Система управления двигателем — устройство и схема

На автомобилях ВАЗ 2110 система управления двигателем включает и выключает топливный насос, контролирует количество воздуха поступающего в цилиндры двигателя, впрыскивает необходимое количество топлива во впускной трубопровод, управляет искрообразованием на свечах зажигания, корректирует угол опережения зажигания, регулирует частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу, управляет электровентилятором системы охлаждения двигателя.

Системы управления двигателем 2112 (l,5i) и 21124 (l,6i) — электронные, с распределенным фазированным впрыском топлива (то есть топливо впрыскивается во впускной трубопровод каждого цилиндра в соответствии с рабочим циклом двигателя). Система управления двигателем состоит из следующих элементов:

• ЭБУ (электронный блок управления);
• датчики:
  • 1. ДПКВ (датчик положения коленчатого вала);
  • 2. ДПРВ (датчик положения распределительного вала);
  • 3. ДПДЗ (датчик положения дроссельной заслонки);
  • 4. ДД (датчик детонации);
  • 5. ДТОЖ (датчик температуры охлаждающей жидкости);
  • 6. ДМРВ (датчик массового расхода воздуха);
  • 7. Датчик скорости автомобиля;
  • 8. Датчик концентрации кислорода (или двух датчиков для ЕВРО III);
  • 9. Датчик неровной дороги (для ЕВРО III);
• исполнительные устройства:
  • 1. Главное реле;
  • 2. Реле топливного насоса;
  • 3. Форсунки;
  • 4. Катушки зажигания на двигателе 21124 (1,6i) или модуль зажигания на двигателе 2112 (1,5i);
  • 5. РХХ (регулятор холостого хода);
  • 6. Реле электровентилятора системы охлаждения;
  • 7. Контрольная лампа неисправности двигателя;
  • 8. Клапан продувки адсорбера;
• соединительные провода;
• колодка диагностического разъема.

В систему управления двигателем также интегрированы:

• автомобильная противоугонная система;
• спидометр;
• тахометр.

Главный управляющий элемент системы управления двигателем — электронный блок управления (ЭБУ), или как часто его называют — контроллер, с встроенным микропроцессором. По сути, ЭБУ — это специализированный мини-компьютер, в котором установлена только одна программа — управление двигателем, а датчики и исполнительные устройства образуют периферийное оборудование этого компьютера. ЭБУ получает и анализирует сигналы датчиков. На основе полученных данных ЭБУ рассчитывает управляющие команды и выдает их на исполнительные устройства. В ЭБУ имеется три типа памяти*: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и перепрограммируемое запоминающее устройство (ППЗУ).

ПЗУ — память энергонезависимая (то есть информация в памяти сохраняется при отключении питания), и представляет собой микросхему («чип»)*. Микросхему устанавливают на плату ЭБУ через разъемное соединение — специальную разъем, а не припаивают, как другие элементы. Сделано это с целью унификации ЭБУ для различных моделей автомобилей. В ПЗУ хранится программа вычислений и необходимые для расчета данные (параметры двигателя, передаточные отношения трансмиссии и другие характеристики). Эта информация индивидуальна для каждой модификации автомобиля.

Предупреждение. Неквалифицированное перепрограммирование ПЗУ или перестановка микросхемы от другой модели автомобиля (так называемый чип-тюнинг) может привести к нарушениям в работе двигателя, выходу из строя элементов системы управления двигателем, повреждению двигателя.

В конструкцию ЭБУ заводом-изготовителем могут быть внесены изменения.

В процессе работы ЭБУ контролирует исправность всех элементов и цепей системы управления двигателем. Обнаружив неисправность, ЭБУ переводит систему управления двигателем на резервный режим работы и включает контрольную лампу неисправности двигателя на щитке приборов. Двигатель при этом сможет продолжить работу (кроме случая неисправности датчика положения коленчатого вала, см. ниже), что позволяет доехать до места ремонта своим ходом. Коды обнаруженных неисправностей ЭБУ записывает в ОЗУ. Там же хранится оперативная информация, которую микропроцессор ЭБУ использует при расчетах. При отключении аккумуляторной батареи от бортовой сети автомобиля вся информация, хранящаяся в ОЗУ, будет удалена.

В ППЗУ хранятся коды противоугонной системы автомобиля (иммобилайзера). Этот тип памяти энергонезависим. После активации иммобилайзера ЭБУ блокирует работу системы управления двигателем при попытке запуска двигателя без специальных электронных ключей.

Электронный блок управления (ЭБУ)

ЭБУ, блок управления иммобилайзером, предохранители и реле системы управления двигателем расположены под консолью панели приборов.

Примечание. Правая накладка консоли панели приборов снята.

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) предназначен для формирования сигналов, по которым ЭБУ синхронизирует свою работу с тактами рабочего процесса двигателя. Поэтому, часто этот датчик называют датчиком синхронизации. Действие датчика основано на принципе индукции — при прохождении мимо сердечника датчика зубьев шкива коленчатого вала в цепи датчика возникают импульсы напряжения переменного тока. Частота появления импульсов соответствует частоте вращения коленчатого вала. Зубья расположены по окружности шкива (через 6°). Два из них отстоят друг от друга на угловом расстоянии 18°. Сделано это для формирования в цепи датчика опорных сигналов — своеобразных точек отчета, относительно которых ЭБУ определяет положение коленчатого вала — верхние мертвые точки в первом/четвертом и втором/третьем цилиндрах. Работа двигателя с неисправным датчиком положения коленчатого вала невозможна. Датчик положения коленчатого вала ремонту не подлежит — в случае неисправности ДПКВ заменяется в сборе.

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ)

Датчик положения распределительного вала (ДПРВ) предназначен для формирования сигнала, по которому ЭБУ определяет верхнюю мертвую точку (ВМТ) поршня первого цилиндра при такте сжатия. Иногда этот датчик называют датчиком фаз. Принцип действия датчика основан на эффекте Холла.

Когда через прорезь в торце датчика проходит выступ кольца, закрепленного на шкиве распределительного вала впускных клапанов, датчик подает на ЭБУ электрический сигнал. При неисправности ДПРВ электронный блок управления переводит систему на резервный режим работы.

Датчик положения распределительного вала — это электронный прибор, который не подлежит ремонту. В случае неисправности датчика ДПРВ, его следует заменить.

ДПРВ (датчик положения распредвала)

Датчик положения распределительного вала (ДПРВ) установлен в задней защитной крышке ремня ГРМ

Датчик детонации (ДД) — пьезоэлектрический, реагирует на вибрацию двигателя. По сигналам датчика ЭБУ определяет момент возникновения детонации при работе двигателя и, в соответствии с этим, корректирует угол опережения зажигания. При неисправности ДД электронный блок управления переводит систему на резервный режим работы.

Датчик детонации (ДД)

Датчик детонации (ДД) на автомобиле установлен на передней стенке блока цилиндров

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) пленочного типа, установлен между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой. По сигналу датчика ЭБУ рассчитывает количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. При неисправности ДМРВ электронный блок управления переводит систему на резервный режим работы.

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ)

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) установлен на корпусе дроссельной заслонки, и связан с осью дроссельной заслонки. ДПДЗ представляет собой переменный резистор, сопротивление которого зависит от угла положения дроссельной заслонки. По сигналу ДПДЗ электронный блок управления определяет величину открытия дроссельной заслонки. При неисправности ДПДЗ электронный блок управления переводит систему на резервный режим работы.

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ)

Регулятор холостого хода (РХХ) — это запорный клапан с приводом от шагового электродвигателя. РХХ установлен на корпусе дроссельной заслонки. ЭБУ, подавая управляемый сигнал на РХХ, регулирует частоту вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу, при запуске и прогреве двигателя.

Регулятор холостого хода (РХХ)

Датчик концентрации кислорода подает выходной сигнал, по которому ЭБУ определяет концентрацию кислорода в отработавших газах. По полученным данным ЭБУ корректирует количество топлива, впрыскиваемого в цилиндры двигателя, тем самым поддерживая оптимальную пропорцию смеси воздуха с топливом (это необходимо для эффективной работы каталитического нейтрализатора). Чувствительный элемент датчика концентрации кислорода расположен в потоке отработавших газов (перед каталитическим нейтрализатором). Работоспособность датчика возможна только при нагреве его чувствительного элемента до температуры не ниже 300°С. Для сокращения времени прогрева в датчик встроен нагревательный элемент. На двигателе 2112 (l,5i) датчик установлен в нижней части приемной трубы, а на двигателе 21124 (1,6i) — в верхней части каталитического коллектора. Расположение датчика концентрации кислорода на коллекторе позволяет сократить время прогрева датчика до рабочей температуры.

Датчик концентрации кислорода: 1 — соединительная колодка; 2 — жгут проводов; 3 — уплотнительное кольцо; 4 — чувствительный элемент с отверстиями для подвода отработавших газов

На автомобилях ВАЗ 2110, ВАЗ 2111, ВАЗ 2112, удовлетворяющих требованиям норм токсичности ЕВРО III, в систему выпуска отработавших газов после нейтрализатора встроен второй датчик концентрации кислорода.

Предупреждение. Наличие в отработавших газах соединений свинца и кремния может привести к выходу из строя датчика концентрации кислорода. Поэтому не допускается использование этилированного бензина. При ремонте двигателя нельзя применять герметик с большим содержанием силикона (соединений кремния), пары которого могут попасть через систему вентиляции картера в цилиндры и далее в выпускной тракт. Следует использовать герметик, на упаковке которого специально указано, что он безопасен для датчика концентрации кислорода.

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) — полупроводниковый прибор — термистор, электрическое сопротивление которого меняется при изменении температуры окружающей среды. Датчик установлен в корпусе термостата. По сопротивлению датчика ЭБУ оценивает температурный режим двигателя. Полученные данные используются при расчете большинства управляющих команд для элементов системы управления двигателем, а также для включения электровентилятора системы охлаждения двигателя. При неисправности ДТОЖ электронный блок управления переводит систему на резервный режим работы.

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) с медным уплотнительным кольцом

Датчик скорости автомобиля установлен на коробке передач. Принцип действия датчика скорости основан на эффекте Холла. По импульсам, вырабатываемым датчиком, ЭБУ рассчитывает скорость автомобиля. Сигнал с датчика скорости поступает также на спидометр.

Датчик скорости автомобиля

Системы зажигания двигателей ВАЗ 2112 (l,5i) и ВАЗ 21124 (l,6i) имеют значительные конструктивные отличия: на двигателе ВАЗ 2112 (1,5i) установлен модуль зажигания, который представляет собой две двухвыводные катушки зажигания, выполненные в едином корпусе. Искрообразование происходит в двух цилиндрах одновременно (1-4 и 2-3). Модуль зажигания соединен со свечами высоковольтными проводами с несъемными наконечниками.

Элементы системы зажигания инжекторного двигателя ВАЗ 2112 (l,5i): 1 — комплект высоковольтных проводов; 2 — модуль зажигания

На двигателе ВАЗ 21124 (1,6i) используются четыре катушки зажигания. Они установлены непосредственно на свечах зажигания. Это исключает снижение мощности искры из-за утечек тока (такое возможно при повреждении изоляции высоковольтных проводов).

Катушка зажигания двигателя ВАЗ 21124 (l,6i): 1 — выводы для подсоединения разъемы жгута проводов; 2 — проушина для крепления катушки; 3 — резиновое уплотнительное кольцо; 4 — наконечник для соединения со свечой зажигания

На двигателях на автомобиле ВАЗ 2110, ВАЗ 2111, ВАЗ 2112 применяются свечи зажигания АУ17ДВРМ, где:

• А — резьба М 14×1,25;
• У — шестигранная часть корпуса под ключ на 16 мм;
• 17 — калильное число;
• Д — длина резьбовой части 19 мм, с плоской посадочной поверхностью;
• В — выступание теплового конуса изолятора за торец резьбовой части корпуса;
• Р — встроенный резистор;
• М — биметаллический центральный электрод

На двигатель можно установить свечи различных производителей аналогичного типа.

Свеча зажигания: 1 — боковой электрод; 2 — центральный электрод (в тепловом конусе изолятора); 3 — резьбовая часть корпуса; 4 — уплотнительное кольцо; 5 — шестигранная часть корпуса под ключ; 6 — изолятор (на нем нанесена маркировка свечи зажигания); 7 — контактный наконечник (съемный, установлен на резьбе)

Форсунка — это электромагнитный игольчатый клапан, на выходном патрубке которого выполнен распылитель с четырьмя калиброванными отверстиями. Форсунка открывается по сигналу ЭБУ, при этом топливо под давлением впрыскивается непосредственно на впускной клапан. Количество топлива поступающего в цилиндр, регулируется временем открытия форсунки. На двигателе установлено по одной форсунке на каждый цилиндр.

Форсунка двигателя ВАЗ 2112 (l,5i): 1 — распылитель; 2 — уплотнительное резиновое кольцо; 3 — выводы для подсоединения жгута проводов

Клапан продувки адсорбера установлен на крышке корпуса адсорбера (подробнее см. «Система питания двигателя — устройство, описание, схема»).

Диагностический разъем предназначена для подключения внешнего диагностического устройства (например, ДСТ-2М) к системе управления двигателем. Диагностический разъем установлен на панели приборов снизу со стороны водителя.

Расположение диагностического разъема.

Расположение элементов системы управления инжекторным двигателем ВАЗ 21124 (l,6i) в моторном отсеке*: 1 — датчик положения коленчатого вала (ДПКВ); 2 — датчик концентрации кислорода (ДКК); 3 — датчик скорости автомобиля; 4 — регулятор холостого хода (РХХ); 5 — датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ); 6 — датчик массового расхода воздуха (ДМРВ); 7 — место установки датчика температуры охлаждающей жидкости ДТОЖ (на корпусе термостата); 8 — катушка зажигания четвертого цилиндра; 9 — катушка зажигания третьего цилиндра; 10 — катушка зажигания второго цилиндра; 11 — катушка зажигания первого цилиндра; 12 — место установки датчика положения распределительного вала (ДПРВ); 13 — клапан продувки адсорбера

* Декоративная накладка двигателя снята.

Расположение элементов системы управления инжекторным двигателем ВАЗ 2112 (l,5i) в моторном отсеке*: 1 — клапан продувки адсорбера; 2 — место установки датчика положения коленчатого вала (ДПКВ) в приливе блока цилиндров; 3 , 4, 5 и 7 — высоковольтные провода свечей зажигания соответственно первого, второго, третьего и четвертого цилиндров; 6 — датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) и регулятор холостого хода (РХХ) (установлены на корпусе дроссельной заслонки); 8 — модуль зажигания; 9 — датчик массового расхода воздуха (ДМРВ); 10 — место установки датчика температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) (под воздушным фильтром на корпусе термостата); 11, 12, 13 и 14 — форсунки соответственно четвертого, третьего второго и первого цилиндра; 15 — место установки датчика положения распределительного вала (ДПРВ)

* Декоративная накладка двигателя снята.

Схема системы управления инжекторным двигателем*: 1 — замок зажигания; 2 — главное реле; 3 — аккумуляторная батарея; 4 — воздушный фильтр; 5 — диагностический разъем; 6 — щиток приборов; 7 — тахометр; 8 — контрольная лампа неисправности системы управления двигателем; 9 — спидометр; 10 — датчик иммобилайзера с индикатором; 11 — блок управления иммобилайзера; 12 — электровентилятор системы охлаждения двигателя; 13 — реле электровентилятора; 14 — электронный блок управления (ЭБУ); 15 — датчик температуры охлаждающей жидкости; 16 — форсунки; 17 — датчик положения распределительного вала (датчик фаз); 18 — катушка зажигания*; 19 — дроссельный узел; 20 — датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ); 21 — датчик массового расхода воздуха (ДМРВ); 22 — регулятор холостого хода (РХХ); 23 — свеча зажигания; 24 — датчик концентрации кислорода*; 25 — датчик скорости автомобиля; 26 — датчик положения коленчатого вала (ДПКВ); 27 — датчик детонации (ДД); 28 — шкив коленчатого вала; 29 — топливный фильтр; 30 — реле топливного насоса; 31 — топливный бак; 32 — топливный модуль; 33 — сепаратор; 34 — гравитационный клапан; 35 — обратный клапан; 36 — адсорбер; 37 — клапан продувки адсорбера

* Схема показана на примере автомобиля с инжекторным двигателем ВАЗ 21124 (l,6i). На автомобиле с двигателем ВАЗ 2112 (l,5i) вместо четырех катушек установлен модуль зажигания; датчик концентрации кислорода установлен в приемную трубу.