Описание работы системы управления двигателем Changan CS-35 с 2012 года

Описание работы

На данном автомобиле используется электронная система управления двигателем МЕ7.

Электронная система управления двигателем состоит из следующих компонентов:

- Различных датчиков, следящих за состоянием двигателя и условиями работы.

- Электронного блока управления двигателем, который управляет различными исполнительными приводами, основываясь на сигналах от датчиков.

- Различных исполнительных приводов.

1. Угольный адсорбер системы улавливания паров топлива. 2. Корпус электронной дроссельной заслонки. 3. Продувочный клапан угольного адсорбера системы улавливания паров топлива. 4. Датчик температуры и давления воздуха на впуске. 5. Топливная рампа. 6. Катушка и свеча зажигания. 7. Датчик положения распределительного вала. 8. Клапан подачи масла на фазовращатель. 9. Верхний датчик кислорода. 10. Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор. 11. Нижний датчик кислорода. 12. Датчик температуры охлаждающей жидкости. 13. Датчик детонации. 14. Датчик положения коленчатого вала. 15. Регулятор давления топлива. 16. Электронный топливный насос. 17. Педаль акселератора. 18. Противоугонная система. 19. Диагностический интерфейс. 20. Индикатор неисправности. 21. Шина данных CAN. 22. Электронный блок управления двигателем (контроллер).

В зависимости от выполняемых функций, электронную систему управления двигателем можно разделить на следующие подсистемы:

- Система управления впрыском топлива.

- Система управления холостым ходом.

- Система управления топливным насосом.

- Система управления зажиганием.

- Система управления вентилятором радиатора.

- Система управления улавливанием паров топлива.

- Система управления кондиционером.

- Система управления фазовращателями.

Входные и выходные сигналы системы управления двигателем

Главные входные сигналы датчиков электронного блока управления двигателем включают в себя:

- Сигнал датчика давления топлива.

- Сигнал датчика воздушного потока.

- Сигнал датчика положения дроссельной заслонки.

- Сигнал датчика температуры охлаждающей жидкости.

- Сигнал датчика скорости двигателя.

- Сигнал датчика фаз.

- Сигнал датчика детонации.

- Сигнал датчика кислорода.

- Сигнал датчика скорости автомобиля.

- Сигнал датчика давления системы кондиционирования.

После того, как вышеперечисленная информация попадает в электронный блок управления двигателем, она обрабатывается, и на её основании генерируются сигналы для исполнительных механизмов. Эти сигналы усиливаются в выходной управляющей цепи и передаются к соответствующим приводным устройствам. Выходными сигналами управляются:

- Мотор электронной дроссельной заслонки.

- Момент и продолжительность впрыска топлива.

- Реле топливного насоса.

- Время открытия продувочного клапана угольного адсорбера системы улавливания паров топлива.

- Угол опережения зажигания.

- Реле компрессора кондиционера.

- Реле вентилятора радиатора.

- Клапаны подачи масла на фазовращатели.

Система управления впрыском

Электронный блок управления двигателем управляет временем и продолжительностью впрыска топлива через форсунку (инжектор) во впускной порт головки блока цилиндров на основании сигналов различных датчиков для обеспечения требуемой топливовоздушной смеси при различных условиях вождения. Существует два типа фаз впрыска: первый – синхронный впрыск, когда топливо всегда впрыскиевает при определенном положении коленчатого вала; второй – асинхронный впрыск, который управляется на основании сигналов датчиков давления и температуры на впуске и прочих параметров.

Синхронный впрыск

При пуске двигателя воздух во впускном коллекторе неподвижен, внутреннее давление во впускном коллекторе соответствует окружающему атмосферному давлению. Электронная дроссельная заслонка открывается на определенный угол, основанный на фиксированных параметрах, определяемых пусковой температурой. Четыре форсунки производят впрыск топлива синхронно при каждом цикле. Количество впрыскиваемого топлива зависит от температуры двигателя. Прежде чем двигатель наберет определенную скорость, смесь должна быть обогащена. Как только двигатель будет запущен, система сразу начинает понижать частоту вращения коленчатого вала до минимального предела стабильной работы двигателя (600~700 об/мин), при этом пусковое обогащение смеси полностью отменяется.

Асинхронный впрыск

После пуска двигателя и выполнения следующих условий все топливные форсунки не будут управляться датчиком давления/температуры.

- Система впрыска топлива начинает впрыск при отсоединении подачи топлива.

- Степень открытия дроссельной заслонки больше определенного значения (дроссельная заслонка открылась слишком быстро).

Асинхронный впрыск быстро генерируется в указанных ситуациях.

Время впрыска

Главный элемент определения времени впрыска основывается на значении, которое вычисляется на основании частоты вращения двигателя, температуры и давления во впускном коллекторе (впускного воздушного потока) и различных компенсирующих значений, определяемых сигналами датчиков, которые используются для проверки двигателя и рабочих состояний.

Отсечка топлива

Впрыск прекращается (остановкой форсунки) при замедлении (например, при возврате дроссельной заслонки в положение холостого хода при работе двигателя на высоких оборотах). Благодаря этому несгоревшая смесь не выпускается из камеры сгорания и цикл работы двигателя возобновится при вышеупомянутых условиях.

Компенсация топливовоздушной смеси обратной связью (лямбда-регулирование)

Топливовоздушная смесь должна быть приближена к стехиометрическому отношению (1:14.7) для обеспечения полного эффекта от трехкомпонентного каталитического нейтрализатора и достижения высокой степени очистки выхлопных газов от СО, НС и NOx. Данное отношение обозначается греческой буквой λ (лямбда), а процесс поддержания топливовоздушной смеси нужной пропорции – лямбда-регулированием.

Лямбда-регулирование может работать только при оборудовании автомобиля датчиком кислорода. Этот датчик отслеживает содержание кислорода в выхлопных газах на входе в трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, генерируя напряжение около 100 мВ при обедненной смеси (λ > 1) или около 800 мВ при обогащенной смеси (λ < 1). Если λ = 1, происходит скачок напряжения. Реагируя на входные сигналы (λ больше или равно 1 при обедненной смеси, λ меньше или равно 1 при обогащенной смеси) замкнутая система лямбда-регулирования изменяет управляющие переменные, что приводит к поправочному коэффициенту в качестве множителя для корректировки продолжительности впрыска топлива. При возникновении любого из следующих условий электронный блок управления двигателем выходит из режима лямбда-регулирования:

- При пуске двигателя и соответствующем увеличении количества впрыскиваемого топлива.

- Если температура охлаждающей жидкости двигателя слишком низкая.

- Если увеличивается нагрузка на двигатель и соответственно увеличивается количество впрыскиваемого топлива.

- Если прекращается подача топлива.

- Если датчик кислорода не прогрет.

Система управления холостым ходом

Система управления может поддерживать стабильную частоту вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу посредством электронно-управляемой дроссельной заслонки. Частота вращения двигателя может изменяться по следующим причинам:

- Возникает нагрузка на двигатель (например, при включении кондиционера).

- Со временем изменяется состояние двигателя (например, двигатель прогревается).

- Происходит улучшение пусковой способности двигателя (т.е. при пуске впрыскивается больше топлива, чем при дальнейшей его работе).

- Регулируется топливовоздушная смесь в процессе замедления (функция буферизации замедления).

- Улучшается производительность двигателя при его прогреве.

Управление холостыми оборотами двигателя основывается на эффективной выходной информации электронного блока управления двигателем. Контроллер отслеживает состояние работы двигателя посредством сигналов от различных датчиков, и регулирует воздушный поток, управляя открытием дроссельной заслонки.

При остановке автомобиля дроссельная заслонка находится в положении холостого хода, а двигатель продолжает работать, при этом частота вращения коленчатого вала поддерживается на определенном значении холостого хода.

Управление топливным насосом

Электронный блок управления двигателем контролирует включение и выключение топливного насоса посредством соответствующего реле:

- Выключает насос через две секунды после выключения зажигания.

- Включает насос при пуске двигателя (пусковой сигнал двигателя поступает на контроллер).

- Включает насос при поступлении на контроллер сигнала от датчика положения распределительного вала.

Управление зажиганием

Система обеспечивает безраспределительное непосредственное зажигание в цилиндрах двигателя посредством включения и выключения внутренним силовым транзистором (Darlington), управляющим подачей тока на первичную обмотку катушки зажигания, вследствие чего катушка зажигания генерирует высокое напряжение.

Блок управления обеспечивает три формы контроля:

- Момент зажигания при пуске двигателя (время начального зажигания)

- Управление зажиганием после пуска двигателя

- Контроль текущего времени зарядки.

Управление зажиганием после пуска двигателя

Если лучший угол опережения зажигания двигателя после запуска можно подтвердить следующим образом, то зажигание может произойти в наиболее подходящий момент при различных условиях работы двигателя:

Лучший угол опережения зажигания = Угол опережения начального зажигания + Угол опережения основного зажигания + Различные компенсационные значения угла

Лучший угол опережения зажигания достигается на основе угла опережения начального зажигания плюс угол опережения основного зажигания, который определяется скоростью двигателя, а также компенсационными значениями угла опережения зажигания для охлаждения двигателя и поддержания оборотов на холостом ходу.

Если дроссельная заслонка открыта больше положения холостого хода, лучший угол опережения зажигания также достигается на основе угла опережения начального зажигания плюс угол опережения основного зажигания,

Управление вентилятором радиатора

Система управляет работой мотора вентилятора радиатора (включением и выключением) посредством соответствующего реле подачи питания.

При включении или выключении кондиционера мотор вентилятора радиатора тоже должен включаться или выключаться соответственно.

Внимание:

При включенном кондиционере вентилятор начинает вращаться с высокой скоростью после того, как давление хладагента в контуре системы кондиционирования превышает 15.2 бар.

Управление компрессором системы кондиционирования

Сигнал запроса от системы кондиционирования подается на электронный блок управления двигателем, который замыкает реле кондиционера и одновременно с этим отправляет сигнал об увеличении скорости двигателя на электронную дроссельную заслонку, а также включает вентилятор радиатора.

Для обеспечения достаточной выходной мощности и защиты двигателя система может остановить работу кондиционера в следующих случаях:

- Кондиционер выключается при рабочей температуре 108°С, и возобновляет работу при рабочей температуре 105°С.

После начала работы кондиционера и испарителя целевая частота холостого хода двигателя повышается на 150 об/мин.

Управление фазовращателями

Система изменения фаз открытия клапанов использует специальные гидравлические устройства (фазовращатели) для изменения моментом открытия и закрытия, а также времени перекрытия впускных и выпускных клапанов, проворачивая распределительные валы на определенный угол в сторону задержки или опережения. Двигатель с фазовращателями может увеличивать впускной заряд и объемную эффективность, улучшая показатели крутящего момента и мощности двигателя.

На данном двигателе используется система DVVT - фазовращатели установлены на обоих распределительных валах – впускном и выпускном. Благодаря чему удается улучшить мощностные показатели и экономичность двигателя, а также уменьшить содержание вредных выбросов.

Помимо фазовращателей в систему DVVT входят:

- Два трехходовых электромагнитных клапана подачи масла на фазовращатели.

- Два датчика Холла для определения положения распределительных валов (датчики фаз).

Система DVVT обеспечивает следующие преимущества:

- Крутящий момент двигателя повышается на частоте вращения 1500~2000 об/мин.

- Меньший угол перекрытия на холостом ходу улучшает поведение двигателя на данном режиме и обеспечивает более полное сгорание топлива.

- Регулировка выпускного распределительного вала позволяет уменьшить содержание NOX в выхлопных газах.

- Снижается расход топлива.

Принцип работы системы DVVT:

- Фазовращатели используются для изменения времени впуска и выпуска.

- Процессор электронного блока управления двигателем контролирует положение впускного и выпускного распределительных валов посредством двух датчиков фаз.

- Процессор электронного блока управления двигателем изменяет угол поворота фазовращателя в зависимости от скорости двигателя, температуры охлаждающей жидкости и положения дроссельной заслонки.

Система улавливания паров топлива

Данная система используется для предотвращения потерь топлива вследствие испарения. Пары топлива, образующиеся в процессе работы или после остановки двигателя, попадают в адсорбер из активированного угля, где накапливаются. Продувочный электромагнитный клапан адсорбера управляется контроллером двигателя, основываясь на сигналах различных датчиков.

Электронный блок управления двигателем открывает вакуумный канал угольного адсорбера только при следующих условиях:

- Если двигатель прогрет до нормальной рабочей температуры.

- Если частота вращения коленчатого вала двигателя выше определенного значения.

- Если степень открытия дроссельной заслонки больше положения холостого хода (т.е. дроссельная заслонка не закрыта).

- Если двигатель работает с определенной нагрузкой.

В результате происходит продувка угольного адсорбера воздушным потоком.

Клапан управления давлением в топливном баке используется для поддержания постоянного давления. Если давление в баке достигает определенного значения, клапан открывается, позволяя парам топлива попасть в угольный адсорбер. И наоборот, когда в баке возникает разрежение, достигающее определенного значения, клапан открывается, после чего воздушный поток устремляется в бак.

Назначение компонентов системы управления двигателем

1. Корпус электронной дроссельной заслонки. 2. Датчик детонации. 3. Датчик давления и температуры воздуха на впуске. 4. Датчик температуры охлаждающей жидкости. 5. Датчик положения коленчатого вала. 6. Датчик положения распределительного вала. 7. Датчик кислорода.

Электронный блок управления двигателем (ECM)

Электронный блок управления двигателем установлен в правой части моторного отсека. Он принимает входные сигналы от датчиков, выдает управляющие сигналы на исполнительные элементы и отслеживает состояние системы, записывая коды неисправностей (DTC) в случае возникновения неисправностей и одновременно с этим включая индикатор неисправности на приборной панели для информирования водителя.

Датчик температуры и давления воздуха на впуске

Датчики температуры и давления воздуха на впуске интегрированы в один узел и установлены во впускном коллекторе. Сигналы от этих датчиков поступают на электронный блок управления двигателем. Измерение изменений давления воздуха во впускном коллекторе позволяет судить об изменении нагрузки и скорости двигателя. Датчик температуры воздуха на впуске представляет собой резистор с отрицательным температурным коэффициентом.

Датчик температуры охлаждающей жидкости

Датчик температуры охлаждающей жидкости установлен непосредственно в рубашке охлаждения головки блока цилиндров. Данный датчик представляет собой резистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). Электронный блок управления двигателем вычисляет значение температуры охлаждающей жидкости по падению напряжения сигнала датчика. Сигнал от датчика температуры охлаждающей жидкости подается на электронный блок управления двигателем для управления работой мотора вентилятора радиатора и для корректировки подачи топлива и времени зажигания в зависимости от состояния двигателя. Выходной сигнал датчика температуры охлаждающей жидкости также используется для вывода информации на приборную панель водителя.

Электронная дроссельная заслонка

В корпус электронной дроссельной заслонки встроены мотор привода и два датчика положения дроссельной заслонки. Привод дроссельной заслонки осуществляется от электромотора через редукторный механизм, а благодаря датчикам положения обеспечивается отслеживание результат действий привода в режиме реального времени. Электронная дроссельная заслонка может регулировать нагрузку двигателя посредством сигналов от электронной педали акселератора, изменяя работу двигателя от холостого хода до полной нагрузки.

Сигнал обратной связи о степени открытия дроссельной заслонки обеспечивается двумя потенциометрами, встроенными в корпус дроссельной заслонки. На них непрерывно подается напряжение от электронного блока управления двигателем.

Датчик положения дроссельной заслонки состоит из угольного резистора со скользящим указателем. Это датчик угла поворота с линейным выходом, состоящий из двух дугообразных резисторов с подвижными рычагами. Ось контактных рычагов резисторов соединена с осью дроссельной заслонки. На резисторы подается напряжение 5 В.

При поворачивании дроссельной заслонки также поворачивается контактный рычаг, перемещаясь вдоль скользящего редуктора, при этом значение выходного напряжения изменяется пропорционально углу поворота.

Привод дроссельной заслонки представляет собой миниатюрный электромотор, приводящий в движение зубчатый сектор, снабженный возвратной пружиной. В случае обесточивания системы открытая дроссельная заслонка гарантированно возвращается в положение, близкое к полному закрытию. При этом, заслонка закрывается не полностью, обеспечивая продолжение работы двигателя на холостых оборотах и способность автомобиля к сохранению движения в аварийном режиме, если электронная дроссельная заслонка не реагирует на нажатие педали акселератора.

Датчик детонации

Датчик детонации установлен непосредственно на блоке цилиндров двигателя под нижней частью впускного коллектора. Датчик детонации фиксирует увеличение вибраций блока цилиндров вследствие детонационного сгорания топливовоздушной смеси. Электронный блок управления использует сигналы датчика детонации для предотвращения преждевременного воспламенения топливовоздушной смеси, регулируя параметры зажигания и подачи топлива.

Клапан подачи масла на фазовращатель

Клапаны подачи масла на фазовращатели установлены с правой стороны головки блока цилиндров двигателя. Данные клапаны управляются цикличным сигналом электронного блока управления двигателем для изменения направления масляного контура в фазовращателе. Благодаря этому фазовращатель поворачивается на распредвале, изменяя фазы открытия клапанов.

Датчик положения распределительного вала

Датчики положения распределительных валов устанавливаются в задней части крышки головки блока цилиндров. Импульсные диски впускного и выпускного распределительных валов вращаются вместе с распредвалами. Датчик положения распредвала представляет собой датчик Холла. Он обеспечивает информацию о фазах впускного и выпускного распределительных валов на электронный блок управления двигателем для определения рабочих циклов в цилиндрах двигателя и управления клапанами подачи масла на фазовращатели согласно информации от прочих датчиков двигателя.

Датчик положения коленчатого вала

Датчик положения коленчатого вала представляет собой электромагнитный индукционный датчик, установленный на картере сцепления и фиксирующий импульсы от сигнального кольца на маховике. Сигнальное кольцо имеет 58 зубцов. Электронный блок управления двигателем определяет положение верхней мертвой точки по сигналу об отсутствии зубьев. Данный датчик не подлежит регулировке и не требует выполнения особых настроек при установке.

Предкаталитический датчик кислорода

Предкаталитический датчик кислорода находится во впускном коллекторе, перед трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором. Это циркониевый датчик, чувствительный к наличию кислорода. Датчик используется для отслеживания содержания кислорода в выхлопных газах, образуемых при сгорании топливовоздушной смеси в камерах сгорания двигателя (повышенное содержание кислорода говорит о неполном сгорании топлива). Сигнал от датчика кислорода принимается электронным блоком управления двигателем и используется для регулировки широтно-импульсной модуляции топливных форсунок.

Посткаталитический датчик кислорода

Посткаталитический датчик кислорода расположен за трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором. Он используется для определения емкости каталитического превращения и накопления кислорода нейтрализатором. Это циркониевый датчик, чувствительный к наличию кислорода. Электронный блок управления двигателем получает сигналы от посткаталитического датчика кислорода и сравнивает их с сигналами от предкаталитического датчика кислорода. Если трехкомпонентный каталитический нейтрализатор и лямбда-регулирование двигателя работают должным образом, напряжение выходного сигнала датчика поддерживается на значении 0.45 В.

Датчик давления хладагента

Датчик давления хладагента расположен в контуре высокого давления системы кондиционирования. Он подает сигналы о состоянии системы кондиционирования на электронный блок управления двигателем, который на основании полученной информации управляет электромагнитной муфтой компрессора, вентилятором радиатора и частотой холостого хода.

Датчик скорости автомобиля

Датчик скорости установлен на коробке передач. Он представляет собой датчик Холла, рабочее напряжение на который подается от главного реле, управляемого контроллером двигателя. Во время движения автомобиля датчик выдает прямоугольные импульсные сигналы.

Топливные форсунки

Топливные форсунки установлены в головке блока цилиндров двигателя. Электронный блок управления двигателем контролирует сигнал массы форсунок, осуществляя управление временем впрыска топлива в камеры сгорания. Топливная форсунка имеет электромагнитный игольчатый клапан, от времени открытия которого зависит количество впрыскиваемого топлива. Время открытия игольчатого клапана, в свою очередь, зависит от широтно-импульсной модуляции подаваемого электропитания.

Катушка зажигания

Катушка зажигания установлена на верхней части блока термостата. Она преобразует низкое напряжение первичной обмотки в высокое напряжение во вторичной обмотке, благодаря которому возможно образование искры между электродами свечи зажигания для воспламенения топливовоздушной смеси в камере сгорания двигателя. Электронный блок управления двигателем контролирует соединение с массой первичной обмотки катушки зажигания.

Датчик положения педали акселератора

Датчик положения педали акселератора имеет конструкцию с внутренним демпфированием и состоит из двух идентичных потенциометрических датчиков. Сигнальный указателя указатель датчика имеет общую ось с педалью акселератора.

При нажатии на педаль указатель потенциометра поворачивается вместе с педалью, при этом напряжение на выводах датчика изменяется. Для предотвращения искажения сигнала из-за колебаний напряжения в контроллере двигателя имеется сравнительная цепь, в которой напряжение выходного сигнала датчика сравнивается с шаблонным напряжением, а электронный блок управления в итоге использует процентное значение перемещения педали акселератора. Контроллер сравнивает поступающие сигналы от датчика 1 и датчика 2, и на основании частоты вращения двигателя, нагрузки и сигналов прочих датчиков определяет истинное или ложное состояние входного сигнала. Если сигнал от одного из двух датчиков определяется как искаженный, контроллер переходит в аварийный режим управления двигателем, вводя ограничения в вождение автомобиля и поддерживая определенный угол открытия дроссельной заслонки.

Продувочный клапан угольного адсорбера

Продувочный электромагнитный клапан угольного адсорбера расположен сбоку головки блока цилиндров. Он предназначен для управления продувочным воздушным потоком через угольный адсорбер и управляется сигналом рабочего цикла от электронного блока управления двигателем. В следующих ситуациях угольный адсорбер не продувается:

- Некоторое время после холодного пуска двигателя.

- При низкой температуре охлаждающей жидкости двигателя.

- Когда двигатель работает на холостом ходу.

- При высокой нагрузке двигателя.

- При возникновении неполадок какого-либо из важных датчиков системы.

Главное реле

Главное реле расположено в блоке реле и предохранителей моторного отсека. Электронный блок управления двигателем контролирует работу главного реле для подачи питания на топливный насос, топливные форсунки и продувочный клапан угольного адсорбера.

Реле топливного насоса и топливный насос

Реле топливного насоса расположено в блоке реле и предохранителей моторного отсека. Топливный насос установлен в топливном баке. Электронный блок управления двигателем контролирует замыкание реле насоса, управляя началом его работы. В автомобиле используется безвозвратная система питания, регулятор давления топлива встроен в топливный насос.

Реле высокой и низкой скорости работы вентилятора радиатора

Работа вентилятора радиатора на низкой и высокой скорости контролируется двумя соответствующими реле ER01 и ER02, расположенными в блоке реле и предохранителей моторного отсека. Электронный блок управления двигателем управляет работой этих реле, обеспечивая нужную скорость охлаждающего потока воздуха на радиаторе системы охлаждения в зависимости от сигналов датчика температуры охлаждающей жидкости.

Реле компрессора кондиционера

Реле компрессора кондиционера расположено в блоке реле и предохранителей моторного отсека. Электронный блок управления двигателем контролирует работу реле, обеспечивая включение и выключение компрессора кондиционера в зависимости от сигнала включения системы кондиционирования, сигналов датчика давления хладагента и состояния двигателя.