Toyota Estima, Estima Emina, Estima Lucida. Руководство — часть 33

Электронная система управления дизельным двигателем ЗС-ТЕ 131

Рис. 2. Метод регулирования объема впрыскиваемого топлива.

Система электронного

управления

Общее описание

Система электронного управления ди­

зелем позволяет снизить расход топ­

лива и выбросы токсичных компонен­

тов с отработавшими газами (ОГ), по­

высить качество регулирования часто­

ты вращения (точность, плавность и

быстродействие), в частности, увели­

чить стабильность частоты вращения

холостого хода.

Электронная система управления со­

стоит из датчиков, электронного блока

управления, включающего один или

несколько микропроцессоров, и ис­

полнительных механизмов, непосред­

ственно воздействующих на системы

двигателя.

Информация о режиме работы и со­

стоянии двигателя поступает в сис­

тему управления от множества дат­

чиков. Датчики преобразуют контро­

лируемые (измеряемые) параметры

двигателя в электрические сигналы,

удобные для обработки и передачи в

электронной системе управления.

Сигналы от датчиков поступают на

входы электронного блока управле­

ния. Электронный блок, обрабатывая

по заданным алгоритмам полученную

информацию, выдает управляющие

сигналы исполнительным устройст­

вам. Алгоритмы управления, реали­

зуемые микропроцессором электрон­

ного блока, на каждом режиме рабо­

ты двигателя вырабатывают опти­

мальное (наилучшее) по расходу то­

плива сочетание параметров впрыска

топлива (цикловой подачи и угла

опережения впрыска) и воздушного

заряда (давления наддува и степени

рециркуляции отработавших газов).

Исполнительные устройства, на ко­

торые поступают управляющие сиг­

налы электронного блока, располо­

жены соответственно в топливном

насосе высокого давления (ТНВД), во

впускном коллекторе, между впуск­

ным и выпускным коллекторами, в

турбокомпрессоре. На рисунке 1 по­

казана блок - схема электронного

блока управления.

Регулирование величины

подачи топлива

Базовое значение количества впры­

скиваемого в цилиндры двигателя то­

плива (цикловой подачи) рассчитыва­

ется электронным блоком управления

на основе отклонения действительной

частоты вращения вала двигателя,

определяемой по сигналу датчика

частоты вращения, от ее заданного

значения, устанавливаемого водите­

лем изменением положения педали

акселератора. Фактически датчиком

положения педали акселератора яв­

ляется датчик положения дроссельной

заслонки, жестко связанной с педалью

акселератора. Цикловая подача топ­

лива, необходимая для уменьшения

выявленного отклонения частоты

вращения, вычисляется по заданному

алгоритму регулирования автоматиче­

ским регулятором частоты вращения,

выполненным в виде программного

блока в электронным блоке управле-

9*

ния. Регулятор частоты вращения

действует по принципу обратной свя­

зи. Выходной сигнал регулятора час­

тоты подается на электромагнитный

перепускной клапан (исполнительный

механизм) ТНВД, где и формируется

цикловая подача топлива в очередной

цилиндр, пропорциональная сигналу

регулятора частоты, как это показано

на рис. 2.
При работе дизеля не на регулятор¬

ных характеристиках, главным обра­

зом, при выходе на ограничительные

характеристики, выходной сигнал ре­

гулятора частоты автоматически огра­

ничивается значениями, вычисленны­

ми в электронном блоке на основе

сигналов, полученных от датчиков

температуры воздуха во впускном

коллекторе, абсолютного давления во

впускном коллекторе и температуры

охлаждающей жидкости.

При вращении вала ТНВД кулачки

шайбы, жестко связанной с плунжером

(рис. 2), начиная с некоторого угла по­

ворота вала, набегают на ролики,

вращающиеся на осях в свободной

относительно вала шайбе. Кулачки,

отталкиваясь от роликов, перемещают

плунжер вправо, сжимая топливо в

камере высокого давления ТНВД.

Возвратный ход плунжера осуществ­

ляется за счет пружин, действующих

на кулачковую шайбу. Вращающийся

вместе с валом плунжер выполнен­

ным в нем каналом с радиальным вы­

ходом поочередно сообщает камеру

высокого давления ТНВД с магистра­

лями высокого давления форсунок со­

ответствующих цилиндров. Камера

высокого давления ТНВД сообщена со

сливом через нормально открытый

конический затвор электромагнитного

перепускного клапана, управляемого

электронным блоком. Датчик частоты

вращения (положения вала ТНВД),

взаимодействуя с зубчатым диском,

вращающимся с валом, генерирует

последовательность прямоугольных

электрических импульсов. Каждый зуб

диска генерирует один импульс. В сек­

торах диска, соответствующих углам

начала подготовки подачи топлива в

очередные цилиндры двигателя, зуб­

цы отсутствуют. К моменту начала ра­

бочего хода плунжера электромагнит­

ный перепускной клапан должен быть

закрыт под действием электрического

импульса, поступившего на него от

электронного блока управления. Мо­

мент начала рабочего хода плунжера

выявляется электронным блоком

управления по удлинению паузы меж­

ду импульсами датчика положения

вала при проходе датчика сектором

диска без зубцов. С началом рабочего

хода плунжер ТНВД, перемещаясь

вправо, создает давление топлива в

камере высокого давления, достаточ­

ное для открытия форсунки, соеди­

ненной с этой камерой. Начинается

впрыск топлива в цилиндр. Для пре­

кращения впрыска электронный блок

управления выключает электромаг­

нитный клапан, его затвор открывает­

ся, сообщая камеру высокого давле­

ния со сливом в корпус ТНВД. Давле­

ние в камере ТНВД и перед форсун­

кой падает, форсунка закрывается, и

впрыск заканчивается. Величина цик­

ловой подачи топлива определяется

углом впрыска, начинающегося от мо­

мента открытия форсунки и заканчи­

вающегося в момент выключения

электромагнитного клапана. Таким

образом, величина подачи устанавли­

вается изменением длительности

электрического импульса, вырабаты­

ваемого регулятором частоты враще­

ния в электронном блоке управления.

132

Электронная система управления дизельным двигателем ЗС-ТЕ

Электромагнитный перепускной

клапан

Электромагнитный перепускной кла­

пан служит для регулирования вели­

чины подачи топлива путем открытия

и закрытия линии возврата топлива

из-под плунжерного пространства в

корпус ТНВД в соответствии с сигна­

лами от электронного блока управле­

ния. Количество впрыскиваемого топ­

лива регулируется увеличением или

уменьшением периода между началом

подъема плунжера и открытием кана­

ла возврата топлива. Электромагнит­

ный перепускной управляющий клапан

является дозатором топлива, пода­

ваемого в цилиндры. Устройство

электромагнитного перепускного кла­

пана показано на рисунке 3. Процесс

работы электромагнитного перепуск­

ного клапана поясняется диаграммой

изменения напряжения, подаваемого

электронным блоком управления на

катушку электромагнита (см. рис. 4).

Для ускорения срабатывания

(закрытия затвора) клапана на катуш­

ку кратковременно подается форси­

рующее напряжение порядка 50 В, за­

ведомо превышающее длительно до­

пустимое по условиям нагрева катуш­

ки. После срабатывания клапана на­

пряжение на катушке снижается до

0,5 В. Вследствие уменьшения маг­

нитного сопротивления в сработав­

шем электромагните это напряжение

достаточно для удержания притянуто­

го вместе с клапаном якоря электро­

магнита. В результате радикально

снижается расход электрической

энергии и нагрев электромагнита.

Кроме того, создаются условия для

ускорения выключения (открытия за­

твора) клапана. После выключения

клапана на его катушку от электронно­

го блока подаются импульсы напря­

жения (на диаграмме треугольной

формы), амплитуда которых заведомо

недостаточна для срабатывания кла­

пана. Эти импульсы могут быть ис­

пользованы, например, для диагно­

стирования клапана-дозатора. Элек­

тромагнитный перепускной клапан ус­

тановлен вертикально на распредели­

тельной головке в задней верхней

части корпуса ТНВД.

Рис. 3. Устройство электромагнитного

перепускного клапана (поперечное

сечение).

При включенном "зажигании" между

выводом " 1 " и массой подается на­

пряжение аккумуляторной батареи.

Рис. 4. Диаграмма изменения напряжения, подводимого на обмотку

электромагнитного перепускного клапана.

Это обеспечивает возможность вклю­

чения электромагнитного клапана-

дозатора на работающем дизеле. При

выключении "зажигания" снимается

напряжение с катушки дозатора, и он

выполняет роль клапана отсечки. Ди­

зель глохнет. В случае нечеткого сра­

батывания плунжера (механический

износ, нечеткое и неполное открытие

ключевого транзистора, плохие кон­

такты в разъеме) уменьшается коли­

чество впрыскиваемого топлива, пада­

ет мощность двигателя, его пуск, как

холодного, так и горячего, затруднен.

Регулирование угла

опережения впрыска

Регулирование угла опережения

впрыска выполняется следующим об­

разом: электромагнитный клапан по

сигналам блока управления изменяет

давление топлива в рабочей камере

автомата опережения впрыска путем

колебаний с высокой частотой запор­

ного элемента электромагнитного

клапана, определяемой электронным

блоком управления. Тем самым изме­

няется угловое положение кольца с

роликами относительно вала насоса,

т.е. происходит изменение угла нача­

ла подачи топлива.
Оптимальное по расходу топлива при

допустимых концентрациях токсичных

компонентов в ОГ значение угла опе­

режения впрыска рассчитывается на

основании сигналов от различных

датчиков, таких как частоты вращения

коленчатого вала двигателя, положе­

ния дроссельной заслонки, давления

воздуха во впускном коллекторе

(давления наддува).

Электронное управление

подачей воздуха во впускной

коллектор на режиме

прогрева и холостого хода

На входе во впускной коллектор па­

раллельно дроссельной заслонке,

приводимой от педали акселератора

пневмопривода, действует клапан по­

дачи дополнительного воздуха. Кла­

пан регулирования подачи дополни­

тельного воздуха установлен в корпу­

се дроссельной заслонки.

Электронное управление

рециркуляцией отработав­

ших газов

Между впускным и выпускным коллек­

торами установлен клапан управления

рециркуляцией отработавших газов.

Положение клапана изменяет сопро­

тивление канала, сообщающего впуск­

ной и выпускной коллекторы. Клапан

имеет одинарный пневматический при­

вод, аналогичный пневмоприводу кла­

пана подачи дополнительного воздуха.

Управление приводом осуществляется

также электропневматическим пере­

ключающим клапаном, сообщающим

согласно сигналам электронного блока

камеру пневматического привода либо

с атмосферой, либо с разрежением.

Система самодиагностики

Электронный блок управления дизелем

обеспечивает самодиагностику системы.

При обнаружении неисправностей на

панели приборов загорается индика­

тор, и электронный блок управления

переходит на аварийный режим

управления ("доехать до дома"), дос­

таточный для доставки автомобиля в

ремонтную мастерскую.

Коды неисправностей могут быть счи­

таны по сигналам индикатора.

Диагностический разъем расположен, как

показано на рисунке, и служит для счи­

тывания данных от электронных систем

автомобиля, в том числе от электронного

блока управления двигателем.

Электронная система управления дизельным двигателем ЗС-ТЕ 133

При обнаружении неисправности за­

горается индикатор "CHECK", а соот­

ветствующий диагностический код за­

писывается в память электронного

блока управления.

Если данная неисправность не возни­

кает повторно, то индикатор "CHECK"

выводит код до выключения зажига­

ния. После выключения и повторного

включения зажигания диагностический

код более не выводится на контроль­

ную лампу, но сохраняется в памяти.

Кроме того, электронный блок управ­

ления при обнаружении неисправно­

сти имеет возможность сохранять в

памяти условия работы двигателя

(данные топливной системы, нагрузка,

температура охлаждающей жидкости,

частота вращения коленчатого вала,

скорость автомобиля и т.д.) для их

анализа при поиске причин неисправ­

ности с помощью тестера.

Считывание кодов

неисправностей

Нормальный режим проверки

1. Прогрейте двигатель до рабочей

температуры.

2. Выключите все дополнительное

оборудование.

3. Включите "зажигание".

4. Установите перемычку на выводы

"ТЕ1" и "Е1" диагностического разъема.

5. Код неисправности определяется по

сериям вспышек "десятки-единицы"

контрольной лампы.

6. Например, лампа вспыхивает 1 раз,

затем пауза 1,5 секунды, затем вспыхи­

вает 3 раза. Это означает код 13.

7. Если в памяти электронного блока

хранится два или больше кодов неис­

правностей, то коды будут разделены

паузой 2,5 секунды.

8. Если неисправности отсутствуют,

контрольная лампа должна вспыхи­

вать с интервалом 0,26 секунды

- После того как все коды выведены,

наступает пауза 4,5 с, а затем все

они повторяются, пока выводы

"ТЕ1" и "Е1" диагностического разъ­

ема замкнуты накоротко.

Примечание: в случае нескольких ко­

дов неисправностей их индикация на­

чинается с меньшего кода и продол­

жается по возрастающей.
Тестовый режим проверки

Система самодиагностики дает воз­

можность более детальной проверки

системы управления при перемыкании

выводов "ТЕ2" и "Е1" диагностическо­

го разъема. Данный режим тестовой

проверки для специалистов и часть

кодов неисправностей, приведенных в

таблице появляются только в этом

режиме проверки.

Данная проверка по сравнению с

обычной имеет большую чувствитель­

ность (можно продиагностировать от­

дельные цепи в реальном времени).

Особенно это полезно, если в процес­

се движения возникают постоянно ис­

чезающие неисправности).

1. Условия проверки:

- двигатель прогрет до рабочей тем­

пературы.

- аккумулятор полностью заряжен

(напряжение не ниже 11 В).

- дроссельная заслонка закрыта

(контакты концевого выключателя

полностью закрытого положения

дроссельной заслонки замкнуты).

- все дополнительное оборудование

выключено.

2. Выключите "зажигание".

3. Поставьте перемычку на выводы

"ТЕ2" и "Е1" диагностического разъема.

4. Включите "зажигание".

Примечание: мигание лампы "CHECK

ENGINE" подтверждает включение

тестовой проверки.

5. Запустите двигатель и двигайтесь

со скоростью выше 5 км/час.

6. Создайте условия возникновения

неисправности (по словам владельца).

7. После тестовой проверки перемкни­

те выводы "ТЕ1" и "Е1" диагностиче­

ского разъема.
Примечание: "зажигание" должно быть

выключено при перемыкании выводов.

8. Считайте коды неисправностей.

Стирание кодов

неисправностей

1. Выключите "зажигание".

2. Выньте предохранитель электронного

блока управления "EFI" (15A) или отсо­

едините провод от отрицательной клем­

мы аккумуляторной батареи на одну ми­

нуту или более (при низкой температуре).

Примечание: при отсоединении акку­

мулятора стирается память других

электронных приборов (часы и т.д.).

3. Проведите дорожные испытания

автомобиля.

4. Повторите процедуру диагностики и

убедитесь в отсутствии кодов неис­

правностей.

Поиск неисправностей

вольт/омметром

Примечание:

- Для каждой системы разработа­

ны процедуры поиска неисправно­

стей, которые изложены в этом

руководстве. Время от времени

эти процедуры могут несколько

изменяться. Тем не менее, мето­

дов, приведенных в данном руково­

дстве, практически достаточно

для обнаружения неисправностей.

- Перед началом поиска неисправ­

ностей рекомендуется проверить

предохранители, плавкие вставки

и состояние соединений.

- Процедуры поиска неисправно­

стей основаны на предположении,

что неисправность заключается

либо в обрыве электрической цепи,

либо в коротком замыкании в ней

вне электронного блока, либо в ко­

ротком замыкании в нем.

- Если же неисправность двигате­

ля появляется при необходимом

рабочем напряжении на выводах

электронного блока, значит, он

неисправен и подлежит замене.

134 Электронная система управления дизельным двигателем ЗС-ТЕ

Таблица диагностических кодов (режим обычной диагностики)

Код

12

13

14

16

22

24

32

35

39

41

42

43

Выводы

[TDC+, TDC-]

[NE+, NE-]

[TVC]

[ЕСТ, CPU]

[THW, E2]

[THA, E2]

[DATA, CLK, E2]

[PIM, VC, E2]

[THF, E2]

[IDL, VA, VC, E2]

[SP1]

[STA]

Место неисправности

Датчик положения коленчатого вала

Датчик частоты вращения

Электромагнитный клапан регулировки

угла опережения впрыска

Сигнал управления автоматической КПП

Датчик температуры

охлаждающей жидкости
Датчик температуры воздуха на впуске

Сигнал корректирующих

резисторов ТНВД.
Сигнал датчика абсолютного давления во
впускном коллекторе (датчика давления
наддува)

Сигнал датчика температуры топлива

Сигнал датчика положения

дроссельной заслонки

Сигнал датчика скорости автомобиля

Сигнал стартера

Причина неисправности

Частота вращения выше 400 об/мин ВМТ не опре­

деляется (нет сигнала)

Нет передачи сигнала NE к электронному блоку

управления в течение 1 секунды при частоте вра­

щения выше 680 об/мин

или
В течение 1 секунды нет передачи сигнала NE к

электронному блоку управления при проворачива­

нии коленчатого вала стартером

При прогретом двигателе не совпадают показания

датчика положения поршня автомата с данными в па­

мяти блока управления более 7° в течение 10 секунд
Нет сигнала управления
Разрыв или короткое замыкание в цепи датчика в

течение более 1 секунды

Разрыв или короткое замыкание в цепи датчика в

течение более 1 секунды

Разрыв или короткое замыкание в цепи корректи­

рующих резисторов в течение более 1 секунды
Частота вращения коленчатого вала выше 2400
об/мин, открытие дроссельной заслонки более 50%
Разрежение ниже обычного более 2 секунд
или
Разрежение выше обычно/о более 2 секунд
Разрыв или короткое замыкание в цепи датчика
нагрева более 1 секунды
Разрыв или короткое замыкание в цепи датчика

При частоте вращения коленчатого вала 2000 -

4000 об/мин, при движении автомобиля, нет сиг­
нала от датчика скорости более 8 секунд

Нет сигнала проворачивания стартером

Таблица диагностических кодов (режим тестирования)

Код

12

13

22

24

32

35

39

41

42

43

51

Выводы

[TDC+, TDC-]

[NE+, NE-]

[THW, E2]

[THA, E2]

[VRP, VRT, E2]

[PIM, VC, E2]

[THF, E2]

[IDL, VA, VC, E2]

[SP1]

[STA1

[А/С, IDL, NSW]

Место неисправности

Датчик положения коленчатого вала

Датчик частоты вращения

Сигнал датчика температуры охлаждаю­

щей жидкости

Датчик температуры воздуха на впуске

Сигнал корректирующих резисторов ТНВД

Сигнал датчика абсолютного давления во

впускном коллекторе (датчика давления

наддува)

Сигнал датчика температуры топлива

Сигнал датчика положения

дроссельной заслонки

Сигнал датчика скорости автомобиля
Сигнал стартера
Сигналы от системы кондиционирования,

концевого выключателя холостого хода,

выключателя запрещения запуска

Причина неисправности

1. Частота вращения выше 400 об/мин ВМТ

2. За два оборота коленчатого вала сигнал от дат­

чика проходит не два раза
При частоте вращения выше 680 об/мин за пол-

оборота коленчатого вала сигнал не проходит 14 раз

Разрыв или короткое замыкание в цепи датчика до

1 секунды
Разрыв или короткое замыкание в цепи датчика до

1 секунды
Разрыв или короткое замыкание в цепи корректи­

рующих резисторов до 1 секунды

1. Частота вращения коленчатого вала выше 2400

об/мин, открытие дроссельной заслонки более 50%.

2. Разрежение ниже обычного

или

2. Разрежение выше обычного

Разрыв или короткое замыкание в цепи датчика

температуры топлива до 1 секунды
Разрыв или короткое замыкание в цепи датчика

При движении автомобиля,
нет сигнала от датчика скорости
Нет сигнала проворачивания стартером
Выводы диагностического разъема "ТЕ1" и "Е1"

замкнуты
Электромагнитная муфта компрессора кондицио­

нера включена

Концевой выключатель положения холостого хода

выключен

Селектор АКПП в положении "Р" или "N"