Систем управљања мотором 1ZZ-FE и 3ZZ-FE — опис дизајна [Toyota Corolla Verso-AR10]

Дизајн

На слици 2.30 приказана је конфигурација електронског система управљања мотором.

Главне компоненте система управљања мотором

У саставу система управљања мотором 1ZZ-FE и 3ZZ-FE укључује чворове наведене у табели 2.6.

Табела 2.6. Главне компоненте система управљања мотором

ЕЦУ мотора

ЕЦУ мотора је заснован на 32-битном процесору.

Сензор кисеоника и сензор односа ваздуха и горива

Сензор кисеоника мале величине и сензор односа ваздух-гориво мале масе уграђени су у усисну грану. Део ваздуха који улази у мотор пролази кроз зону мерења сензора (слика 2.32). Директним мерењем масе и протока ваздуха који улази у мотор, побољшава се прецизност мерења и смањује се отпор који ствара сензор у усисној грани.

Сензор има уграђен сензор температуре ваздуха.

Сензор положаја радилице

Разводни ротор радилице има 34 зуба и део где недостају 2 зуба. Сензор положаја радилице шаље сигнал на сваких 10°, а горњу мртву тачку одређује пресек са недостајућим зупцима (слика 2.33).

Сензор положаја брегастог вратила

Да би се одредио положај усисних вентила, на брегасту је осовину уграђен временски ротор, уз помоћ којег се генеришу 3 импулса за свака два обртаја радилице (слика 2.34).

Сензор детонације (равног типа)

Конвенционални сензори детонације (резонантног типа) имају плочу чија се фреквенција резонантних осцилација поклапа са фреквенцијом детонације мотора. Омогућава снимање вибрација близу резонантне фреквенције.

За разлику од овог дизајна, равни сензор детонације (нерезонантног типа) омогућава снимање вибрација у ширем фреквентном опсегу (приближно 6–15 кХз) и има следеће предности.

Учесталост удара мотора незнатно варира у зависности од брзине радилице. Сензор детонације равног типа омогућава снимање вибрација чак и када се фреквенција детонације мотора промени. Тако су, у поређењу са традиционалним сензорима детонације, проширене могућности за снимање вибрација, што омогућава прецизније подешавање угла момента паљења.

Дизајн

Сензор детонације равног типа је причвршћен за мотор помоћу клина ушрафљеног у блок цилиндра (слика 2.36). Отвор за иглу пролази кроз центар сензора.

Унутар сензора, у његовом горњем делу, уграђен је челични утег, који се преко изолатора ослања на пиезоелектрични елемент.

Сензор има уграђен отпорник за детекцију отворених/кратких спојева.

Принцип рада

Вибрација детонације мотора се преноси на челични утег, који притиска на пиезоелектрични елемент. Као резултат, ствара се електромоторна сила.

Отпорник за откривање отвореног/кратког споја

Када је паљење укључено, отпорник за откривање отвореног/кратког споја сензора детонације и отпорник у контролној јединици мотора одржавају константан напон на терминалу KNK1. Напон на терминалу се стално прати од стране интегрисаног микрокола ЕЦУ мотора. Ако је круг између сензора детонације и ЕЦУ мотора отворен или кратко спојен, напон на терминалу KNK1 мења, а ЕЦУ мотора региструје прекид/кратки спој, бележећи електронски код у меморији DTC P0325.

Препорука за одржавање

Због увођења отпорника отвореног/кратког споја у коло, метод испитивања сензора је промењен.





Да би се избегло накупљање влаге у конектору, треба инсталирати сензор детонације равног типа као што је приказано на слици 2.38.

Сензор положаја лептира за гас

Сензор положаја лептира за гас је постављен на кућиште лептира за гас. Дизајниран је да одреди угао отварања лептира за гас. Сензор положаја лептира за гас (Халов сензор) се састоји од интегрисаног кола са Холовим сензорима и трајним магнетима који ротирају око њега. Магнети су постављени око осе гаса и ротирају се синхроно са њим.

Када се вентил за гас отвори, магнети се окрећу са њим. Халл сензори детектују промене у магнетном флуксу и генеришу излазни напон одговарајуће вредности на терминалима VTA1 и VTA2. Овај сигнал се користи за генерисање сигнала отварања гаса у ЕЦУ мотора.



Овај дизајн не само да обезбеђује високу тачност у одређивању положаја лептира за гас, већ је и једноставан и поуздан јер користи бесконтактни принцип. Поред тога, да би се повећала поузданост сензора, за генерисање излазних сигнала користе се два система са различитим излазним карактеристикама.

Препорука за одржавање

Пошто сензор користи чип Холовог сензора, метода тестирања се разликује од конвенционалног сензора положаја лептира за гас.

Сензор положаја педале гаса

Сензор положаја педале гаса претвара ход педале у електричне сигнале са две различите карактеристике и преноси их на ЕЦУ мотора. Сигнал VPA1 има линеарну карактеристику и напаја се током целог хода педале гаса. Сигнал VPA2 има померену напонску карактеристику.

Електронско убризгавање EFI

Систем EFI L-тип директно одређује масу ваздуха који улази у мотор помоћу мерача протока ваздуха жичаног елемента.

Користи се дистрибуирани систем убризгавања (када се гориво убризгава у сваки цилиндар једном на свака два обртаја радилице).

Постоје две врсте убризгавања горива:

• први метод је синхроно убризгавање, када се трајање главног убризгавања подешава на основу сигнала са сензора. у овом случају, убризгавање се врши у истом положају радилице;
• други метод је асинхроно убризгавање, када се један момент убризгавања за све бризгаљке одређује сигналима сензора, без обзира на положај радилице. Да би се смањио хабање мотора и потрошња горива, систем укључује довод горива под одређеним условима вожње.

На ниским температурама расхладне течности и када мотор ради на малим брзинама, систем обезбеђује додатно убризгавање горива.

Интелигентни електронски систем контроле гаса ETCS-i

Систем ETCS-i има изузетне могућности за регулисање положаја лептира за гас у било ком режиму рада мотора. У новим моторима 1ZZ-FE и 3ZZ-FE нема механичке контроле гаса, а педала гаса је опремљена сензором положаја педале.

У конвенционалном систему кућишта лептира за гас, угао отварања лептира за гас је одређен ходом педале гаса. Насупрот томе, у систему ETCS-i ЕЦУ мотора израчунава оптимални положај лептира за гас на основу услова вожње и поставља га контролом погонског мотора.

Систем ETCS-i омогућава контролу система у мировању ISC, систем темпомат, систем контроле проклизавања TRC и систем контроле стабилности VSC.

Ако се открију кварови, систем прелази у хитни режим.

Принцип рада

У зависности од режима рада, ЕЦУ мотора одређује потребан угао отварања лептира за гас и контролише мотор покретача гаса. Режими за које је одговоран ЕЦУ мотора су наведени у наставку.

• Нелинеарни режим.
• Режим мировања.
• Контрола гаса када систем за контролу проклизавања ради (TRC).
• Режим координације са системом VSC.
• Темпомат.

Нелинеарни режим

Систем поставља вентил за гас у оптималан положај који одговара условима вожње, односно положају педале гаса и броју обртаја мотора, обезбеђујући прецизну контролу гаса и удобну вожњу у свим режимима.

Режим мировања

ЕЦУ мотора регулише положај вентила за гас, константно одржавајући оптималну брзину у празном ходу.

Управљање тхроттле

када систем контроле вуче ради (TRC)

Ако је систем контроле проклизавања укључен (TRC), када погонски точак значајно проклизава, ЕЦУ система против клизања шаље сигнал за затварање вентила за гас, чиме помаже да се одржи контрола возила и вуча на точковима.

Режим координације са системом VSC

За побољшање ефикасности система VSC положај гаса се контролише заједно са контролном јединицом против клизања.

Темпомат

ЕЦУ мотора са интегрисаним темпоматом ЕЦУ директно контролише положај гаса, одржавајући константну брзину вожње.

Рад сензора положаја педале гаса у хитном режиму

За пренос сигнала са сензора положаја педале гаса, обезбеђена су два круга (главни и помоћни). Ако један од кругова сензора поквари, ЕЦУ мотора детектује нетачну разлику напона између сигнала у два кола и пребацује се у хитни режим. Да би се одржала способност управљања возилом у хитном режиму, неоштећено коло се користи за откривање положаја педале гаса.

Ако су оба кола сензора неисправна, ЕЦУ мотора препознаје нетачне напоне сигнала у оба кола и онемогућава систем управљања гасом. У овом режиму, возило се може кретати са брзином радилице једнаком брзини у празном ходу.

За пренос сигнала сензора положаја лептира за гас, обезбеђена су два круга (главни и помоћни). Ако један од кругова сензора поквари, ЕЦУ мотора детектује погрешну разлику напона између сигнала у оба кола, искључује напајање мотора покретача лептира за гас и прелази у хитни режим. У овом случају, под утицајем повратне опруге, вентил за гас се поставља у унапред подешени благо отворен положај. Дакле, аутомобил може да се креће у хитном режиму. Снага мотора се регулише променом запремине убризганог горива и променом времена паљења у зависности од положаја педале гаса.

Исти начин управљања ће се користити ако ЕЦУ открије квар мотора актуатора лептира за гас.

Електронски систем променљивог времена вентила WT-i

Систем VVT-i дизајниран је да регулише угао ротације брегасте осовине усисног вентила у опсегу од 40° (према углу ротације радилице) и да подеси време вентила које оптимално одговара режимима рада мотора. Систем омогућава повећање обртног момента при било којој брзини радилице, а такође помаже у смањењу потрошње горива и смањењу садржаја штетних материја у издувним гасовима (слика 2.45).



На основу брзине радилице, запремине ваздуха који улази у мотор, положаја вентила за гас и температуре расхладне течности, ЕЦУ мотора одређује оптимално време вентила за било који режим рада мотора и контролише хидраулични вентил за промену фаза. Поред тога, обрадом сигнала са сензора положаја брегастог вратила и радилице, ЕЦУ мотора одређује стварно време вентила, пружајући повратну информацију у контроли времена вентила (слика 2.46).

Контролна јединица WT-i

Управљачка јединица се састоји од кућишта са погоном од ланца механизма вентила и уређаја за вођење који је повезан са усисном брегастом осовином.

Уље под притиском улази у канал усисног брегастог вратила у хидраулични вентил којим управља ЕЦУ мотора. Вентил затим редистрибуира уље, у зависности од команди ЕЦУ-а, или у предњи канал или у ретардни канал за отварање усисних вентила, што заузврат доводи до ротације елемента за вођење WT-i, уз обезбеђивање бесконачне промене времена вентила усисних вентила.

Када мотор не ради, усисна брегаста осовина је у свом најспоријем положају, пружајући најбоље карактеристике покретања мотора.

Ако одмах након покретања мотора, контролна јединица VVT-i нема уља под притиском, клин за закључавање блокира ротацију контролне јединице VVT-i, спречавање детонације.

Хидраулични вентил за промену фазе

Регулациони вентил хидрауличног вентила контролише положај калем вентила у складу са цикличним командама ЕЦУ мотора. Као резултат, уље под притиском се доводи у контролер WT-i, за окретање брегасте осовине у правцу унапред или успоравања. Када мотор не ради, регулациони вентил хидрауличног вентила заузима позицију највећег успоравања.

Принцип рада (олово)

Ако је хидраулични вентил за промену времена вентила под утицајем унапред сигнала из ЕЦУ мотора позициониран као што је приказано на слици 2.48, резултујући притисак уља се доводи до елемента за вођење са стране напредовања, а брегасто вратило се ротира у правцу напредовања угла отварања вентила.

Принцип рада (кашњење)

Ако се хидраулички вентил за промену фаза под утицајем сигнала успоравања из ЕЦУ мотора налази као што је приказано на слици 2.49, тада се уље под притиском доводи до елемента за вођење са стране ретардације, а брегасто вратило се окреће у правцу успоравања угла отварања вентила.

Причвршћивање осовине у постављеном положају

Када је брегасто вратило постављено у жељени положај, хидраулички вентил за промену фаза заузима неутрални положај, фиксирајући брегасто вратило док се услови вожње не промене. На овај начин се регулише време вентила и спречава непотребно цурење моторног уља.

Контрола пумпе за гориво

У случају активирања ваздушног јастука при фронталном или бочном судару, обезбеђена је функција гашења горива, која искључује пумпу за гориво. Функција се активира сигналом за активирање ваздушног јастука са сензорске јединице ваздушног јастука, који региструје ЕЦУ мотора; ЕЦУ мотора искључује релеј прекидача. Након искључивања, довод горива се може наставити и мотор се може покренути окретањем кључа у брави за паљење из положаја OFF у положају ON.

Контрола искључивања клима уређаја

На моделима без клима уређаја, ЕЦУ мотора регулише брзину вентилатора система за хлађење на основу сигнала сензора температуре расхладне течности.

Модели са клима уређајем имају две брзине вентилатора за хлађење: ниску и високу. ЕЦУ мотора даје команду за укључивање велике брзине у зависности од сигнала сензора температуре расхладне течности и сензора притиска клима уређаја. Контролу мале брзине врши контролна јединица клима уређаја.

Функција управљања стартером "Полуаутоматски старт"

Нови модел аутомобила користи функцију управљања стартером "Полуаутоматски старт". Када притиснете дугме за покретање мотора, ова функција остаје активна све док се мотор не покрене. У овом случају, педала кочнице (на моделима са мултимодалним ручним мењачем М-МТ) или педала квачила (на моделима са ручним мењачем) морају бити притиснута. Ово повећава поузданост покретања мотора и елиминише могућност рада стартера након покретања мотора.

Ако ЕЦУ мотора прими сигнал за покретање од ЕЦУ електричног система, систем прати сигнал брзине радилице (NE) и не искључује стартер док се мотор не покрене. Поред тога, ако ЕЦУ мотора прими сигнал за покретање од ЕЦУ електричног система, али утврди да мотор већ ради, неће укључити стартер.

Принцип рада

Као што је приказано на слици 2.56, када ЕЦУ мотора прими сигнал за покретање (STSW) из ЕЦУ система напајања ЕЦУ мотора шаље сигнале STAR и ACCR на ЕЦУ система за напајање. Овај други заузврат шаље сигнал релеју стартера да укључи стартер. Ако мотор већ ради, ЕЦУ мотора не шаље сигнале STAR и ACCR на ЕЦУ система за напајање. Због тога ЕЦУ система за напајање не напаја струју релеју стартера.

Након што је стартер укључен и након што брзина радилице пређе приближно 500 мин⁻¹, ЕЦУ мотора утврђује да је мотор покренут и искључује стартер.

Ако мотор има квар и не стартује, стартер ради максимално дозвољено време, а затим се аутоматски искључује. Максимално време рада стартера је приближно 2 до 25 с, у зависности од температуре расхладне течности. Ако је температура расхладне течности веома ниска, стартер ради око 25 с, а са довољно топлим мотором, стартер ради не више од 2 с.

Да би елиминисао додатно оптерећење од нестабилног напона током покретања мотора, систем за то време искључује напајање помоћне опреме.

Систем пружа следеће нивое заштите:

• ако мотор већ ради, стартер се неће укључити чак и ако окренете кључ за паљење у положај START;
• чак и ако возач држи кључ у брави за паљење у положају START, након што се мотор покрене са пола радилице, ЕЦУ мотора ће искључити стартер када брзина радилице достигне приближно 1200 мин⁻¹ или више;
• чак и ако возач држи кључ у брави за паљење у положају START, а мотор се не покрене, ЕЦУ мотора ће искључити стартер након око 30 с;
• у случају ако ЕЦУ мотора не добија сигнал фреквенције мотора у радном стартере, он одмах престаје проток сигнала STAR и ACCR.

Дијагностика

Тип дијагностички систем EURO-OBD (Еуропеан Он-Боард Диагностицс) који се користи на моторима 1ZZ-FE и 3ZZ-FE, испуњава захтеве европских стандарда.

Ако ЕЦУ мотора открије грешку, дијагностикује и снима неисправну компоненту у своју меморију. Поред тога, да обавести возача, лампица упозорења мотора на инструмент табли стално светли или почиње да трепери Chk Eng.

ЕЦУ мотора такође региструје електронске кодове у својој меморији DTC све грешке. Ови кодови се могу очитати помоћу микропроцесорског тестера П.

Сви дијагностички електронски кодови DTC одговарају кодовима SAE. Неки DTC подељени су на мање пододељке него раније, а пододељцима се додељују нови кодови DTC.

Препорука за одржавање

За брисање електронских кодова ускладиштених у меморији ЕЦУ мотора DTC, требало би да користите микропроцесорски тестер II, или одспојите терминал батерије, или уклоните осигурач EFI најмање минут.

Рад система у хитном режиму

Када се открије квар, ЕЦУ мотора се искључује или пребацује мотор у режим рада у нужди на основу података снимљених у меморији.

Табела 2.9. Рад система у хитном режиму