Автомобиль Опель Астра Эйч. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ

Опель Астра Эйч. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ

Особенности конструкции

Двигатели, устанавливаемые на автомоби­ли Opel Astra, оборудованы электронной сис­темой управления двигателем с распределен­ным впрыском топлива. Эта система работает совместно с нейтрализатором отработавших газов, системой улавливания паров топлива и обеспечивает выполнение экологических норм при сохранении высоких динамических качеств и низкого расхода топлива.

Управляющим устройством в системе яв­ляется электронный блок управления (ЭБУ). Количество топлива, подаваемого форсунка­ми, регулируется электрическим импульс­ным сигналом от ЭБУ. Электронный блок 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. Кроме того, в соответствии с заложенным алгоритмом ЭБУ управляет работой электродвигателя вентилятора системы охлаждения двигателя и электромагнитной муфты включения ком­прессора кондиционера, выполняет функ­цию самодиагностики элементов системы и оповещает водителя о возникших неис­правностях.

При выходе из строя отдельных датчиков и исполнительных механизмов ЭБУ включает аварийные режимы, обеспечивающие рабо­тоспособность двигателя.

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 до первого отключения питания ЭБУ.

Система управления двигателем наряду с электронным блоком управления включает в себя датчики, исполнительные устройства, разъемы и предохранители.

Топливо подается по одному из двух мето­дов: синхронному, т.е. при определенном по­ложении коленчатого вала, или асинхронно­му, т.е. независимо или без синхронизации с вращением коленчатого вала. Синхронный впрыск топлива - наиболее часто применяе­мый метод. 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 дозиро­вать топливо по цилиндрам и снизить 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 электробензонасоса, 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 педали управления дроссельной заслон­кой (по сигналу датчика положения педали управления дроссельной заслонкой), 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 педали уп­равления дроссельной заслонкой).

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 происходят 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 модуле зажигания и длительности импульса впрыска.

Соответственно при возрастании напряже­ния аккумуляторной батареи (или напряжения в бортовой сети автомобиля) ЭБУ уменьшает время накопления энергии в модуле 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, 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)

расположен в задней части моторного отсека на кронштейне, установленном на впускной трубе, и представляет собой управляющий центр электронной системы управления двига­телем. ЭБУ связан электрическими проводами со всеми датчиками системы. Получая от них информацию, блок выполняет расчеты в соот­ветствии с параметрами и алгоритмом управ­ления, хранящимися в памяти программируе­мого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ), и управляет исполнительными уст­ройствами системы. Вариант программы, за­писанный в память ППЗУ, обозначен номером, присвоенным данной модификации ЭБУ.

Блок управления обнаруживает неисправ­ность, идентифицирует и запоминает ее код, даже если отказ неустойчив и исчезает (на­пример, из-за плохого контакта).

После ремонта хранящийся в памяти блока управления код неисправности необходимо стереть. Для этого отключите питание блока на 10 с (выньте предохранитель цепи питания электронного блока управления или отсоеди­ните провод от клеммы «минус» аккумуля­торной батареи).

Блок питает постоянным током напряжени­ем 5 и 12 В различные датчики и выключатели системы управления. Поскольку электричес­кое сопротивление цепей питания высокое, контрольная лампа, подключенная к выво­дам системы, не загорается. Для определения напряжения питания на выводах ЭБУ следует применять вольтметр с внутренним сопро­тивлением не менее 10 МОм.

ЭБУ располагает следующими типами 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 содержатся 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 энергозависима и требует бесперебойного питания для сохра­нения. При прекращении подачи питания со­держащиеся в ОЗУдиагностические 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, на наличие которых указывает сигнальная

лампа превышения допустимого уровня ток­сичности отработавших газов;

- время работы двигателя с неисправным датчиком детонации;

- время работы двигателя с неисправным датчиком 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 - это энергонезависимая память, она может хранить информацию без подачи питания на ЭБУ.

ЭБУ не пригоден для ремонта, в случае от­каза его необходимо заменить.

Для обмена данными с ЭБУ служит диа­гностический разъем, расположенный под съемной крышкой облицовки тоннеля пола. 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 и перепрограммирования ЭБУ.

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 двигате­ля, внутри него, напротив задающих зубьев на шейке коленчатого вала.

Держателем датчика служит специальный задний сальник коленчатого вала.

Задающие зубья выполнены на поверхнос­ти шейки через равные интервалы. Один зуб отсутствует для создания импульса синхрони­зации («опорного» импульса), который необ­ходим для согласования работы блока управ­ления с ВМТ поршней в 1-м и 4-м цилиндрах.

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.

При отказе датчика пуск двигателя невоз­можен.

Датчики положения распределитель­ных валов индуктивного типа служат для ор­ганизации фазированного впрыска топлива в соответствии с порядком работы цилинд­ров. Сигналы датчиков впускного и выпуск­ного распределительных валов используются контроллером также для управления измене­нием фаз газораспределения в зависимости от режима работы двигателя. При возникно­вении неисправности цепи любого из датчи­ков контроллер заносит в свою память ее код и включает сигнальную лампу.

Датчик температуры охлаждающей жидкости представляет собой термистор (ре­зистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры). Особенностью двигателей автомобилей Opel Astra является установка двух датчиков температуры охлаж­дающей жидкости. Показанный на фотогра­фии датчик установлен в правом бачке радиа­тора системы охлаждения двигателя.

Второй датчик установлен в крышке термо­стата. При низкой температуре сопротивле­ние датчиков высокое, а при высокой темпе­ратуре - низкое.

Электронный блок питает цепи датчиков температуры постоянным «опорным» напря­жением. Напряжение сигнала датчика макси­мально на холодном двигателе и снижается по мере его прогрева. По значению напряже­ний обоих датчиков электронный блок опре­деляет температуру двигателя на разных ре­жимах и учитывает ее при расчете регулиро­вочных параметров впрыска и зажигания. При отказе датчиков или нарушениях в цепях их подключения ЭБУ устанавливает код неис­правности и запоминает его.

Помимо вышеописанного, датчик, уста­новленный на радиаторе системы охлажде­ния, косвенным образом служит и как датчик сигнальной лампы температуры охлаждаю­щей жидкости в комбинации приборов. По информации этого датчика электронный блок управления двигателем включает лампу при перегреве двигателя. Для устранения не­исправности проверьте надежность контакт­ных соединений в проводке к датчикам или замените датчики.

Датчик массового расхода поступающе­го 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). В зависимости от показаний этого датчика ЭБУ корректирует количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр, для по­лучения оптимальной рабочей смеси.

Датчик абсолютного давления во впу­скной трубе (для наглядности дроссельный узел снят) преобразует разрежение в этой трубе в электрическое напряжение, по значе­нию которого ЭБУ определяет нагрузку дви­гателя. Датчик установлен на впускной трубе. Выходное напряжение датчика изменяется в соответствии с давлением во впускной тру­бе: от максимального (при полностью откры­той дроссельной заслонке) до минимального (при закрытой заслонке). При неработающем двигателе блок управления по напряжению датчика определяет атмосферное давление и адаптирует параметры регулирования впрыска к конкретной высоте над уровнем моря. Значения атмосферного давления, хра­нящиеся в памяти, периодически обновляют­ся при равномерном движении автомобиля и во время полного открытия дроссельной за­слонки.

Датчик положения дроссельной за­слонки выполнен за одно целое с крышкой дроссельного узла.

Датчик представляет собой потенциометр, на один конец которого подается «плюс» на­пряжения питания (5 В), а другой конец со­единен с «массой».

С третьего вывода потенциометра (от пол­зунка) идет выходной сигнал к электронному блоку управления.

Когда дроссельная заслонка поворачива­ется (от воздействия на педаль управления), изменяется напряжение на выходе датчика. При закрытой дроссельной заслонке оно ни­же 0,5 В. Когда заслонка открывается, напря­жение на выходе датчика растет, при полно­стью открытой заслонке оно должно быть бо­лее 4 В.

Отслеживая выходное напряжение датчи­ка, контроллер корректирует подачу топлива в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки (т.е. по желанию водителя).

Датчик скорости автомобиля на автомо­билях Opel Astra отсутствует. Информацию о скорости движения автомобиля электрон­ный блок управления получает от датчика ча­стоты вращения левого переднего колеса ан- тиблокировочной системы тормозов (ABS).

Управляющий датчик концентрации кислорода применяется в системе впрыска с обратной связью и установлен в выпускном коллекторе. Для корректировки расчетов длительности импульсов впрыска использу­ется информация о наличии кислорода в от­работавших газах, эту информацию выдает управляющий датчик концентрации кисло­рода. Содержащийся в отработавших газах кислород реагирует с датчиком, создавая разность потенциалов на выходе датчика.

Она изменяется приблизительно от 0,1 В (вы­сокое содержание кислорода - бедная смесь) до 1 В (низкое содержание кислоро­да - богатая смесь).

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

Диагностический датчик концентрации кислорода установлен в приемной трубе за нейтрализатором, работает по то­му же принципу, что и управляющий датчик. Сигнал, вырабатываемый диагностическим датчиком концентрации кислорода, указывает на наличие кислорода в отработавших газах после нейтрализатора. Если нейтрализатор ра­ботает нормально, показания диагностическо­го датчика будут значительно отличаться от показаний управляющего датчика.

Датчик детонации прикреплен к верхней части блока цилиндров в зонах между 2-м и 3-м цилиндрами и улавливает аномальные вибрации (детонационные удары) в двигателе.

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

Предупреждения

1. Прежде чем снимать любые узлы си­стемы управления впрыском топлива, отсоедините провод от клеммы «ми­нус» аккумуляторной батареи.

2. Не пускайте двигатель, если нако­нечники проводов на аккумуляторной батарее плохо затянуты.

3. Никогда не отсоединяйте аккумуля­торную батарею от бортовой сети ав­томобиля при работающем двигателе.

4. При зарядке аккумуляторной бата­реи отсоединяйте ее от бортовой сети автомобиля.

5. Не подвергайте ЭБУ температуре выше 65 °С в рабочем состоянии и вы­ше 80 °С в нерабочем (например, в су­шильной камере). Надо снимать ЭБУ с автомобиля, если эта температу­ра будет превышена.

6. Не отсоединяйте от ЭБУ и не присое­диняйте к нему провода при включен­ном зажигании.

7. Перед проведением электросвароч­ных работ на автомобиле отсоединяй­те провода от аккумуляторной батареи и колодки жгута проводов от ЭБУ.

8. Все измерения напряжения выполняй­те цифровым вольтметром с внутренним сопротивлением не менее 10 МОм.

9. Электронные узлы, применяемые в системе впрыска топлива, рассчита­ны на очень малое напряжение, поэто­му легко могут быть повреждены элек­тростатическим разрядом. Для того чтобы не допустить повреждения ЭБУ, не прикасайтесь руками к его выводам.

10.Для диагностики системы управле­ния двигателем во всех случаях требу­ется специальный сканер, поэтому при возникновении неисправностей систе­мы обращайтесь на специализирован­ный сервис.