Перехід на нові норми токсичності означає підвищення вимог до зниження токсичності вихлопних газів при різних режимах роботи двигуна.
На прикладі сучасних моделей легкових автомобілів Волзького автозаводу - ВАЗ-11183 Лада Калина і ВАЗ-2170 Лада Пріора - розглянемо пристрій і діагностику елементів системи управління двигуном під норми токсичності Євро-3.
Пристрій і принцип роботи системи управління двигуном
Для вирішення завдання щодо зниження токсичності вихлопних газів в системах управління двигуном зазначених автомобілів застосований новий підхід - значне скорочення часу прогріву каталітичного нейтралізатора до 400. 600 ° С.
Мал. 1. Приймальна труба з нейтралізатором
Мал. 2. Схема системи управління двигуном автомобіля ВАЗ-2170 "Лада Пріора"
Раніше нейтралізатор був розташований віддалено від приймальні труби, та й сама прийомна труба була виконана із сплавів чавуну. Все це сприяло повільного прогріванню нейтралізатора.
Для зниження втрат тепла і прискорення прогріву нейтралізатора були прийняті радикальні зміни в конструкції - це зменшення маси колектора (тепер він виготовлений зі сталі) і поєднання колектора з нейтралізатором.
Загальний вигляд приймальні труби з нейтралізатором показаний на рис. 1. Крім того, в модернізованої системи управління двигуном з'явилося кілька нових датчиків.
На рис. 2 приведена схема системи управління двигуном автомобіля ВАЗ-2170 "Лада Пріора". На ньому наведено такі позначення:
1 - електронний блок управління (ЕБУ);
2 - колодка джгута системи запалювання до панелі приладів;
3 - основний блок запобіжників;
4 - датчик швидкості;
5 - датчик нерівної дороги (ДНД);
6 - датчик контрольної лампи тиску масла;
7 - датчик положення дросельної заслінки (ДПДЗ);
8 - датчик температури охолоджуючої рідини (ДТОЖ);
9 - датчик покажчика температури охолоджуючої рідини;
10 - датчик масової витрати повітря (ДМРВ);
11 - регулятор холостого ходу (РХХ);
12 - реле електробензонасоса;
13 - запобіжник ланцюга харчування електробензонасоса (15А);
14 - реле запалювання;
15 - запобіжник реле запалювання (15А);
16 - запобіжник ланцюга харчування ЕБУ (7,5А);
17 - датчик положення колінчастого валу (ДПКВ);
18 - керуючий датчик кисню (УДК);
20 - датчик детонації;
21 - електромагнітний клапан продувки адсорбера;
22 - діагностичний датчик кисню (ДДК);
23 - котушка запалювання;
24 - свічки запалювання;
26 - колодка проводів котушок запалювання до джгута системи запалювання;
27 - колодка системи запалювання до джгута проводів котушок запалювання;
28 - колодка джгута запалювання до форсунок;
29 - колодка джгута форсунок до системи запалювання.
Робота електронного блоку управління
Електронний блок управління (ЕБУ) отримує всю необхідну інформацію з датчиків і управляє виконавчими механізмами. На автомобілях ВАЗ-11183 "Лада Калина" та ВАЗ-2170 "Лада Пріора" ЕБУ встановлюється під консоллю панелі приладів.
Виконавчими механізмами для ЕБУ є регулятор холостого ходу, котушки запалювання, паливні форсунки, нагрівач кисневих датчиків, клапани продувки адсорбера, головне реле і інші вузли. В процесі роботи ЕБУ обмінюється даними з іммобілізатор [1] (за умови, якщо даний режим включений) по цифровому інтерфейсу.
Крім того, ЕБУ виконує функцію діагностики всієї системи управління двигуном. При несподіваній несправності включається індикатор, розміщений на приладовому щитку, одночасно у власній незалежній пам'яті ЕБУ фіксується і зберігається код помилки.
Номери контактів ЕБУ і їх призначення наведені в таблиці.
Призначення і принцип роботи датчиків і виконавчих механізмів
Більшість використовуваних в автомобілі датчиків резистивного типу - терморезистори і потенціометри. До них відносяться датчик температури охолоджуючої рідини (ДТОЖ), датчик температури повітря (ДТВ) і датчик положення дросельної заслінки (ДПДЗ). Датчик детонації (ДД) являє собою п'єзоелемент.
Познайомимося з описом основних датчиків.
Керуючий датчик кисню
Для ефективної роботи по зниженню токсичності відпрацьованих газів необхідно забезпечити співвідношення повітря і палива в пропорції 14,7 / 1. При цьому складі нейтралізатор більш ефективно знижує кількість вуглеводнів і окису азоту, що входять до складу відпрацьованих газів.
Для коригування визначення тривалості імпульсу впорскування потрібна інформація для ЕБУ про наявність кисню в відпрацьованих газах, яку забезпечує керуючий датчик кисню (УДК).
Цей датчик встановлюється безпосередньо в приймальній трубі системи випуску відпрацьованих газів. Чутливий елемент датчика знаходиться безпосередньо в потоці відпрацьованих газів. Він виробляє напругу в межах 55.850 мВ.
Від ЕБУ на УДК подається опорна напруга, вихідна напруга датчика знаходиться в межах 300.600 мВ (при непрогрітому датчику). У міру прогріву датчика його внутрішній опір зменшується, і він формує напругу, пропорційне кількості кисню. Сигнал з УДК подається на ЕБУ, який управляє топливоподачей на рампу форсунок і роботою всієї системи запалювання в цілому.
Діагностичний датчик кисню
Як уже зазначалося, для зниження вмісту токсичних речовин у відпрацьованих газах використовується нейтралізатор, який перетворює їх на водяну пару і вуглекислий газ. ЕБУ контролює процес окислення за допомогою діагностичного датчика кисню (ДДК). Робота ДДК заснована на тому ж принципі, що і УДК. Напруга, сформований датчиком, знаходиться в межах 550.800 мВ.
На рис. 3 показані місця розташування керуючого і діагностичного датчиків на системі випуску, а на рис. 4 - пристрій датчика кисню.
Датчик положення колінчастого вала
Датчик положення колінчастого вала (ДПКВ) - електромагнітного типу. Він розташовується в безпосередній близькості від задає диска, закріпленого на колінчастому валу двигуна (рис. 5).
Чутлива поверхня датчика звернена до зубів задає диска, повітряний зазор між вершинами зубів і датчиком становить 1 мм.
Мал. 3. Місця розташування керуючого і діагностичного датчиків на системі випуску
Мал. 4. Пристрій датчика кисню
Мал. 5. Датчик положення колінчастого вала
Ставить диск являє собою зубчасте колесо з 60-ю зубами з кроком 6 °. Для синхронізації роботи на диску відсутні два зуба - початок відліку.
При обертанні задає диска в обмотці датчика формуються імпульси змінного струму, сигнал подається на ЕБУ. На рис. 6 показано пристрій ДПКВ.
Мал. 6. Пристрій ДПКВ
Робота датчика фаз (ДФ) заснована на ефекті Холла. Він встановлюється на блоці головок циліндрів.
На розподільному валу є виступ, який при проходженні торця датчика формує напруги низького рівня на ЕБУ, що відповідає положенню 1-го циліндра.
Датчик нерівної дороги
Робота датчика нерівної дороги (ДНД) заснована на п'єзоефекті. Датчик встановлюється на правій стійці кузова (по ходу руху) в моторному відсіку автомобіля. На рис. 7 показано розташування датчика на ВАЗ-11183 "Лада Калина", а на рис. 8 - на ВАЗ-2170 "Лада Пріора".
Датчик призначений для вимірювання амплітуди коливань кузова автомобіля.
При русі автомобіля по нерівній дорозі кутова швидкість обертання колінчастого вала незначно змінюється. При цьому формується помилковий сигнал положення колінчастого вала і виникають пропуски займання.
Для вирішення даної проблеми сформований сигнал з датчика подається на ЕБУ, який тимчасово
Мал. 7. Розташування датчика ДНД на ВАЗ-11183 "Лада Калина"
Мал. 8. Розташування датчика ДНД на ВАЗ-2170 "Лада Пріора"
відключає паливну форсунку "проблемного" циліндра. Після усунення збою ЕБУ включає "проблемний" циліндр.
Управління уприскуванням під час усунення збоїв в роботі системи запалювання стало можливе тільки при фазованого уприскуванні палива (форсунки в цьому режимі працюють по черзі, а не парами). Регулятор холостого ходу
Регулятор холостого ходу (РХХ) складається з клапана з запірної голкою, що переміщується кроковим двигуном.
Клапан встановлений в обхідному каналі подачі повітря дросельного блоку (рис. 9). Він регулює частоту обертання колінчастого двигуна валу на холостому ходу, при закритій дросельної заслінки.
Мал. 9. Регулятор холостого ходу
Під час збільшення оборотів холостого ходу ЕБУ відкриває клапан, тим самим збільшує подачу повітря в обхід дросельної заслінки.
Від роботи системи регулювання холостого ходу залежить і токсичність відпрацьованих газів.
Діагностика управління роботою двигуна
Для проведення діагностичних робіт не потрібно поглиблених знань в галузі електроніки та обчислювальної техніки.
Будуть потрібні лише досвід роботи з цифровим мультиметром, а також здатність відрізнити справний стан вузла від несправного.
Слід також врахувати, що для повної діагностики потрібне застосування засобів діагностики. До них можна віднести спеціалізовані діагностичні тестери, які дозволяють задати тестовий режим і прочитати код помилки, що видається ЕБУ з буквено-цифровою індикацією на дисплеї.
Комплексна діагностика системи управління двигуном реалізується за допомогою спеціалізованого тестера або персонального комп'ютера зі спеціалізованим програмним забезпеченням.
Підключення тестера або ПК проводиться до діагностичного роз'єму, який встановлений в автомобілі.
Діагностичний роз'єм і призначення його контактів показані на рис. 10. В автомобілі ВАЗ-11183 "Лада Калина" він розміщений під нішею для дрібних предметів поряд з ручкою КПП, а в автомобілі ВАЗ-2170 "Лада Пріора" - на задній частині ящика рукавички.
Мал. 10. Діагностичний роз'єм
Обмін інформацією між ЕБУ автомобіля і діагностичним приладом проводиться по цифровому інтерфейсу.
На рис. 11 показана фізична архітектура послідовного каналу передачі даних, де К - лінія для обміну даними між блоками і тестером, L - лінія для читання даних з ЕБУ, W - лінія для обміну інформацією між ЕБУ і Іммобіл-Лайзером.
Мал. 11. Фізична архітектура послідовного каналу передачі даних