a evita acumularea de umezeală în conector, trebuie instalat un senzor de detonare de tip plat, așa cum se arată în Figura 2.38.
Senzor de poziție a clapetei de accelerație
Figura. 2.39. Schema bloc și diagrama de funcționare a senzorului de poziție a clapetei de accelerație
Senzorul de poziție a clapetei de accelerație este montat pe corpul clapetei. Este conceput pentru a determina unghiul de deschidere a accelerației. Senzor de poziție a clapetei de accelerație (senzor Hall) constă dintr-un circuit integrat cu senzori Hall și magneți permanenți care se rotesc în jurul acestuia. Magneții sunt montați în jurul axei accelerației și se rotesc sincron cu aceasta.
Când supapa de accelerație se deschide, magneții se rotesc cu ea. Senzorii Hall detectează modificări ale fluxului magnetic și generează o tensiune de ieșire cu valoarea corespunzătoare la bornele VTA1 și VTA2. Acest semnal este utilizat pentru a genera un semnal de deschidere a clapetei de accelerație în ECU-ul motorului.
Acest design nu numai că asigură o precizie ridicată în determinarea poziției clapetei de accelerație, dar este, de asemenea, simplu și fiabil, deoarece folosește un principiu fără contact. În plus, pentru a crește fiabilitatea senzorului, sunt utilizate două sisteme cu caracteristici de ieșire diferite pentru a genera semnale de ieșire.
Recomandare de intretinere
Deoarece senzorul folosește un cip cu senzor Hall, metoda de testare este diferită de cea a unui senzor convențional de poziție a clapetei de accelerație.
Senzor de poziție a pedalei de accelerație
Figura. 2.40. Schema bloc și schema de funcționare a senzorului de poziție a pedalei de accelerație
Senzorul de poziție a pedalei de accelerație transformă cursa pedalei în semnale electrice cu două caracteristici diferite și le transmite ECU-ului motorului. Semnalul VPA1 are o caracteristică liniară și este furnizat pe toată durata deplasării pedalei de accelerație. Semnalul VPA2 are o caracteristică de tensiune offset.
Injecție electronică EFI
Figura. 2.41. Diagrama injectiilor sincrone si asincrone
Sistemul EFI de tip L detectează direct masa de aer care intră în motor folosind un debitmetru de aer cu element de sârmă.
Se folosește un sistem de injecție distribuită (când combustibilul este injectat în fiecare cilindru o dată la două rotații ale arborelui cotit).
Există două tipuri de injecție de combustibil:
- prima metodă este injecția sincronă, când durata injecției principale este ajustată pe baza semnalelor de la senzori. în acest caz, injecția se efectuează în aceeași poziție a arborelui cotit;
- a doua metodă este injecția asincronă, când un singur moment de injecție pentru toate injectoarele este determinat de semnalele de la senzori, indiferent de poziția arborelui cotit. Pentru a reduce uzura motorului și consumul de combustibil, sistemul pornește alimentarea cu combustibil în anumite condiții de conducere.
La temperaturi scăzute ale lichidului de răcire și când motorul funcționează la turații mici, sistemul asigură injecție suplimentară de combustibil.
Sistem electronic inteligent de control al accelerației ETCS-i
Figura. 2.42. Schema structurală a sistemului
Sistemul ETCS-i are capabilități excepționale de control al accelerației în toate modurile de funcționare a motorului. Noile motoare 1ZZ-FE și 3ZZ-FE nu au control mecanic al accelerației, iar pe pedala de accelerație este instalat un senzor de poziție a pedalei.
Într-un sistem convențional de corp de accelerație, unghiul de deschidere a clapetei de accelerație este determinat de cursa pedalei de accelerație. În schimb, în sistemul ETCS-i, ECU-ul motorului calculează poziția optimă a clapetei de accelerație pe baza condițiilor de conducere și o setează controlând motorul de antrenare.
Sistemul ETCS-i controlează sistemul de control al vitezei la ralanti ISC, sistemul de control al vitezei de croazieră, sistemul de control al tracțiunii TRC și sistemul de control al stabilității vehiculului VSC.
Dacă sunt detectate defecțiuni, sistemul trece în modul de urgență.
Principiul de funcționare
Figura. 2.43. Diagrama funcționării sistemului de control în timpul accelerării și decelerației
În funcție de modul de funcționare, ECU-ul motorului determină unghiul de deschidere necesar al clapetei de accelerație și controlează motorul actuatorului clapetei de accelerație. Modurile pentru care este responsabilă ECU-ul motorului sunt enumerate mai jos.
- Mod neliniar.
- Modul inactiv.
- Controlul accelerației atunci când sistemul de control al tracțiunii (TRC) funcționează.
- Modul de coordonare cu sistemul VSC.
- Cruise control.
Mod neliniar
Sistemul setează supapa de accelerație în poziția optimă corespunzătoare condițiilor de conducere, adică poziția pedalei de accelerație și turația motorului, asigurând un control precis al accelerației și o conducere confortabilă în toate modurile.
Modul inactiv
ECU-ul motorului reglează poziția supapei de accelerație, menținând constant turația optimă de ralanti.
Controlul clapetei
când sistemul de control al tracțiunii (TRC) funcționează
Când sistemul de control al tracțiunii (TRC) este activat, dacă roata motoare alunecă semnificativ, ECU TRC trimite un semnal de închidere a supapei de accelerație, ajutând astfel la menținerea controlului vehiculului și a tracțiunii pe roți.
Modul de coordonare cu sistemul VSC
Pentru a îmbunătăți eficiența sistemului VSC, poziția clapetei de accelerație este controlată împreună cu ECU de control al derapajului.
Cruise control
ECU al motorului cu ECU integrat pentru controlul vitezei de croazieră controlează direct poziția clapetei de accelerație, menținând o viteză constantă de conducere.
Funcționarea senzorului de poziție a pedalei de accelerație în modul de urgență
Figura. 2.44. Diagrama de funcționare a senzorului de poziție a pedalei de accelerație în modul de urgență
Există două circuite pentru transmiterea semnalului senzorului de poziție a pedalei de accelerație (principal și auxiliar). Dacă unul dintre circuitele senzorului se defectează, ECU-ul motorului detectează o diferență incorectă de tensiune între semnalele din cele două circuite și trece în modul de urgență. Pentru a menține capacitatea de a controla vehiculul în modul de urgență, este utilizat un circuit nedeteriorat pentru a detecta poziția pedalei de accelerație.
Dacă ambele circuite ale senzorului sunt defecte, ECU-ul motorului recunoaște tensiunile incorecte ale semnalului în ambele circuite și dezactivează sistemul de control al accelerației. În acest mod, vehiculul se poate deplasa cu o viteză a arborelui cotit egală cu viteza de ralanti.
Există două circuite pentru transmiterea semnalului senzorului de poziție a clapetei de accelerație (principal și auxiliar). Dacă unul dintre circuitele senzorului se defectează, ECU al motorului detectează o diferență incorectă de tensiune între semnalele din ambele circuite, deconectează alimentarea cu energie a motorului actuatorului clapetei de accelerație și trece în modul de urgență. În acest caz, sub influența arcului de retur, supapa de accelerație este setată într-o poziție prestabilită ușor deschisă. Astfel, mașina se poate deplasa în regim de urgență. Puterea motorului este reglată prin modificarea volumului de combustibil injectat și modificarea momentului de aprindere, în funcție de poziția pedalei de accelerație.
Același mod de control va fi utilizat dacă ECU detectează o defecțiune a motorului actuatorului clapetei de accelerație.
Sistem electronic de sincronizare variabilă a supapelor WT-i
Figura. 2.45. Schema de funcționare a sistemului electronic de sincronizare variabilă a supapelor WT-i
Sistemul VVT-i este conceput pentru a regla unghiul de rotație al arborelui cu came de admisie în intervalul de 40° (prin unghiul de rotire a arborelui cotit) și setarea temporizării supapelor pentru a se potrivi optim cu modurile de funcționare a motorului. Sistemul permite creșterea cuplului la orice turație a arborelui cotit și, de asemenea, ajută la reducerea consumului de combustibil și la reducerea conținutului de substanțe nocive din gazele de eșapament (Fig. 2.45).
Figura. 2.46. Schema bloc a sistemului electronic de sincronizare variabilă a supapelor WT-i
Pe baza turației arborelui cotit, a volumului de aer care intră în motor, a poziției supapei de accelerație și a temperaturii lichidului de răcire, ECU-ul motorului determină sincronizarea optimă a supapelor pentru orice mod de funcționare a motorului și controlează supapa hidraulică pentru schimbarea fazelor. În plus, prin procesarea semnalelor de la senzorii de poziție a arborelui cu came și arborelui cotit, ECU-ul motorului determină sincronizarea reală a supapelor, oferind feedback în controlul sincronizarii supapelor (Fig. 2.46).
Unitate de control WT-i
Figura. 2.47. Rezultatul funcționării sistemului WT-i
Unitatea de control constă dintr-o carcasă cu o antrenare de la lanțul mecanismului supapei și un aparat de ghidare conectat la arborele cu came de admisie.
Uleiul sub presiune intră în canalul arborelui cu came de admisie într-o supapă hidraulică controlată de ECU al motorului. Supapa redistribuie apoi uleiul, în funcție de comenzile ECU, fie în canalul de avans, fie în canalul de întârziere pentru deschiderea supapelor de admisie, ceea ce duce, la rândul său, la rotirea elementului de ghidare WT-i, asigurând astfel schimbarea continuă a sincronizarii supapelor de admisie.
Când motorul nu funcționează, arborele cu came de admisie este în poziția cea mai întârziată, oferind cele mai bune caracteristici de pornire a motorului.
Dacă uleiul sub presiune nu este furnizat unității de control VVT-i imediat după pornirea motorului, știftul de blocare blochează rotația unității de control VVT-i, prevenind detonarea.
Supapa hidraulica de schimbare a fazei
Supapa de control a temporizării supapei hidraulice controlează poziția ventilului în conformitate cu comenzile ciclice de la ECU motorului. Ca rezultat, uleiul sub presiune este furnizat controlerului WT-i pentru a avansa sau a întârzia arborele cu came. Când motorul nu funcționează, supapa de control al sincronizarii supapei hidraulice ocupă poziția de cea mai mare întârziere.
Principiul de funcționare (avans)
Figura. 2.48. Unitate de control WT-i
Dacă supapa hidraulică pentru schimbarea temporizării supapelor sub influența semnalelor de avans de la ECU motorului este poziționată așa cum se arată în Figura 2.48, presiunea rezultată a uleiului este furnizată elementului de ghidare din partea de avans, iar arborele cu came este rotit în direcția de avans a unghiului de deschidere a supapei.
Principiul de funcționare (lag)
Figura. 2.49. Diagrama schimbării fazei supapei cu bobină
Materialul este retipărit dintr-o resursă online ToyotaMan
Dacă supapa hidraulică pentru schimbarea fazelor sub influența semnalelor de întârziere de la ECU motorului este situată așa cum se arată în Figura 2.49, atunci uleiul sub presiune este furnizat elementului de ghidare din partea de întârziere, iar arborele cu came se rotește în direcția întârzierii unghiului de deschidere a supapei.
Figura. 2.50. Unghiul de deschidere al supapei direcția de avans
Figura. 2,51. Întârzierea direcției unghiului de deschidere a supapei
Fixarea arborelui în poziția instalată
Odată setat arborele cu came în poziția dorită, supapa hidraulică pentru schimbarea fazelor ia poziția neutră, fixând arborele cu came până se schimbă condițiile de conducere. În acest fel, sincronizarea supapelor este reglată și se previne scurgerile inutile de ulei de motor.
Controlul pompei de combustibil
Figura. 2,52. Schema bloc de control al pompei de combustibil
În cazul declanșării unui airbag în cazul unei coliziuni frontale sau laterale, este prevăzută o funcție de oprire a combustibilului, care oprește pompa de combustibil. Funcția este activată printr-un semnal de activare a airbag-ului de la unitatea senzorului airbag, care este înregistrat de ECU-ul motorului; ECU-ul motorului oprește releul întreruptorului. După oprire, alimentarea cu combustibil poate fi reluată și motorul poate fi pornit prin rotirea cheii în contact de la poziția OFF în poziția ON.
Controlul opririi aparatului de aer condiționat
Figura. 2,53. Schema electrică pentru modelele fără aer condiționat
Figura. 2,54. Schema electrică pentru modelele cu aer condiționat
La modelele fără aer condiționat, ECU-ul motorului reglează viteza ventilatorului sistemului de răcire pe baza semnalelor de la senzorul de temperatură a lichidului de răcire.
Modelele cu aer condiționat au două viteze ale ventilatorului de răcire: mică și mare. ECU-ul motorului dă comanda pornirii vitezei mari în funcție de semnalele de la senzorul de temperatură a lichidului de răcire și de la senzorul de presiune al aerului condiționat. Controlul vitezei reduse este realizat de unitatea de control al aerului condiționat.
Funcția de control al demarorului "Pornire semi-automată"
Figura. 2,55. Schema bloc a sistemului de control al demarorului
Noul model de mașină folosește funcția de control al starterului "Pornire semi-automată". Când apăsați butonul de pornire a motorului, această funcție rămâne activă până când motorul pornește. Pedala de frână trebuie apăsată (la modelele cu transmisie manuală multimodală M-MT) sau pedala de ambreiaj (la modelele cu transmisie manuală). Acest lucru crește fiabilitatea pornirii motorului și elimină posibilitatea ca demarorul să funcționeze după ce motorul a pornit.
Dacă ECU motorului primește un semnal de pornire de la ECU de alimentare, sistemul monitorizează semnalul de turație a motorului (NE) și nu oprește demarorul până când motorul pornește. În plus, dacă ECU-ul motorului primește un semnal de pornire de la ECU-ul sistemului electric, dar stabilește că motorul este deja pornit, acesta nu va cupla demarorul.
Principiul de funcționare
Figura. 2,56. Schema de funcționare a sistemului de control al pornitorului
După cum se arată în Figura 2.56, atunci când ECU-ul motorului primește semnalul de pornire (STSW) de la ECU-ul sursei de alimentare, ECU-ul motorului emite semnale STAR și ACCR către ECU-ul sursei de alimentare. Acesta din urmă trimite la rândul său un semnal către releul demarorului pentru a porni demarorul. Dacă motorul funcționează deja, ECU-ul motorului nu trimite semnale STAR și ACCR la ECU-ul sursei de alimentare. Prin urmare, ECU-ul sistemului de alimentare nu furnizează energie releului de pornire.
După cuplarea demarorului și după ce turația arborelui cotit depășește aproximativ 500 min⁻¹, ECU-ul motorului stabilește că motorul a pornit și oprește demarorul.
Dacă motorul are o defecțiune și nu pornește, demarorul funcționează pentru timpul maxim admis și apoi se oprește automat. Timpul maxim de funcționare al demarorului este de aproximativ 2 până la 25 s, în funcție de temperatura lichidului de răcire. Dacă temperatura lichidului de răcire este foarte scăzută, demarorul funcționează aproximativ 25 s, iar cu un motor suficient de cald, demarorul funcționează nu mai mult de 2 s.
Pentru a elimina sarcina suplimentară de la tensiunea instabilă în timpul pornirii motorului, sistemul deconectează alimentarea cu energie a echipamentului auxiliar în acest timp.
Sistemul oferă următoarele niveluri de protecție:
- dacă motorul este deja pornit, demarorul nu se va cupla chiar dacă rotiți cheia de contact în poziția START;
- chiar dacă șoferul ține cheia de contact în poziția START, după ce motorul pornește cu o jumătate de rotație, ECU-ul motorului va opri demarorul când turația motorului atinge aproximativ 1200 min⁻¹ sau mai mult;
- chiar dacă șoferul ține cheia de contact în poziția START și motorul nu pornește, ECU-ul motorului va opri demarorul după aproximativ 30 de secunde;
- dacă ECU-ul motorului nu primește un semnal de turație a motorului când demarorul funcționează, acesta încetează imediat trimiterea semnalelor STAR și ACCR.
Diagnosticare
Sistem de diagnosticare tip EURO-OBD (Diagnosticare europeană la bord), utilizat pe motoarele 1ZZ-FE și 3ZZ-FE, îndeplinește cerințele standardelor europene.
Dacă ECU-ul motorului detectează o defecțiune, diagnosticează și înregistrează componenta defectă în memoria sa. În plus, pentru a informa șoferul, lampa de avertizare a motorului Chk Eng de pe tabloul de bord este aprinsă permanent sau începe să clipească.
ECU-ul motorului înregistrează, de asemenea, codurile DTC electronice ale tuturor defecțiunilor din memoria sa. Aceste coduri pot fi citite folosind testerul cu microprocesor P.
Toate DTC-urile corespund codurilor SAE. Unele DTC au fost împărțite în subsecțiuni mai mici decât anterior și noi DTC au fost alocate subsecțiunilor.
Recomandare de intretinere
Pentru a șterge DTC-urile stocate în memoria ECU a motorului, utilizați Microprocessor Tester II sau deconectați borna bateriei sau scoateți siguranța EFI pentru cel puțin un minut.
Funcționarea sistemului în modul de urgență
Când este detectată o defecțiune, ECU al motorului se oprește sau trece motorul în modul de funcționare de urgență pe baza datelor înregistrate în memorie.
Tabelul 2.9. Funcționarea sistemului în modul de urgență
