На сегодняшний день современным стандартом для отечественного автомобилестроения является выпуск автомобилей, оснащенных электронными системами управления двигателем (ЭСУД). Разработка ЭСУД для автомобилей ВАЗ имеет свою историю, и именно она определяет идеологию системы и способы или алгоритмы управления, заложенные в электронном блоке управления (ЭБУ).
На первом этапе сотрудничество АвтоВАЗ с американским концерном GM закончилось установкой на автомобилях 2109, 2108, а в дальнейшем 21103, систем с датчиками и исполнительными элементами, серийно выпускаемыми фирмой GM. Эти автомобили оснащались как системами распределенного впрыска топлива, так и системами центрального впрыска (одноточечный впрыск).
К 1997 году российские производственные и научно-производственные предприятия уже освоили выпуск почти всего ряда элементов системы ЭСУД, аналогичных тем, которые концерн GM предложил для установки на ВАЗовских автомобилях. Особенно важно отметить, что был запущен в производство и основной элемент ЭСУД – блок управления Январь-4 отечественной разработки. Управляющее программное обеспечение для блока управления было создано в России, и на тот момент ничем не уступало по своим функциональным возможностям программам, разработанными мировыми лидерами в этой области.
АвтоВАЗ, потратив значительные средства на эти работы, к 1997 г. приступил к выпуску автомобилей с ЭСУД на базе российских комплектующих. Однако, один из самых сложных элементов этой системы – датчик массового расхода воздуха – устанавливался по-прежнему импортный (фирмы GM). Российские разработчики и производители так и не смогли довести этот датчик до приемлемого качества.
К этому времени по различным причинам АвтоВАЗ меняет основного партнера по созданию и развитию ЭСУД. Этим партнером становится фирма BOSCH. ЭСУД фирмы BOSCH идеологически имел ряд отличий от систем фирмы GM. Вот некоторые из них:
· Включение системы в работу.
- В системе GM питание к основным исполнительным механизмам, датчикам, блоку управления подается с главного реле, непосредственно управляемого с замка зажигания. Блок управления включается в работу и не контролирует подачу питающего напряжения к элементам системы.
- В ЭСУД BOSCH замок зажигания управляет включением блока управления, а уже тот в свою очередь включает главное реле и контролирует его выходное напряжение.
· Система зажигания.
- Функции искрового зажигания в ЭСУД фирмы GM выполняет модуль зажигания, совмещающий в себе и катушки зажигания, и высоковольтные ключи. Сам модуль располагается в подкапотном пространстве. Блок управления обрабатывает сигналы с индукционного датчика коленчатого вала (синхронизация системы), рассчитывает параметр - угол опережения зажигания и выдает низковольтовые сигналы для модуля зажигания.
- В ЭСУД фирмы BOSCH высоковольтные ключи находятся внутри блока, а под капотом расположена только катушка зажигания.
· Датчик массового расхода воздуха.
- Датчик GM имеет частотный выходной сигнал.
- Фирма BOSCH использовала датчик с аналоговым выходом, который требовал стабильного напряжения питания для датчиков.
· Система гашения детонации.
- Использование фирмами разных типов датчиков детонации потребовало разработки новых алгоритмов гашения детонации с учетом ТУ на отечественные двигатели.
· Система байпасного канала для холостого хода.
- Исполнительные механизмы GM и BOSCH, определяющие регулирование подачи воздуха при закрытой дроссельной заслонке, принципиально отличались механикой и электрической системой управления.
Все эти и другие различия должны были быть преодолены разработчиками при согласовании работ над новой системой. При этом для аппаратной части электронного блока фирмы BOSCH (М1.5.4) российские специалисты должны были разработать свое управляющее программное обеспечение. Специалисты фирмы BOSCH уже работали над созданием нового блока управления MP7.0 с собственным программным обеспечением, предназначенного для дальнейшего развития системы. Еще одна параллельная работа заключалась в создании российского блока управления Январь 5.1.
В результате проведенных работ на свет появилась ЭСУД ВАЗ, представляющая собой гибрид американской и немецкой идеологии, с комплектующими от российских, американских и немецких производителей. Ситуация усложнялась различиями в программном обеспечении ЭБУ и наличием многочисленных модификаций этих блоков.
Дальнейшее развитие систем управления двигателем заключалось в замене устаревших датчиков GM и BOSCH на новые, модификации жгутов ЭСУД для различных вариантов систем (под нормы токсичности Россия, EBRO 2, EBRO 3). При этом все эти системы устанавливались на один и тот же двигатель – 2111 (2112). Все это привело к полной неразберихе на рынке услуг по диагностике и ремонту автомобилей ВАЗ.
В такой ситуации обслуживание и ремонт автомобилей на отечественном рынке столкнулось с рядом проблем, которые должны были быть решены с помощью информационных и технических сервисных средств. Какие это проблемы?
Недостаток профессиональных знаний о системах ЭСУД (построение, принципы работы, классификация неисправностей, определяющих работу двигателя и автомобиля в целом).
Недостаток сведений о комплектации ЭСУД, устанавливаемой на автомобилях, в технической литературе завода-изготовителя.
Менталитет российского потребителя, заставляющий разбираться этого самого потребителя в тонкостях работы всех узлов автомобиля и ремонтировать автомобиль своими силами.
Отсутствие удобных, необходимых для проверки и ремонта средств диагностики, позволяющих не просто отображать параметры системы и ошибки самодиагностики, но и непосредственно проверять работу узлов системы.
Вместе с электронными системами управления на рынке должно было появиться оборудование для диагностики и ремонта таких систем. В России первой на этот рынок вышла фирма НПП «НТС». На сегодняшний день перечень специализированного оборудования, производимой этой фирмой, перекрывает список аналогичных приборов других фирм. Поэтому мы в дальнейшем, где это необходимо, будем ссылаться на работу с приборами этой фирмы.
· 1. реле зажигания;
· 2. выключатель зажигания;
· 3. аккумуляторная батарея;
· 4. нейтрализатор;
· 5. датчик концентрации кислорода;
· 6. адсорбер с электромагнитным клапаном;
· 7. воздушный фильтр;
· 8. датчик массового расхода воздуха;
· 9. регулятор холостого хода;
· 10. датчик положения дроссельной заслонки;
· 11. дроссельный узел;
· 12. колодка диагностики;
· 13. тахометр;
· 14. спидометр;
· 15. контрольная лампа "CHECK ENGINE";
· 16. блок управления иммобилайзером;
· 17. модуль зажигания;
· 18. форсунка;
· 19. регулятор давления топлива;
· 20. датчик фаз;
· 21. датчик температуры охлаждающей жидкости;
· 22. свеча зажигания;
· 23. датчик положения коленчатого вала;
· 24. датчик детонации;
· 25. топливный фильтр;
· 26. контроллер;
· 27. реле включения вентилятора;
· 28. электровентилятор системы охлаждения;
· 29. реле включения электробензонасоса;
· 30. топливный бак;
· 31. электробензонасос с датчиком указателя уровня топлива;
· 32. сепаратор паров бензина;
· 33. гравитационный клапан;
· 34. предохранительный клапан;
· 35. датчик скорости;
· 36. двухходовой клапан.
На двигателе ВАЗ-2111 применена система распределенного впрыска топлива (на каждый цилиндр - отдельная форсунка). Форсунки включаются попарно (для 1-4 и 2-3 цилиндров) при подходе поршней к верхней мертвой точке (ВМТ).
На двигателях ВАЗ-2112 и части двигателей ВАЗ-2111 установлена система распределенного фазированного впрыска: топливо подается форсунками поочередно в соответствии с порядком работы цилиндров, что снижает токсичность отработавших газов. В этом случае на головке блока цилиндров устанавливается датчик фаз, а на шкиве распределительного вала -диск с прорезью в ободе. Большинство двигателей комплектуется системой впрыска с обратной связью (кислородным датчиком) и нейтрализатором в системе выпуска отработавших газов. Эта система не требует регулировки и обслуживания (при превышении норм токсичности отработавших газов вышедшие из строя компоненты заменяют).
Датчик кислорода (лямбда-зонд). Установлен в приемной трубе системы выпуска отработавших газов. Кислород, содержащийся в отработавших газах, создает разность потенциалов на выходе датчика, изменяющуюся приблизительно от 0,1 В (много кислорода - бедная смесь) до 0,9 В (мало кислорода - богатая смесь). По сигналу от датчика кислорода контроллер корректирует подачу топлива форсунками так, чтобы состав отработавших газов был оптимальным для эффективной работы нейтрализатора (напряжение кислородного датчика - около 0,5 В). Для нормальный работы датчик кислорода должен иметь температуру не ниже 360°С, поэтому для быстрого прогрева после запуска двигателя в него встроен нагревательный элемент. Контроллер постоянно выдает в цепь датчика кислорода стабилизированное опорное напряжение 0,45±0,10 В. Пока датчик не прогрет, опорное напряжение остается неизменным. При этом контроллер управляет системой впрыска, не учитывая напряжение на датчике. Как только датчик прогреется, он начинает изменять опорное напряжение. Тогда контроллер отключает нагрев датчика и начинает учитывать сигнал датчика кислорода.
СО-потенциометр. Установлен в салоне на левом щитке облицовки тоннеля пола и представляет собой переменный резистор. СО-потенциометр служит для регулировки уровня СО в отработавших газах двигателей, не оснащенных каталитическим нейтрализатором.
Датчик скорости автомобиля. Установлен на коробке передач, на приводе спидометра. Принцип его действия основан на эффекте Холла. Датчик выдает на контроллер прямоугольные импульсы напряжения (нижний уровень - не более 1 В, верхний - не менее 5 В) с частотой, пропорциональной скорости вращения ведущих колес. 6 импульсов датчика соответствуют 1 м пути автомобиля. Контроллер определяет скорость автомобиля по частоте импульсов.
Система зажигания. Состоит из модуля зажигания, высоковольтных проводов и свечей зажигания. При эксплуатации она не требует обслуживания и регулирования. Угол опережения зажигания рассчитывается контроллером в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, нагрузки на двигатель (массовый расход воздуха и положение дроссельной заслонки), температуры охлаждающей жидкости и наличия детонации.
Модуль зажигания. Включает в себя два управляющих электронных блока и два высоковольтных трансформатора (катушки зажигания). К выводам высоковольтных обмоток 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 выпуска (холостая). Модуль зажигания - неразборный, при выходе из строя его заменяют.
Свечи зажигания. А17ДВРМ или их аналоги, с помехоподавительным резистором сопротивлением 4-10 кОм и медном сердечником. Зазор между электродами- 1,00 - 1,13 мм, Размер шестигранника - 21 мм. На двигателе ВАЗ-2112 устанавливаются свечи с шестигранником 16 мм, они имеют обозначение АУ17ДВРМ и могут использоваться и на двигателях ВАЗ-2110 и ВАЗ-2111.
Предохранители и реле системы впрыска. Три предохранителя (на 15 А каждый) и три реле системы впрыска (главное, электробензонасоса и электровентилятора системы охлаждения) находятся под консолью панели приборов рядом с контроллером. Один предохранитель защищает цепь питания системы впрыска (вход неотключаемого напряжения), второй - контакты главного реле, третий - контакты реле электробензонасоса. На системах впрыска ранних выпусков назначение предохранителей может быть иным. Кроме предохранителей предусмотрена плавкая вставка на конце красного провода, присоединяемого к клемме "+" аккумуляторной батареи, выполненная в виде отрезка черного провода сечением 1 мм2 (сечение основного провода - 6 мм2). Силовые контакты главного реле замыкаются при включении зажигания. После этого "плюс" подается к обмоткам реле электробензонасоса и электровентилятора системы охлаждения (включение реле - по команде контроллера), клапану продувки адсорбера и форсункам (их включение - также по команде контроллера), датчикам системы впрыска. Питание к контактам реле электровентилятора подается через предохранитель в монтажном блоке.
Работа системы впрыска. Состав смеси регулируется длительностью управляющего импульса, подаваемого на форсунки (чем длиннее импульс, тем больше подача топлива). Топливо может подаваться "синхронно" (в зависимости от положения коленчатого вала) и "асинхронно" (независимо от положения коленчатого вала). Последний режим используется при пуске двигателя. Если при прокручивании двигателя стартером дроссельная заслонка открыта более чем на 75%, контроллер воспринимает ситуацию как режим продувки цилиндров (так поступают, если есть подозрение, что свечи залиты бензином) и не выдает импульсы на форсунки, перекрывая подачу топлива. Если в ходе продувки двигатель начнет работать и его обороты достигнут 400 мин-1, контроллер включит подачу топлива. При торможении двигателем контроллер обедняет смесь для снижения токсичности отработавших газов, а на некоторых режимах и вовсе отключает подачу топлива. Подача топлива отключается и при выключении зажигания, что предотвращает самовоспламенение смеси в цилиндрах двигателя (дизелинг).
При падении напряжения питания контроллер увеличивает время накопления энергии в катушках зажигания (для надежного поджигания горючей смеси) и длительность импульса впрыска (для компенсации увеличения времени открытия форсунки).
При увеличении напряжения питания время накопления энергии в катушках зажигания и длительность подаваемого на форсунки импульса уменьшаются. Контроллер управляет включением электровентилятора системы охлаждения (через реле) в зависимости от температуры двигателя, частоты вращения коленчатого вала и работы кондиционера (если он установлен).
Электровентилятор включается, если температура охлаждающей жидкости превысит 104°С или включен кондиционер. Электровентилятор выключается при падении температуры охлаждающей жидкости ниже 101°С, выключении кондиционера, остановке двигателя (с задержкой в несколько секунд).
Лампа "CHECK ENGINE". В комбинации приборов информирует водителя о неисправностях в системе управления двигателем. На части автомобилей (с контроллером "Январь-4.1", GM) она также выдает коды неисправностей при включении зажигания, если замкнуты соответствующие контакты диагностического разъема, расположенного слева под панелью приборов. На выпускаемых в настоящее время контроллерах "Январь" и Bosch самодиагностика не предусмотрена, а разъем служит для подключения диагностического прибора типа DST-2. Если система исправна, то при включении зажигания лампа "CHECK ENGINE" загорается, но гаснет сразу после пуска двигателя. Если лампа горит при работающем двигателе, в системе управления двигателем имеются неисправности, условные коды которых контроллер записывает в память (ОЗУ). Даже если лампа затем погасла, эти коды остаются в памяти и могут быть считаны с помощью диагностического прибора или в режиме самодиагностики (если он предусмотрен). Чтобы стереть коды из памяти контроллера, надо отключить аккумуляторную батарею не менее чем на 10 с. Однако отказ некоторых компонентов системы впрыска (бензонасос и его цепи, модуль зажигания, свечи) не определяется контроллером и, соответственно, лампа "CHECK ENGINE" при этом не загорается.
На части двигателей кислородный датчик и нейтрализатор не устанавливают. В этом случае токсичность отработавших газов регулируют СО-потенциометром с применением газоанализатора.
Внимание!
· При обслуживании и ремонте системы управления двигателем всегда выключайте зажигание.
· При проведении сварочных работ отсоединяйте контроллер от жгута проводов.
· Контроллер содержит электронные компоненты, которые могут быть повреждены статическим электричеством, поэтому не прикасайтесь руками к его выводам.
· При сушке автомобиля в сушильной камере (после покраски) снимите контроллер.
· На работающем двигателе не отсоединяйте и не поправляйте электрические разъемы.
· Запрещается проверять работу системы зажигания "на искру".
· Не запускайте двигатель, если клеммы аккумулятора и "массы" на двигателе и кузове не затянуты или загрязнены.
Контроллер системы впрыска. Представляет собой миникомпьютер специального назначения.
Он содержит три вида памяти:
· оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
· программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ);
· электрически программируемое запоминающее устройство (ЭПЗУ).
ОЗУ используется компьютером для хранения текущей информации о работе двигателя и ее обработки. Также в ОЗУ записываются коды возникающих неисправностей. Эта память энергозависима, т.е. при отключении питания ее содержимое стирается.
ППЗУ содержит собственно программу (алгоритм) работы компьютера и калибровочные данные (настройки). Таким образом, ППЗУ определяет важнейшие параметры работы двигателя: характер изменения момента и мощности, расход топлива и т.п. ППЗУ энергонезависимо, т.е. его содержимое не изменяется при отключении питания. ППЗУ устанавливается в разъем на плате контроллера и может быть заменено (при выходе из строя контроллера исправное ППЗУ можно переставить на новый контроллер).
В ЭПЗУ записываются коды иммобилайзера при "обучении" ключей (см. сервисную книжку автомобиля). Эта память также энергонезависима.
Датчики системы впрыска
Выдают контроллеру информацию о параметрах работы двигателя (кроме датчика скорости автомобиля), на основании которых он рассчитывает момент, длительность и порядок открытия форсунок, момент и порядок искрообразования. При выходе из строя отдельных датчиков контроллер переходит на обходные алгоритмы работы; при этом могут ухудшиться некоторые параметры двигателя (мощность, приемистость, экономичность), но движение с такими неисправностями возможно. Единственным исключением является датчик положения коленчатого вала, при его неисправности двигатель работать не может.
Датчик положения коленчатого вала. Установлен на крышке масляного насоса. Он выдает контроллеру информацию об угловом положении коленчатого вала и моменте прохождения поршнями 1-го и 4-го цилиндров ВМТ. Датчик - индуктивного типа, реагирует на прохождение зубьев задающего диска на шкиве привода генератора вблизи своего сердечника. Зубья расположены на диске с интервалом 6°. Для синхронизации с ВМТ два зуба из 60 срезаны, образуя впадину. При прохождении впадины мимо датчика в нем генерируется так называемый "опорный" импульс синхронизации. Установочный зазор между сердечником и зубьями должен находиться в пределах 1±0,2 мм.
Датчик фаз. Установлен на головке блока цилиндров. Принцип его действия основан на эффекте Холла. На двигателе ВАЗ-2112 на шкиве впускного распределительного вала находится диск с прорезью в ободе. Обод проходит через паз в датчике. Когда прорезь диска попадает в паз датчика, он выдает на контроллер отрицательный импульс, соответствующий положению поршня 1-го цилиндра в ВМТ в конце такта сжатия. При выходе из строя датчика фаз контроллер переходит в режим распределенного (нефазированного) впрыска топлива.
Датчик температуры охлаждающей жидкости. Ввернут в выпускной патрубок на головке блока цилиндров. Он представляет собой терморезистор. Контроллер подает на датчик стабилизированное напряжение +5 В через резистор и по падению напряжения рассчитывает состав смеси.
Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ). Установлен на оси дроссельной заслонки и представляет собой потенциометр. На один конец его обмотки подается стабилизированное напряжение +5 В, а другой соединен с "массой". С третьего вывода потенциометра (ползунка) снимается сигнал для контроллера. Для проверки датчика включите зажигание и измерьте напряжение между "массой" и выводом ползунка (не отключайте разъем - провода можно проколоть тонкими иглами, подключенными к выводам вольтметра) - оно должно быть не более 0, 7 В. Поворачивая рукой пластмассовый сектор, полностью откройте дроссельную заслонку и вновь измерьте напряжение - оно должно быть более 4 В. Выключите зажигание, отсоедините разъем, подключите омметр между выводом ползунка и любым из двух оставшихся. Медленно поворачивайте сектор рукой, следя за показаниями стрелки. На всем диапазоне рабочего хода скачков быть не должно. Иначе замените датчик. При выходе из строя ДПДЗ его функции берет на себя датчик массового расхода воздуха. При этом обороты холостого хода не опускаются ниже 1500 мин-1.
Датчик массового расхода воздуха. Расположен между воздушным фильтром и впускным шлангом. Он состоит из двух датчиков (рабочего и контрольного) и нагревательного резистора. Проходящий воздух охлаждает один из датчиков, а электронный модуль преобразует разность температур датчиков в выходной сигнал для контроллера. В разных вариантах систем впрыска применяются датчики двух типов - с частотным или амплитудным выходным сигналом. В первом случае в зависимости от расхода воздуха меняется частота, во втором случае - напряжение. При выходе из строя датчика массового расхода воздуха его функции берет на себя ДПДЗ.
Датчик детонации. Одноконтактный датчик детонации ввернут в верхнюю часть блока цилиндров, двухконтактный датчик крепится на шпильке. Действие датчика основано на пьезоэффекте: при сжатии пьезоэлектрической пластинки на ее концах возникает разность потенциалов. При детонации в датчике образуются импульсы напряжения, по которым контроллер регулирует опережение зажигания.
Дата: 2018-11-18, просмотров: 348.
