Dizajn
Ryža. 2.30. Štrukturálny diagram systému riadenia motora
Obrázok 2.30 zobrazuje konfiguráciu elektronického systému riadenia motora.
Hlavné komponenty systému riadenia motora
Ryža. 2.31. Umiestnenie hlavných komponentov riadiaceho systému motora 1ZZ-FE A 3ZZ-FE
Riadiace systémy motora 1ZZ-FE a 3ZZ-FE zahŕňajú jednotky uvedené v tabuľke 2.6.
Tabuľka 2.6. Hlavné komponenty systému riadenia motora
ECU motora
ECU motora je založená na 32-bitovom procesore.
Senzor kyslíka a senzor pomeru vzduchu a paliva
Ryža. 2.32. Senzor kyslíka a senzor pomeru vzduchu a paliva
V sacom potrubí je nainštalovaný snímač kyslíka malej veľkosti a snímač pomeru vzduchu a paliva s nízkou hmotnosťou. Časť vzduchu vstupujúceho do motora prechádza cez meraciu oblasť snímača (ryža. 2.32). Vďaka tomu, že sa priamo meria hmotnosť a prietok vzduchu vstupujúceho do motora, zvyšuje sa presnosť merania a znižuje sa odpor, ktorý snímač vytvára v sacom potrubí.
Senzor má zabudovaný senzor teploty vzduchu.
Snímač polohy kľukového hriadeľa
Ryža. 2.33. snímač polohy kľukového hriadeľa
Rotor pohonu kľukového hriadeľa má 34 zubov a časť, kde chýbajú 2 zuby. Snímač polohy kľukového hriadeľa vysiela signál každých 10°a horná úvrať je určená oblasťou s chýbajúcimi zubami (ryža. 2.33).
Snímač polohy vačkového hriadeľa
Ryža. 2.34. Snímač polohy vačkového hriadeľa
Na určenie polohy na sacom vačkovom hriadeli je nainštalovaný hlavný rotor, pomocou ktorého sa generujú 3 impulzy na každé dve otáčky kľukového hriadeľa (ryža. 2.34).
Senzor klopania (plochý typ)
Ryža. 2.35. Tabuľka výkonu snímača klepania
V konvenčných snímačoch klepania (rezonančný typ) existuje doska, ktorej rezonančná frekvencia sa zhoduje s frekvenciou detonácie motora. Umožňuje registrovať oscilácie v blízkosti rezonančnej frekvencie.
Oproti tomuto dizajnu plochý snímač klepania (nerezonančný typ) umožňuje registrovať vibrácie v širšom frekvenčnom rozsahu (približne 6-15 kHz) a má nasledujúce výhody.
Frekvencia klepania motora sa mierne mení s otáčkami motora. Plochý snímač klepania umožňuje detekovať vibrácie aj pri zmene frekvencie klepania motora. V porovnaní s tradičnými snímačmi klepania sa tak rozširujú možnosti registrácie vibrácií, čo umožňuje presnejšie nastaviť časovanie zapaľovania.
Dizajn
Ryža. 2.36. Konštrukcia konvenčných a plochých snímačov klepania
Plochý snímač klepania je pripevnený k motoru pomocou svorníka zaskrutkovaného do bloku valcov (ryža. 2.36). Otvor pre kolík prechádza stredom snímača.
Vo vnútri snímača je v jeho hornej časti inštalované oceľové závažie, ktoré cez izolátor dosadá na piezoelektrický prvok.
V snímači je zabudovaný rezistor na detekciu prerušenia/skratu.
Princíp činnosti
Vibrácie detonácie motora sa prenášajú na oceľové závažie, ktoré tlačí na piezoelektrický prvok. Výsledkom je elektromotorická sila.
Detekčný rezistor prerušenia/skratu
Ryža. 2.37. Bloková schéma rezistora na detekciu otvoreného/skratu
Keď je zapaľovanie zapnuté, odpor snímača klepania otvoreného/detekčného skratu a odpor v ECU motora udržiavajú konštantné napätie na svorke KNK1. Napätie na svorke je neustále monitorované integrovaným obvodom ECU motora. Ak je obvod medzi snímačom klepania a ECU motora otvorený alebo skratovaný, napätie na svorke KNK1 sa zmení a ECU motora zistí prerušenie/skrat a uloží DTC P0325 do pamäte.
Odporúčanie na údržbu
V súvislosti so zavedením otvoreného / skratového odporu do obvodu sa zmenil spôsob kontroly snímača.
Ryža. 2.38. Schéma inštalácie snímača klepania
Aby sa zabránilo hromadeniu vlhkosti v konektore, mal by byť nainštalovaný plochý snímač klepania, ako je znázornené na obrázku 2.38.
Snímač polohy škrtiacej klapky
Ryža. 2.39. Bloková schéma a schéma činnosti snímača polohy škrtiacej klapky
Snímač polohy škrtiacej klapky je namontovaný na telese škrtiacej klapky. Je určený na určenie uhla otvorenia škrtiacej klapky. Snímač polohy škrtiacej klapky (Hallov senzor) pozostáva z integrovaného obvodu s Hallovými senzormi a okolo neho rotujúcimi permanentnými magnetmi. Magnety sú namontované okolo osi škrtiacej klapky a otáčajú sa s ňou synchrónne.
Keď sa škrtiaca klapka otvorí, magnety sa s ňou otáčajú. Hallove senzory detegujú zmenu magnetického toku a generujú výstupné napätie príslušnej veľkosti na svorkách VTA1 a VTA2. Tento signál sa používa na generovanie signálu otvorenia škrtiacej klapky do ECU motora.
Táto konštrukcia zaisťuje nielen vysokú presnosť detekcie polohy škrtiacej klapky, ale je aj jednoduchá a spoľahlivá, pretože využíva bezkontaktný princíp. Okrem toho, aby sa zlepšila spoľahlivosť snímača, na generovanie výstupných signálov sa používajú dva systémy s rôznymi výstupnými charakteristikami.
Odporúčanie na údržbu
Keďže snímač používa Hallov senzorový čip, skúšobná metóda sa líši od skúšobnej metódy pre konvenčný snímač polohy škrtiacej klapky.
Snímač polohy plynového pedálu
Ryža. 2.40. Bloková schéma a schéma činnosti snímača polohy plynového pedálu
Snímač polohy plynového pedála premieňa zdvih pedálu na elektrické signály s dvoma rôznymi charakteristikami a prenáša ich do ECU motora. Signál VPA1 má lineárnu charakteristiku a je aplikovaný počas celého zdvihu plynového pedálu. Signál VPA2 má skreslenú napäťovú charakteristiku.
Elektronické vstrekovanie EFI
Ryža. 2.41. Schéma synchrónnych a asynchrónnych vstrekov
Systém EFI typu L priamo sníma množstvo vzduchu vstupujúceho do motora pomocou drôtového merača hmotnosti vzduchu.
Používa sa distribuovaný vstrekovací systém (keď sa palivo vstrekuje do každého valca raz za dve otáčky kľukového hriadeľa).
Existujú dva typy vstrekovania paliva:
- prvým spôsobom je synchrónne vstrekovanie, kedy sa dĺžka trvania hlavného vstrekovania koriguje na základe signálov zo snímačov. v tomto prípade sa vstrekovanie vykonáva v rovnakej polohe kľukového hriadeľa;
- druhým spôsobom je asynchrónne vstrekovanie, kedy je signálmi zo snímačov určený jediný vstrekovací moment pre všetky vstrekovače bez ohľadu na polohu kľukového hriadeľa. Aby sa znížilo opotrebovanie motora a spotreba paliva, systém za určitých jazdných podmienok zapne prívod paliva.
Pri nízkych teplotách chladiacej kvapaliny a pri nízkych otáčkach motora zabezpečuje systém vstrekovanie dodatočného paliva.
Inteligentný elektronický systém ovládania škrtiacej klapky ETCS-i
Ryža. 2.42. Schéma štruktúry systému
ETCS-i poskytuje výnimočné ovládanie polohy škrtiacej klapky vo všetkých prevádzkových podmienkach motora. Nové motory 1ZZ-FE a 3ZZ-FE nemajú mechanické ovládanie škrtiacej klapky a na plynovom pedáli je nainštalovaný snímač polohy pedálu.
V konvenčnom systéme telesa škrtiacej klapky je uhol otvorenia škrtiacej klapky určený zdvihom plynového pedálu. Naproti tomu v ETCS-i ECU motora vypočítava optimálnu polohu škrtiacej klapky na základe jazdných podmienok a nastavuje ju ovládaním hnacieho motora.
Systém ETCS-i zabezpečuje riadenie systému voľnobehu ISC, systému tempomatu, systému kontroly trakcie TRC a systému kontroly stability VSC.
V prípade poruchy systém prejde do núdzového režimu.
Princíp činnosti
Ryža. 2.43. Schéma činnosti riadiaceho systému pri zrýchľovaní a spomaľovaní
V závislosti od prevádzkového režimu určuje ECU motora požadovaný uhol otvorenia škrtiacej klapky a riadi motor ovládača škrtiacej klapky. Režimy, za ktoré je zodpovedná ECU motora, sú uvedené nižšie.
- nelineárny režim.
- nečinný režim.
- Ovládanie plynu počas kontroly trakcie (TRC).
- Režim koordinácie so systémom VSC.
- Tempomat.
Nelineárny režim
Systém nastavuje plyn do optimálnej polohy podľa jazdných podmienok, t. j. polohy plynového pedálu a otáčok motora, poskytuje presné ovládanie plynu a pohodlnú jazdu vo všetkých režimoch.
Režim nečinnosti
Elektronická riadiaca jednotka motora reguluje polohu škrtiacej klapky, aby sa vždy udržiavali optimálne voľnobežné otáčky.
Ovládanie plynu
počas prevádzky systému kontroly trakcie (TRC)
Ak je zapnutá kontrola trakcie (TRC), keď je preklzávanie hnacieho kolesa výrazné, riadiaca jednotka preklzu vyšle signál na zatvorenie škrtiacej klapky, čím pomáha udržať kontrolu nad vozidlom a trakciu na kolesách.
Režim koordinácie so systémom VSC
Na zlepšenie účinnosti systému VSC sa poloha škrtiacej klapky ovláda v spojení s ECU riadenia preklzu.
Tempomat
ECU motora s integrovaným tempomatom ECU priamo riadi polohu plynu, aby sa udržala konštantná rýchlosť.
Činnosť snímača polohy plynového pedála v núdzovom režime
Ryža. 2.44. Schéma činnosti snímača polohy plynového pedálu v núdzovom režime
Na prenos signálu snímača polohy plynového pedálu sú dva obvody (hlavné a pomocné). Ak jeden z obvodov snímača zlyhá, ECU motora zistí nesprávny rozdiel napätia medzi signálmi v dvoch obvodoch a prepne sa do núdzového režimu. na udržanie schopnosti riadiť vozidlo v núdzovom režime sa na určenie polohy plynového pedálu používa neporušený obvod.
Ak sú oba obvody snímačov chybné, ECU motora rozpozná nesprávne signálne napätia v oboch obvodoch a deaktivuje systém ovládania škrtiacej klapky. V tomto režime sa auto môže pohybovať rýchlosťou kľukového hriadeľa, ktorá sa rovná otáčkam naprázdno.
Na prenos signálu snímača polohy škrtiacej klapky sú dva obvody (hlavné a pomocné). Ak jeden z obvodov snímača zlyhá, ECU motora zistí nesprávny rozdiel napätia medzi signálmi v oboch obvodoch, vypne napájanie motora škrtiacej klapky a prepne sa do núdzového režimu. V tomto prípade je škrtiaci ventil pod vplyvom vratnej pružiny nastavený do vopred určenej mierne otvorenej polohy. Auto sa tak môže pohybovať v núdzovom režime. Výkon motora sa v tomto prípade reguluje zmenou objemu vstrekovaného paliva a zmenou časovania zapaľovania v závislosti od polohy plynového pedálu.
V rovnakom režime sa kontrola vykoná, ak ECU zistí poruchu motora ovládača škrtiacej klapky.
Elektronický systém variabilného časovania ventilov WT-i
Ryža. 2.45. Schéma činnosti elektronického systému na zmenu časovania ventilov WT-i
Systém VVT-i je určený na nastavenie uhla natočenia sacieho vačkového hriadeľa v rozsahu 40° (uhol natočenia kľukového hriadeľa) a montáž ventilového časovania, optimálne zodpovedajúceho prevádzkovým režimom motora. Systém umožňuje zvýšiť krútiaci moment pri akejkoľvek rýchlosti kľukového hriadeľa a tiež pomáha znižovať spotrebu paliva a znižovať obsah škodlivých látok vo výfukových plynoch (ryža. 2.45).
Ryža. 2.46. Bloková schéma elektronického systému variabilného časovania ventilov WT-i
Na základe otáčok motora, množstva vzduchu vstupujúceho do motora, polohy škrtiacej klapky a teploty chladiacej kvapaliny určí ECU motora optimálne časovanie ventilov pre všetky prevádzkové podmienky motora a riadi hydraulický ventil zmeny fázy. Okrem toho, spracovaním signálov zo snímačov polohy vačkového hriadeľa a kľukového hriadeľa, ECU motora určuje skutočne nastavené časovanie ventilov, čím poskytuje spätnú väzbu pri riadení časovania ventilov (ryža. 2.46).
Riadiaca jednotka WT-i
Ryža. 2.47. Výsledok systému WT-i
Riadiaca jednotka pozostáva zo skrine poháňanej reťazou ventilového rozvodu a vodiacej lopatky spojenej s vačkovým hriadeľom nasávania.
Stlačený olej prúdi cez port sacieho vačkového hriadeľa do hydraulického ventilu ovládaného ECU motora. Ventil potom prerozdeľuje olej v závislosti od príkazov ECU buď na pokročilé alebo oneskorené otvorenie sacích ventilov, čo následne vedie k rotácii vodiaceho prvku WT-i, pričom poskytuje plynulú zmenu časovania ventilov. sacích ventilov.
Keď motor nebeží, sací vačkový hriadeľ je vo svojej najzaostalejšej polohe pre najlepší štartovací výkon.
Ak nie je riadiaca jednotka VVT-i zásobovaná stlačeným olejom ihneď po naštartovaní motora, poistný kolík zablokuje otáčanie riadiacej jednotky VVT-i, čím sa zabráni detonácii.
Hydraulický ventil na zmenu fázy
Hydraulický ventil zmeny fázy riadi polohu cievkového ventilu v súlade s cyklickými príkazmi ECU motora. Výsledkom je, že do ovládača WT-i sa privádza stlačený olej na otáčanie vačkového hriadeľa dopredu alebo spomalenie. Keď motor nebeží, hydraulické variabilné časovanie ventilov je v najspomalenejšej polohe.
Princíp činnosti (vopred)
Ryža. 2.48. riadiaca jednotka WT-i
Ak je hydraulický ventil pre zmenu rozvodu pod vplyvom predstihových signálov z ECU motora umiestnený tak, ako je znázornené na obrázku 2.48, výsledný tlak oleja je privádzaný do vodiaceho prvku zo strany predstihu, pričom vačkový hriadeľ sa otáča v smere posunu dopredu. uhol otvorenia ventilov.
Princíp činnosti (zaostávať)
Ryža. 2.49. Schéma zmeny fázy cievkového ventilu
Ak je hydraulický ventil na zmenu fázy pod vplyvom oneskorených signálov z ECU motora umiestnený tak, ako je znázornené na obrázku 2.49, potom sa olej pod tlakom privádza do vodiaceho prvku zo strany oneskorenia, zatiaľ čo vačkový hriadeľ sa otáča v smere ventilu oneskorenie uhla otvorenia.
Ryža. 2,50. Smer posunu uhla otvorenia ventilu
Ryža. 2.51. Smer oneskorenia uhla otvorenia ventilu
Upevnenie hriadeľa v namontovanej polohe
Keď je vačkový hriadeľ v požadovanej polohe, ventil hydraulického vačkového hriadeľa je v neutrálnej polohe, čím sa vačkový hriadeľ zablokuje, kým sa nezmenia jazdné podmienky. Týmto spôsobom sa reguluje časovanie ventilov a v súčasnosti sa zabraňuje zbytočnému úniku motorového oleja.
Ovládanie palivového čerpadla
Ryža. 2.52. Bloková schéma riadenia palivového čerpadla
V prípade nafúknutia airbagu pri čelnom alebo bočnom náraze je zabezpečená funkcia prerušenia dodávky paliva s vypnutým palivovým čerpadlom. Funkcia sa aktivuje signálom aktivácie airbagu z jednotky snímača airbagu, ktorý zaregistruje ECU motora; ECU motora vypne relé na otvorenie okruhu. Po vypnutí prívodu paliva môžete obnoviť a naštartovať motor otočením kľúča v spínacej skrinke z polohy OFF do polohy ON.
Ovládanie vypnutia klimatizácie
Ryža. 2.53. Schéma zapojenia pre modely bez klimatizácie
Ryža. 2.54. Schéma zapojenia na modeloch s klimatizáciou
Na modeloch bez klimatizácie riadi ECU motora otáčky chladiaceho ventilátora na základe snímača teploty chladiacej kvapaliny motora.
Klimatizované modely majú dve rýchlosti chladiaceho ventilátora: nízku a vysokú. ECU motora nariaďuje aktiváciu vysokých otáčok v závislosti od signálov zo snímača teploty chladiacej kvapaliny a snímača tlaku klimatizácie. Nízke otáčky reguluje riadiaca jednotka klimatizácie.
Funkcia ovládania štartéra «Poloautomatický štart»
Ryža. 2.55. Bloková schéma riadiaceho systému štartéra
Nový model auta využíva funkciu ovládania štartéra «Poloautomatický štart». Po stlačení tlačidla štartovania motora je táto funkcia aktívna až do naštartovania motora. Musí byť stlačený brzdový pedál (na modeloch s multimodálnou manuálnou prevodovkou M-MT) alebo pedál spojky (pri modeloch s manuálnou prevodovkou). Tým sa zvýši spoľahlivosť štartovania motora a vylúči sa možnosť chodu štartéra po naštartovaní motora.
Ak ECU motora dostane štartovací signál z ECU výkonu, systém monitoruje signál otáčok motora (NE) a nevypne štartér, kým sa motor nenaštartuje. Taktiež, ak ECU motora dostane štartovací signál z výkonovej ECU, ale zistí, že motor už beží, nezapne štartér.
Princíp činnosti
Ryža. 2.56. Schéma činnosti riadiaceho systému štartéra
Ako je znázornené na obrázku 2.56, keď ECU motora dostane štartovací signál (STSW) z výkonovej ECU, motorová ECU posiela signály STAR a ACCR do výkonovej ECU. Ten zase vyšle signál štartovaciemu relé, aby zapol štartér. Ak motor už beží, ECU motora nedodáva signály STAR a ACCR do výkonovej ECU. Preto ECU riadenia výkonu nedodáva energiu do relé štartéra.
Po zapnutí štartéra a po prekročení otáčok motora cca 500 min-1 ECU motora zistí, že motor beží a vypne štartér.
Ak má motor poruchu a nenaštartuje, štartér bude pracovať počas maximálnej povolenej doby, po ktorej sa automaticky vypne. Maximálna doba chodu štartéra je približne 2 až 25 sekúnd v závislosti od teploty chladiacej kvapaliny. Ak je teplota chladiacej kvapaliny veľmi nízka, štartér beží asi 25 sekúnd a keď je motor dostatočne zahriaty, štartér beží maximálne 2 sekundy.
Aby sa eliminovalo dodatočné zaťaženie počas nestabilného napätia počas štartovania motora, systém počas tejto doby preruší napájanie pomocných zariadení.
Systém poskytuje nasledujúce úrovne ochrany:
- ak motor už beží, štartér sa nezapne ani po otočení kľúča zapaľovania do polohy ŠTART;
- aj keď vodič drží kľúč zapaľovania v polohe ŠTART, po naštartovaní motora z pol otáčky ECU motora vypne štartér, keď otáčky motora dosiahnu približne 1200 ot./min-1 alebo viac;
- aj keď vodič drží kľúč zapaľovania v polohe ŠTART a motor nenaštartuje, ECU motora vypne štartér po približne 30 sekundách;
- Ak ECU motora nedostane signál o otáčkach motora počas chodu štartéra, okamžite prestane vydávať signály STAR a ACCR.
Diagnostika
Typ diagnostického systému EURO-OBD (Európsky systém palubnej diagnostiky), používaný na motoroch 1ZZ-FE a 3ZZ-FE, spĺňa požiadavky európskych predpisov.
Ak ECU motora zistí problém, diagnostikuje a zaznamená problémový uzol. Okrem toho sa na informovanie vodiča na prístrojovej doske neustále rozsvieti alebo začne blikať kontrolka motora Chk Eng.
ECU motora tiež ukladá elektronické DTC pre všetky poruchy. Tieto kódy je možné prečítať pomocou testera mikroprocesorov P.
Všetky DTC sú v súlade s kódmi SAE. Niektoré DTC boli rozdelené na menšie podsekcie ako predtým, pričom k podsekciám boli priradené nové DTC.
Odporúčanie na údržbu
Ak chcete vymazať elektronické kódy DTC uložené v pamäti ECU motora, použite inteligentný tester II alebo odpojte svorku batérie alebo vyberte poistku EFI aspoň na minútu.
Prevádzka systému v núdzovom režime
Pri zistení poruchy ECU motora vypne alebo uvedie motor do núdzovej prevádzky podľa údajov zaznamenaných v pamäti.