Toyota: двигатели 3С-Е, 3С-Т, 3С-ТЕ. Руководство — часть 24

Toyota: двигатели 3С-Е, 3С-Т, 3С-ТЕ. Руководство - часть 24

Электронная система управления дизельными двигателями ЗС-Е, ЗС-ТЕ 97

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 систе

му управления от множества датчи

ков. Датчики преобразуют контроли

руемые (измеряемые) параметры дви

гателя 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 работы

двигателя вырабатывают оптималь

ное (наилучшее) по расходу топлива

сочетание параметров впрыска топли

ва (цикловой подачи и угла опереже

ния впрыска) и воздушного заряда

(давления наддува и степени рецир

куляции отработавших газов). Испол

нительные устройства, на которые по

ступают управляющие сигналы элек

тронного блока, расположены соот

ветственно в топливном насосе высо

кого давления (ТНВД), во впускном

коллекторе, между впускным и выпу

скным коллекторами, в турбокомпрес

соре. Схема электронной системы

управления дизеля TOYOTA с ТНВД

типа VE показана на рисунке 2. Блок -

схема электронного блока управления

показана на рис. 1.

Регулирование величины

подачи топлива

Базовое значение количества впрыски

ваемого в цилиндры двигателя топлива

(цикловой подачи) рассчитывается

электронным блоком управления на

основе отклонения действительной

частоты вращения вала двигателя, оп

ределяемой по сигналу датчика часто

ты вращения, от ее заданного значе

ния, устанавливаемого водителем из

менением положения педали акселе

ратора. Фактически датчиком положе

ния педали акселератора является

датчик положения дроссельной заслон

ки, жестко связанной с педалью аксе

лератора. Цикловая подача топлива,

необходимая для уменьшения выяв

ленного отклонения частоты вращения,

вычисляется по заданному алгоритму

регулирования автоматическим регуля

тором частоты вращения, выполнен-

Рис. 3. Метод регулирования объема впрыскиваемого топлива.

ным в виде программного блока в элек

тронным блоке управления. Регулятор

частоты вращения действует по прин

ципу обратной связи. Выходной сигнал

регулятора частоты подается на элек

тромагнитный перепускной клапан

(исполнительный механизм) ТНВД, где

и формируется цикловая подача топ

лива в очередной цилиндр, пропорцио

нальная сигналу регулятора частоты,

как это показано на рис. 3.

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 шай

бы, жестко связанной с плунжером (рис.

3), начиная с некоторого угла поворота

вала, набегают на ролики, вращающие

ся на осях в свободной относительно

вала шайбе. Кулачки, отталкиваясь от

роликов, перемещают плунжер вправо,

сжимая топливо в камере высокого

давления ТНВД. Возвратный ход плун

жера осуществляется за счет пружин,

действующих на кулачковую шайбу.

Одна из них показана на рис. 2 снизу от

плунжера. Вращающийся вместе с ва

лом плунжер выполненным в нем кана

лом с радиальным выходом поочередно

сообщает камеру высокого давления

ТНВД с магистралями высокого давле

ния форсунок соответствующих цилин

дров. Камера высокого давления ТНВД

сообщена со сливом через нормально

открытый конический затвор электро

магнитного перепускного клапана,

управляемого электронным блоком.

Датчик частоты вращения (положения

вала ТНВД), взаимодействуя с зубча

тым диском, вращающимся с валом, ге

нерирует последовательность прямо

угольных электрических импульсов. Ка

ждый зуб диска генерирует один им

пульс. В секторах диска, соответствую

щих углам начала подготовки подачи

топлива в очередные цилиндры двига

теля, зубцы отсутствуют. К моменту на

чала рабочего хода плунжера электро

магнитный перепускной клапан должен

быть закрыт под действием электриче

ского импульса, поступившего на него

от электронного блока управления. Мо

мент начала рабочего хода плунжера

выявляется электронным блоком

управления по удлинению паузы между

импульсами датчика положения вала

при проходе датчика сектором диска

без зубцов. С началом рабочего хода

плунжер ТНВД, перемещаясь вправо,

создает давление топлива в камере вы

сокого давления, достаточное для от

крытия форсунки, соединенной с этой

камерой. Начинается впрыск топлива в

цилиндр. Для прекращения впрыска

электронный блок управления выклю

чает электромагнитный клапан, его за

твор открывается, сообщая камеру вы

сокого давления со сливом в корпус

ТНВД. Давление в камере ТНВД и пе

ред форсункой падает, форсунка за

крывается, и впрыск заканчивается. Ве

личина цикловой подачи топлива опре

деляется углом впрыска, начинающего

ся от момента открытия форсунки и за

канчивающегося в момент выключения

электромагнитного клапана. Таким об

разом, величина подачи устанавлива

ется изменением длительности элек

трического импульса, вырабатываемого

регулятором частоты вращения в элек

тронном блоке управления.

98 Электронная система управления дизельными двигателями ЗС-Е, 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 4. Процесс

работы электромагнитного перепуск

ного клапана поясняется диаграммой

изменения напряжения, подаваемого

электронным блоком управления на

катушку электромагнита (см. рис. 5).

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

не достаточна 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. 5. Диаграмма изменения напряжения, подводимого на обмотку элек

тромагнитного перепускного клапана.

Рис. 4. Устройство электромагнит

ного перепускного клапана

(поперечное сечение).
При включенном "зажигании" между

клеммами 1 и "земля" подается на

пряжение аккумулятора. Это обеспе

чивает возможность включения элек

тромагнитного клапана-дозатора на

работающем дизеле. При выключении

"зажигания" снимается напряжение с

катушки дозатора, и он выполняет

роль клапана отсечки. Дизель глохнет.

В случае нечеткого срабатывания

плунжера (механический износ, нечет

кое и неполное открытие ключевого

транзистора, плохие контакты в разъ

еме) уменьшается количество впры

скиваемого топлива, падает 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 педали акселератора, 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 кон

трольная лампа, и электронный блок

управления переходит на аварийный

режим управления ("доехать до до

ма"), достаточный для доставки авто

мобиля в ремонтную мастерскую.

Коды неисправностей могут быть счи

таны по сигналам контрольной лампы.

На двигателях, кроме стандартного

диагностического разъема в моторном

отсеке (DLC1), может использоваться

разъем DCL3 (Diagnostic Link Connec

tor). Данный разъем устанавливается

на автомобилях TOYOTA с 1997 года

и использует систему самодиагности

ки OBD (On-Board Diagnostic). Разъем

DLC3 расположен в салоне под при

борной панелью и служит для считы

вания данных от электронных систем

автомобиля, в том числе от электрон

ного блока управления двигателем.

Разъем приспособлен для подключения

тестеров с целью считывания данных по

протоколам ISO 14230. Расположение

Электронная система управления дизельными двигателями ЗС-Е, ЗС-ТЕ 99

выводов выполнено по стандарту

ISO 15031-3 и соответствует указанным

стандартам получения данных.

Диагностический разъем (DLC1).

Диагностический разъем (DLC3).

Отличия системы OBD от стандартной

системы диагностики заключается в

возможности подключения тестера

для считывания данных от электрон

ного блока управления.

При обнаружении неисправности за

горается контрольная лампа "CHECK",

а соответствующий диагностический

код записывается в память электрон

ного блока управления.

Если данная неисправность не возни

кает повторно, то лампа "CHECK" вы

водит код до выключения зажигания.

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

"TE1" и "Е1" диагностического разъема

типа "DLC1" или "Тс" (13) и "GG" (4) ди

агностического разъема типа "DLC3".

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.

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.).

- После того как все коды выведены,

наступает пауза 4,5 с, а затем все

они повторяются, пока выводы

"TE1" и "Е1" диагностического разъ

ема замкнуты накоротко.

Примечание: в случае нескольких ко

дов неисправностей, их индикация

начинается с меньшего кода и про

должается по возрастающей.

Тестовый режим проверки

Примечание: система самодиагностики

дает возможность более детальной

проверки системы управления при пе

ремыкании выводов "ТЕ2" и "Е1" диагно

стического разъема. Данный режим

тестовой проверки для специалистов и

часть кодов неисправностей, приве

денных в таблице появляются только в

этом режиме проверки.

Данная проверка по сравнению с

обычной имеет большую чувстви

тельность (можно продиагностиро¬

вать отдельные цепи в реальном

времени). Особенно это полезно если

в процессе движения возникают по

стоянно исчезающие 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.
Режим проверки с помощью тестера

При использовании фирменного тес

тера "TOYOTA" для проверки системы

управления двигателем, в случае не

исправности высвечивается код неис

правности (в таблице дан в скобках).

Тестер подключается к диагностиче

скому разъему "DLC3".

Монтажный блока моторного отсека

(Ipsum).

Монтажный блока моторного отсека

(Corolla, Sprinter).

Монтажный блок в салоне

(Estima Emina/Lucida).
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.

100 Электронная система управления дизельными двигателями ЗС-Е, ЗС-ТЕ

Таблица диагностических кодов (режим обычной диагностики)

Код

(Р0340)

(Р0335)

(Р1220)

(Р1222)

(Р1221)

16
17

(Р1611)

(Р1225)

Corolla,

Sprinter

IPSUM

Lite-Асе

Town-

Асе

(Р0115)

(Р0110)

(Р1670)

Выводы

[TDC+, TDC-]

[NE+, NE-]

[TVC]

[LU+A, LU-A,

LU+B, LU-B]

[PA, E1]

[ЕСТ, CPU]

[IС]

[SPV+, SPV-]

[VA, VAS]

(P1120)

[IDL]

(P1121)

P1122

(PDL)

P1123

(PDL)

[VA, VAS, E2C]

(P1120)

[IDL, E2C]

(P1121)

P1122

(PDL)

P1123

(PDL)

[VA, VAS, E2C]

(P1120)

[IDL, E2C]

(P1121)

P1122

(PDL)

P1123

(PDL)

[THW, E2]

[THA, E2]

[DATA, CLK, E2]

Место неисправности

Датчик положения коленчатого вала

Датчик частоты вращения

Электромагнитный клапан регулировки

угла опережения впрыска

Управление разрежением

на впуске

Электропневмоклапан управления закры

тием дроссельной заслонки

(дополнительный пневмопривод)
Сигнал управления автоматической КПП
Система холостого хода

Перепускной клапан