Nissan Primera (2002+). СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ

Количество топлива, подаваемого форсун­ками, регулируется электрическим импульс­ным сигналом от электронного блока управле­ния (ЭБУ). Он отслеживает данные о состоянии двигателя, рассчитывает потребность в топли­ве и определяет необходимую длительность подачи топлива форсунками (длительность импульса - скважность). Для увеличения ко­личества подаваемого топлива ЭБУ увеличива­ет длительность импульса, а для уменьшения подачи топлива - сокращает.

ЭБУ обладает способностью оценивать ре­зультаты своих расчетов и команд, запоми­нать режимы недавней работы и действовать в соответствии с ними. «Самообучение» или адаптация ЭБУ является непрерывным про­цессом, но соответствующие настройки со­храняются в оперативной памяти электронно­го блока и соответственно до первого отклю­чения питания ЭБУ.

Топливо подается по одному из двух раз­ных методов: синхронному, т.е. при опреде­ленном положении коленчатого вала, или асинхронному, т.е. независимо или без син­хронизации с вращением коленчатого вала. Наиболее часто применяется синхронный зпрыск топлива. Асинхронный впрыск топли­ва применяется в основном в режиме пуска двигателя. ЭБУ включает форсунки последо­вательно. Каждая из форсунок включается через каждые 720° поворота коленчатого ва­ла. Такой метод позволяет более точно дози-

ровать топливо по цилиндрам и понизить уровень токсичности отработавших газов.

Количество подаваемого топлива опреде­ляется состоянием двигателя, т.е. режимом его работы. Эти режимы обеспечиваются ЭБУ и описаны ниже.

Когда коленчатый вал двигателя начинает прокручиваться стартером, первый импульс от датчика положения коленчатого вала вы­зывает импульс от ЭБУ на включение сразу всех форсунок, что позволяет ускорить пуск двигателя.

Первоначальный впрыск топлива происхо­дит каждый раз при пуске двигателя. Дли­тельность импульса впрыска зависит от тем­пературы. На холодном двигателе импульс впрыска увеличивается для увеличения коли­чества топлива, на прогретом - длительность импульса уменьшается. После первоначаль­ного впрыска ЭБУ переключается на соответ­ствующий режим управления форсунками.

Режим пуска. При включении зажигания ЭБУ включает реле топливного насоса, кото­рый создает давление в магистрали подачи топлива к топливной рампе.

ЭБУ проверяет сигнал от датчика темпера­туры охлаждающей жидкости и определяет необходимое для пуска количество топлива и воздуха.

Когда коленчатый вал двигателя начинает проворачиваться, ЭБУ формирует фазиро­ванный импульс включения форсунок, дли­тельность которого зависит от сигналов дат­чика температуры охлаждающей жидкости. На холодном двигателе длительность им­пульса больше (для увеличения количества подаваемого топлива), а на прогретом - меньше.

Режим обогащения при ускорении.

ЭБУ следит за резкими изменениями положе­ния дроссельной заслонки (по сигналу датчи­ка положения дроссельной заслонки), а так­же за сигналом датчика массового расхода воздуха и обеспечивает подачу дополнитель­ного количества топлива за счет увеличения длительности импульса впрыска. Режим обо­гащения при ускорении применяется только для управления топливоподачей в переход­ных условиях (при перемещении дроссель­ной заслонки).

Режим отключения подачи топлива при торможении двигателем. При торможении двигателем с включенной передачей и сцеп­лением ЭБУ может на короткие периоды вре­мени полностью отключить импульсы впрыс­ка топлива. Отключение и включение подачи топлива в этом режиме происходит при со­здании определенных условий по температу­ре охлаждающей жидкости, частоте враще­ния коленчатого вала, скорости автомобиля и углу открытия дроссельной заслонки.

Компенсация напряжения питания. При падении напряжения питания система зажи­гания может давать слабую искру, а механи­ческое движение «открытия» форсунки мо­жет занимать больше времени. ЭБУ компен­сирует это путем увеличения времени накоп­ления энергии в катушках зажигания и дли­тельности импульса впрыска.

Соответственно при возрастании напряже­ния аккумуляторной батареи (или напряже­ния в бортовой сети автомобиля) ЭБУ умень­шает время накопления энергии в катушках зажигания и длительность впрыска.

Режим отключения подачи топлива.

При остановке двигателя (выключенном за­жигании) топливо форсункой не подается, таким образом исключается самопроизволь­ное воспламенение смеси в перегретом дви­гателе. Кроме того, импульсы на открытие форсунок не подаются, в случае если ЭБУ не получает опорные импульсы от датчи­ка положения коленчатого вала, т.е. это озна­чает, что двигатель не работает.

Отключение подачи топлива происходит и при превышении предельно допустимой частоты вращения коленчатого вала двигате­ля для защиты двигателя от работы на недо­пустимо высоких оборотах.

Электронный блок управления (ЭБУ) двигателем расположен под панелью при­боров рядом с блоком системы вентиляции, отопления и кондиционирования и представ­ляет собой управляющий центр электронной системы управления двигателя. Он непре­рывно обрабатывает информацию от различ­ных датчиков и управляет системами, влияю­щими на токсичность отработавших газов и эксплуатационные показатели автомобиля.

В ЭБУ поступает следующая информация:

- положение и частота вращения коленча­того вала;

- положение распределительного вала впускных клапанов;

- температура охлаждающей жидкости;

- температура всасываемого воздуха;

- массовый расход воздуха;

- положение педали акселератора;

- положение дроссельной заслонки;

- содержание кислорода в отработавших газах;

- наличие детонации в двигателе;

- скорость автомобиля;

- напряжение в бортовой сети автомобиля;

- запрос на включение кондиционера.

На основе полученной информации ЭБУ управляет следующими системами и приборами:

- подачей топлива (форсунками и топлив­ным насосом);

- подачей воздуха (степенью открытия дроссельной заслонки);

- системой зажигания;

- клапаном продувки адсорбера системы улавливания паров топлива;

- вентиляторами системы охлаждения двигателя;

~ муфтой компрессора кондиционера;

- системой диагностики.

ЭБУ включает выходные цепи (форсунки, различные реле и пр.) путем замыкания их на «массу» через выходные транзисторы ЭБУ. Единственное исключение - цепь реле топливного насоса. Топливный насос запи- тывается через силовое реле. В свою очередь

обмоткой реле управляет ЭБУ посредством замыкания одного из выводов на «массу».

ЭБУ оснащен встроенной системой диагнос­тики. Он может распознавать неполадки в ра­боте ЭСУД, предупреждая о них водителя че­рез контрольную лампу системы управления двигателем «Check engine» («проверьте двига­тель»). Кроме того, ЭБУ хранит диагностичес­кие коды, указывающие на неисправность конкретного элемента системы и характер этой неисправности, чтобы помочь специалистам в проведении диагностики и ремонта.

Для обмена данными с ЭБУ служит диагно­стический разъем, расположенный с левой стороны под панелью приборов. К диагнос­тическому разъему подключается сканирую­щее устройство для считывания информации об ошибках, хранящихся в памяти ЭБУ, для проверки датчиков и исполнительных меха­низмов в реальном времени, для управления исполнительными механизмами, а также пе­репрограммирования ЭБУ.

В ЭБУ заложены следующие типы памяти:

- программируемое постоянное запомина­ющее устройство (ППЗУ);

- оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);

- электрически репрограммируемое запо­минающее устройство (ЭРПЗУ).

Программируемое постоянное запо­минающее устройство (ППЗУ). В нем нахо­дится общая программа, в которой содер­жится последовательность рабочих команд (алгоритмы управления) и различная калиб­ровочная информация. Эта информация представляет собой данные управления впрыском, зажиганием, холостым ходом и другими параметрами, которые зависят от массы автомобиля, типа и мощности дви­гателя, передаточных отношений трансмис­сии и других факторов. ППЗУ называют еще запоминающим устройством калибровок. Содержимое ППЗУ не может быть изменено после программирования. Эта память не нуждается в питании для сохранения за­писанной в ней информации, которая не сти­рается при отключении питания, т.е. эта па­мять энергонезависимая.

Оперативное запоминающее устройст­во (ОЗУ). Это «блокнот» ЭБУ. Микропроцес­сор ЭБУ использует его для временного хра­нения измеряемых параметров для расчетов и промежуточной информации. Микропро­цессор может по мере необходимости вно­сить в него данные или считывать их.

Микросхема ОЗУ смонтирована на печат­ной плате ЭБУ. Эта память энергозависимая и требует бесперебойного питания для сохра­нения. При прекращении подачи питания со­держащиеся в ОЗУ диагностические коды не­исправностей и расчетные данные стираются.

Электрически репрограммируемое за­поминающее устройство (ЭРПЗУ). Исполь­зуется для временного хранения кодов-паро- лей противоугонной системы автомобиля (иммобилизатора). Коды-пароли, принима­емые ЭБУ от блока управления иммобилиза- тором, сравниваются с кодами, хранимыми в ЭРПЗУ, в результате чего разрешается или запрещается пуск двигателя.

В ЭРПЗУ записываются такие эксплуатаци­онные параметры автомобиля, как общий пробег автомобиля, общий расход топлива и время работы двигателя.

ЭРПЗУ регистрирует и некоторые наруше­ния работы двигателя и автомобиля:

- время работы двигателя с перегревом:

- время работы двигателя на низкооктано­вом топливе;

- время работы двигателя с превышением максимально допустимой частоты вращения;

- время работы двигателя с пропусками воспламенения топливовоздушной смеси, о наличии которых указывает контрольная лампа системы управления двигателем;

- время работы двигателя с неисправным датчиком детонации;

- время работы двигателя с неисправными датчиками концентрации кислорода;

- время движения автомобиля с превыше­нием максимально разрешенной скорости в период обкатки;

- время движения автомобиля с неисправ­ным датчиком скорости;

- количество отключений аккумуляторной батареи при включенном замке зажигания.

ЭРПЗУ является энергонезависимой памя­тью и может хранить информацию без пода­чи питания на блок управления.

Датчик положения коленчатого вала

индуктивного типа предназначен для синхро­низации работы электронного блока управ­ления с ВМТ поршней 1-го и 4-го цилиндров и угловым положением коленчатого вала.

Датчик установлен в задней части блока цилиндров двигателя напротив задающего диска на коленчатом валу.

При вращении коленчатого вала зубья из­меняют магнитное поле датчика, наводя им­пульсы напряжения переменного тока. Блок управления по сигналам датчика определяет частоту вращения коленчатого вала и выдает импульсы на форсунки.

Неисправность этого датчика вызывает полный отказ системы управления двигате­лем: при отсутствии его сигнала двигатель пу­стить невозможно.

Датчик положения распределительного вала впускных клапанов индуктивного типа служит для организации фазированного впрыска топлива в соответствии с порядком работы цилиндров. Сигналы датчика исполь­зуются ЭБУ также для управления изменением фаз газораспределения в зависимости от ре­жима работы двигателя. При возникновении неисправности в цепи датчика ЭБУ заносит в свою память ее код и включает контрольную лампу неисправности двигателя.

Датчик температуры охлаждающей жидкости измеряет температуру охлаждаю­щей жидкости и выдает сигнал на ЭБУ. Дат­чик выполнен в виде термистора, чувстви­тельного к изменению температуры. Электри­ческое сопротивление датчика уменьшается с повышением температуры. Блок управле­ния обрабатывает сигнал датчика и устанав­ливает оптимальное обогащение рабочей смеси при прогреве двигателя.

Датчик массового расхода воздуха.

Принцип работы датчика массового расхода воздуха основан на поддержании постоянной температуры резисторов (чем выше скорость потока воздуха, тем больший ток необходим для поддержания температуры резистора). 8 зависимости от показаний этого датчика ЭБУ корректирует количество топлива, впры­скиваемого в цилиндр, для получения опти­мальной рабочей смеси.

Датчик положения дроссельной за­слонки (ДПДЗ) установлен сбоку на дрос­сельном узле (под крышкой) и связан с осью дроссельной заслонки Он представляет собой потенциометр, на один конец которого подается «плюс» на­пряжения питания (5 В), другой его конец со­единен с «массой». С третьего вывода потен­циометра идет выходной сигнал к ЭБУ. Когда дроссельная заслонка поворачивается, изме­няется напряжение на выходе датчика. При за­крытой дроссельной заслонке оно ниже 0,5 В. Когда заслонка открывается, напряжение на выходе датчика растет и при полностью от­крытой заслонке должно быть более 4 В. От­слеживая выходное напряжение датчика, ЭБУ корректирует подачу топлива в зависимо­сти от угла открытия дроссельной заслонки.

При отказе датчика дроссельной заслонки ЭБУ заносит в память код неисправности дат­чика, включает контрольную лампу системы управления двигателем и рассчитывает пред­полагаемое значение угла открытия дрос­сельной заслонки по частоте вращения ко­ленчатого вала и сигналам датчиков темпера­туры и абсолютного давления воздуха во впу­скном коллекторе.

Датчик скорости автомобиля на автомо­билях Nissan Primera отсутствует. Информа­цию о скорости движения автомобиля элек­тронный блок управления получает отдатчика частоты вращения левого переднего колеса антиблокировочной системы тормозов (ABS).

Управляющий датчик концентрации кислорода применяется в системе впрыска топлива с обратной связью. Для корректиров­ки расчетов длительности импульсов впрыска используется информация о наличии кисло­рода в отработавших газах, эту информацию выдает управляющий датчик концентрации кислорода. Кислород, содержащийся в отра­ботавших газах, реагирует с чувствительным элементом датчика, создавая разность потен­циалов на выходе датчика. Разность потенци­алов изменяется приблизительно от 0,1 В (вы­сокое содержание кислорода - бедная смесь) до 0,9 В (мало кислорода - богатая смесь).

Управляющий датчик концентрации кисло­рода установлен перед каталитическим нейтра­лизатором отработавших газов системы выпус­ка. Для нормальной работы температура датчи­ка должна составлять не ниже 300 °С. Поэтому для быстрого прогрева после пуска двигателя в датчик встроен нагревательный элемент.

Отслеживая выходное напряжение датчика концентрации кислорода, ЭБУ определяет, какую команду по корректировке состава ра­бочей смеси подавать на форсунки. Если смесь бедная (низкая разность потенциалов на выходе датчика), то дается команда на обогащение смеси. Если смесь богатая (высокая разность потенциалов), дается ко­манда на обеднение смеси.

Диагностический датчик концентрации кислорода установлен после нейтрализато­ра, работает по тому же принципу, что и уп­равляющий датчик, и полностью с ним взаи­мозаменяем. Сигнал, вырабатываемый диа­гностическим датчиком кислорода, указывает на присутствие кислорода в отработавших га­зах после нейтрализатора. Эффективность ра­боты нейтрализатора оценивается электрон­ным блоком управления двигателем путем сравнения сигналов управляющего и диагнос­тического датчиков. Если нейтрализатор ра­ботает нормально, показания диагностичес­кого датчика будут значительно отличаться от показаний управляющего датчика. Одина­ковые показания указывают на неисправность нейтрализатора.

Датчик детонации прикреплен к верхней части блока цилиндров и улавливает ано­мальные вибрации (детонационные удары) в двигателе.

Чувствительным элементом датчика явля­ется пьезокристаллическая пластинка. При детонации на выходе датчика генерируются импульсы напряжения, которые увеличива­ются с возрастанием интенсивности детона­ционных ударов. ЭБУ по сигналу датчика ре­гулирует опережение зажигания для устране­ния детонационных вспышек топлива.

Электромагнитный клапан системы из­менения фаз газораспределения. На дви­гателях QG16DE и QG18DE клапан установлен в крышке головки блока цилиндров, а на дви­гателе QR20DE - в верхней крышке привода газораспределительного механизма. Клапан регулирует давление масла, подаваемого в исполнительный механизм изменения фаз, установленный на переднем конце распреде­лительного вала впускных клапанов.

Система осуществляет оптимальную наст­ройку фаз газораспределения, изменяя их во всем диапазоне значений частоты и нагрузки двигателя, что увеличивает мощность и крутя­щий момент при любом скоростном режиме.

При остановке двигателя давление масла заставляет переместиться золотник управля­ющего клапана в положение, соответствую­щее наиболее поздней фазе газораспределе­ния. Управляющий клапан срабатывает по сигналу блока управления двигателем и подает масло либо к камере запаздывания, либо к камере опережения при непрерывном изменении фаз газораспределения соответ­ственно либо в сторону их опережения, либо в сторону запаздывания.

Особенность системы управления двига­телем автомобиля Nissan Primera заключает­ся в наличии датчика давления рабочей жидкости в системе гидроусилителя ру­левого управления. Этот датчик представ­ляет собой потенциометр, изменяющий со­противление в зависимости от давления ра­бочей жидкости. По сигналу датчика блок управления двигателем определяет нагрузку на двигатель от насоса системы гидроусили­теля рулевого управления и регулирует сте­пень открытия дроссельной заслонки для поддержания частоты вращения коленчато­го вала двигателя.