СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БЕНЗИНОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Количество топлива, подаваемого форсунками, регулируется электрическим импульсным сигналом от ЭБУ. Он отслеживает данные о состоянии двигателя, рассчитывает потребность в топливе и определяет необходимую длительность подачи топлива форсунками (длительность импульса – скважность). Для увеличения объема подаваемого топлива ЭБУ увеличивает длительность импульса, а для уменьшения подачи топлива – сокращает.
ЭБУ способен оценивать результаты своих расчетов и команд, запоминать режимы недавней работы и действовать в соответствии с ними.
«Самообучение» или адаптация ЭБУ – непрерывный процесс, но соответствующие настройки сохраняются в оперативной памяти электронного блока и соответственно до первого отключения питания ЭБУ.
Топливо подается по одному из двух разных методов: синхронному, т. е. при определенном положении коленчатого вала, или асинхронному, т. е. независимо или без синхронизации с вращением коленчатого вала. Синхронный впрыск топлива – наиболее часто применяемый метод. Асинхронный впрыск топлива применяется в основном в режиме пуска двигателя. ЭБУ включает форсунки последовательно. Каждая из форсунок включается через каждые 720° поворота коленчатого вала. Такой метод позволяет более точно дозировать топливо по цилиндрам и снизить уровень токсичности отработавших газов.
Количество подаваемого топлива определяется состоянием двигателя, т. е. режимом его работы. Эти режимы обеспечиваются ЭБУ и описаны ниже.
Когда коленчатый вал двигателя начинает прокручиваться стартером, первый импульс от датчика положения коленчатого вала вызывает импульс от ЭБУ на включение сразу всех форсунок, что позволяет ускорить пуск двигателя.
Первоначальный впрыск топлива происходит каждый раз при пуске двигателя. Длительность импульса впрыска зависит от температуры. На холодном двигателе импульс впрыска увеличивается для увеличения подачи топлива, на прогретом – длительность импульса уменьшается. После первоначального впрыска ЭБУ переключается на соответствующий режим управления форсунками.

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 датчиков положения педали акселератора и 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, чем 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 в передней части моторного отсека рядом с аккумуляторной батареей и представляет собой управляющий центр электронной системы управления двигателем. 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 распределительных валов;
– температура охлаждающей жидкости;
– температура и давление 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;
– адсорбером системы улавливания паров бензина;
– 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. 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 загоранием сигнальной пиктограммы неисправности двигателя. 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 и 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 другие, которые зависят от массы автомобиля, типа и мощности двигателя, передаточных чисел 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 контроллера 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 контроллера. Эта память энергозависимая и требует бесперебойного питания для сохранения. При прекращении подачи питания содержащиеся в ОЗУ диагностические коды неисправностей и расчетные данные стираются.
Электрически репрограммируемое запоминающее устройство (ЭРПЗУ). Используется для временного хранения кодов-паролей противоугонной системы автомобиля (иммобилизатора). Коды-пароли, принимаемые ЭБУ от блока управления иммобилизатором, сравниваются с кодами, хранимыми в ЭРПЗУ, в результате чего разрешается или запрещается пуск двигателя.
В ЭРПЗУ записываются такие эксплуатационные параметры автомобиля, как общий пробег автомобиля, общий расход топлива и время работы двигателя.
ЭРПЗУ регистрирует и некоторые нарушения работы двигателя и автомобиля:
– время работы двигателя с перегревом;
– время работы двигателя на низкооктановом топливе;
– время работы двигателя с превышением максимально допустимой частоты вращения;
– время работы двигателя с пропусками воспламенения топливовоздушной смеси, о наличии которых указывает сигнальная пиктограмма неисправности двигателя;
– время работы двигателя с неисправным датчиком детонации;
– время работы двигателя с неисправными датчиками концентрации кислорода;
– время движения автомобиля с превышением максимально разрешенной скорости в период обкатки;
– время движения автомобиля с неисправным датчиком скорости;
– количество отключений аккумуляторной батареи при включенном замке зажигания.
ЭРПЗУ является энергонезависимой памятью и может хранить информацию без подачи питания на контроллер.

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 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 во впускной трубе каталитического нейтрализатора отработавших газов системы выпуска. Для нормальной работы температура датчика должна быть не ниже 300 °C, 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 богатая (высокая разность потенциалов) – команда на обеднение смеси.
Диагностический датчик концентрации кислорода установлен в выпуской трубе нейтрализатора, работает по тому же принципу, что и управляющий датчик, и полностью с ним взаимозаменяем. Сигнал, вырабатываемый диагностическим датчиком концентрации кислорода, указывает на присутствие кислорода в отработавших газах после нейтрализатора. Эффективность работы нейтрализатора оценивается 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 абсолютного давления во впускной трубе выполнен в виде переменного резистора, чувствительного к изменению давления. Он фиксирует изменение давления во впускном коллекторе в зависимости от изменения нагрузки и оборотов двигателя и преобразует его в напряжение выходного сигнала. В зависимости от информации, полученной от датчика, ЭБУ регулирует количество впрыскиваемого топлива и угол опережения зажигания.
Датчик массового расхода воздуха расположен между воздушным фильтром и воздухоподводящим патрубком дроссельного узла.
Сигнал датчика представляет собой напряжение постоянного тока, значение которого зависит от количества и направления движения воздуха, проходящего через датчик.
В датчик массового расхода воздуха встроен датчик температуры воздуха, чувствительным элементом которого является термистор, установленный в потоке воздуха. При низкой температуре сопротивление датчика высокое, а при высокой температуре – низкое. В зависимости от информации о температуре всасываемого воздуха, полученной от датчика, ЭБУ регулирует количество впрыскиваемого топлива.
Если датчик температуры воздуха неисправен, то блок управления заносит в память код ошибки и включает сигнальную пиктограмму, при этом показания неисправного датчика заменяются на фиксированное значение температуры воздуха.
Датчик положения распределительного вала (датчик фазы) индуктивного типа установлены в задней части головки блока цилиндров. При вращении распределительных валов выступы их задающих дисков изменяют магнитное поле датчиков, наводя импульсы напряжения переменного тока. Сигналы датчиков используются ЭБУ для организации фазированного впрыска топлива в соответствии с порядком работы цилиндров и для управления изменением фаз газораспределения в зависимости от режима работы двигателя. При возникновении неисправности в цепи какого-либо датчика положения распределительного вала ЭБУ заносит в память ее код и включает сигнальную пиктограмму.