Система управления двигателем

Двигатель ВАЗ-2111 оснащен системой распределенного впрыска топлива (на каждый цилиндр отдельная форсунка) с электронным управлением.

Схема системы управления двигателем ВАЗ-2111: 1 — главное реле системы управления; 2 — выключатель зажигания; 3 — нейтрализатор; 4 — датчик концентрации кислорода; 5 — форсунка; 6 — топливная рампа; 7 — регулятор давления топлива; 8 — регулятор холостого хода; 9 — воздушный фильтр; 10 — колодка диагностики; 11 — датчик массового расхода воздуха; 12 — спидометр; 13 — тахометр; 14 — датчик положения дроссельной заслонки; 15 — лампа контроля системы управления двигателем; 16 — дроссельный узел; 17 — блок управления АПС; 18 — модуль зажигания; 19 — датчик температуры охлаждающей жидкости; 20 — контроллер; 21 — свеча зажигания; 22 — датчик детонации; 23 — топливный фильтр; 24 — реле включения вентилятора; 25 — электровентилятор системы охлаждения; 26 — реле включения электробензонасоса; 27 — топливный бак; 28 — электробензонасос с датчиком указателя уровня топлива; 29 — сепаратор паров бензина; 30 — гравитационный клапан; 31 — предохранительный клапан; 32 — датчик скорости; 33 — датчик положения коленчатого вала; 34— двухходовой клапан

Расположение элементов системы управления двигателем: 1 — форсунка (не видна); 2 — датчик положения коленчатого вала (не виден); 3 — регулятор холостого хода (не виден); 4 — датчик положения дроссельной заслонки; 5 — датчик кислорода (не виден); 6 — регулятор давления топлива в топливной рампе; 7 — датчик скорости (не виден); 8 — датчик массового расхода воздуха; 9 — датчик температуры охлаждающей жидкости; 10 — модуль зажигания; 11 — датчик детонации

При обслуживании и ремонте системы управления двигателем всегда отключайте зажигание. При проведении сварочных работ отсоединяйте колодку жгута проводов от контроллера. Контроллер содержит электронные компоненты, которые могут быть повреждены статическим электричеством, поэтому не касайтесь руками его выводов. Перед сушкой автомобиля в сушильной камере (после покраски) снимите контроллер. На работающем двигателе не отсоединяйте и не поправляйте колодки проводов (в том числе выводы аккумуляторной батареи). Не пускайте двигатель, если выводы аккумуляторной батареи и провода «массы» на двигателе и кузове не затянуты или загрязнены.

КОНТРОЛЛЕР СИСТЕМЫ ВПРЫСКА (БЛОК УПРАВЛЕНИЯ)

Представляет собой мини-компьютер специального назначения. Он содержит три вида памяти: оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) и 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 кривых момента и мощности, расход топлива и т. п. ППЗУ энергонезависима, т. е. ее содержимое не изменяется при отключении питания. ППЗУ устанавливается в разъем на плате контроллера и может быть заменено отдельно (при выходе из строя контроллера исправное ППЗУ можно переставить на новый контроллер). В ЭПЗУ записываются коды автомобильной противоугонной системы АПС. Эта память также энергонезависима.

Контроллер закреплен на кронштейне под щитком панели приборов.

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 неисправности которого двигатель работать не может. Также двигатель не будет работать при одновременном выходе из

строя нескольких датчиков. Датчики неремонтопригодны, при выходе из строя их заменяют.

ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА

Установлен в приливе крышки масляного насоса. Он выдает контроллеру информацию об угловом положении и частоте вращения коленчатого вала. Датчик представляет собой катушку индуктивности; она реагирует на прохождение зубьев, выполненных на шкиве привода генератора, вблизи сердечника датчика. Срезанные два соседних зуба , образют впадину. При ее прохождении датчик генерирует так называемый опорный импульс синхронизации при каждом обороте коленчатого вала. Установочный зазор между сердечником и зубьями — 1,0±0,2 мм.

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. При выходе датчика из строя контроллер переводит электровентилятор системы охлаждения на постоянный режим работы.

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, не отсоединяя от него колодки жгута (провода можно проколоть тонкими иглами, подключенными к выводам вольтметра), измерьте напряжение между «массой» и выводом ползунка — 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 колодку жгута проводов, подключите омметр между выводом ползунка и любым из двух оставшихся выводов. Медленно поворачивайте сектор рукой, следя за показаниями стрелки. Во всем диапазоне рабочего хода скачков быть не должно. При выходе из строя ДПДЗ его функции берет на себя датчик массового расхода воздуха. При этом обороты холостого хода не опускаются ниже 1 200 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. При выходе из строя датчика массового расхода воздуха его функции берет на себя ДПДЗ.

ДАТЧИК ДЕТОНАЦИИ

Закреплен гайкой на шпильке в верхней части блока цилиндров под свечами зажигания. Действие датчика основано на пьезоэффекте: при сжатии пьезоэлектрической пластинки на ее концах возникает разность потенциалов. При детонации в датчике возникают импульсы напряжения, по которым контроллер регулирует опережение зажигания. Для правильной работы датчика гайка крепления должна быть затянута рекомендуемым моментом.

ДАТЧИК КОНЦЕНТРАЦИИ КИСЛОРОДА (КИСЛОРОДНЫЙ ДАТЧИК, ЛЯМБДА-ЗОНД)

Установлен в приемной трубе системы выпуска (см. тут). Кислород, содержащийся в отработавших газах, создает разность потенциалов на выходе датчика, изменяющуюся приблизительно от 0,1 (много кислорода — бедная смесь) до 0,9 В (мало кислорода — богатая смесь). По сигналу от датчика 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 пуска 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 напряжения на датчике. Как только датчик прогреется, он начинает изменять опорное напряжение. Тогда контроллер отключает нагрев датчика и начинает учитывать сигнал датчика кислорода.

ДАТЧИК СКОРОСТИ АВТОМОБИЛЯ

Установлен на приводе спидометра, закрепленном на коробке передач. Принцип его действия основан на эффекте Холла. Датчик выдает на контроллер импульсы напряжения прямоугольной формы (нижний уровень — не более 1 В, верхний — не менее 5 В) с частотой, пропорциональной скорости вращения ведущих колес.

РЕГУЛЯТОР ХОЛОСТОГО ХОДА

Поддерживает обороты холостого хода в пределах 820-880 мин^-1 независимо от нагрузки на двигатель (в частности, при включении и выключении мощных потребителей электроэнергии). Он представляет собой шаговый электродвигатель с микрометрическим винтом. При движении винта изменяется сечение перепускного воздушного канала между впускным патрубком и ресивером (в обход дроссельной заслонки). Неисправный регулятор рекомендуется заменять на станции технического обслуживания, где есть прибор, позволяющий управлять им (иногда при монтаже выступание винта регулятора требуется уменьшить). Лучше при покупке сразу проверить этот размер (см. тут).

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 включает в себя два управляющих электронных блока и два высоковольтных трансформатора (катушки зажигания). К выводам высоковольтных обмоток трансформаторов подключены свечные провода: к одному— 1 и 4-го цилиндров, к другому — 2 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 медным сердечником. Зазор между электродами—1,0-1,1 мм.

ПРЕДОХРАНИТЕЛИ И РЕЛЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ

Три предохранителя и три реле системы управления двигателем (главное, электробензонасоса и электровентилятора системы охлаждения двигателя) находятся в салоне под щитком панели приборов с правой стороны. Силовые контакты всех реле замыкаются по командам контроллера. Три предохранителя на 15 А защищают цепь постоянного питания блока управления, главное реле и его цепи, силовые контакты реле электробензонасоса и его цепь. Кроме предохранителей предусмотрена плавкая вставка в цепи питания системы управления двигателем (от вывода «плюс» аккумуляторной батареи до блока предохранителей системы управления). Она находится в моторном отсеке и выполнена в виде отрезка черного провода сечением 1 мм² (сечение основного провода — 6 мм²).

РАБОТА СИСТЕМЫ ВПРЫСКА

Контроллер получает команду на запуск системы управления при включении зажигания. Если активирована автомобильная противоугонная система, то дополнительно проверяется, совпадает ли ее кодовая посылка с кодом в памяти контроллера (при несовпадении двигатель не пускается).

Во время работы контроллер обрабатывает информацию от датчиков (положения коленчатого вала, дроссельной заслонки, массового расхода воздуха, температуры, кислорода (лямбда-зонда), детонации, скорости) и — в зависимости от режима работы двигателя — выдает команды управления на форсунки, модуль зажигания, регулятор холостого хода, клапан продувки адсорбера, реле включения топливного насоса и электровентилятора системы охлаждения.

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

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, при этом форсунки включаются попарно — для 1-4 и 2-3 цилиндров) и «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 и потому она не воспламеняется (двигатель «залит» и не пускается). 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 модуле зажигания (для надежного воспламенения 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.

Лампа контроля системы управления двигателем в комбинации приборов информирует водителя о неисправностях, но не запрещает дальнейшее движение автомобиля. Если система исправна, то при включении зажигания лампа загорается, но 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 колодке диагностики. Чтобы стереть коды из памяти контроллера, надо отключить аккумуляторную батарею не менее чем на 10 с (или выбрать соответствующий режим на диагностическом приборе). Отказ некоторых компонентов системы впрыска (электробензонасоса и его цепи, модуля зажигания, свечей и высоковольтных проводов) не определяется контроллером и, соответственно, лампа контроля системы управления двигателем при этом не загорается. Однако при перебоях в искрообразовании блок управления может выдавать код неверного сигнала датчика кислорода.