Система управления двигателем ВАЗ-2107, -21047.

Система управления двигателем автомобилей ВАЗ-2107, -21047.

Система управления двигателем (ВАЗ-2104 и ВАЗ-21067).

Схема расположения элементов систем питания и управления двигателем.

1 – аккумуляторная батарея; 2 – главное реле; 3 – выключатель зажигания; 4 – нейтрализатор; 5 – адсорбер; 6 – датчик концентрации кислорода; 7 – форсунка; 8 – топливная рампа; 9 – регулятор давления топлива; 10 – регулятор холостого хода; 11 – воздушный фильтр; 12 – диагностический разъем; 13 – датчик массового расхода воздуха; 14 – тахометр; 15 – лампа контроля работы системы управления двигателем; 16 – датчик положения дроссельной заслонки; 17 – корпус дроссельной заслонки; 18 – модуль зажигания; 19 – датчик скорости; 20 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 21 – контроллер; 22 – свеча зажигания; 23 – топливный фильтр; 24 – датчик положения коленчатого вала; 25 – электровентилятор системы охлаждения; 26 – реле электровентилятора системы охлаждения; 27 – реле электробензонасоса; 28 – узел электробензонасоса с датчиком указателя уровня топлива; 29 – топливный бак; 30 – перепускной клапан; 31 – двухходовой клапан; 32 – гравитационный клапан.

Расположение элементов систем питания и управления двигателем.

1 – датчик температуры охлаждающей жидкости (расположен в отводящем патрубке рубашки охлаждения – на фото не виден); 2 – регулятор холостого хода; 3 – датчик положения дроссельной заслонки; 4 – корпус дроссельной заслонки; 5 – топливная рампа с форсунками и регулятором давления топлива (закреплена на впускной трубе – на фото не видны); 6 – ресивер; 7 – контроллер, блок реле и предохранителей системы управления (расположены в салоне автомобиля – на фото не видны); 8 – датчик концентрации кислорода (расположен на приемной трубе – на фото не виден); 9 – датчик скорости автомобиля (расположен на коробке передач – на фото не виден); 10 – топливный фильтр; 11 – адсорбер системы улавливания паров топлива; 12 – модуль зажигания; 13 – корпус воздушного фильтра; 14 – датчик массового расхода воздуха; 15 – датчик положения коленчатого вала (расположен на крышке привода распределительного вала – на фото не виден).

Описание конструкции.

Двигатель оснащен системой распределенного впрыска топлива (на каждый цилиндр отдельная форсунка) с электронным управлением. Эта система обеспечивает выполнение норм Евро-2 на токсичные выбросы и испарения при сохранении высоких ездовых качеств и низкого расхода топлива.

Электронный блок управления системы впрыска – контроллер – представляет собой мини-компьютер специального назначения. Контроллер установлен в салоне и прикреплен к щитку передка за вещевым ящиком. Контроллер содержит два вида памяти – оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ). 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 кривых момента и мощности, расход топлива и т. п. ППЗУ энергонезависимо, т. е. ее содержимое не изменяется при отключении питания.

Датчики системы управления 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. Исключение составляет датчик положения коленчатого вала -при неисправности датчика или его цепей двигатель работать не может. Также двигатель не может работать при одновременном выходе из строя нескольких датчиков. Датчики неремонтопригодны, при выходе из строя их заменяют.

Лампа контроля системы управления двигателем – «CHECK ENGINE» – находится в блоке сигнализаторов над выключателем освещения приборов и информирует водителя о неисправностях, но не запрещает дальнейшее движение автомобиля.

Если система исправна, то при включении зажигания лампа загорается, и гаснет сразу после пуска двигателя.

Если она горит при работающем двигателе, в системе управления двигателем имеются неисправности, условные коды которых контроллер записывает в память (ОЗУ). Если в дальнейшем неисправность пропала (например, восстановился контакт в цепи датчика), лампа может погаснуть; при этом код неисправности не стирается, а сохраняется в памяти и может быть считан с помощью диагностического оборудования, подключаемого к диагностическому разъему. Он расположен под вещевым ящиком на кронштейне блока реле и предохранителей. Чтобы стереть коды неисправностей из памяти контроллера, нужно отключить аккумуляторную батарею не менее чем на 10 с (или выбрать соответствующий режим на диагностическом приборе). Отказ некоторых элементов систем питания (электробензонасоса и его цепи) и управления (модуля зажигания, свечей и высоковольтных проводов) не определяется контроллером, и, следовательно, лампа контроля системы управления двигателем при этом не загорается. Однако при перебоях в искрообразовании контроллер может выдавать код неверного сигнала датчика концентрации кислорода.

Датчик положения коленчатого вала установлен в отверстии прилива кронштейна крышки привода распределительного вала. Датчик выдает контроллеру информацию об угловом положении и частоте вращения коленчатого вала. Датчик представляет собой катушку индуктивности; она реагирует на прохождение зубьев шкива коленчатого вала 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. Установочный зазор между сердечником датчика и зубьями шкива составляет 1,0±0,2 мм. При выходе из строя датчика или его цепей двигатель перестает работать и загорается лампа «CHECK ENGINE».

Датчик температуры охлаждающей жидкости ввернут в резьбовое отверстие отводящего патрубка рубашки охлаждения двигателя (на головке блока цилиндров). Датчик представляет собой терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом, т. е. его сопротивление уменьшается при повышении температуры. Контроллер подает на датчик стабилизированное напряжение +5В через резистор и по падению напряжения рассчитывает состав смеси. При выходе из строя датчика или его цепей загорается лампа «CHECK ENGINE» и постоянно работает электровентилятор системы охлаждения (при включенном зажигании).

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) установлен на оси дроссельной заслонки и представляет собой потенциометр. На один вывод датчика подается опорное напряжение +5В, а другой соединен с «массой» контроллера. С третьего вывода датчика – потенциометра (ползунка) -снимается сигнал для контроллера. При выходе из строя ДПДЗ или его цепей загорается лампа «CHECK ENGINE». При этом функции ДПДЗ берет на себя датчик массового расхода воздуха, а обороты холостого хода не опускаются ниже 1 500 мин⁻¹.

Датчик массового расхода воздуха расположен между корпусом воздушного фильтра и рукавом подвода воздуха к корпусу дроссельной заслонки. В датчике используется термоанемометрический метод измерения расхода, который основан на сносе тепла движущимся потоком воздуха. При помещении в движущуюся воздушную среду нагреваемого током терморезистора (преобразователя термоанемометра) снос тепла потоком воздуха является основным фактором, влияющим на теплоотдачу терморезистора. Сопротивление терморезистора изменяется вследствие охлаждения потоком, в результате чего резистор действует как датчик расхода воздуха. При выходе из строя датчика массового расхода воздуха или его цепей загорается лампа «CHECK ENGINE». При этом функции датчика берет на себя ДПДЗ.

Датчик концентрации кислорода (кислородный датчик, лямбда-зонд) установлен в приемной трубе системы выпуска отработавших газов. Кислород, содержащийся в отработавших газах, создает разность потенциалов на выходе датчика, изменяющуюся приблизительно от 0,1В (много кислорода – бедная смесь) до 0,9В (мало кислорода – богатая смесь). По сигналу от датчика концентрации кислорода контроллер корректирует подачу топлива форсунками в цилиндры, так чтобы состав отработавших газов был оптимальным для эффективной работы нейтрализатора (напряжение кислородного датчика около 0,5 В). Для нормальной работы датчик кислорода должен иметь температуру не ниже 360 °C, поэтому для быстрого прогрева после запуска двигателя в датчик 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 концентрации кислорода. При выходе из строя датчика концентрации кислорода или его цепей загорается лампа «CHECK ENGINE».

Датчик скорости автомобиля установлен на корпусе привода спидометра коробки передач. Принцип его действия основан на эффекте Холла. Датчик выдает контроллеру прямоугольные импульсы напряжения (нижний уровень – не более 1 В, верхний – не менее 5В) с частотой, пропорциональной скорости вращения ведущих колес. По сигналам датчика контроллер отключает впрыск топлива на режиме принудительного холостого хода – торможение двигателем с полностью закрытой дроссельной заслонкой.

Система зажигания входит в систему управления двигателем. Она состоит из модуля зажигания, высоковольтных проводов и свечей зажигания. При эксплуатации система не требует обслуживания и регулировки.

Модуль зажигания установлен на кронштейне, закрепленном с левой стороны блока цилиндров. Он включает в себя два управляющих электронных блока и два высоковольтных трансформатора (катушки зажигания). К выводам высоковольтной обмотки одного трансформатора подключены свечные провода 1- и 4-го цилиндров, к выводам другого – 2- и 3-го цилиндров. Таким образом, искра одновременно проскакивает в двух цилиндрах (1-4 или 2-3) – в одном в конце такта сжатия (рабочая искра), в другом в конце такта выпуска (холостая). Модуль зажигания неремонтопригоден, при выходе из строя его заменяют.

Свечи зажигания А17ДВРМ или их аналоги с помехоподавительным резистором (сопротивление 4-10 кОм) и центральным электродом с медным сердечником. Зазор между электродами составляет 1,0-1,1 мм.

Блок реле и предохранителей системы управления двигателем установлен над полкой панели приборов. В состав блока входят три предохранителя (на 15А) и три реле (главное, электробензонасоса и электровентилятора системы охлаждения). Силовые контакты всех реле замыкаются по командам контроллера. Один предохранитель на 15А защищает цепь постоянного питания контроллера, второй – силовые цепи главного реле, а третий – силовую цепь реле электробензонасоса.

Элементы системы управления двигателем – контроллер, датчики, модуль зажигания, регулятор холостого хода, блок реле и предохранителей, электробензонасос – соединены между собой и системой электрооборудования автомобиля отдельным жгутом проводов.

Питание к элементам системы подводится через плавкую вставку, выполненную в виде отрезка провода серого цвета, сечением 1 мм², подсоединенного к клемме «плюсового» провода аккумуляторной батареи. Другим концом провод соединен с красным проводом (сечением 6 мм²) жгута проводов системы управления двигателем.

При обслуживании и ремонте системы управления двигателем всегда выключайте зажигание (в некоторых случаях необходимо отключить аккумуляторную батарею), а при проведении сварочных работ на автомобиле отсоединяйте жгут проводов от контроллера. Контроллер содержит электронные компоненты, которые могут быть повреждены статическим электричеством, поэтому не прикасайтесь руками к его выводам. Перед сушкой автомобиля в сушильной камере (после покраски) снимите контроллер. На работающем двигателе не отсоединяйте и не поправляйте колодки жгутов проводов системы управления (в том числе клеммы проводов на выводах аккумуляторной батареи). Не запускайте двигатель, если клеммы проводов на выводах аккумуляторной батареи и «массовые» провода на двигателе не затянуты или загрязнены.

Работа системы управления.

Контроллер получает команду на запуск системы управления при включении зажигания. Во время работы контроллер обрабатывает информацию от датчиков (положения коленчатого вала, положения дроссельной заслонки, массового расхода воздуха, температуры охлаждающей жидкости, концентрации кислорода (лямбда-зонда) и скорости автомобиля) и в зависимости от режима работы двигателя выдает команды управления на форсунки, модуль зажигания, регулятор холостого хода, клапан продувки адсорбера, реле электробензонасоса и реле электровентилятора системы охлаждения.

Угол опережения зажигания рассчитывается контроллером в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, нагрузки на двигатель (массовый расход воздуха и положение дроссельной заслонки) и температуры охлаждающей жидкости.

Состав смеси регулируется длительностью управляющего импульса, подаваемого на форсунки (чем длиннее импульс, тем больше количество топлива). Топливо может подаваться в цилиндры двигателя синхронно (при этом попарно включаются форсунки 1-4 или 2-3 цилиндров – в зависимости от положения коленчатого вала) или асинхронно (независимо от положения коленчатого вала работают все форсунки). Последний режим используется при пуске двигателя.

Если при проворачивании коленчатого вала двигателя стартером дроссельная заслонка открыта более чем на 75 %, контроллер воспринимает ситуацию как режим продувки цилиндров и не выдает импульсы на форсунки, перекрывая подачу топлива. Так поступают, если есть подозрение, что смесь переобогащена (двигатель «залит» топливом) и потому не воспламеняется. 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 воспламенения горючей смеси) и длительность импульса впрыскивания (для компенсации увеличения времени открытия форсунки). При увеличении напряжения питания уменьшаются время накопления энергии в катушках зажигания и длительность подаваемого на форсунки импульса.

Снятие контроллера.

Отсоединяем клемму «минусового» провода от вывода аккумуляторной батареи.

Для удобства демонтажа контроллера снимаем полку панели приборов.