СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ

Режим пуска. При включении зажигания ЭБУ включает реле топливного насоса, который создает давление в магистрали подачи топлива к топливной рампе.
ЭБУ проверяет сигнал от датчика температуры охлаждающей жидкости и определяет необходимое для пуска количество топлива и воздуха.
Когда коленчатый вал двигателя начинает проворачиваться, ЭБУ формирует фазированный импульс включения форсунок, длительность которого зависит от сигналов датчика температуры охлаждающей жидкости. На холодном двигателе длительность импульса больше (для увеличения количества подаваемого топлива), а на прогретом — меньше.
Режим обогащения при ускорении. ЭБУ следит за резкими изменениями положения дроссельной заслонки (по сигналу датчика положения дроссельной заслонки), а также за сигналом датчика массового расхода воздуха и обеспечивает подачу дополнительного количества топлива за счет увеличения длительности импульса впрыска. Режим обогащения при ускорении применяется только для управления топливоподачей в переходных условиях (при перемещении дроссельной заслонки).
Режим отключения подачи топлива при торможении двигателем. При торможении двигателем с включенной передачей и сцеплением ЭБУ может на короткие периоды времени полностью отключить импульсы впрыска топлива. Отключение и включение подачи топлива в этом режиме происходит при создании определенных условий по температуре охлаждающей жидкости, частоте вращения коленчатого вала, скорости автомобиля и углу открытия дроссельной заслонки.
Компенсация напряжения питания. При падении напряжения питания система зажигания может давать слабую искру, а механическое движение «открытия» форсунки может занимать больше времени. ЭБУ компенсирует это путем увеличения времени накопления энергии в катушках зажигания и длительности импульса впрыска.
Соответственно при возрастании напряжения аккумуляторной батареи (или напряжения в бортовой сети автомобиля) ЭБУ уменьшает время накопления энергии в катушках зажигания и длительность впрыска.
Режим отключения подачи топлива. При остановке двигателя (выключенном зажигании) топливо форсункой не подается, таким образом исключается самопроизвольное воспламенение смеси в перегретом двигателе. Кроме того, импульсы на открытие форсунок не подаются, в случае если ЭБУ не получает опорные импульсы от датчика положения коленчатого вала, т.е. это означает, что двигатель не работает.
Отключение подачи топлива происходит и при превышении предельно допустимой частоты вращения коленчатого вала двигателя для защиты двигателя от работы на недопустимо высоких оборотах.

Электронный блок управления (ЭБУ) двигателем расположен под панелью приборов рядом с блоком системы вентиляции, отопления и кондиционирования и представляет собой управляющий центр электронной системы управления двигателя. Он непрерывно обрабатывает информацию от различных датчиков и управляет системами, влияющими на токсичность отработавших газов и эксплуатационные показатели автомобиля.

В ЭБУ поступает следующая информация:
– положение и частота вращения коленчатого вала;
– положение распределительного вала впускных клапанов;
– температура охлаждающей жидкости;
– температура всасываемого воздуха;
– массовый расход воздуха;
– положение педали акселератора;
– положение дроссельной заслонки;
– содержание кислорода в отработавших газах;
– наличие детонации в двигателе;
– скорость автомобиля;
– напряжение в бортовой сети автомобиля;
– запрос на включение кондиционера.

На основе полученной информации ЭБУ управляет следующими системами и приборами:
– подачей топлива (форсунками и топливным насосом);
– подачей воздуха (степенью открытия дроссельной заслонки);
– системой зажигания;
– клапаном продувки адсорбера системы улавливания паров топлива;
– вентиляторами системы охлаждения двигателя;
– муфтой компрессора кондиционера;
– системой диагностики.

ЭБУ включает выходные цепи (форсунки, различные реле и пр.) путем замыкания их на «массу» через выходные транзисторы ЭБУ. Единственное исключение — цепь реле топливного насоса. Топливный насос запитывается через силовое реле. В свою очередь обмоткой реле управляет ЭБУ посредством замыкания одного из выводов на «массу».
ЭБУ оснащен встроенной системой диагностики. Он может распознавать неполадки в работе ЭСУД, предупреждая о них водителя через контрольную лампу системы управления двигателем «Check engine» («проверьте двигатель»). Кроме того, ЭБУ хранит диагностические коды, указывающие на неисправность конкретного элемента системы и характер этой неисправности, чтобы помочь специалистам в проведении диагностики и ремонта.
Для обмена данными с ЭБУ служит диагностический разъем, расположенный c левой стороны под панелью приборов. К диагностическому разъему подключается сканирующее устройство для считывания информации об ошибках, хранящихся в памяти ЭБУ, для проверки датчиков и исполнительных механизмов в реальном времени, для управления исполнительными механизмами, а также перепрограммирования ЭБУ.

В ЭБУ заложены следующие типы памяти:
– программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ);
– оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
– электрически репрограммируемое запоминающее устройство (ЭРПЗУ).
Программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ). В нем находится общая программа, в которой содержится последовательность рабочих команд (алгоритмы управления) и различная калибровочная информация. Эта информация представляет собой данные управления впрыском, зажиганием, холостым ходом и другими параметрами, которые зависят от массы автомобиля, типа и мощности двигателя, передаточных отношений трансмиссии и других факторов. ППЗУ называют еще запоминающим устройством калибровок. Содержимое ППЗУ не может быть изменено после программирования. Эта память не нуждается в питании для сохранения записанной в ней информации, которая не стирается при отключении питания, т.е. эта память энергонезависимая.
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Это «блокнот» ЭБУ. Микропроцессор ЭБУ использует его для временного хранения измеряемых параметров для расчетов и промежуточной информации. Микропроцессор может по мере необходимости вносить в него данные или считывать их.
Микросхема ОЗУ смонтирована на печатной плате ЭБУ. Эта память энергозависимая и требует бесперебойного питания для сохранения. При прекращении подачи питания содержащиеся в ОЗУ диагностические коды неисправностей и расчетные данные стираются.

Датчик положения коленчатого вала индуктивного типа предназначен для синхронизации работы электронного блока управления с ВМТ поршней 1-го и 4-го цилиндров и угловым положением коленчатого вала.
Датчик установлен в задней части блока цилиндров двигателя напротив задающего диска на коленчатом валу.
При вращении коленчатого вала зубья изменяют магнитное поле датчика, наводя импульсы напряжения переменного тока. Блок управления по сигналам датчика определяет частоту вращения коленчатого вала и выдает импульсы на форсунки.
Неисправность этого датчика вызывает полный отказ системы управления двигателем: при отсутствии его сигнала двигатель пустить невозможно.

Датчик положения распределительного вала впускных клапанов индуктивного типа служит для организации фазированного впрыска топлива в соответствии с порядком работы цилиндров. Сигналы датчика используются ЭБУ также для управления изменением фаз газораспределения в зависимости от режима работы двигателя. При возникновении неисправности в цепи датчика ЭБУ заносит в свою память ее код и включает контрольную лампу неисправности двигателя.

Датчик температуры охлаждающей жидкости измеряет температуру охлаждающей жидкости и выдает сигнал на ЭБУ. Датчик выполнен в виде термистора, чувствительного к изменению температуры. Электрическое сопротивление датчика уменьшается с повышением температуры. Блок управления обрабатывает сигнал датчика и устанавливает оптимальное обогащение рабочей смеси при прогреве двигателя.

Датчик массового расхода воздуха. Принцип работы датчика массового расхода воздуха основан на поддержании постоянной температуры резисторов (чем выше скорость потока воздуха, тем больший ток необходим для поддержания температуры резистора). В зависимости от показаний этого датчика ЭБУ корректирует количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр, для получения оптимальной рабочей смеси.

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) установлен сбоку на дроссельном узле (под крышкой) и связан с осью дроссельной заслонки.
Он представляет собой потенциометр, на один конец которого подается «плюс» напряжения питания (5 В), другой его конец соединен с «массой». С третьего вывода потенциометра идет выходной сигнал к ЭБУ. Когда дроссельная заслонка поворачивается, изменяется напряжение на выходе датчика. При закрытой дроссельной заслонке оно ниже 0,5 В. Когда заслонка открывается, напряжение на выходе датчика растет и при полностью открытой заслонке должно быть более 4 В. Отслеживая выходное напряжение датчика, ЭБУ корректирует подачу топлива в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки.
При отказе датчика дроссельной заслонки ЭБУ заносит в память код неисправности датчика, включает контрольную лампу системы управления двигателем и рассчитывает предполагаемое значение угла открытия дроссельной заслонки по частоте вращения коленчатого вала и сигналам датчиков температуры и абсолютного давления воздуха во впускном коллекторе.

Датчик скорости автомобиля на автомобилях Nissan Primera отсутствует. Информацию о скорости движения автомобиля электронный блок управления получает от датчика частоты вращения левого переднего колеса антиблокировочной системы тормозов (ABS).

Управляющий датчик концентрации кислорода применяется в системе впрыска топлива с обратной связью. Для корректировки расчетов длительности импульсов впрыска используется информация о наличии кислорода в отработавших газах, эту информацию выдает управляющий датчик концентрации кислорода. Кислород, содержащийся в отработавших газах, реагирует с чувствительным элементом датчика, создавая разность потенциалов на выходе датчика. Разность потенциалов изменяется приблизительно от 0,1 В (высокое содержание кислорода – бедная смесь) до 0,9 В (мало кислорода – богатая смесь).
Управляющий датчик концентрации кислорода установлен перед каталитическим нейтрализатором отработавших газов системы выпуска. Для нормальной работы температура датчика должна составлять не ниже 300 °С. Поэтому для быстрого прогрева после пуска двигателя в датчик встроен нагревательный элемент.
Отслеживая выходное напряжение датчика концентрации кислорода, ЭБУ определяет, какую команду по корректировке состава рабочей смеси подавать на форсунки. Если смесь бедная (низкая разность потенциалов на выходе датчика), то дается команда на обогащение смеси. Если смесь богатая (высокая разность потенциалов), дается команда на обеднение смеси.

Диагностический датчик концентрации кислорода установлен после нейтрализатора, работает по тому же принципу, что и управляющий датчик, и полностью с ним взаимозаменяем. Сигнал, вырабатываемый диагностическим датчиком кислорода, указывает на присутствие кислорода в отработавших газах после нейтрализатора. Эффективность работы нейтрализатора оценивается электронным блоком управления двигателем путем сравнения сигналов управляющего и диагностического датчиков. Если нейтрализатор работает нормально, показания диагностического датчика будут значительно отличаться от показаний управляющего датчика. Одинаковые показания указывают на неисправность нейтрализатора.

Датчик детонации прикреплен к верхней части блока цилиндров и улавливает аномальные вибрации (детонационные удары) в двигателе.
Чувствительным элементом датчика является пьезокристаллическая пластинка. При детонации на выходе датчика генерируются импульсы напряжения, которые увеличиваются с возрастанием интенсивности детонационных ударов. ЭБУ по сигналу датчика регулирует опережение зажигания для устранения детонационных вспышек топлива.

Электромагнитный клапан системы изменения фаз газораспределения. На двигателях QG16DE и QG18DE клапан установлен в крышке головки блока цилиндров, а на двигателе QR20DE – в верхней крышке привода газораспределительного механизма. Клапан регулирует давление масла, подаваемого в исполнительный механизм изменения фаз, установленный на переднем конце распределительного вала впускных клапанов.
Система осуществляет оптимальную настройку фаз газораспределения, изменяя их во всем диапазоне значений частоты и нагрузки двигателя, что увеличивает мощность и крутящий момент при любом скоростном режиме.
При остановке двигателя давление масла заставляет переместиться золотник управляющего клапана в положение, соответствующее наиболее поздней фазе газораспределения. Управляющий клапан срабатывает по сигналу блока управления двигателем и подает масло либо к камере запаздывания, либо к камере опережения при непрерывном изменении фаз газораспределения соответственно либо в сторону их опережения, либо в сторону запаздывания.

Особенность системы управления двигателем автомобиля Nissan Primera заключается в наличии датчика давления рабочей жидкости в системе гидроусилителя рулевого управления. Этот датчик представляет собой потенциометр, изменяющий сопротивление в зависимости от давления рабочей жидкости. По сигналу датчика блок управления двигателем определяет нагрузку на двигатель от насоса системы гидроусилителя рулевого управления и регулирует степень открытия дроссельной заслонки для поддержания частоты вращения коленчатого вала двигателя.