1 – датчик массового расхода воздуха; 2 – патрубок дроссельный; 3 – датчик положения дроссельной заслонки; 4 – топливный фильтр; 5 – электробензонасос; 6 – топливный бак; 7 – сепаратор; 8 – гравитационный клапан; 9 – электромагнитный клапан продувки адсорбера; 10 –адсорбер; 11 – лампа контроля; 12 – колодка диагностики; 13 – аккумулятор; 14 – датчик неровной дороги; 15 – замок зажигания; 16 – иммобилизатор АПС-4; 17 – ЭБУ; 18 – датчик скорости; 19 – модуль зажигания; 20 – задающий диск; 21 – дат-чик положения коленчатого вала; 22 – управляющий датчик кислорода; 23 – нейтрали-затор; 24 – диагностический датчик кислорода; 25 – регулятор холостого хода; 26 – ре-
гулятор давления топлива; 27 – топливная рампа; 28 – форсунки; 29 – датчик фаз; 30 –датчик температуры охлаждающей жидкости; 31 – свечи зажигания; 32 – датчик дето-нации; 33 – реле электробензонасоса; 34 – главное реле; 35 – реле электровентилятора; 36 – электровентилятор системы охлаждения двигателя
СУД работает следующим образом. С датчиков, встроенных в двига-
тель, снимается информация о режиме работы двигателя: частота враще-
ния коленчатого вала, положение коленчатого вала по углу поворота, рас-
ход воздуха или абсолютное давление во впускном трубопроводе, положе-
ние дроссельной заслонки, температура охлаждающей жидкости и воздуха,
поступающего во впускной коллектор и др. Эти сигналы поступают в ЭБУ,
который перерабатывает полученную информацию и управляет исполни-
тельными механизмами: форсунками, модулем зажигания, регулятором
холостого хода, электрабензонасосом, вентилятором охлаждающей жидко-
сти, клапаном продувки адсорбера, клапаном рециркуляции выхлопных
газов.
Импульсные сигналы от датчика частоты вращения и положения коленчатого вала поступают во входной формирователь, который преобразует их в импульсы прямоугольной формы.
Нагрузка на двигатель определяется с помощью датчика абсолютного давления во всасывающем коллекторе или датчиком массового расхода
воздуха.
По датчику детонации ЭБУ, управляя катушками зажигания, коррек-
тирует угол опережения зажигания. По датчику кислорода ЭБУ, управляя
форсунками, корректирует количество впрыскиваемого топлива, а следо-
вательно изменяется состав топливной смеси.
Аналоговые сигналы от датчиков преобразуются в аналого-цифро-
вом преобразователе (АЦП) в цифровые коды, которые поступают в мик-
ропроцессор. Например, от датчиков расхода воздуха передается не непо-
средственно расход воздуха, а его электрический аналог – напряжение, ве-
личина, которого зависит от расхода воздуха.
Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) – это
единственный узел, который непосредственно принимает команды от во-
дителя на управление двигателем (педаль «газа», тросик от «газа» – дрос-
сельная заслонка – ДПДЗ). ДПДЗ измеряет положение дроссельной за-
слонки (ДЗ) и передает ЭБУ, в каком положении находится ДЗ. Все
остальные узлы и агрегаты в системе управления двигателем, передают
сигналы ЭБУ или принимают сигналы от ЭБУ без участия водителя.
ДПДЗ, ДЗ и регулятор холостого хода (РХХ) вместе образуют
узел дроссельной заслонки. Датчик положения дроссельной заслонки установлен сбоку на дроссельном узле и связан с осью дроссельной заслонки. Датчик представляет собой потенциометр, на один конец которого подается плюс напряжения питания (5 В), а другой соединен с массой. С третьего вывода потенциометра (от ползунка) идет выходной
сигнал к контроллеру. Когда дроссельная заслонка поворачивается (от воз-
действия на педаль управления), изменяется напряжение на выходе датчи-
ка. При закрытой дроссельной заслонке оно ниже 0,7 В. Когда заслонка от-
крывается, напряжение на выходе датчика растет и при полностью откры-
той заслонке должно быть более 4 В.
Отслеживая выходное напряжение датчика, контроллер корректиру-
ет подачу топлива в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки
(т.е. по желанию водителя). Датчик положения дроссельной заслонки не
требует никакой регулировки, так как контроллер воспринимает холостой
ход (т.е. полное закрытие дроссельной заслонки) как нулевую отметку.
Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) –
термоэлектрический резистор. По мере нагревания ДВС, ЭБУ измеряет
напряжение на выходе с ДТОЖ и, соответственно, корректирует работу
двигателя (обороты ХХ, обогащение подачи топливной смеси, УОЗ, вклю-
чение и выключение вентилятора ОЖ). Датчик температуры охлаждающей
жидкости устанавливается на выпускном патрубке системы охлаждения
в потоке охлаждающей жидкости двигателя.
Термистор, находящийся внутри датчика, является резистором с отрицательным температурным коэффициентом при нагреве которого сопротивление уменьшается (при –40 °С = 100 кОм и 70 Ом = 130 °С). ЭБУ подает на ДЖОТ напряжение 5 В через резистор с постоянным сопротивлением. Температуру охлаждающей жидкости ЭБУ рассчитывает по падению напряжения на датчике.
Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) – часто его
называют датчиком синхронизации, индукционного типа, устанавливается
на передней части двигателя (а/м ВАЗ, ГАЗ, УАЗ) со специальным диском
(шкив), жестко укрепленным на коленчатом вале (КВ). ДПКВ и шкив вме-
сте обеспечивают угловую синхронизацию ЭБУ. Диск синхронизации со-
стоит из 60 зубьев, равномерно распределенных по кругу, из которых уда-
лено два зуба (60 – 2 = 58). Пропуск двух зубьев из 60 на диске позволяет
ЭБУ определить скорость вращения и положение КВ. Зазор между ДПКВ
и вершиной зуба диска строго определен и равен 0,8…1,0 мм.
После включения замка зажигания ЭБУ ждет прихода импульсов
с ДПКВ. Получив импульсы от ДПКВ, ЭБУ синхронизирует положение и
скорость вращения КВ и выдает импульсы для топливных форсунок (Ф.)
и модуля зажигания (МЗ). Запуск двигателя и ровная работа означает, что
программа ЭБУ правильно определила все 58 зубьев и два пропуска в рас-
четном временном диапазоне. Если есть сбои импульсов от ДПКВ, то,
естественно, это приводит к неустойчивой работе или сбоям в работе ДВС
(сбои управления форсунками и МЗ). Увидев сбои от ДПКВ, ЭБУ пытается
пересинхронизировать процесс управления.
Датчик фаз (ДФ) или датчик положения распределительного вала
(ДПРВ) – представляет собой полупроводниковый прибор, его
принцип основан на эффекте Холла. ДФ выдает один импульс за один
цикл работы (два оборота КВ = четырем тактам). Программа, получив им-
пульс от ДФ, определяет ВМТ такта сжатия первого цилиндра и синхрони-
зирует управление форсунками. Благодаря сигналам от ДФ, ЭБУ точнее
дозирует качество смесеобразования (фазированный впрыск). Во время
фазированного впрыска каждая форсунка получает один импульс за один
цикл. При выходе из строя ДФ ЭБУ определяет ошибку и переходит на
попарно-параллельный впрыск топлива.
Датчик скорости автомобиля (ДС) устанавливается на
коробке передач (КПП). Его задача – отправлять импульсы ЭБУ за время
определенного оборота колеса. Эти импульсы нужны не только для опре-
деления скорости движения автомобиля, но и программе ЭБУ для выбора
режима работы. Если нет обрыва или замыкания в цепи ДС, то ЭБУ не мо-
жет определить состояние автомобиля (в движении машина или стоит).
Система самодиагностики ЭБУ распознает выход из строя ДС только при
наличии больших оборотов в двигателе в сочетании с большой нагрузкой.
В этом случае записывается код ошибки ДС.
Датчик кислорода (ДК), или лямбда зонд, устанавливается
на выхлопной системе. Его функция в работе ЭБУ – определение наличия
кислорода в отработавших газах (для поддержания стехиометрического со-
става смеси).
Для нормальной работы датчика кислорода нужна температура не
менее 350 °С. Чтобы ускорить нагрев датчика кислорода, особенно после
пуска двигателя, в датчик вмонтирован нагревательный элемент. ЭБУ име-
ет дополнительный модуль прогрева датчика, который включает подогрев
и определяет готовность ДК к работе. На поверхности ДК происходит
реакция окисления несгоревшего топлива. Специальный слой способен
отдавать или восстанавливать ионы кислорода, тем самым информируя
ЭБУ о богатой или бедной смеси. ЭБУ, принимая сигналы ДК, уменьшает
или увеличивает время открытия форсунок. Один из важных факторов для
правильной работы ДК – сообщение с атмосферным воздухом через свой
жгут проводов. Разность концентратности кислорода в атмосфере (по-
ступающий через жгут проводов) и на поверхности рабочей части (выхлоп
отработавших газов) является причиной меняющегося выходного сигнала
датчика. В бедной смеси (избыток воздуха) рабочую поверхность ДК
восстанавливает кислород – напряжение падает. В богатой смеси топливо
окисляется кислородом за счет поверхности датчика – напряжение растет.
Выходное напряжение ДК напрямую связано с процессом окисления
несгоревшего топлива в выхлопной системе. Неправильное показание ДК
бедной смеси, когда в действительности в выхлопной системе богатая
смесь, обусловлено загрязнением сажей рабочей поверхности ДК. Рабочая
поверхность ДК покрывается сажей, и реакция окисления не происходит.
При наличии такого сигнала на ЭБУ от ДК, ЭБУ отдает команду на увеличение времени открытия форсунок, тем самым обогащая и так богатую
смесь. Или наоборот. При загрязнении канала сообщения ДК с атмосферой, ДК «видит» бедную смесь и ЭБУ еще сильнее обедняет смесь, уменьшив время открытия форсунок. Такие неполадки ДК легко исправимы.
В первом случае поездка на стабильных оборотах (трасса) 50–60 км/час.
Обычно после такой поездки неисправный ДК начинает работать нор-
мально. Во втором случае хватает продувки жгута проводов (на стыке
с ДК) сжатым воздухом.
Датчик детонации (ДД) прикреплен к верхней части бло-
ка цилиндров и улавливает аномальные вибрации (детонационные удары)
в двигателе. Чувствительным элементом датчика является пьезокристал-
лическая пластинка. При детонации на выходе датчика генерируются им-
пульсы напряжения, которые увеличиваются с возрастанием интенсивно-
сти детонационных ударов. ЭБУ по сигналу датчика регулирует опереже-
ние зажигания для устранения детонационных вспышек топлива.
Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) расположен между воздушным фильтром и шлангом впускной трубы. В нем находятся температурный датчик и нагревательный резистор.
Проходящий воздух охлаждает один из датчиков, а электронная схема датчика преобразует эту разность температур в выходной сигнал для электронного блока управления. В разных вариантах систем впрыска топлива могут применяться датчики массового расхода воздуха двух типов. Они
отличаются по устройству и по характеристике выдаваемого сигнала, ко-
торый может быть частотным или аналоговым. В первом случае в зависи-
мости от расхода воздуха меняется частота сигнала, а во втором случае –
напряжение. ЭБУ использует информацию от датчика массового расхода
воздуха для определения длительности импульса открытия форсунок.
Датчик неровной дороги дороги применяется в системах,
соответствующих нормам Евро-3. Предназначен для измерения амплитуды
колебания кузова автомобиля. Принцип его действия основан на пьезоэф-
фекте. Возникающая при движении автомобиля по неровной дороге пере-
менная нагрузка оказывает влияние на угловую скорость вращения коленчатого вала. Созданные при этом колебания частоты вращения коленчатого вала похожи на колебания, возникающие при пропусках воспламенения.
Шаговое реле холостого хода (РХХ) устанавливается
на узле ДЗ и обеспечивает прохождение воздуха через байпасный канал
(канал холостого хода). От сечения байпасного канала зависит поступле-
ние воздуха в двигатель при закрытой ДЗ, что напрямую зависит от поло-
жения вала шагового мотора (прогрев, обороты ХХ). Задача РХХ – под-
держание заданных оборотов холостого хода.
РХХ также обеспечивает:
1) прогрев холодного двигателя, поддержание повышенных оборо-
тов и плавный сброс по мере нагрева при закрытой ДЗ;
2) при открытии ДЗ, воздух проходит через ДЗ и байпасный канал,
т.е РХХ, должен быть готов к резкому закрытию ДЗ, тем самым обеспе-
чивая плавный сброс оборотов до заданного ХХ;
3) компенсационное повышение оборотов перед включением таких
механизмов как кондиционер, вентилятор системы охлаждения.
Выход из строя РХХ приводит к следующим сбоям системы:
1) остановка двигателя после сброса газа или невозможность работы
на ХХ;
2) повышенные обороты ХХ, увеличивающиеся по мере прогревания
двигателя.
Все неисправности, связанные с линией управления шагового мотора
(РХХ) и самого РХХ, легко обнаруживаются диагностическим оборудо-
ванием.
Электромагнитные форсунки
Топливные форсунки ВАЗ установлены вместе с рампой на впуск-
ном коллекторе. Одна форсунка на каждый цилиндр. Топливная форсунка
дозирует подачу топлива под давлением во впускную трубу цилиндра по
команде контроллера. Форсунка представляет собой устройство с электро-
магнитным клапаном, которое при получении электрического импульса
управления с контроллера впрыскивает топливо под давлением на тарелку впускного клапана. По истечении электрического импульса форсунка пе-
рекрывает подачу топлива. Топливо может подаваться двумя методами:
синхронным, т.е. при определенном положении коленчатого вала, или
асинхронным, т.е. независимо или без синхронизации с вращением колен-
чатого вала. Синхронный впрыск топлива – наиболее часто применяемый
метод. Асинхронный впрыск топлива применяется в основном в режиме
пуска двигателя.
Форсунки включаются попарно и поочередно: сначала форсунки 1-го
и 4-го цилиндров, а через 180° поворота коленчатого вала – форсунки
2-го и 3-го цилиндров и т.д. Таким образом, каждая форсунка включается
один раз за оборот коленчатого вала, т.е. два раза за полный рабочий цикл
двигателя.
Электробензонасос (ЭБН)
Применяется ЭБН турбинного типа. Модуль ЭБН содержит датчик
уровня топлива. Сопротивление датчика уровня (Ом) находится в приделах «min-полный бак» – «max-пустой бак». Напряжение питания подается на
ЭБН через реле, которым управляет ЭБУ.
Модуль зажигания содержит два мощных электронных
ключа и две катушки зажигания. Искрообразование происходит по методу
«холостой искры», т.е. искра образуется одновременно в двух цилиндрах:
1–4 и 2–3. В одном цилиндре рабочая искра, в другом – «холостая».
На 16-клапанных моторах объемом 1,6 литра используются индивидуальные катушки зажигания на каждую свечу с фазированным управлением.
Вентилятор в системе охлаждения включается и выклю-
чается ЭБУ в зависимости от температуры охлаждающей жидкости двига-
теля (от 98 до 107 °С), в зависимости от типа ЭБУ двигателя, частоты вра-
щения коленчатого вала, работы кондиционера (если он есть на автомоби-
ле) и других факторов. Электровентилятор включается вспомогательным
реле, расположенным в монтажном блоке. При работе двигателя электро-
вентилятор включается, если температура охлаждающей жидкости превы-
сит 104 °С или будет дан запрос на включение кондиционера. Электровен-
тилятор выключается после падения температуры охлаждающей жидко-
сти до 101 °С, после выключения кондиционера или остановки двигателя.
В настоящее время переход от механических систем управления к элек-
тронным системам управления определил быстрое развитие электронных
технологий. Электронные технологии управления создают качественные
характеристики рабочей смеси и распределение смеси по цилиндрам.
Однако электронные технологии современного автомобиля дороги, они
включают более 100 изделий, а их стоимость составляет примерно 30 %
стоимости автомобиля.