|
СХЕМЫ---->
СХЕМЫ АВТОЭЛЕКТРОНИКИ статьи № 1-50
КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ЭСАУ-ВАЗ
Д.Соснин
Ранее (см. [1], [2]) были подробно описаны системы центрального одноточечного импульсного впрыска бензина, которые разработаны и выпускаются немецкой фирмой BOSCH. В данной статье рассматривается система моновпрыска топлива в составе комплексной ЭСАУ отечественного производства.
Начиная с 1993 года, Тольяттинский завод "АвтоВАЗ" начал устанавливать на автомобилях ВАЗ-21044 (универсал) и ВАЗ-21214 (джип) систему топливного питания с центральным впрыском бензина. Эта система создана на основе системы "Mono-Motronic" и представляет собой комплексную электронную систему автоматического управления (ЭСАУ) двигателем, в которую помимо управления впрыском бензина входит и управление электроискровым зажиганием. Отечественная система не имеет специального названия, поэтому здесь она обозначена как система
"ЭСАУ-ВАЗ".
1. Устройство и работа
системы
Функциональная схема системы "ЭСАУ-ВАЗ" показана на рис. 1.
В этой системе некоторая часть комплектующих изделий на начальном этапе выпуска была импортного производства. Основные из них — это центральный впрыскивающий узел (ЦВУ) 9, устройство которого подробно описано в [1],
а также иногда устанавливался электронный блок управления ЭБУ — контроллер системы "Mono-Motronic". Все остальные изделия отечественного производства.
В функциональном отношении "ЭСАУ-ВАЗ" в сравнении с системой "Mono-Motronic" имеет некоторую специфику. С учетом эксплуатации автомобилей в России на различных сортах бензина система оснащена потенциометрическим октан-корректором 22 (датчик ДОК). Первоначальная установка угла опережения зажигания (УОЗ) реализуется с применением отечественного диагностического тестера "ТЕСН1". Установка УОЗ без прибора невозможна.
Датчик-распределитель с механическим приводом от коленчатого вала (КВ) в системе "ЭСАУ-ВАЗ" не применяется. Его функции выполняют два устройства: выходной многоканальный модуль 1 зажигания (ВМЗ) со статическим распределением высокого напряжения по свечам 10 и магнитоэлектрический (индуктивный) датчик 36 (ДКВ) частоты вращения и положения КВ, который срабатывает от ферромагнитного роторного диска 35, установленного на переднем торце 37 вала двигателя. Роторный диск имеет шесть прорезей через 60° и одну — за 50° до прорези, положение которой соответствует верхней мертвой точке (ВМТ) в первом цилиндре. Зазор L между датчиком и роторным диском не более 1,3 мм.
Главное преимущество индуктивного датчика ДКВ — простота исполнения и конструктивная надежность. Основной недостаток — зависимость амплитуды и формы сигнала от частоты вращения коленвала ДВС, что на низких частотах приводит к погрешности определения угла поворота коленвала.
Особенно заметно это проявляется, когда на магнитный щуп датчика оседают мелкие частицы ферромагнитной пыли, и тогда возникают проблемы с запуском холодного двигателя зимой.
• Для определения постоянно изменяющейся нагрузки двигателя в системе предусмотрен тензометрический датчик 21 (ДНД), который реагирует на изменение абсолютного давления (на разрежение) в задроссельной зоне впускного коллектора 18. Датчик установлен в подкапотном пространстве на передней панели и соединен вакуумным шлангом со штуцером на дроссельном модуле, а электропроводами-с контроллером (с ЭБУ).
• В системе "ЭСАУ-ВАЗ" прекращение подачи топлива для режимов принудительного холостого хода (ПХХ) и ограничения максимальной частоты вращения двигателя (ОЧВ) реализуются не так, как в системе "Mono-Motronic". В "Mono-Motronic" используются сигналы от датчика положения дроссельной заслонки и от датчика частоты вращения двигателя. Если частота вращения выше 2100 мин—1, а дроссельная заслонка закрыта, то подача топлива прекращается (на центральную форсунку от ЭБУ не подается электрический импульс управления). То же самое происходит, если частота вращения двигателя становится выше 6500 мин—1 (независимо от положения дроссельной заслонки).
В отечественной системе в этих режимах дополнительно используется датчик 33 (ДСА) скорости движения автомобиля. Этот датчик установлен на коробке (КПП) переключения передач (ВАЗ21044) или на раздаточной коробке (ВАЗ-21214). В датчике скорости использован эффект Холла, магнитная шторка которого (датчика) установлена на выходном валу 38. Использование датчика скорости в режиме ОЧВ позволяет ограничивать частоту вращения двигателя не всегда, а только на прямой или повышенной передачах в КПП. На пониженных передачах система ограничения оборотов не срабатывает. В режиме ПХХ сигнал от датчика скорости не позволяет выключать подачу топлива при высоких оборотах двигателя, но при низкой скорости движения автомобиля (на пониженных передачах), что обеспечивает более высокую устойчивость движения автомобиля при торможении и управлении двигателем.
• В подсистеме стабилизации холостого хода используется клапан дополнительной подачи воздуха (байпасный клапан) с сервоприводом от шагового электродвигателя, вместо реверсного двигателя постоянного тока в системе "Mono-Motronic", где он управляет дроссельной заслонкой. Шаговый двигатель (ШД) байпасного канала показан на рис. 2.
Он не имеет люфта и значительно меньше по размерам. Концевого выключателя в ШД нет и режим холостого хода фиксируется по сигна лу датчика положения дроссельной заслонки (поз. 20 на рис. 1).
Стабилизация холостого хода реализуется путем изменения про пускного сечения 20 байпасного (обводного) канала для подачи дополнительного воздуха 18, минуя диффузор дроссельной заслонки.
Сечение байпасного канала увеличивается или уменьшается за счет возвратно-поступательного перемещения в нем запирающего конуса 1 клапана байпасного канала. Запирающий конус перемещается туда или обратно шаговым электродвигателем 6 по импульсным сигналам управления от ЭБУ (от контроллера).
• Схема электрических соединений "ЭСАУ-ВАЗ" приведена на рис. 3 в виде фрагмента общей схемы электрооборудования автомобиля.
В системе "ЭСАУ-ВАЗ" предусмотрено двойное управление электровентилятором системы охлаждения двигателя. Вентилятор может включаться как от обычного электроконтактного термодатчика 110, так и по сигналу СВВ включения вентилятора от ЭБУ, что значительно повышает надежность защиты системы охлаждения от перегрева.
Так как в системе применяется низкоомная (Rф=1,5 Ом) центральная форсунка впрыска 96 (ЦФВ), то амплитуда тока управляющего импульса ограничена дополнительным сопротивлением в 1 Ом (сопротивление установлено в ЭБУ).
В самодиагностике системы "ЭСАУ-ВАЗ" применяется чек-кодирование лампой 94. Остальные функции и компоненты "ЭСАУ-ВАЗ" такие же, как и в системе "Mono-Motronic". В частности, на автомобилях, поставляемых на экспорт, устанавливается экологическая система с датчиком 98 концентрации кислорода (ДКК) и с трехкомпонентным каталитическим газонейтрализатором (КГН на рис. 1).
2. Диагностика и поиск
неисправностей
Рассмотрим процедуры диагностики и поиска неисправностей в системе "ЭСАУ-ВАЗ". На рис. 4 показана коммутационная схема "ЭСАУ-ВАЗ", по которой можно быстро найти любой компонент системы и его соединения с контроллером (с ЭБУ).
• Если при прокручивании стартером двигатель не запускается, а аккумуляторная батарея и ее со
единения с бортсетью в норме, то этому есть пять причин:
1. Отказ в системе зажигания.
2. Не работает центральная форсунка впрыска (ЦФВ).
3. Неисправна или засорена подсистема подачи топлива.
4. Есть неполадки в контроллере (в ЭБУ) системы.
5. Нет бензина в бензобаке.
После заправки бензином поиск
неисправности надо начинать с проверки системы зажигания. Это делается традиционным способом: поочередно проверяются искры на свечах зажигания при прокручивании двигателя стартером.
Проверку системы зажигания "на искру" следует проводить с соблюдением требований техники безопасности и с применением специального разрядника [3]. Однако если разрядника нет, то проверить систему зажигания на "искру" можно следующим образом. Необходимо жестко установить на двигателе заведомо исправную запасную свечу зажигания и, поочередно подключая к ней провода от рабочих свечей, каждый раз кратковременно прокручивать двигатель стартером. Целесообразно иметь также длинный запасной высоковольтный провод. Прижимать запасную свечу к двигателю руками категорически запрещается. Необходимо заранее изготовить уголковый держатель для свечи и привернуть его к двигателю. При отсутствии искры хотя бы на одном из выводов выходной модуль зажигания (ВМЗ) подлежит замене.
Однако следует иметь в виду, что очень часто причиной "отказа" системы зажигания является противоугонная подсистема автомобиля, в которой как правило предусмотрено отключение электропитания от системы зажигания при включении защиты. Противоугонную систему необходимо также проверить.
Система зажигания в "ЭСАУ-ВАЗ" обладает достаточно высокой надежностью и чаще причинами незапуска двигателя являются неисправности в системе топливного питания.
• В системе впрыска в первую очередь надо проверить входные
датчики (98, 99, 101, 103, 105,
106, 108, 114) и электронный блок управления (контроллер 109). Для этого система "ЭСАУ-ВАЗ" оснащена системой самодиагностики с чек-лампой ЧЛ (94) и диагностическим разъемом ДР (100).
Чек-лампа выдает номер неисправности в виде двухразрядного пятиричного кода (2/5). Таблица неисправностей, которая прилагается к инструкции по ремонту и эксплуатации автомобиля, содержит 19 кодов (остальная часть цифровой кодовой таблицы не используется).
Первый код "12" означает, что система диагностики готова к работе; последний код "55" указывает на неполадки в контроллере (в ЭБУ).
Двухразрядный пятиричный код высвечивается чек-лампой с помощью миганий. Чек-лампа ("CHECK engin" — контроль двигателя) установлена на щитке приборов. Лампа высвечивает две серии (последовательности) коротких вспышек по 0,5 с до пяти миганий в каждой последовательности. Первая последовательность —старший разряд кода, вторая — младший. Интервалы между вспышками в разряде 0,5 с, а между разрядами 1 с; интервал между кодами 2 с. Например, код "13"(нет сигнала с кислородного датчика) имеет вид:
(одна короткая вспышка 0,5 с, интервал между разрядами 1 с, три коротких вспышки по 0,5 с с интервалами 0,5 с между вспышками, интервал 2 с между кодами).
Код каждой неисправности высвечивается по три раза. Если в регистраторе ЭБУ записаны коды нескольких неисправностей, то они выдаются в порядке возрастания двухразрядного пятиричного числа в номере неисправности.
•Для того, чтобы подсистема самодиагностики включилась в работу, а чек-лампа начала высвечивать коды неисправностей, необходимо перемкнуть контакты А и В в диагностическом разъ еме и включить зажигание, не запуская двигатель. При этом лампа должна отработать код "12" (три раза) и далее коды всех неисправностей. Если неисправностей в системе нет, то код "12" будет постоянно повторяться. Коды всех неисправностей необходимо записать на бумагу, после чего можно присту пить к их анализу и устранению неполадок в ЭСАУ.
Помимо неисправностей в основных компонентах ЭСАУ возможны неисправности в цепях коммутации кодов (в соединениях) или в самой чек-лампе. Тогда чек-лампа не загорается. В этом случае надлежит проверить предохранитель П6 (8 А) в моноблоке предохранителей, чек-лампу и ее патрон, контакт 6 в белом разъеме комбинации приборов, контакт А5 в разъеме ЭБУ и соединительный провод между указанными контактами.
• После устранения всех неисправностей в ЭСАУ, а также в том случае, если их не было, необходимо проверить компоненты подсистемы топливного питания. Это бензобак, бензонасос, бензомагистрали и фильтр тонкой очистки
топлива (ФТОТ). В бензобаке не должно возникать излишнего разрежения, иначе двигатель не будет запускаться.
Причиной повышенного разрежения может быть засорение воздушного клапана в горловине или в пробке бензобака. Если при снятии пробки слышится характерное шипение всасываемого воздуха и после этого двигатель запускается, то причина очевидна.
Электродвигатель 95 бензонасоса должен включаться на 2—3 с каждый раз при включении зажигания, что хорошо прослушивается либо через открытую пробку бензобака, либо под днищем автомобиля. Если этого не происходит, то с помощью принципиальной электрической схемы надо проверить и восстановить подачу напряжения +12 В на бензонасос (полная принципиальная схема электрооборудования прилагается к инструкции по эксплуатации автомобиля).
Работа электродвигателя еще не означает, что бензонасос исправен, необходимо удостовериться в том, что он создает в системе топливоподачи требуемое рабочее давление 0,18...0,22 МПа (1,78...2,17атм)*. Для проверки предусмотрен специальный контрольный штуцер, который находится в подкапотном пространстве и установлен между фильтром тонкой очистки топлива (ФТОТ) и центральной форсункой впрыска ЦФВ (закрыт заглушкой).
Сняв заглушку, к штуцеру подключают жидкостный монометр и с его помощью измеряют давление в системе во время работы бензонасоса. Для того, чтобы бензонасос работал постоянно, необходимо на клемму "H" диагностического разъема 100 подать напряжение +12 В от аккумуляторной батареи (клемму "Е" соединить с клеммой "Н").
*Атмосфера — внесистемная техническая (ат) или физическая (атм) единица давления. Паскаль (Па) — единица давления в системе СИ. 1 атм = 1,033 ат = 1,033 кг/см2 = 760 мм рт.ст. = 1,013 бар = 0,1013 МПа. (1 МПа = 1000000 Па = 10 бар = 9,87 атм)
Если при работе бензонасоса давление ниже 0,18 МПа, то причиной этому могут быть: утечки топлива в бензомагистралях, засорение ФТОТ, "зависание" возвратного клапана в регуляторе давления, неисправность шиберного нагнетателя в самом электробензонасосе.
Если давление выше 0,22 МПа, то засорен обратный бензопровод или неисправен возвратный клапан в регуляторе давления.
После выключения бензонасоса в системе должно устанавливаться постоянное остаточное давление в 0,05...0,08 МПа (сохраняется не менее 30-40 мин). Если остаточное давление быстро падает, то в бензомагистралях системы имеют место утечки топлива.
• Проверить бензомагистрали можно следующим способом. Включить зажигание, но, не включая стартера, подождать пока бензонасос отработает свое время (3...5 с). Затем с помощью струбцины пережать топливный резиновый шланг у входного штуцера центрального впрыскивающего узла (ЦВУ). Если остаточное давление перестанет убывать, то нарушена герметичность в топливных шлангах или топливных штуцерных соединениях ЦВУ; может оказаться также неисправным регулятор давления. Аналогично, пережиманием шлангов под остаточным давлением проверяются прямая и обратная бензомагистрали.
Неисправность шиберного нагнетателя чаще всего проявляется не только по падению давления, но и по излишнему шуму при работе бензонасоса. Шум хорошо прослушивается, если открыть багажник автомобиля и снять с бензобака коврик шумозащиты. В некоторых компоновочных вариантах системы "ЭСАУ-ВАЗ" электробензонасос устанавливается не в бензобаке, а под днищем кузова. Тогда повышенная шумность работы бензонасоса хорошо слышна в гаражном помещении или на смотровой яме.
• Если все вышеописанные процедуры проделаны, неисправности устранены, но двигатель вновь не запускается, то остается одна причина: центральная форсунка впрыска не работает. Для проверки центральной форсунки впрыска (ЦФВ) необходимо отсоединить от нее штекерный разъем и проверить подводимое к нему напряжение при включенном зажигании. На токовых контактах должен быть потенциал около 5 В. Отсутствие потенциала может быть следствием обрыва проводов чаще всего на контактах в фишке разъема. Сопротивление между токовыми контактами (при выключенном зажигании) не должно быть более 1 Ом. Сопротивление обмотки соленоида исправной форсунки находится в пределах 1,5...1,55 Ом.
• Окончательную проверку центральной форсунки можно выполнить на работающем прогретом двигателе. Надо снять крышку воздушного фильтра и понаблюдать за распылением бензина.
На холостых оборотах должна просматриваться конусная струя, попадающая в щель приоткрытой дроссельной заслонки. Затем надо сымитировать принудительный холостой ход. Для этого необходимо повысить обороты двигателя до 3000...3100 об/ мин и резко бросить педаль акселератора. Впрыск должен на некоторое время прекратиться. Сразу после выключения двигателя бензин из форсунки не должен капать. В заключение следует отметить, что все составные компоненты системы впрыска в "ЭСАУ-ВАЗ" разборке и ремонту не подлежат и в случае выхода из строя должны заменяться на работоспособные.
Литература
1. Д.Соснин. Системы впрыска топлива для бензиновых двигателей. -Ремонт&Сервис, 2000, №2,
с. 51—58.
2. Д.Соснин. Система впрыска "Mono-Motronic". -Ремонт&Сервис, 2000, №3, с. 50—56.
3. Д.Соснин. Автомобильные катушки зажигания. -Ремонт&Сервис, 1999, № 9, с. 46-53.
|
