Автомобиль Chevrolet Niva (2009+). Описание конструкции системы управления двигателем

Описание конструкции системы управления двигателем ВАЗ-2123 (Нива Шевроле)

Двигатель ВАЗ-2123 оснащен системой распределенного фазированного впрыска топлива: бензин подается форсунками в каждый цилиндр поочередно в соответствии с порядком работы двигателя. Электронная система управления двигателем (ЭСУД) состоит из контроллера, датчиков параметров работы двигателя и автомобиля, а также исполнительных устройств. Контроллер представляет собой мини-компьютер специального назначения, в его состав входят оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) и электрически репрограммируемое запоминающее устройство (ЭРПЗУ). ОЗУ используется микропроцессором для временного хранения текущей информации о работе двигателя (измеряемых параметров) и расчетных данных. Также в ОЗУ записываются коды возникающих неисправностей. Эта память
энергозависима, т. е. при прекращении электрического питания (отключении аккумуляторной батареи или отсоединении от контроллера колодки жгута проводов) ее содержимое стирается. ППЗУ хранит программу управления двигателем, которая содержит последовательность рабочих команд (алгоритмов) и калибровочных данных (настроек). ППЗУ определяет важнейшие параметры работы двигателя: характер изменения крутящего момента и мощности, расход топлива, угол опережения зажигания, состав отработавших газов и т. п. ППЗУ энергонезависимо, т. е. содержимое его памяти не изменяется при отключении питания. ЭРПЗУ хранит идентификаторы контроллера, двигателя и автомобиля. Записывает эксплуатационные параметры, а также нарушения режимов работы двигателя и автомобиля. Является энергонезависимой памятью.
Контроллер закреплен на кронштейне в салоне автомобиля с правой стороны, под вещевым ящиком. Контроллер обрабатывает информацию от датчиков системы управления, получает сигналы от выключателя кондиционера и управляет исполнительными устройствами, такими как топливный насос и форсунки, катушки зажигания, регулятор холостого хода, нагревательный элемент датчика концентрации кислорода, электромагнитный клапан продувки адсорбера, электровентиляторы системы охлаждения, электромагнитная муфта компрессора кондиционера.

Контроллер

При включении зажигания контроллер включает главное реле, через которое напряжение питания подводится к элементам системы. При выключении зажигания контроллер задерживает выключение главного реле на время, необходимое для подготовки к следующему включению (для завершения вычислений, установки регулятора холостого хода, управления электровентиляторами системы охлаждения). Контроллер также выполняет диагностические функции системы управления двигателем (бортовая система диагностики). Контроллер определяет наличие неисправностей элементов системы управления, включает сигнализатор неисправности в комбинации приборов и сохраняет в своей памяти коды неисправностей. При обнаружении неисправности, во избежание негативных последствий (прогорание поршней из-за детонации, повреждение каталитического коллектора в случае возникновения пропусков воспламенения топливовоздушной смеси, превышение предельных значений по токсичности отработавших газов и пр.) контроллер переводит систему управления двигателем на аварийные режимы работы. Суть их состоит в том, что при выходе из строя какого-либо датчика или его цепи контроллер для управления двигателем применяет замещающие данные, хранящиеся в ППЗУ.
Сигнализатор неисправности системы управления двигателем расположен в комбинации приборов.

Если система исправна, то при включении зажигания сигнализатор должен загореться — таким образом ЭСУД проверяет исправность сигнализатора и цепи управления. После пуска двигателя сигнализатор должен погаснуть, если в памяти контроллера отсутствуют условия для его включения. Включение сигнализатора при работе двигателя информирует водителя о том, что бортовая система диагностики обнаружила неисправность, и дальнейшее движение автомобиля происходит в аварийном режиме. При этом могут ухудшиться некоторые параметры работы двигателя (мощность, приемистость, экономичность), но движение с такими неисправностями возможно, и автомобиль может самостоятельно доехать до СТО. Единственным исключением является датчик положения коленчатого вала, при его неисправности двигатель работать не может. После устранения причин неисправности сигнализатор будет выключен контроллером через определенное время задержки, в течение которого неисправность не проявляется, и при условии, что в памяти контроллера отсутствуют другие коды неисправностей, требующие включения сигнализатора. Коды неисправностей (даже если сигнализатор погас) остаются в памяти контроллера и могут быть
считаны с помощью диагностического прибора DST-2 M, подключаемого к диагностическому разъему. При удалении кодов неисправностей из памяти контроллера с помощью диагностического прибора или посредством отключения аккумуляторной батареи (не менее чем на 10 с) сигнализатор гаснет. Диагностический разъем (колодка диагностики) расположен справа от рулевой колонки под панелью приборов.

Датчики системы управления выдают контроллеру информацию о параметрах работы двигателя и автомобиля, на основании которых он рассчитывает момент, длительность и порядок открытия топливных форсунок, момент и порядок искрообразования. Датчик положения коленчатого вала установлен в отверстии прилива крышки привода ГРМ. Датчик выдает контроллеру информацию об угловом положении и частоте вращения коленчатого вала.

Датчик представляет собой катушку индуктивности; она реагирует на прохождение зубьев задающего диска шкива привода вспомогательных агрегатов вблизи сердечника датчика.

Два соседних зуба на диске срезаны и образуют впадину. При ее прохождении датчик генерирует так называемый опорный импульс синхронизации при каждом обороте коленчатого вала. По количеству и частоте этих импульсов контроллер рассчитывает фазу и длительность импульсов управления форсунками и катушками зажигания. Установочный зазор между сердечником датчика и зубьями диска составляет 1,0 ± 0,4 мм. При выходе из строя датчика положения коленчатого вала или его цепей двигатель не будет работать. Датчик фаз закреплен на переднем торце головки блока цилиндров. Сигнал датчика фаз контроллер использует для согласования процессов впрыска топлива в соответствии с порядком работы цилиндров.

Принцип действия датчика фаз основан на эффекте Холла. К звездочке распределительного вала приклепан металлический задатчик. Когда задатчик проходит мимо наконечника датчика, последний выдает на контроллер импульс напряжения низкого уровня (около 0 В), соответствующий положению поршня 1-го цилиндра в конце такта сжатия. При выходе из строя датчика фаз контроллер переходит в режим нефазированного впрыска топлива.

Датчик температуры охлаждающей жидкости ввернут в резьбовое отверстие отводящего патрубка системы охлаждения.

Датчик представляет собой терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом, т. е. его сопротивление уменьшается при повышении температуры. Контроллер подает на датчик через резистор (около 2 кОм) стабилизированное напряжение

+5,0 В и по падению напряжения на датчике рассчитывает температуру охлаждающей жидкости, значения которой используются в большинстве функций управления двигателем. При возникновении неисправностей цепей датчика загорается сигнализатор неисправности системы управления двигателем, контроллер включает один из вентиляторов системы охлаждения на постоянный режим работы и рассчитывает значение температуры по обходному алгоритму. Датчик положения дроссельной заслонки установлен на оси дроссельной заслонки и представляет собой

резистор потенциометрического типа.

На один конец резестивного элемента датчика от контроллера подается стабилизированное напряжение +5,0 В, а другой соединен с «массой» контроллера. С третьего вывода потенциометра (ползунка), который соединен с осью дроссельной заслонки, снимается сигнал для контроллера. Периодически измеряя выходное напряжение сигнала датчика, контроллер определяет текущее положение дроссельной заслонки для расчета угла опережения зажигания и длительности импульсов впрыска топлива, а также для управления регулятором холостого хода. При выходе из строя датчика положения дроссельной заслонки или его цепей контроллер включает сигнализатор неисправности и рассчитывает предполагаемое значение положения дроссельной заслонки по частоте вращения коленчатого вала и массовому расходу воздуха. Датчик массового расхода воздуха

термоанемометрического типа расположен между воздушным фильтром и левым рукавом подвода воздуха к дроссельному узлу.

Поток воздуха охлаждает чувствительный элемент датчика. Чем выше скорость потока воздуха, тем интенсивнее охлаждение. Степень этого охлаждения, переведенная в электрический сигнал, формирует выходной сигнал для контроллера. В зависимости от расхода воздуха напряжение выходного сигнала датчика изменяется от 1,0 до 5,0 В. Так как степень охлаждения чувствительного элемента зависит от температуры воздуха на впуске, датчик массового расхода воздуха имеет встроенный датчик температуры воздуха. При выходе из строя датчика массового расхода воздуха или его цепей контроллер рассчитывает значение массового расхода воздуха по частоте вращения коленчатого вала и положению дроссельной заслонки. При возникновении неисправности цепи датчика температуры воздуха контроллер включает сигнализатор в комбинации приборов и заменяет показания датчика фиксированным значением температуры воздуха (33° C). Датчик детонации прикреплен болтом к блоку цилиндров с правой стороны — в зоне между вторым и третьим цилиндрами.

Пьезокерамический чувствительный элемент датчика генерирует сигнал напряжения переменного тока, амплитуда и частота которого соответствуют параметрам вибраций стенки блока цилиндров двигателя. При возникновении детонации амплитуда вибраций определенной частоты возрастает. При этом для подавления детонации контроллер корректирует угол опережения зажигания в сторону более позднего. Управляющий датчик концентрации кислорода (лям-да-зонд) установлен в приемной трубе системы выпуска отработавших газов.
Контроллер рассчитывает длительность импульса впрыска топлива по таким параметрам, как массовый расход воздуха, частота вращения коленчатого вала, температура охлаждающей жидкости, положение дроссельной заслонки. По сигналу от датчика о наличии кислорода в отработавших газах контроллер корректирует подачу топлива форсунками так, чтобы состав отработавших газов был оптимальным для эффективной работы каталитического нейтрализатора. Контроллер постоянно выдает в цепь датчика стабилизированное опорное напряжение 450 мВ. Кислород, содержащийся в отработавших газах, создает разность потенциалов на выходе датчика, изменяющуюся приблизительно от 50 до 900 мВ. Низкий уровень сигнала соответствует бедной смеси (наличие кислорода), а высокий уровень — богатой (кислород отсутствует). Когда датчик концентрации кислорода находится в холодном состоянии, выходной сигнал датчика отсутствует, т. к. его внутреннее сопротивление в этом состоянии очень высокое — несколько МОм. При этом контроллер управляет системой впрыска, не учитывая напряжение на датчике, — система управления двигателем работает по разомкнутому контуру. Для нормальной работы датчик концентрации кислорода должен иметь температуру не ниже 360° C, поэтому для быстрого прогрева после пуска двигателя в него встроен нагревательный элемент, которым управляет контроллер. По мере прогрева сопротивление датчика падает и он начинает генерировать выходной сигнал. Тогда контроллер отключает нагрев датчика и начинает учитывать сигнал датчика концентрации кислорода для управления топливоподачей в режиме замкнутого контура.

Датчик концентрации кислорода может быть отравлен в результате применения этилированного бензина или использования при сборке двигателя герметиков, содержащих в большом количестве силикон (соединения кремния с высокой летучестью). Испарения силикона могут попасть через систему вентиляции картера в камеру сгорания. Присутствие соединений свинца или кремния в отработавших газах может привести к выходу датчика из строя. В случае выхода из строя датчика концентрации кислорода контроллер включает сигнализатор неисправности системы управления и управляет топливо-подачей по разомкнутому контуру. Диагностический датчик концентрации кислорода установлен в системе выпуска отработавших газов после каталитического нейтрализатора. Устройство и принцип работы диагностического датчика такие же, как у управляющего датчика концентрации кислорода. Сигнал, генерируемый датчиком, указывает на наличие кислорода в отработавших газах после нейтрализатора. Если нейтрализатор работает нормально, показания диагностического датчика будут значительно отличаться от показаний управляющего датчика. Напряжение выходного сигнала прогретого датчика при работе в режиме замкнутого контура и исправном нейтрализаторе должно находиться в диапазоне от 590 до 750 мВ. При выходе из строя диагностического датчика концентрации кислорода или его цепей контроллер заносит в свою память код неисправности и включает сигнализатор неисправности в комбинации приборов. Датчик скорости автомобиля уста-
новлен в корпусе привода датчика скорости раздаточной коробки. Принцип его действия основан на эффекте Холла. Датчик выдает контроллеру прямоугольные импульсы напряжения (нижний уровень — не более 1,0 В, верхний — не менее 5,0 В) с частотой, пропорциональной скорости вращения колес. Количество импульсов датчика пропорционально пути, пройденному автомобилем. Контроллер определяет скорость автомобиля по частоте импульсов. При выходе из строя датчика или его цепей контроллер заносит в свою память код неисправности и включает сигнализатор неисправности в комбинации приборов.

При включении зажигания контроллер обменивается информацией с блоком управления иммобилайзера, предназначенным для предотвращения несанкционированного пуска двигателя. При этом работа двигателя возможна, если контроллер получил правильный пароль от блока управления. Блок управления иммобилайзера закреплен на кронштейне под экраном консоли панели приборов с левой стороны.

Система зажигания входит в систему управления двигателем. Она состоит из катушки зажигания, высоковольтных проводов и свечей зажигания. Четырехвыводная катушка зажигания представляет собой блок из двух катушек. Катушка установлена на кронштейне, закрепленном на левой стороне блока цилиндров. Управление током в первичных обмотках катушки за-
жигания осуществляется контроллером в зависимости от режима работы двигателя.

К выводам вторичных (высоковольтных) обмоток катушки подключены свечные провода: к одной обмотке — 1-го и 4-го цилиндров, к другой — 2-го и 3-го. Таким образом, искра одновременно проскакивает в двух цилиндрах (1—4 или 2—3) — в одном во время такта сжатия (рабочая искра), в другом — во время такта выпуска (холостая). Катушка зажигания — неразборная, при выходе из строя ее заменяют.

Свечи зажигания — А17 ДВРМ или

их аналоги с помехоподавитель-ным резистором (сопротивление 4—10 кОм) и медным сердечником. Зазор между электродами составляет 1,0—1,1 мм.

Блок реле и предохранителей системы управления двигателем прикреплен к кронштейну контроллера.

В состав блока входят пять предохранителей (три на 15 А и два на 50 А) и пять реле (главное, топливного насоса, правого и левого вентиляторов системы охлаждения, а также дополнительное правого вентилятора). Силовые контакты всех реле замыкаются по командам контроллера. Один предохранитель на 15 А защищает цепь постоянного питания контроллера, второй — силовые цепи, включаемые главным реле, а третий — силовые цепи топливного насоса. Один из предохранителей на 50 А защищает силовые цепи правого вентилятора и дополнительного реле, а другой, силовые цепи левого вентилятора.