Opis układu zarządzania silnikiem (Vesta 2180)

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 - elektroniczny, z rozproszonym wtryskiem paliwa fazowym (czyli paliwo wtryskiwane jest do kolektora dolotowego każdego cylindra zgodnie z cyklem pracy silnika). System składa się z następujących elementów:

• jednostka sterująca elektroniczna;
• czujniki:
• 1) czujnik położenia wału korbowego;
• 2) czujnik położenia wałka rozrządu;
• 3) czujnik położenia przepustnicy (wbudowany w zespół przepustnicy);
• 4) czujnik spalania stukowego;
• 5) czujnik temperatury płynu chłodzącego;
• 6) czujnik ciśnienia bezwzględnego i temperatury powietrza w kolektorze dolotowym;
• 7) dwa czujniki stężenia tlenu;
• 8) elektroniczny pedał gazu (czujnik położenia pedału gazu);
• 9) czujnik położenia pedału hamulca;
• 10) czujnik położenia pedału sprzęgła
• 11) czujnik ciśnienia układu klimatyzacji;
• siłowniki:
• 1) przekaźnik główny;
• 2) przekaźnik pompy paliwa;
• 3) wtryskiwacze;
• 4) cewki zapłonowe;
• 5) przekaźnik wentylatora elektrycznego układu chłodzenia;
• 6) Siłownik przepustnicy elektrycznej (wbudowany w zespół przepustnicy);
• 7) zawór elektromagnetyczny układu zmiany długości kolektora dolotowego;
• 8) Kontrolka awarii silnika;
• 9) zawór odpowietrzający adsorbera;
• przewody łączące;
• blok złącza diagnostycznego.

System zarządzania silnikiem integruje również:

• prędkościomierz;
• tachometr.

Głównym elementem sterującym systemem jest elektroniczna jednostka sterująca (ECU), często nazywana kontrolerem z wbudowanym mikroprocesorem. W istocie ECU jest specjalistycznym minikomputerem, w którym zainstalowany jest tylko jeden program - sterowanie silnikiem, a czujniki i siłowniki stanowią wyposażenie peryferyjne tego komputera; jednostka 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 (PROM).



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. Po odłączeniu akumulatora od układu elektrycznego pojazdu wszystkie informacje zapisane w pamięci RAM zostaną usunięte.

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.





Czujnik położenia wału korbowego (CPS) 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 cylindrze. 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 położenia wałka rozrządu (CPS) ma za zadanie generować sygnał, na podstawie którego ECU określa górny martwy punkt (GMP) tłoka pierwszego cylindra podczas suwu sprężania. Czasami ten czujnik nazywany jest czujnikiem fazowym. Zasada działania czujnika Halla. Gdy przez otwór w ściance czujnika odbywa się występ pierścienia zamontowanego na kole pasowym wałka rozrządu zaworów ssania, czujnik podaje na ECU sygnał elektryczny. W przypadku awarii zaworu DPRV, elektroniczna jednostka sterująca przełącza system w tryb rezerwowy.

Czujnik położenia wałka rozrządu jest urządzeniem elektronicznym, którego nie można naprawić. Jeśli czujnik jest uszkodzony, należy go wymienić.







Czujnik spalania stukowego (DS) jest piezoelektryczny i reaguje na wibracje 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.





Czujnik ciśnienia bezwzględnego i temperatury powietrza w kolektorze dolotowym zamontowany jest na jego górze.



Do pomiaru ciśnienia czujnik wykorzystuje element piezoelektryczny, którego sygnał zmienia się proporcjonalnie do ciśnienia w kolektorze dolotowym. Na podstawie sygnału czujnika, ECU oblicza ilość powietrza dostającego się do cylindrów silnika. Jeżeli czujnik jest uszkodzony, ECU przełącza układ w tryb awaryjny i włącza kontrolkę usterki na desce rozdzielczej.

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

Aby silnik mógł spełniać bardziej rygorystyczne normy emisji, siłownik przepustnicy został wyposażony 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 5-6.

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 zacinanie (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.

Przyczyną nieprawidłowego działania lub awarii przepustnicy może być uszkodzenie 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, opuścić 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 wysyła 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 (dla samochodu z manualną skrzynią biegów) działa na tej samej zasadzie co wyłącznik świateł stopu.

Czujnik stężenia tlenu wysyła sygnał wyjściowy, który sterownik silnika wykorzystuje do określenia stężenia tlenu w spalinach. Na podstawie otrzymanych danych ECU koryguje ilość paliwa wtryskiwanego do cylindrów silnika, tym samym utrzymując optymalną proporcję mieszanki powietrza z paliwem (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 mieć pewność, że silnik spełnia rygorystyczne normy emisji, w układzie wydechowym, za neutralizatorem, montowany jest drugi czujnik stężenia tlenu.

(Oryginał opublikowano na stronie internetowej: «www.LadaMan.ru»)

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.

Aby ograniczyć emisję oparów benzyny ze zbiornika paliwa, układ paliwowy silnika wyposażony jest w układ odzyskiwania oparów paliwa (więcej szczegółów w rozdziale. "System zasilania"). Jednym z elementów tego układu jest zawór odpowietrzający adsorbera. Jego pracą steruje komputer sterujący silnikiem. Zawór odpowietrzający adsorber znajduje się w komorze silnika po prawej stronie.

Czujnik temperatury płynu chłodzącego (CTS) jest urządzeniem półprzewodnikowym, termistorem, którego rezystancja elektryczna zmienia się w zależności od zmiany 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.



Silnik wykorzystuje cztery cewki zapłonowe. Montowane są bezpośrednio na świecach zapłonowych. Dzięki temu wyeliminowano zmniejszenie mocy iskry spowodowane upływem prądu (jest to możliwe, gdy izolacja przewodów wysokiego napięcia jest uszkodzona).



Silniki wykorzystują świece zapłonowe AU17DVRM, gdzie:

• A - gwint M 14x1,25;
• U — część sześciokątna korpusu pod klucz 16 mm;
• 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 świece zapłonowe różnych producentów; podobny typ (patrz tabela 9.2.1).

Dysza stanowi elektromagnetyczny zawór iglicowy, na którego rurze wylotowej umieszczony jest rozpylacz 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 adsorbera jest zamontowany na obudowie filtra powietrza (więcej szczegółów w. "System zasilania").

Blok złącza diagnostycznego przeznaczony jest do podłączenia zewnętrznego urządzenia diagnostycznego (na przykład DST-2M) do systemu zarządzania silnikiem. Blok zamontowany jest po lewej stronie pod deską rozdzielczą.