Зміст: Конструкція ↓ Основні вузли системи керування…↓ Таблиця 2.6. Основні вузли системи…↓ ЕБУ двигуна ↓ Кисневий датчик та датчик складу…↓ Датчик положення колінчастого валу ↓ Датчик положення распредвала ↓ Датчик детонації (плоского типу) ↓ Конструкція ↓ Принцип роботи ↓ Резистор реєстрації розімкнутого/…↓ Рекомендація щодо технічного…↓ Датчик положення дросельної заслінки ↓ Рекомендація щодо технічного…↓ Датчик положення педалі акселератора ↓ Електронне упорскування EFI ↓ Інтелектуальна електронна система…↓ Принцип роботи ↓ Нелінійний режим ↓ Режим холостого ходу ↓ Управління дросельною заслінкою ↓ Режим координації із системою VSC ↓ Круїз-контроль ↓ Робота датчика положення педалі…↓ Електронна система зміни фаз…↓ Блок керування WT-i ↓ Гідравлічний клапан зміни фаз ↓ Принцип роботи (випередження) ↓ Принцип роботи (запізнення) ↓ Фіксація валу у встановленому…↓ Управління паливним насосом ↓ Управління відключенням кондиціонера…↓ Функція керування стартером…↓ Принцип роботи ↓ Діагностика ↓ Рекомендація щодо технічного…↓ Робота системи в аварійному режимі ↓ Таблиця 2.9. Робота системи в…↓
Конструкція
Мал. 2.30. Структурна схема системи керування двигуном
На малюнку 2.30 показано конфігурацію електронної системи управління двигуном.
Основні вузли системи керування двигуном
Мал. 2.31. Розташування основних компонентів системи керування двигунів 1ZZ-FE І 3ZZ-FE
До складу систем управління двигунів 1ZZ-FE та 3ZZ-FE входять вузли, перелічені в таблиці 2.6.
Таблиця 2.6. Основні вузли системи керування двигуном
ЕБУ двигуна
ЕБУ двигуна виконаний на основі 32-бітного процесора.
Кисневий датчик та датчик складу паливоповітряної суміші
Мал. 2.32. Кисневий датчик та датчик складу паливоповітряної суміші
Малогабаритний кисневий датчик та датчик складу паливоповітряної суміші невеликої маси встановлюється у впускний трубопровід. Частина повітря, що надходить у двигун, проходить через зону вимірювання датчика (мал. 2.32). Завдяки тому, що маса та витрата потоку повітря, що надходить у двигун, вимірюються безпосередньо, підвищена точність вимірювання та зменшено опір, який створює датчик у впускному трубопроводі.
У датчику є вбудований датчик температури повітря.
Датчик положення колінчастого валу
Мал. 2.33. Датчик положення колінчастого валу
На роторі колінчастого валу, що задає, є 34 зуби і ділянка, на якому 2 зуби пропущено. Датчик положення колінчастого валу посилає сигнал через кожні 10°, а ділянкою з пропущеними зубами визначається верхня мертва точка (мал. 2.33).
Датчик положення распредвала
Мал. 2.34. Датчик положення распредвала
Для визначення положення на распредвале впускних клапанів встановлений ротор, що задає, за допомогою якого формуються 3 імпульси на кожні два обороти колінчастого валу (мал. 2.34).
Датчик детонації (плоского типу)
Мал. 2.35. Діаграма робочих характеристик датчиків детонації
У звичайних датчиках детонації (резонансного типу) є пластина, резонансна частота коливань якої збігається із частотою детонації двигуна. Вона дозволяє реєструвати коливання поблизу частоти резонансу.
На відміну від такої конструкції, плоский датчик детонації (нерезонансного типу) дозволяє реєструвати вібрацію в ширшому діапазоні частот (приблизно 6-15 кГц) і має наступні переваги.
Частота детонації двигуна трохи змінюється залежно від частоти обертання колінчастого валу. Датчик детонації плоского типу дозволяє реєструвати вібрацію навіть за зміни частоти детонації двигуна. Таким чином, порівняно з традиційними датчиками детонації, розширені можливості реєстрації вібрації, що дозволяє більш точно регулювати кут випередження запалення.
Конструкція
Мал. 2.36. Конструкція звичайного та плоского датчиків детонації
Датчик детонації плоского типу кріпиться до двигуна за допомогою шпильки, вкрученої в блок циліндрів (мал. 2.36). Отвір під шпильку проходить через центр датчика.
Усередині датчика, у верхній частині, встановлений сталевий грузик, який через ізолятор спирається на п'єзоелектричний елемент.
У датчик вбудований резистор реєстрації розімкнутого/короткозамкненого ланцюга.
Принцип роботи
Вібрація детонації двигуна передається на сталевий грузик, який тисне на п'єзоелектричний елемент. В результаті утворюється електрорушійна сила.
Резистор реєстрації розімкнутого/ короткозамкнутого ланцюга
Мал. 2.37. Блок-схема резистора реєстрації розімкнутого/короткозамкненого ланцюга
Якщо запалення увімкнено, резистор реєстрації розімкнутого/короткозамкненого ланцюга датчика детонації та резистор в ЕБУ двигуна підтримують постійну напругу на клемі KNK1. Напруга на клемі постійно контролює інтегральна мікросхема ЕБУ двигуна. Якщо ланцюг між датчиком детонації та ЕБУ двигуна розмикається або замикається коротко, напруга на клемі KNK1 змінюється, і ЕБУ двигуна реєструє розмикання/коротке замикання ланцюга, записуючи при цьому в пам'ять електронний код DTC P0325.
Рекомендація щодо технічного обслуговування
У зв'язку з введенням у схему резистора розімкнутого/короткозамкненого ланцюга змінено методику перевірки датчика.
Мал. 2.38. Схема установки датчика детонації
Щоб уникнути накопичення вологи в роз'ємі, слід встановлювати датчик детонації плоского типу, як показано на малюнку 2.38.
Датчик положення дросельної заслінки
Мал. 2.39. Блок-схема та діаграма роботи датчика положення дросельної заслінки
Датчик положення дросельної заслінки встановлено на корпусі дросельної заслінки. Він призначений для визначення кута відкриття дросельної заслінки. Датчик положення дросельної заслінки (датчик Холла) складається з інтегральної мікросхеми з датчиками Холла та постійних магнітів, що обертаються навколо неї. Магніти встановлені навколо осі дросельної заслінки і синхронно повертаються з нею.
Коли дросельна заслінка відкривається, магніти повертаються разом із нею. Датчики Холла розпізнають зміну магнітного потоку та генерують вихідну напругу відповідної величини на клемах VTA1 та VTA2. Цей сигнал використовується для формування сигналу відкриття дросельної заслінки в ЕБУ двигуна.
Така конструкція не тільки забезпечує високу точність визначення положення дросельної заслінки, але також відрізняється простотою та надійністю, оскільки використовує безконтактний принцип. Крім того, для підвищення надійності роботи датчика для формування вихідних сигналів використовуються дві системи з різними вихідними характеристиками.
Рекомендація щодо технічного обслуговування
Так як у датчику використовується мікросхема з датчиком Холла, методика перевірки відрізняється від методики перевірки звичайного датчика положення дросельної заслінки.
Датчик положення педалі акселератора
Мал. 2.40. Блок-схема та діаграма роботи датчика положення педалі акселератора
Датчик положення педалі акселератора перетворює хід педалі електричні сигнали з двома різними характеристиками і передає їх в ЕБУ двигуна. Сигнал VPA1 має лінійну характеристику та подається протягом усього ходу педалі акселератора. Сигнал VPA2 має зміщену характеристику напруги.
Електронне упорскування EFI
Мал. 2.41. Діаграма синхронного та асинхронного упорскування
Система EFI L-типу безпосередньо визначає масу повітря, що надходить у двигун, за допомогою витратоміра повітря з дротяним елементом.
Використовується розподілена система упорскування (коли паливо впорскується в кожен циліндр один раз за два обороти колінчастого валу).
Існує два типи упорскування палива:
- перший спосіб є синхронним упорскуванням, коли в основну тривалість упорскування вноситься поправка, заснована на сигналах з датчиків. в цьому випадку впорскування здійснюється в тому самому положенні колінчастого валу;
- другий спосіб є асинхронним упорскуванням, коли єдиний момент упорскування для всіх форсунок визначається за сигналами від датчиків, без положення колінчастого валу. щоб зменшити знос двигуна та витрату палива, система включає подачу палива за певних умов руху.
При низькій температурі рідини, що охолоджує, і під час роботи двигуна на малих оборотах система забезпечує впорскування додаткового палива.
Інтелектуальна електронна система управління дросельною заслінкою ETCS-i
Мал. 2.42. Структурна схема системи
Система ETCS-i має виняткові можливості регулювання положення дросельної заслінки на будь-яких режимах роботи двигуна. У нових двигунах 1ZZ-FE та 3ZZ-FE механічне керування дросельною заслінкою відсутнє, а на педалі акселератора встановлено датчик положення педалі.
У системі з корпусом дросельної заслінки традиційної конструкції кут відкриття дросельної заслінки визначається ходом педалі акселератора. На відміну від цього в системі ETCS-i ЕБУ двигуна розраховує оптимальне положення дросельної заслінки, виходячи з умов руху, та встановлює його, керуючи електродвигуном приводу.
Система ETCS-i забезпечує управління системою холостого ходу ISC, системою круїз-контролю, протипробукувальною системою TRC та системою курсової стійкості VSC.
У разі виявлення несправностей у роботі система перетворюється на аварійний режим.
Принцип роботи
Мал. 2.43. Діаграма роботи системи управління при розгоні та уповільненні
Залежно від режиму експлуатації ЕБУ двигуна визначає необхідний кут відкриття дросельної заслінки та керує електродвигуном приводу дросельної заслінки. Режими за які відповідає ЕБУ двигуна перераховані нижче.
- Нелінійний режим.
- Режим холостого ходу.
- Управління дросельною заслінкою під час роботи протипробукувальної системи (TRC).
- Режим координації із системою VSC.
- Круїз-контроль.
Нелінійний режим
Система встановлює дросельну заслінку в оптимальне положення, що відповідає умовам руху, тобто положенню педалі акселератора та частоті обертання двигуна, забезпечуючи точне керування дросельною заслінкою та комфортний хід автомобіля на всіх режимах.
Режим холостого ходу
ЕБУ двигуна регулює положення дросельної заслінки, постійно підтримуючи оптимальну частоту обертання на холостому ході.
Управління дросельною заслінкою
при роботі протипробукувальної системи (TRC)
Якщо включена протипробуксувальна система (TRC), при значній пробуксовці ведучого колеса ЕБУ системи протиковзання посилає сигнал на закривання заслінки дросельної, допомагаючи тим самим зберегти керованість автомобіля і тягове зусилля на колесах.
Режим координації із системою VSC
Для підвищення ефективності роботи системи VSC положення дросельної заслінки регулюється спільно з ЕБУ системи протиковзання.
Круїз-контроль
ЕБУ двигуна з вбудованим ЕБУ круїз-контролю безпосередньо регулює положення дросельної заслінки, підтримуючи постійну швидкість руху.
Робота датчика положення педалі акселератора в аварійному режимі
Мал. 2.44. Схема роботи датчика положення педалі акселератора в аварійному режимі
Для передачі сигналу датчика положення педалі акселератора передбачено два ланцюги (основна та допоміжна). При несправності одного з ланцюгів датчика ЕБУ двигуна визначає неправильну різницю напруги сигналів у двох ланцюгах і перемикається в аварійний режим. щоб зберегти можливість керування автомобілем в аварійному режимі, для визначення положення педалі акселератора використовується неушкоджений ланцюг.
Якщо обидва ланцюги датчика несправні, ЕБУ двигуна розпізнає неправильні напруги сигналів в обох ланцюгах і відключає систему управління дросельною заслінкою. У такому режимі автомобіль може рухатися з частотою обертання колінчастого валу, що дорівнює частоті обертання холостого ходу.
Для передачі сигналу датчика положення дросельної заслінки передбачено два ланцюги (основна та допоміжна). При несправності одного з ланцюгів датчика ЕБУ двигуна визначає неправильну різницю напруги сигналів в обох ланцюгах, відключає живлення електродвигуна приводу дросельної заслінки і перемикається в аварійний режим. При цьому під впливом поворотної пружини дросельна заслінка встановлюється в попередньо задане прочинене положення. Таким чином автомобіль може рухатися в аварійному режимі. Потужність двигуна при цьому регулюється зміною об'єму палива, що впорскується, і зміною кута випередження запалення, в залежності від положення педалі акселератора.
У такому ж режимі буде керуватися, якщо ЕБУ визначить несправність електродвигуна приводу дросельної заслінки.
Електронна система зміни фаз газорозподілу WT-i
Мал. 2.45. Схема роботи електронної системи зміни фаз газорозподілу WT-i
Система VVT-i призначена для регулювання кута повороту розподільного валу впускних клапанів у діапазоні 40° (по кутку повороту колінчастого валу) та встановлення фаз газорозподілу, що оптимально відповідають режимам роботи двигуна. Система дозволяє збільшити момент, що крутить, при будь-якій частоті обертання колінчастого валу, а також допомагає скоротити витрату палива і зменшити вміст шкідливих речовин у відпрацьованих газах (мал. 2.45).
Мал. 2.46. Блок-схема електронної системи зміни фаз газорозподілу WT-i
По частоті обертання колінчастого валу, обсягу повітря, що надходить у двигун, положенню дросельної заслінки та температурі охолоджуючої рідини ЕБУ двигуна визначає оптимальні фази газорозподілу для будь-яких режимів роботи двигуна та керує гідравлічним клапаном зміни фаз. Крім того, обробляючи сигнали датчиків положення розподільного та колінчастого валів, ЕБУ двигуна визначає фактично встановлені фази газорозподілу, забезпечуючи зворотний зв'язок в управлінні фазами газорозподілу (мал. 2.46).
Блок керування WT-i
Мал. 2.47. Результат роботи системи WT-i
Блок управління складається з корпусу з приводом від ланцюга клапанного механізму та спрямовуючого апарату, з'єднаного з розподільним валом впускних клапанів.
Олія під тиском надходить каналом впускного розподільного валу в гідравлічний клапан, керований ЕБУ двигуна. Потім клапан перерозподіляє масло залежно від команд ЕБУ або канал випередження, або канал запізнення відкриття впускних клапанів, що в свою чергу призводить до повороту напрямного елемента WT-i, забезпечуючи при цьому безступінчасту зміну фаз газорозподілу впускних клапанів.
Коли двигун не працює, розподільний вал впускних клапанів займає положення найбільшого запізнення, що забезпечує найкращі характеристики пуску двигуна.
Якщо відразу після запуску двигуна блок управління VVT-i не подається масло під тиском, стопорний штифт блокує обертання блоку управління VVT-i, запобігаючи детонації.
Гідравлічний клапан зміни фаз
Гідравлічний клапан зміни фаз управляє положенням золотникового клапана відповідно до циклічних команд ЕБУ двигуна. В результаті масло під тиском подається в контролер WT-i, щоб повернути розподільний вал у бік випередження або запізнення. Коли двигун не працює, гідравлічний клапан зміни фаз газорозподілу займає становище найбільшого запізнення.
Принцип роботи (випередження)
Мал. 2.48. Блок керування WT-i
Якщо гідравлічний клапан зміни фаз під впливом сигналів випередження з ЕБУ двигуна розташований так, як зображено на малюнку 2.48, результуючий тиск масла подається в напрямний елемент з боку випередження, при цьому розподільний вал повертається у напрямку випередження кута відкриття клапанів.
Принцип роботи (запізнення)
Мал. 2.49. Схема зміни фаз золотникового клапана
Якщо гідравлічний клапан зміни фаз під впливом сигналів запізнення з ЕБУ двигуна розташований так, як зображено на малюнку 2.49, масло під тиском подається в напрямний елемент з боку запізнення, при цьому розподільний вал повертається в напрямку запізнення кута відкриття клапанів.
Мал. 2.50. Напрямок випередження кута відкриття клапанів
Мал. 2.51. Напрямок запізнення кута відкриття клапанів
Фіксація валу у встановленому положенні
Після установки розподільного валу в необхідне положення гідравлічний клапан зміни фаз займає нейтральне положення, фіксуючи розподільний вал доти, доки не зміняться умови руху. Таким чином, регулюються фази газорозподілу, і запобігає непотрібне в даний момент витікання моторного масла.
Управління паливним насосом
Мал. 2.52. Блок-схема керування паливним насосом
На випадок спрацювання подушки безпеки при фронтальному або бічному зіткненні передбачено функцію вимкнення подачі палива з вимкненням паливного насоса. Функція активується за сигналом спрацювання подушки безпеки з блоку датчиків подушок безпеки, який реєструється ЕБУ двигуна; ЕБУ двигуна вимикає реле розмикання ланцюга. Після вимикання подачу палива можна відновити і запустити двигун поворотом ключа в замку запалення із положення OFF у положення ON.
Управління відключенням кондиціонера повітря
Мал. 2.53. Схема підключення на моделях без кондиціонера
Мал. 2.54. Схема підключення на моделях із кондиціонером
На моделях без кондиціонера ЕБУ двигуна регулює швидкість обертання вентилятора системи охолодження за сигналами датчика температури рідини, що охолоджує.
На моделях з кондиціонером передбачено дві швидкості обертання вентилятора системи охолодження: низька та висока. ЕБУ двигуна дає команду на увімкнення високої швидкості в залежності від сигналів датчика температури рідини в системі охолодження та датчика тиску кондиціонера. Управління низькою швидкістю здійснюється блоком керування кондиціонером.
Функція керування стартером "Напівавтоматичний запуск"
Мал. 2.55. Блок-схема роботи системи керування стартером
На новій моделі автомобіля використовується функція управління стартером "Напівавтоматичний запуск". При натисканні кнопки запуску двигуна ця функція діє доти, доки двигун не запуститься. При цьому має бути натиснута педаль гальма (на моделях з мультимодальною механічною коробкою М-МТ) або педаль зчеплення (на моделях з МКП). Таким чином, підвищується надійність запуску двигуна та виключається можливість роботи стартера після запуску двигуна.
Якщо ЕБУ двигуна отримує з ЕБУ системи живлення сигнал запуску, система стежить за сигналом частоти обертання колінчастого валу (NE) і не вимикає стартер до моменту запуску двигуна. Крім того, якщо ЕБУ двигун отримує з ЕБУ системи електроживлення сигнал запуску, але визначає, що двигун вже працює, він не включить стартер.
Принцип роботи
Мал. 2.56. Діаграма роботи системи керування стартером
Як показано на малюнку 2.56, в момент отримання ЕБУ двигуна сигналу запуску (STSW) від ЕБУ системи електроживлення ЕБУ двигуна подає сигнали STAR та ACCR на ЕБУ системи електроживлення. Останній, у свою чергу, подає сигнал на реле стартера для включення стартера. Якщо двигун вже працює, ЕБУ двигуна не подає сигнали STAR та ACCR на ЕБУ системи електроживлення. Тому ЕБУ системи електроживлення не подає живлення на реле стартера.
Після включення стартера і після того, як частота обертання колінчастого валу перевищить приблизно 500 хв⁻¹, ЕБУ двигуна визначає, що двигун запущений, і стартер вимикає.
Якщо у двигуні є несправність, і він не заводиться, стартер працює протягом максимально допустимого часу, після чого автоматично вимикається. Максимальний час роботи стартера становить приблизно від 2 до 25 с, залежно від температури рідини, що охолоджує. Якщо температура рідини, що охолоджує, дуже низька, стартер працює близько 25 с, а при досить прогрітому двигуні стартер працює не більше 2 с.
Щоб усунути додаткове навантаження при нестабільному напрузі під час запуску двигуна, система відключає живлення допоміжного устаткування.
У системі передбачені такі щаблі захисту:
- якщо двигун вже працює, стартер не ввімкнеться, навіть якщо повернути ключ запалення у положення START;
- навіть якщо водій утримує ключ у замку запалюванні у положенні START, після того, як двигун запускається з напівобороту, ЕБУ двигуна вимкне стартер, коли частота обертання колінчастого валу досягне значення приблизно 1200 хв⁻¹ або більше;
- навіть якщо водій утримує ключ у замку запалюванні у положенні START, і двигун не запускається, ЕБУ двигуна вимкне стартер приблизно через 30 с;
- якщо ЕБУ двигуна не отримує сигнал частоти обертання двигуна при працюючому стартері, він негайно припиняє подачу сигналів STAR та ACCR.
Діагностика
Система діагностики типу EURO-OBD (Європейська система бортової діагностики), використовується на двигунах 1ZZ-FE та 3ZZ-FE, задовольняє вимогам Європейських норм.
Якщо ЕБУ двигуна виявляє несправність, він діагностує та реєструє в пам'яті несправний вузол. Крім того, для інформування водія на щитку приладів включається постійно або починає блимати контрольна лампа двигуна Chk Eng.
ЕБУ двигуна реєструє у пам'яті також електронні коди DTC всіх несправностей. Ці коди можна вважати за допомогою мікропроцесорного тестера П.
Усі діагностичні електронні коди DTC відповідають кодам SAE. Деякі DTC розбиті більш дрібні підрозділи, ніж раніше, підрозділам присвоєно нові коди DTC.
Рекомендація щодо технічного обслуговування
Щоб стерти електронні коди DTC, що зберігаються в пам'яті ЕБУ двигуна, слід скористатися мікропроцесорним тестером II, або від'єднати клему акумуляторної батареї, або витягти запобіжник EFI не менше ніж на хвилину.
Робота системи в аварійному режимі
При виявленні несправності ЕБУ двигуна вимикає або переводить двигун в аварійний режим роботи за даними, записаними на згадку.
Таблиця 2.9. Робота системи в аварійному режимі
