Описание конструкции системы управления двигателями A15SMS и F16D3 Daewoo Nexia N150

Система управления двигателем состоит из электронного блока управления (ЭБУ), датчиков параметров работы двигателя и автомобиля, а также исполнительных устройств.

Элементы электронной системы управления двигателем F16D3:

1* – датчик фаз;

2 – датчик температуры воздуха на впуске в двигатель;

3* – датчик положения дроссельной заслонки;

4* – колодка диагностики;

5* – датчик температуры охлаждающей жидкости;

6* – датчик детонации;

7 – датчик абсолютного давления воздуха на впуске;

8* – датчик скорости;

9* – контрольная лампа неисправности системы управления;

10* – монтажный блок предохранителей и реле;

11 – аккумуляторная батарея;

12 – электронный блок управления;

13* – датчик скорости вращения колеса;

14 – катушки зажигания;

15* – датчик положения коленчатого вала;

16* – управляющий датчик концентрации кислорода;

17* – свечи зажигания;

18* – диагностический датчик концентрации кислорода.

Примечание:

* – элемент на фотографии не виден.

Схема электронной системы управления двигателем F16D3:

1 – аккумуляторная батарея;

2 – выключатель зажигания;

3 – реле зажигания;

4 – ЭБУ;

5 – колодка диагностики;

6 – комбинация приборов;

7 – выключатель кондиционера;

8 – реле компрессора кондиционера;

9 – компрессор кондиционера;

10 – датчик скорости вращения колеса;

11 – датчик температуры воздуха на впуске;

12 – датчик давления хладагента кондиционера;

13 – диагностический датчик концентрации кислорода;

14 – управляющий датчик концентрации кислорода;

15 – датчик положения коленчатого вала;

16 – катушки зажигания;

17 – клапан рециркуляции отработавших газов;

18 – форсунка;

19 – датчик фаз;

20 – датчик абсолютного давления воздуха на впуске;

21 – датчик скорости автомобиля;

22 – датчик детонации;

23 – клапан системы изменения длины впускного тракта;

24 – клапан продувки адсорбера;

25 – датчик температуры охлаждающей жидкости;

26 – датчик положения дроссельной заслонки;

27 – регулятор холостого хода;

28 – реле высокой скорости вращения вентилятора системы охлаждения;

29 – реле низкой скорости вращения вентилятора системы охлаждения;

30 – вентилятор системы охлаждения;

31 – реле топливного насоса;

32 – узел топливного насоса.

Элементы электронной системы управления двигателем A15SMS:

1* – датчик положения коленчатого вала;

2 – датчик температуры воздуха на впуске в двигатель;

3 – датчик фаз;

4* – датчик положения дроссельной заслонки;

5* – колодка диагностики;

6* – электронный блок управления;

7 – датчик абсолютного давления воздуха на впуске;

8* – диагностический датчик концентрации кислорода;

9* – датчик детонации;

10* – контрольная лампа неисправности системы управления;

11* – монтажный блок предохранителей и реле;

12 – датчик неровной дороги;

13* – датчик скорости;

14 – аккумуляторная батарея;

15 – катушка зажигания;

16* – датчик температуры охлаждающей жидкости;

17* – управляющий датчик концентрации кислорода;

18* – свечи зажигания.

Примечание:

* – элемент на фотографии не виден.

Схема электронной системы управления двигателем A15SMS:

1 – аккумуляторная батарея;

2 – выключатель зажигания;

3 – ЭБУ;

4 – колодка диагностики;

5а, 5б – датчик абсолютного давления воздуха на впуске;

6 – датчик температуры воздуха на впуске;

7 – датчик температуры охлаждающей жидкости;

8 – реле высокой скорости вращения вентилятора системы охлаждения;

9 – реле низкой скорости вращения вентилятора системы охлаждения;

10 – вентилятор системы охлаждения;

11 – датчик детонации;

12 – датчик скорости автомобиля;

13 – комбинация приборов;

14 – датчик фаз;

15 – управляющий и диагностический датчики концентрации кислорода;

16 – датчик неровной дороги;

17 – выключатель кондиционера;

18 – реле компрессора кондиционера;

19 – компрессор кондиционера;

20 – реле топливного насоса;

21 – узел топливного насоса;

22а, 22б – клапан продувки адсорбера;

23 – катушка зажигания;

24 – клапан рециркуляции отработавших газов;

25 – регулятор холостого хода;

26 – датчик положения дроссельной заслонки;

27 – форсунки;

28 – датчик положения коленчатого вала.

ЭБУ (контроллер) представляет собой мини-компьютер специального назначения. В его состав входят оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ). ОЗУ используется микропроцессором для временного хранения текущей информации о работе двигателя (измеряемых параметров) и расчетных данных. Из ОЗУ блок управления двигателем берет программы и исходные данные для обработки. В ОЗУ записываются также коды возникающих неисправностей. Эта память энергозависима, т.е. при прекращении электрического питания (отключении аккумуляторной батареи или отсоединении от ЭБУ колодки жгута проводов) ее содержимое стирается. ППЗУ хранит программу управления двигателем, которая содержит последовательность рабочих команд (алгоритмов) и калибровочных данных – настроек. ППЗУ энергонезависимо, т.е. содержимое памяти не изменяется при отключении питания. ЭБУ получает информацию от датчиков системы и управляет исполнительными устройствами, такими как топливный насос и форсунки, катушка зажигания, регулятор холостого хода, нагревательный элемент датчика концентрации кислорода, клапан продувки адсорбера, клапан рециркуляции отработавших газов, клапан системы изменения длины впускного тракта (на двигателе F16D3), муфта компрессора кондиционера, вентилятор системы охлаждения.

ЭБУ (контроллер) двигателя F16D3

ЭБУ (контроллер) двигателя A15SMS

Электронный блок управления на автомобиле с двигателем F16D3 расположен в подкапотном пространстве перед аккумуляторной батареей, а на автомобиле с двигателем A15SMS – в салоне автомобиля под панелью приборов справа (под обивкой боковины).

Размещение ЭБУ (контроллера) двигателя F16D3

Размещение ЭБУ (контроллера) двигателя A15SMS

Кроме подвода напряжения питания к датчикам и управления исполнительными устройствами ЭБУ выполняет диагностические функции системы управления двигателем (бортовая система диагностики): определяет наличие неисправностей элементов в системе, включает контрольную лампу неисправности в комбинации приборов и сохраняет в своей памяти коды неисправностей. При обнаружении неисправности, во избежание негативных последствий (прогорание поршней из-за детонации, повреждение каталитического нейтрализатора в случае возникновения пропусков воспламенения топливовоздушной смеси, превышение предельных значений по токсичности отработавших газов и пр.), ЭБУ переводит систему на аварийные режимы работы. Суть их состоит в том, что при выходе из строя какого-либо датчика или его цепи блок управления двигателем применяет замещающие данные, хранящиеся в его памяти. 

Контрольная лампа неисправности системы управления двигателем расположена в комбинации приборов.

Размещение контрольной лампы неисправности системы управления двигателем в комбинации приборов

Если система исправна, то при включении зажигания контрольная лампа должна загореться. Таким образом, ЭБУ проверяет исправность лампы и цепи управления. После пуска двигателя контрольная лампа должна погаснуть, если в памяти ЭБУ отсутствуют условия для ее включения. Включение лампы при работе двигателя информирует водителя о том, что бортовая система диагностики обнаружила неисправность, и дальнейшее движение автомобиля происходит в аварийном режиме. При этом могут ухудшиться некоторые параметры работы двигателя (мощность, приемистость, экономичность), но движение с такими неисправностями возможно, и автомобиль может самостоятельно доехать до СТО.
Если неисправность носила временный характер, ЭБУ выключит лампу в течение трех поездок без неисправностей.
Коды неисправностей (даже если лампа погасла) остаются в памяти блока и могут быть считаны с помощью специального диагностического прибора - сканера, подключаемого к колодке диагностики.

Колодка диагностики (диагностический разъем) расположена в салоне автомобиля под панелью приборов справа (под обивкой боковины).

Размещение диагностического разъема

Для доступа к колодке диагностики выньте заглушку обивки правой боковины.

Доступ к диагностическому разъему

При удалении кодов неисправностей из памяти электронного блока с помощью диагностического прибора контрольная лампа неисправности в комбинации приборов гаснет.
Датчики системы управления выдают ЭБУ информацию о параметрах работы двигателя и автомобиля, на основании которых он рассчитывает момент, длительность и порядок открытия топливных форсунок, момент и порядок искрообразования.

Датчик положения коленчатого вала на двигателе F16D3 расположен на передней стенке блока цилиндров под масляным фильтром, а на двигателе A15SMS – на корпусе масляного насоса.

Датчик положения коленчатого вала двигателя F16D3

Датчик положения коленчатого вала двигателя A15SMS

Датчик выдает блоку управления информацию о частоте вращения и угловом положении коленчатого вала. Датчик - индуктивного типа, реагирует на прохождение вблизи своего сердечника зубьев задающего диска, прикрепленного к щеке коленчатого вала 4-го цилиндра - на двигателе F16D3 или объединенного со шкивом привода вспомогательных агрегатов - на двигателе A15SMS. Зубья расположены на диске с интервалом 6°. Для определения положения коленчатого вала два зуба из 60 срезаны, образуя широкий паз. При прохождении этого паза мимо датчика в нем генерируется так называемый «опорный» импульс синхронизации.
Установочный зазор между сердечником датчика и вершинами зубьев составляет примерно 1,3 мм. При вращении задающего диска изменяется магнитный поток в магнитопроводе датчика - в его обмотке наводятся импульсы напряжения переменного тока. По количеству и частоте этих импульсов ЭБУ рассчитывает фазу и длительность импульсов управления форсунками и катушками зажигания.

Место установки датчика положения коленчатого вала на двигателе F16D3:

1 – поддон картера;

2 – блок цилиндров;

3 – гнездо датчика;

4 – задающий диск датчика.

Датчик фаз (положения распределительного вала) на двигателе F16D3 прикреплен к правому торцу головки блока цилиндров рядом со шкивом распределительного вала выпускных клапанов. Датчик фаз на двигателе A15SMS закреплен на задней стенке корпуса подшипников распределительного вала рядом с зубчатым шкивом распределительного вала.
Сигнал датчика фаз ЭБУ использует для согласования процессов впрыска топлива в соответствии с порядком работы цилиндров. Принцип действия датчика основан на эффекте Холла. Для определения положения поршня первого цилиндра во время рабочего такта на двигателе F16D3 датчик фаз реагирует на прохождение выступа, выполненного на торце шкива распределительного вала выпускных клапанов.

Датчик фаз двигателя F16D3

Взаимное положение датчика фаз и шкива распределительного вала выпускных клапанов на двигателе F16D3 (для наглядности показано на демонтированных деталях):

1 – шкив распределительного вала;

2 – выступ;

3 – датчик;

4 – пластина крепления датчика.

На двигателе A15SMS датчик реагирует на прохождение прилива, выполненного на носке распределительного вала.

Датчик фаз двигателя A15SMS

В зависимости от углового положения вала датчик выдает на блок управления прямоугольные импульсы напряжения разного уровня. На основании выходных сигналов датчиков положения коленчатого и распределительного валов блок управления устанавливает угол опережения зажигания и определяет цилиндр, в который следует подать топливо. При выходе из строя датчика фаз ЭБУ переходит в режим нефазированного впрыска топлива.

Датчик температуры охлаждающей жидкости на двигателе F16D3 ввернут в резьбовое отверстие задней стенки головки блока цилиндров, между каналами подвода воздуха 1-го и 2-го цилиндров. На двигателе A15SMS датчик установлен в левом торце головки блока цилиндров. Стержень датчика омывается охлаждающей жидкостью, циркулирующей через рубашку охлаждения головки блока цилиндров.

Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателей F16D3 и A15SMS

Датчик представляет собой терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом, т.е. его сопротивление уменьшается при повышении температуры. ЭБУ подает на датчик через резистор стабилизированное напряжение +5,0 В и по падению напряжения на датчике рассчитывает температуру охлаждающей жидкости, значения которой используются для корректировки подачи топлива и угла опережения зажигания.

Датчик положения дроссельной заслонки установлен на оси дроссельной заслонки и представляет собой резистор потенциометрического типа.
На один конец его резистивного элемента от ЭБУ подается стабилизированное напряжение +5,0 В, а другой конец соединен с «массой» электронного блока. С третьего вывода потенциометра (ползунка), который соединен с осью дроссельной заслонки, снимается сигнал для блока управления. Периодически измеряя выходное напряжение сигнала датчика, ЭБУ определяет текущее положение дроссельной заслонки для расчета угла опережения зажигания и длительности импульсов впрыска топлива, а также для управления регулятором холостого хода.

Датчик положения дроссельной заслонки двигателей F16D3 и A15SMS

Датчик абсолютного давления (разрежения) воздуха на впуске оценивает изменения давления воздуха в ресивере впускного трубопровода, которые зависят от нагрузки на двигатель и частоты вращения его коленчатого вала, и преобразует их в выходные сигналы напряжения. По этим сигналам ЭБУ определяет количество воздуха, поступившего в двигатель, и рассчитывает требуемое количество топлива. Для подачи большего количества топлива при большом угле открытия дроссельной заслонки (разрежение во впускном трубопроводе незначительное) ЭБУ увеличивает время работы топливных форсунок. При уменьшении угла открытия дроссельной заслонки разрежение во впускном трубопроводе увеличивается и ЭБУ, обрабатывая сигнал, сокращает время работы форсунок. Датчик абсолютного давления воздуха во впускном трубопроводе позволяет ЭБУ вносить коррективы в работу двигателя при изменении атмосферного давления в зависимости от высоты над уровнем моря.
На автомобиле с двигателем F16D3 датчик абсолютного давления воздуха прикреплен к корпусу впускного трубопровода и соединен трубкой с его ресивером.

Датчик абсолютного давления воздуха на впуске, применяемый на двигателях F16D3 и A15SMS

На автомобиле с двигателем A15SMS применяются два варианта датчиков абсолютного давления воздуха, которые крепятся к щитку передка и соединены с ресивером впускного трубопровода трубкой. При первом варианте датчик точно такой же, как и на автомобиле с двигателем F16D3 (см. фото выше). При втором варианте датчик другой.

Датчик абсолютного давления воздуха на впуске, применяемый на автомобиле с двигателем A15SMS

Датчик температуры воздуха на впуске на автомобиле с двигателем F16D3 вмонтирован в гофрированный рукав подвода воздуха к дроссельному узлу. На автомобиле с двигателем A15SMS датчик вмонтирован в крышку воздушного фильтра. Датчик представляет собой терморезистор (с такими же электрическими характеристиками, как у датчика температуры охлаждающей жидкости), который изменяет свое сопротивление в зависимости от температуры воздуха. ЭБУ через резистор подает на датчик стабилизированное напряжение +5,0 В и измеряет изменение в уровне сигнала для определения температуры впускного воздуха. Уровень сигнала высокий, когда воздух в трубопроводе холодный, и низкий, когда воздух горячий. Информацию, полученную от датчика, ЭБУ учитывает при расчете расхода воздуха для коррекции подачи топлива и угла опережения зажигания.

Размещение датчика температуры воздуха двигателя F16D3

Размещение датчика температуры воздуха двигателя A15SMS

Датчик детонации на обоих двигателях закреплен на задней стенке блока цилиндров в зоне 3-го цилиндра.

Датчик детонации двигателей F16D3 и A15SMS

Пьезокерамический чувствительный элемент датчика детонации генерирует сигнал переменного напряжения, амплитуда и частота которого соответствуют параметрам вибраций стенки блока цилиндров двигателя. При возникновении детонации амплитуда вибраций определенной частоты возрастает. При этом для подавления детонации ЭБУ корректирует угол опережения зажигания в сторону более позднего зажигания.
В системе управления обоих двигателей применяются по два датчика концентрации кислорода - управляющий и диагностический.
Управляющий датчик концентрации кислорода на обоих двигателях установлен в выпускном коллекторе.

Датчики концентрации кислорода двигателей F16D3 и A15SMS:

1 – управляющий;

2 – диагностический.

Датчик представляет собой гальванический источник тока, выходное напряжение которого зависит от концентрации кислорода в окружающей датчик среде. По сигналу от датчика о наличии кислорода в отработавших газах ЭБУ корректирует подачу топлива форсунками так, чтобы состав рабочей смеси был оптимальным для эффективной работы каталитического нейтрализатора отработавших газов. Кислород, содержащийся в отработавших газах, после вступления в химическую реакцию с электродами датчика создает разность потенциалов на выходе датчика, изменяющуюся приблизительно от 0,1 до 0,9 В.
Низкий уровень сигнала соответствует бедной смеси (наличие кислорода), а высокий уровень - богатой (кислород отсутствует). Когда датчик находится в холодном состоянии, выходной сигнал датчика отсутствует, т.к. его внутреннее сопротивление в этом состоянии очень высокое - несколько МОм (система управления двигателем работает по разомкнутому контуру). Для нормальной работы температура датчика концентрации кислорода должна быть не ниже 300°С. С целью быстрого прогрева датчика после пуска двигателя в датчик встроен нагревательный элемент, которым управляет ЭБУ. По мере прогрева сопротивление датчика падает и он начинает генерировать выходной сигнал. Тогда ЭБУ начинает учитывать сигнал датчика концентрации кислорода для управления топливоподачей в режиме замкнутого контура.
Датчик концентрации кислорода может быть «отравлен» в результате применения этилированного бензина или использования при сборке двигателя герметиков, содержащих в большом количестве силикон (соединения кремния) с высокой летучестью. Испарения силикона могут попасть через систему вентиляции картера в камеру сгорания двигателя. Присутствие соединений свинца или кремния в отработавших газах может привести к выходу датчика из строя. В случае выхода из строя датчика или его цепей ЭБУ управляет топливоподачей по разомкнутому контуру.    

Диагностический датчик концентрации кислорода на автомобиле с двигателем F16D3 установлен после каталитического нейтрализатора в промежуточной трубе системы выпуска отработавших газов. На автомобиле с двигателем A15SMS датчик установлен в трубе дополнительного глушителя после дополнительного каталитического нейтрализатора. Главной функцией датчика является оценка эффективности работы каталитического нейтрализатора отработавших газов. Сигнал, генерируемый датчиком, указывает на наличие кислорода в отработавших газах после каталитического нейтрализатора. Если каталитический нейтрализатор работает нормально, показания диагностического датчика будут значительно отличаться от показаний управляющего датчика. Принцип работы диагностического датчика такой же, как и управляющего датчика концентрации кислорода.

Датчик скорости автомобиля установлен на картере сцепления коробки передач сверху, рядом с механизмом переключения передач.

Датчик скорости автомобиля

Принцип действия датчика скорости основан на эффекте Холла. Шестерня привода датчика находится в зацеплении с шестерней, установленной на коробке дифференциала. Датчик выдает на ЭБУ прямоугольные импульсы напряжения с частотой, пропорциональной скорости вращения ведущих колес. Количество импульсов датчика пропорционально пути, пройденному автомобилем. ЭБУ определяет скорость автомобиля по частоте импульсов.

В системе управления двигателем F16D3 применяется датчик скорости вращения колеса, который выдает информацию электронному блоку управления.

Датчик скорости вращения колеса

Датчик закреплен на поворотном кулаке левого переднего колеса. Датчик – индуктивного типа, реагирует на прохождение вблизи своего сердечника зубьев задающего диска, выполненного на корпусе наружного шарнира привода левого колеса.

Расположение датчика скорости вращения колеса на автомобиле с двигателем F16D3

В системе управления двигателем A15SMS применяется датчик неровной дороги, установленный в моторном отсеке на левой чашке брызговика.

Датчик неровной дороги

Датчик неровной дороги предназначен для измерения амплитуды колебаний кузова. Переменная нагрузка на трансмиссию, возникающая при движении по неровной дороге, влияет на угловую скорость вращения коленчатого вала двигателя. При этом колебания частоты вращения коленчатого вала похожи на аналогичные колебания, возникающие при пропусках воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя. В этом случае для предупреждения ложного обнаружения пропусков воспламенения в цилиндрах ЭБУ отключает эту функцию бортовой системы диагностики при превышении сигнала датчика определенного порога.

Система зажигания входит в состав системы управления двигателем и состоит из катушки зажигания (на двигателе F16D3 - 2 шт.), высоковольтных проводов и свечей зажигания. В эксплуатации система не требует обслуживания и регулирования, за исключением замены свечей. Управление током в первичных обмотках катушек осуществляет ЭБУ в зависимости от режима работы двигателя. К выводам вторичных (высоковольтных) обмоток катушек подключены свечные провода: к одной катушке -1-го и 4-го цилиндров, к другой - 2-го и 3-го. Таким образом, искра одновременно проскакивает в двух цилиндрах (1-4 или 2-3) – в одном в конце такта сжатия (рабочая искра), в другом – в конце такта выпуска (холостая). Катушка зажигания - неразборная, при выходе из строя ее заменяют.

Катушка зажигания двигателя F16D3

Катушка зажигания двигателя A15SMS

На двигателе F16D3 применяются свечи зажигания NGK BKR6E-11 или их аналоги других производителей. Зазор между электродами свечи 1,0-1,1 мм. Размер шестигранника свечи под ключ – 16 мм.

Свеча зажигания двигателя F16D3

На двигателе A15SMS применяются свечи зажигания CHAMPION RN9YC, NGK BPR6ES или аналоги других производителей. Зазор между электродами свечи 0,7-0,8 мм. Размер шестигранника под ключ – 21 мм.

Свеча зажигания двигателя A15SMS

При включении зажигания ЭБУ на 2 с запитывает реле топливного насоса для создания необходимого давления в топливной рампе. Если в течение этого времени проворачивание коленчатого вала стартером не началось, ЭБУ выключает реле и вновь включает его после начала проворачивания.
Если двигатель только что пустили и его обороты выше 400 мин^-1, система управления работает в разомкнутом контуре, не учитывая сигнал от управляющего датчика концентрации кислорода. При этом ЭБУ рассчитывает состав топливовоздушной смеси на основе входящих сигналов датчика температуры охлаждающей жидкости и датчика абсолютного давления воздуха на впуске двигателя. После прогрева управляющего датчика концентрации кислорода система начинает работать в замкнутом контуре, учитывая сигнал датчика. Если при попытке пуска двигателя он не пустился и есть подозрение, что цилиндры залиты излишним топливом, их можно продуть, полностью нажав педаль «газа» и включив стартер. При этом положении дроссельной заслонки и оборотах коленчатого вала ниже 400 мин-1 ЭБУ отключит форсунки. При отпускании педали «газа», когда дроссельная заслонка будет открыта меньше чем на 80%, ЭБУ включит форсунки. При работе двигателя в зависимости от информации, поступающей отдатчиков, состав смеси регулируется длительностью управляющего импульса, подаваемого на форсунки (чем длиннее импульс, тем больше подача топлива).
Во время торможения двигателем (при включенной передаче и сцеплении), когда дроссельная заслонка полностью закрыта, а частота вращения коленчатого вала двигателя велика, впрыск топлива не производится для снижения токсичности отработавших газов.
При падении напряжения в бортовой сети автомобиля ЭБУ увеличивает время накопления энергии в катушках зажигания (для надежного поджигания горючей смеси) и длительность импульса впрыска (для компенсации увеличения времени открытия форсунки). При возрастании напряжения в бортовой сети время накопления энергии в катушках зажигания и длительность подаваемого на форсунки импульса уменьшаются. При выключении зажигания подача топлива отключается, что предотвращает самовоспламенение смеси в цилиндрах двигателя.

Примечание:

При обслуживании и ремонте системы управления двигателем всегда выключайте зажигание (в некоторых случаях необходимо отсоединить клемму провода от «минусового» вывода аккумуляторной батареи). При проведении сварочных работ на автомобиле отсоединяйте жгуты проводов системы управления двигателем от ЭБУ. Перед сушкой автомобиля в сушильной камере (после покраски) снимите ЭБУ. На работающем двигателе не отсоединяйте и не поправляйте колодки жгута проводов системы управления двигателем, а также клеммы проводов на выводах аккумуляторной батареи. Не пускайте двигатель, если клеммы проводов на выводах аккумуляторной батареи и наконечники «массовых» проводов на двигателе не закреплены или загрязнены.

Источник: carpedia.club