Opis układu zarządzania silnikiem (Granta 2190)

Układ zarządzania silnikiem włącza i wyłącza pompę paliwa, kontroluje ilość powietrza docierającego do cylindrów silnika, wtryskuje wymaganą ilość paliwa do kolektora dolotowego, kontroluje powstawanie iskry na świecach zapłonowych, reguluje kąt wyprzedzenia zapłonu, reguluje prędkość biegu jałowego wału korbowego i steruje wentylatorem elektrycznym układu chłodzenia silnika.

Układ sterowania silnikiem jest elektroniczny, z rozproszonym wtryskiem paliwa. System składa się z następujących elementów:

• jednostka sterująca elektroniczna;
• czujniki:
• 1) czujnik położenia pedału gazu;
• 2) czujnik położenia przepustnicy (wbudowany w zespół przepustnicy);
• 3) czujnik spalania stukowego;
• 4) czujnik temperatury płynu chłodzącego;
• 5) Czujnik przepływu masowego powietrza:
• 6) czujnik prędkości pojazdu;
• 7) dwa czujniki stężenia tlenu;
• 8) czujnik ciśnienia (dla pojazdów z klimatyzacją);
• siłowniki:
• 1) przekaźnik główny;
• 2) przekaźnik pompy paliwa;
• 3) wtryskiwacze;
• 4) cewki zapłonowe;
• 5) Siłownik przepustnicy elektrycznej;
• 6) przekaźnik wentylatora elektrycznego układu chłodzenia;
• 7) deska rozdzielcza;
• 8) zawór odpowietrzający adsorbera;
• przewody łączące;
• blok złącza diagnostycznego.

Układ zarządzania silnikiem zawiera również system antykradzieżowy (immobilizer).

Głównym elementem sterującym systemem jest elektroniczna jednostka sterująca (ECU), często nazywana kontrolerem z wbudowanym mikroprocesorem. W istocie ECU to specjalistyczny minikomputer, w którym zainstalowany jest tylko jeden program - sterowanie silnikiem, a czujniki i siłowniki stanowią wyposażenie peryferyjne tego komputera. Blok odbiera i analizuje sygnały z czujników. Na podstawie otrzymanych danych jednostka oblicza polecenia sterujące i wydaje je siłownikom. Jednostka ma trzy rodzaje pamięci: pamięć tylko do odczytu (ROM), pamięć o swobodnym dostępie (RAM) i programowalną pamięć programowalną (EPROM).

ROM - pamięć nieulotna (czyli informacja w pamięci zostaje zachowana po wyłączeniu zasilania) i jest mikroukładem ("chipem")*. Pamięć ROM przechowuje program obliczeniowy i dane niezbędne do wykonania obliczeń (parametry silnika, przełożenia skrzyni biegów i inne charakterystyki). Informacje te są indywidualne dla każdej modyfikacji pojazdu.



* Konstrukcja ECU może zostać zmieniona przez producenta.

Uwaga! Niewłaściwe przeprogramowanie pamięci ROM może spowodować nieprawidłowe działanie silnika, awarię elementów układu sterowania silnikiem oraz uszkodzenie silnika.

W trakcie pracy ECU kontroluje poprawność działania wszystkich elementów i obwodów sterowania silnikiem. Po wykryciu usterki sterownik silnika przełącza układ sterowania silnikiem w tryb pracy awaryjnej i włącza kontrolkę usterki silnika na desce rozdzielczej. Silnik nadal będzie mógł kontynuować pracę (z wyjątkiem awarii czujnika położenia wału korbowego, patrz poniżej), co pozwala na dotarcie do miejsca naprawy o własnych siłach. Sterownik ECU rejestruje kody wykrytych błędów w pamięci RAM. Informacje operacyjne, z których mikroprocesor sterownika ECU korzysta w obliczeniach, są tam również przechowywane. Odłączenie akumulatora od komputera pokładowego pojazdu powoduje usunięcie wszystkich informacji zapisanych w pamięci RAM.

Pamięć EPROM przechowuje kody systemu antykradzieżowego samochodu (immobilizer). Ten typ pamięci jest nieulotny. Po aktywacji immobilizera, ECU blokuje działanie układu sterowania silnikiem przy próbie uruchomienia silnika bez użycia specjalnych kluczyków elektronicznych.

Sterownik silnika (ECU) znajduje się za osłoną dźwiękochłonną pod prawą stroną deski rozdzielczej.





Czujnik położenia wału korbowego (DPKV) ma za zadanie generować sygnały, za pomocą których ECU synchronizuje swoje działanie z cyklami pracy silnika. Dlatego też czujnik ten nazywany jest często czujnikiem synchronizacji. Czujnik działa na zasadzie indukcji: gdy zęby koła pasowego wału korbowego mijają rdzeń czujnika, w obwodzie czujnika powstają impulsy napięcia przemiennego.



Częstotliwość impulsów odpowiada częstotliwości obrotów wału korbowego. Zęby znajdują się na obwodzie koła pasowego (6°). Dwa z nich oddalone są od siebie na narożnej odległości 18°. Stało się to dla kształtowania w obwodzie czujnika odniesienia sygnałów — charakterystycznych punktów odniesienia, względem których ECU określa położenie wału korbowego — górne martwe punkty w pierwszym/czwartym i drugim/trzecim cylindrach. Praca silnika z uszkodzonym czujnikiem położenia wału korbowego jest niemożliwa. Czujnika położenia wału korbowego nie można naprawić; w przypadku awarii należy wymienić go w całości.





Czujnik spalania stukowego (DD) - piezoelektryczny, reaguje na drgania silnika. Na podstawie sygnałów z czujników sterownik silnika ECU określa moment detonacji podczas pracy silnika i odpowiednio reguluje czas zapłonu. W przypadku awarii DD, elektroniczna jednostka sterująca przełącza system w tryb pracy zapasowej.



Samochody są wyposażone w czujnik przepływu powietrza działający w oparciu o częstotliwość, który okazał się bardziej niezawodny. Ten typ czujnika mierzy w sygnale wyjściowym częstotliwość, a nie napięcie.



Czujnik masowego przepływu powietrza (MAF) montowany jest pomiędzy filtrem powietrza a przepustnicą.





Na podstawie sygnału czujnika, ECU oblicza ilość powietrza dostającego się do cylindrów silnika. W przypadku awarii czujnika MAF, elektroniczna jednostka sterująca przełącza układ w tryb rezerwowy.



Aby silniki mogły spełniać bardziej rygorystyczne normy emisji, siłownik przepustnicy wyposażono w silnik przekładniowy. Pedał gazu jest elektroniczny i nie posiada żadnego połączenia mechanicznego z przepustnicą. Sterowanie silnikiem jest całkowicie elektroniczne. W zasadzie kierowca, naciskając pedał gazu, jedynie wskazuje, jakie przyspieszenie chce nadać samochodowi, a układ sterowania silnikiem realizuje tę decyzję. To samo dzieje się, gdy kierowca zwalnia pedał gazu, przytrzymuje go wciśniętego w jednej pozycji lub całkowicie zdejmuje nogę z pedału gazu. W AvtoVAZ taki system nazywa się "E-gas" (E-GAS). Silniki wyposażone w taki system spełniają normy emisji spalin EURO IV-V.

Ilość powietrza dostającego się do cylindrów silnika regulowana jest przez przepustnicę, zamontowaną pomiędzy odbiornikiem kolektora dolotowego a filtrem powietrza.

Przepustnica jest obracana silnikiem elektrycznym za pośrednictwem przekładni. Obydwa są wbudowane w korpus przepustnicy.



Podczas uruchamiania i rozgrzewania silnika, a także na biegu jałowym, dopływ powietrza do cylindrów regulowany jest poprzez otwarcie przepustnicy.

Położenie przepustnicy monitorowane jest przez dwa czujniki wbudowane w korpus przepustnicy.

Kąt otwarcia przepustnicy jest ustawiany przez elektroniczną jednostkę sterującą (ECU) na podstawie obliczonej ilości powietrza, która powinna dostać się do cylindrów silnika. Brany jest pod uwagę tryb pracy silnika (rozruch, rozgrzewanie, praca na biegu jałowym itp), temperatura otoczenia i silnika, położenie pedału gazu.

Polecenia sterujące wysyłane są do zespołu przepustnicy w silniku elektrycznym. Jednocześnie sterownik ECU monitoruje kąt otwarcia zaworu i w razie potrzeby wysyła odpowiednie polecenia w celu dostosowania jego położenia. W wyniku tego, że ECU jednocześnie reguluje ilość wtryskiwanego paliwa i powietrza, obsługiwane optymalny skład mieszanki paliwowej w dowolnym trybie pracy silnika.

Korpus przepustnicy elektrycznej jest wrażliwy na osady, które mogą gromadzić się na jego wewnętrznej powierzchni. Powstająca warstwa osadów może utrudniać płynny ruch przepustnicy, powodując jej zacięcie (szczególnie przy małych kątach otwarcia). W rezultacie silnik będzie pracował niestabilnie, a nawet zgaśnie na biegu jałowym, będzie miał trudności z rozruchem i może dochodzić do spadków obrotów w stanach przejściowych. Aby temu zapobiec, należy profilaktycznie podczas kolejnej konserwacji pojazdu usuwać osady specjalnymi środkami czyszczącymi. Duża warstwa osadów może całkowicie zablokować ruch zaworu. Jeżeli płukanie nie przywróci funkcjonalności przepustnicy, należy ją wymienić.

Nieprawidłowe działanie przepustnicy może być spowodowane uszkodzeniem styku w obwodzie elektrycznym (utlenione zaciski w bloku złącza wiązki przewodów). W takim przypadku przywrócenie działania będzie możliwe poprzez pokrycie zacisków specjalnym środkiem przeznaczonym do czyszczenia i ochrony styków elektrycznych. Przyczyną nieprawidłowego działania mogą być również inne czynniki:

• brak napięcia zasilania zespołu przepustnicy;
• brak sygnałów z obu czujników położenia przepustnicy;
• ECU nie potrafi rozpoznać sygnałów z czujników położenia przepustnicy.

W takich przypadkach układ sterowania silnikiem przełącza się na tryb pracy awaryjnej. Jednocześnie samochód zachowuje możliwość samodzielnego przemieszczania się na krótkim dystansie z niewielką prędkością, co w skrajnych przypadkach pozwoli na jego przemieszczenie w bezpieczne miejsce (zjechać na pobocze, skręcić w lewo, skrzyżowanie itp).

O pracy przepustnicy w trybie awaryjnym może świadczyć świecąca się kontrolka awarii układu sterowania silnikiem oraz wzrost obrotów wału korbowego na biegu jałowym (około 1500 min⁻¹, pomimo rozgrzania silnika do temperatury roboczej). Silnik nie reaguje na naciśnięcie pedału gazu.

Każdy czujnik położenia przepustnicy jest potencjometrem. W trakcie eksploatacji następuje stopniowe zużycie ścieżek przewodzących i styków ruchomych. Z biegiem czasu zużycie może osiągnąć taki poziom, że czujnik nie będzie już działał prawidłowo. Obecność dwóch czujników zwiększa niezawodność całego urządzenia.

Jeśli uszkodzony zostanie tylko jeden czujnik, zaświeci się lampka kontrolna, ale układ sterowania silnikiem przełączy się na tryb rezerwowy. W tym przypadku silnik będzie odpowiednio reagował na wciskanie pedału gazu, jednak jego parametry pracy będą gorsze.

Tryb rezerwowy umożliwia dojechanie samochodem do miejsca naprawy o własnych siłach.

Elektroniczny pedał gazu składa się z dźwigni z tworzywa sztucznego, która jest integralną częścią pedału, oraz dwóch czujników wbudowanych w uchwyt. Wszystkie komponenty tworzą pojedynczą strukturę, czasami nazywaną modułem pedału gazu.



Każdy czujnik położenia pedału gazu (wbudowany w uchwyt pedału gazu) jest potencjometrem, którego ruchomy styk jest sztywno połączony z osią obrotu dźwigni pedału. Elektroniczna jednostka sterująca (ECU) stale monitoruje położenie pedału za pomocą sygnałów z czujników. Zmiana położenia jest monitorowana poprzez zmianę rezystancji na zaciskach obu czujników. Zgodnie z tymi parametrami, ECU będzie wysyłać polecenia sterujące do silnika przepustnicy-reduktora i wtryskiwaczy paliwa. Na skutek zużycia się ruchomych styków lub ścieżek przewodzących, czujniki mogą ulec awarii lub sygnały z nich pochodzące będą nieprawidłowe. Jeżeli sygnały ulegną zakłóceniu, silnik będzie pracował niestabilnie, a w warunkach przejściowych możliwe są "awarie". Podczas pracy silnika na biegu jałowym prędkość obrotowa wału korbowego może ulegać samoczynnym zmianom.

W przypadku awarii jednego z czujników (lub jego łańcuchy), zapali się kontrolka usterki układu sterowania silnikiem. Jeżeli sygnał z czujnika nie zostanie przywrócony w czasie sterowania, ECU przełączy układ w tryb rezerwowy. W tym trybie po mocnym wciśnięciu pedału gazu do końca obroty będą powoli wzrastać. Pojazdem można dojechać do miejsca naprawy o własnych siłach. Możliwe jest pewne zwiększenie zużycia paliwa i zmiany niektórych innych parametrów technicznych silnika.

Jeśli oba czujniki ulegną awarii, ECU przełączy układ sterowania silnikiem w tryb pracy awaryjnej. Silnik będzie pracował tylko z prędkością nieznacznie wyższą od biegu jałowego (1500 min⁻¹). Jednocześnie samochód zachowuje zdolność do samodzielnego poruszania się, choć z niską prędkością. Dzięki temu, jeśli zajdzie taka potrzeba, będziesz mógł opuścić skrzyżowanie, zjechać na pobocze drogi lub przemieścić pojazd w bezpieczne miejsce, znajdujące się niedaleko.

Aby przełączyć się na konkretny tryb pracy, układ sterowania silnikiem musi monitorować położenie pedału hamulca. Czujnik położenia pedału hamulca jest przełącznikiem świateł hamowania, który ma dwie pary styków.



Przełącznik jest podłączony do ECU za pomocą dodatkowego przewodu. Będziesz także potrzebować czujnika, który będzie monitorował moment włączenia i wyłączenia sprzęgła. Montowany jest w uchwycie pedału sprzęgła.



Czujnik położenia pedału sprzęgła działa na tej samej zasadzie co wyłącznik świateł stopu.

Czujnik stężenia tlenu zapewnia sygnał wyjściowy, który sterownik silnika wykorzystuje do określenia stężenia tlenu w spalinach. Na podstawie otrzymanych danych ECU reguluje ilość paliwa wtryskiwanego do cylindrów silnika. utrzymując w ten sposób optymalną proporcję mieszanki paliwowo-powietrznej (jest to konieczne dla sprawnego działania katalizatora). Czuły element czujnika stężenia tlenu umiejscowiony jest w strumieniu spalin (przed katalizatorem). Czujnik może działać tylko wtedy, gdy jego element czuły zostanie podgrzany do temperatury co najmniej 300°C. Aby skrócić czas nagrzewania, w czujnik wbudowano element grzejny.



Aby silnik spełniał normę emisji spalin EURO IV, w układzie wydechowym za katalizatorem montuje się drugi czujnik stężenia tlenu.

Uwaga! Obecność związków ołowiu i krzemu w spalinach może spowodować awarię czujnika stężenia tlenu. W związku z tym nie dopuszcza się stosowania benzyny ołowiowej. Podczas naprawy silnika nie należy stosować uszczelniacza o dużej zawartości silikonu (związki krzemu), którego opary mogą przedostawać się do cylindrów poprzez układ wentylacji skrzyni korbowej, a następnie do układu wydechowego. Należy użyć środka uszczelniającego oznaczonego jako bezpieczny do stosowania z czujnikiem tlenu.

Czujnik temperatury płynu chłodzącego (DTOZH) – element półprzewodnikowy, termistor, którego rezystancja elektryczna zmienia się wraz ze zmianą temperatury otoczenia. Czujnik temperatury płynu chłodzącego zamontowany jest w obudowie termostatu. Na podstawie rezystancji czujnika ECU ocenia stan termiczny silnika. Uzyskane dane służą do obliczenia większości poleceń sterujących elementami układu sterowania silnikiem, a także do załączenia wentylatora elektrycznego układu chłodzenia silnika. W przypadku awarii czujnika temperatury płynu chłodzącego, jednostka sterująca elektroniczna przełącza układ na tryb rezerwowy.



Czujnik prędkości pojazdu zamontowany na skrzyni biegów. Zasada działania czujnika opiera się na efekcie Halla, który polega na generowaniu impulsów przez czujnik. ECU oblicza prędkość pojazdu. Sygnał z czujnika trafia również do prędkościomierza.



Układ zapłonowy silnika wykorzystuje jedną cewkę zapłonową. Składa się z dwóch dwuzaciskowych cewek zapłonowych umieszczonych w jednej obudowie. Powstawanie iskry następuje w dwóch cylindrach jednocześnie (1-4 lub 2-3). Cewka zapłonowa połączona jest ze świecami zapłonowymi za pomocą czterech przewodów wysokiego napięcia z nieusuwalnymi końcówkami.



Silniki wykorzystują świece zapłonowe A17DVRM, gdzie:

• A - gwint M14x1,25;
• 17 — ocena cieplna;
• D — długość części gwintowanej 19 mm, z płaską powierzchnią przylegania;
• B — wysunięcie stożka termicznego izolatora poza koniec gwintowanej części obudowy;
• R - wbudowany rezystor;
• M - bimetaliczna elektroda centralna.

Silnik może być wyposażony w podobne świece zapłonowe innych producentów:

• WR7DCX (BOSCH);
• LR15YC-1 (BRISK).

Dysza — jest elektromagnetycznym zaworem iglicowym, na którego wylocie znajduje się spryskiwacz z czterema kalibrowanymi otworami. Wtryskiwacz otwiera się po otrzymaniu sygnału z ECU, a paliwo pod ciśnieniem jest wtryskiwane bezpośrednio do zaworu dolotowego. Ilość paliwa dostarczanego do cylindra jest regulowana czasem otwarcia wtryskiwacza. Silnik wyposażony jest w jeden wtryskiwacz na cylinder.



Zawór odpowietrzający pojemnika parownika zamontowany na obudowie filtra powietrza (więcej szczegółów "System zasilania").

Blok złącza diagnostycznego przeznaczony do podłączenia zewnętrznego urządzenia diagnostycznego do systemu zarządzania silnikiem. Blok zamontowany jest po prawej stronie konsoli środkowej.