Керуючим пристроєм у системі є електронний блок керування (ЕБУ). Кількість палива, що подається форсунками, регулюється електричним імпульсним сигналом ЕБУ. Електронний блок відстежує дані про стан двигуна, розраховує потребу в паливі та визначає необхідну тривалість подачі палива форсунками (тривалість імпульсу – шпаруватість). Для збільшення кількості палива, що подається, ЕБУ збільшує тривалість імпульсу, а для зменшення подачі палива — скорочує. Крім того, відповідно до закладеного алгоритму ЕБУ керує роботою електродвигуна вентилятора системи охолодження двигуна та електромагнітної муфти включення компресора кондиціонера, виконує функцію самодіагностики елементів системи та сповіщає водія про несправності.
При виході з ладу окремих датчиків та виконавчих механізмів ЕБУ включає аварійні режими, що забезпечують працездатність двигуна.
ЕБУ має здатність оцінювати результати своїх розрахунків та команд, запам'ятовувати режими недавньої роботи та діяти відповідно до них. «Самонавчання», або адаптація ЕБУ є безперервним процесом, але відповідні налаштування зберігаються в оперативній пам'яті електронного блоку до першого відключення живлення ЕБУ.
Система управління двигуном поряд з електронним блоком управління включає датчики, виконавчі пристрої, роз'єми і запобіжники.
Паливо подається за одним із двох методів: синхронному, тобто. при певному положенні колінчастого валу, чи асинхронному, тобто. незалежно або без синхронізації з обертанням колінчастого валу. Синхронне впорскування палива — метод, що найчастіше застосовується. Асинхронне упорскування палива застосовується в основному в режимі пуску двигуна. ЕБУ включає форсунки послідовно. Кожна з форсунок включається через кожні 720°повороту колінчастого валу. Такий метод дозволяє більш точно дозувати паливо по циліндрах і знизити рівень токсичності газів, що відпрацювали.
Кількість палива, що подається визначається станом двигуна, тобто. режим його роботи. Ці режими забезпечуються ЕБУ та описані нижче.
Коли колінчастий вал двигуна починає прокручуватися стартером, перший імпульс від датчика положення колінчастого валу викликає імпульс від ЕБУ на включення відразу всіх форсунок, що дозволяє прискорити пуск двигуна.
Початковий упорскування палива відбувається щоразу при пуску двигуна. Тривалість імпульсу впорскування залежить від температури. На холодному двигуні імпульс упорскування збільшується збільшення кількості палива, на прогрітому — тривалість імпульсу зменшується. Після початкового упорскування ЕБУ перемикається на відповідний режим керування форсунками.
Режим запуску. При включенні запалювання ЕБУ включає реле електробензонасоса, який створює тиск у магістралі подачі палива до паливної рампи.
ЕБУ перевіряє сигнал від датчика температури охолоджуючої рідини та визначає необхідну для пуску кількість палива та повітря.
Коли колінчастий вал двигуна починає прокручуватися, ЕБУ формує фазований імпульс включення форсунок, тривалість якого залежить від сигналів датчика температури рідини, що охолоджує. На холодному двигуні тривалість імпульсу більша (для збільшення кількості палива, що подається), а на прогрітому — менше.
Режим збагачення під час прискорення. ЕБУ стежить за різкими змінами положення педалі управління дросельною заслінкою (за сигналом датчика положення педалі управління дросельною заслінкою), а також за сигналом датчика масової витрати повітря та забезпечує подачу додаткової кількості палива за рахунок збільшення тривалості імпульсу упорскування. Режим збагачення при прискоренні застосовується тільки для управління паливоподачею в перехідних умовах (при переміщенні педалі управління дросельною заслінкою).
Режим вимкнення подачі палива при гальмуванні двигуном. При гальмуванні двигуном із включеною передачею та зчепленням ЕБУ може на короткі періоди часу повністю відключити імпульси впорскування палива. Відключення та включення подачі палива в цьому режимі відбуваються при створенні певних умов по температурі рідини, що охолоджує, частоті обертання колінчастого валу, швидкості автомобіля і куту відкриття дросельної заслінки.
Компенсація напруги живлення. При падінні напруги живлення система запалювання може давати слабку іскру, а механічний рух відкриття форсунки може тривати більше часу. ЕБУ компенсує це шляхом збільшення часу накопичення енергії в модулі запалювання та тривалості імпульсу упорскування.
Відповідно при зростанні напруги акумуляторної батареї (або напруги в бортовій мережі автомобіля) ЕБУ зменшує час накопичення енергії в модулі запалювання та тривалість упорскування.
Режим вимкнення подачі палива. При зупинці двигуна (вимкненому запалюванні) паливо форсункою не подається, таким чином виключається мимовільне займання суміші в перегрітому двигуні. Крім того, імпульси на відкриття форсунок не подаються, якщо ЕБУ не отримує «опорні» імпульси від датчика положення колінчастого валу, тобто. це означає, що двигун не працює.
Відключення подачі палива відбувається при перевищенні гранично допустимої частоти обертання колінчастого валу двигуна для захисту двигуна від роботи на неприпустимо високих оборотах.
Електронний блок управління (ЕБУ) розташований у лівій частині моторного відсіку на кронштейні, встановленому на полиці кріплення акумуляторної батареї, і є керуючим центром електронної системи управління двигуном. ЕБУ пов'язаний електричними проводами з усіма датчиками системи. Отримуючи від них інформацію, блок виконує розрахунки відповідно до параметрів і алгоритму управління, що зберігаються в пам'яті програмованого постійного пристрою, що запам'ятовує (ППЗУ), і управляє виконавчими пристроями системи. Варіант програми, записаний на згадку про ППЗУ, позначений номером, присвоєним даної модифікації ЕБУ.
Блок керування виявляє несправність, ідентифікує та запам'ятовує її код, навіть якщо відмова нестійка та зникає (наприклад, через поганий контакт). Сигнальна лампа несправності системи управління двигуном у комбінації приладів гасне через 10 с після відновлення працездатності вузла, що відмовив.
Після ремонту код несправності, що зберігається в пам'яті блоку управління, необхідно стерти. Для цього відключіть живлення блоку на 10 с (вийміть запобіжник ланцюга живлення електронного блоку управління або від'єднайте провід від клеми «мінус» акумуляторної батареї).
Блок живить постійним струмом напругою 5 і 12 різні датчики і вимикачі системи управління. Оскільки електричний опір ланцюгів живлення високий, контрольна лампа, підключена до висновків системи, не спалахує. Для визначення напруги живлення на висновках ЕБУ слід застосовувати вольтметр, внутрішній опір якого не менше ніж 10 МОм.
ЕБУ має такі типи пам'яті:
- програмований постійний пристрій (ППЗУ);
- оперативне запам'ятовуючий пристрій (ОЗП);
- електрично репрограмований запам'ятовуючий пристрій (ЕРПЗП).
Програмований постійний запам'ятовуючий пристрій (ППЗУ). У ньому знаходиться загальна програма, в якій містяться послідовність робочих команд (алгоритми управління) та різна калібрувальна інформація. Ця інформація являє собою дані керування упорскуванням, запаленням, холостим ходом та іншими параметрами, які залежать від маси автомобіля, типу та потужності двигуна, передавальних відносин трансмісії та інших факторів. ППЗУ називають пристроєм калібрування, що ще запам'ятовує. Вміст ППЗУ може бути змінено після програмування. Ця пам'ять не потребує живлення збереження записаної у ній інформації, яка стирається при відключенні харчування, тобто. ця пам'ять енергонезалежна.
Оперативний пристрій (ОЗУ). Це «блокнот» ЕБУ. Мікропроцесор ЕБУ використовує його для тимчасового зберігання вимірюваних параметрів для розрахунків та проміжної інформації. Мікропроцесор може в міру потреби вносити в нього дані або зчитувати їх.
Мікросхему ОЗУ змонтовано на друкованій платі ЕБУ. Ця пам'ять енергозалежна і потребує безперебійного живлення для збереження. При припиненні подачі харчування діагностичні коди несправностей, що містяться в ОЗП, і розрахункові дані стираються.
Електрично репрограмований запам'ятовуючий пристрій (ЕРПЗП). Використовується для тимчасового зберігання кодів паролів протиугінної системи автомобіля (іммобілізатора). Коди-паролі, що приймаються ЕБУ від блоку управління іммобілізатором, порівнюються з кодами, що зберігаються в ЕРПЗУ, внаслідок чого дозволяється або забороняється пуск двигуна.
В ЕРПЗУ записуються такі експлуатаційні параметри автомобіля, як загальний пробіг автомобіля, загальна витрата палива та час роботи двигуна.
ЕРПЗУ реєструє і деякі порушення роботи двигуна та автомобіля:
- час роботи двигуна з перегрівом;
- час роботи двигуна на низькооктановому паливі;
- час роботи двигуна з перевищенням максимально допустимої частоти обертання;
- час роботи двигуна з пропусками займання паливоповітряної суміші, на наявність яких вказує сигнальна лампа перевищення допустимого рівня токсичності газів, що відпрацювали;
- час роботи двигуна з несправним датчиком детонації;
- час роботи двигуна з несправним датчиком концентрації кисню;
- час руху автомобіля з перевищенням максимально дозволеної швидкості під час обкатки;
- час руху автомобіля з несправним датчиком швидкості;
- кількість відключень акумулятора при включеному замку запалювання.
ЕРПЗУ – це енергонезалежна пам'ять, вона може зберігати інформацію без подачі харчування на ЕБУ.
ЕБУ не придатний для ремонту, у разі відмови його необхідно замінити.
Діагностичний роз'єм, розташований зліва під панеллю приладів, служить для обміну даними з ЕБУ. До діагностичного роз'єму підключається пристрій для сканування для зчитування інформації про помилки, що зберігаються в пам'яті ЕБУ, для перевірки датчиків і виконавчих механізмів в реальному часі, для управління виконавчими механізмами і перепрограмування ЕБУ.
Датчик положення колінчастого валу індуктивного типу призначений для синхронізації роботи електронного блоку управління з ВМТ поршнів 1-го та 4-го циліндрів та кутовим положенням колінчастого валу.
Датчик встановлений в задній частині двигуна, всередині нього, навпроти зубців, що задають на шийці колінчастого валу.
Утримувачем датчика служить спеціальний задній сальник колінчастого валу.
Задають зубці виконані на поверхні шийки через рівні інтервали. Один зуб відсутній для створення імпульсу синхронізації ( «опорного» імпульсу), який необхідний для узгодження роботи блоку управління з ВМТ поршнів в 1-му та 4-му циліндрах.
При обертанні колінчастого валу зубці змінюють магнітне поле датчика, наводячи імпульси напруги змінного струму. Блок управління сигналами датчика визначає частоту обертання колінчастого валу і видає імпульси на форсунки.
У разі відмови датчика пуск двигуна неможливий.
Датчики положення розподільних валів (датчики фази) індуктивного типу служать для організації фазованого впорскування палива відповідно до порядку роботи циліндрів. Сигнали датчиків впускного та випускного розподільних валів використовуються контролером також для керування зміною фаз газорозподілу залежно від режиму роботи двигуна. У разі несправності ланцюга будь-якого з датчиків контролер заносить у пам'ять її код і включає сигнальну лампу.
Датчик температури охолоджуючої рідини є термістор (резистор, опір якого змінюється обернено пропорційно температурі). При низькій температурі охолоджуючої рідини (-40°С) опір термістора становить близько 100 кОм, при підвищенні температури до +130°С - зменшується до 70 Ом).
Особливістю двигунів автомобілів Opel Astra є встановлення двох датчиків температури охолоджувальної рідини. Показаний на фотографії датчик встановлено у правому бачку радіатора системи охолодження двигуна.
Другий датчик встановлений у кришці термостату. При низькій температурі опір датчиків високий, а за високої температури — низький.
Електронний блок живить ланцюг датчика температури постійним «опорним» напругою. Напруга сигналу датчика максимально на холодному двигуні та знижується у міру його прогріву. За значенням напруги електронний блок визначає температуру двигуна та враховує її при розрахунку регулювальних параметрів упорскування та запалювання. При відмові датчика або порушеннях ланцюга його підключення ЕБУ встановлює код несправності та запам'ятовує його.
Крім описаного вище, датчик непрямим чином служить як датчик покажчика температури охолоджуючої рідини в комбінації приладів. За інформацією цього датчика електронний блок управління двигуном змінює положення стрілки покажчика.
Комбінований датчик масової витрати і температури повітря, що надходить встановлений в повітряному рукаві між повітряним фільтром і дросельним вузлом. Принцип роботи датчика масової витрати повітря заснований на підтримці постійної температури резисторів (що вища швидкість потоку повітря, тим більший струм необхідний підтримки температури резистора). Принцип роботи датчика температури повітря, що надходить, аналогічний принципу роботи датчика температури охолоджуючої рідини. Залежно від показань цих датчиків ЕБУ коригує кількість палива, що впорскується в циліндр для отримання оптимальної робочої суміші.
Датчик абсолютного тиску у впускній трубі перетворює розрідження в цій трубі електричну напругу, за значенням якого ЕБУ визначає навантаження двигуна. Датчик встановлений на трубі. Вихідна напруга датчика змінюється відповідно до тиску у впускній трубі: від максимального (при повністю відкритій дросельній заслінці) до мінімального (при закритій заслінці). При непрацюючому двигуні блок управління напругою датчика визначає атмосферний тиск і адаптує параметри регулювання упорскування до конкретної висоті над рівнем моря. Значення атмосферного тиску, що зберігаються в пам'яті, періодично оновлюються при рівномірному русі автомобіля та під час повного відкриття дросельної заслінки.
Датчик положення дросельної заслінки (для наочності повітряний фільтр знято) встановлено в корпусі електроприводу на дросельному вузлі. Принцип дії датчика ґрунтується на ефекті Холла.
Коли дросельна заслінка повертається (від на педаль управління), напруга на виході датчика змінюється. При закритій дросельній заслінці воно нижче 2,5 В. Коли заслінка відкривається, напруга на виході датчика зростає, при повністю відкритій заслінці вона повинна бути більше 4 В.
Відстежуючи вихідну напругу датчика, контролер коригує подачу палива залежно від кута відкриття дросельної заслінки (тобто за бажанням водія).
Датчику положення дросельної заслінки не потрібне регулювання, оскільки блок управління сприймає холостий хід (тобто повне закриття дросельної заслінки) як нульову позначку.
Датчик швидкості автомобіля на автомобілях Opel Astra J відсутній. Інформацію про швидкість руху автомобіля електронний блок управління отримує від датчика частоти обертання переднього лівого колеса антиблокувальної системи гальм (ABS).
Керуючий датчик концентрації кисню застосовується в системі упорскування зі зворотним зв'язком і встановлений у випускному колекторі. Для коригування розрахунків тривалості імпульсів упорскування використовується інформація про наявність кисню у відпрацьованих газах, цю інформацію видає керуючий датчик концентрації кисню. Кисень, що міститься в відпрацьованих газах, реагує з датчиком, створюючи різницю потенціалів на виході датчика. Вона змінюється приблизно від 0,1 (високий вміст кисню - бідна суміш) до 1 В (низький вміст кисню - багата суміш).
Інформація від датчика надходить у блок управління у вигляді сигналів низького та високого рівня. При сигналі високого рівня (близько 4,2) датчика на вході в катколектор блок управління отримує інформацію про високий вміст кисню. Сигнал низького рівня (близько 2,2) цього датчика свідчить про низький вміст кисню у відпрацьованих газах.
Постійно відстежуючи напругу сигналів датчиків, блок управління коригує кількість палива, що впорскується форсунками. При високому рівні сигналу датчика на вході в катколектор (бідна паливоповітряна суміш) кількість палива, що подається, збільшується, при низькому рівні сигналу (багата суміш) – зменшується. Якщо рівень сигналу датчика на виході нейтралізатора не відповідає значенням, допустимим при даному режимі роботи, блок керування ідентифікує несправність котла.
Діагностичний датчик концентрації кисню встановлений у приймальній трубі за нейтралізатором, працює за тим же принципом, що і датчик, що управляє. Вихідні характеристики датчика на виході з катколектора інші: високому вмісту кисню відповідає сигнал низького рівня (близько 0,1), а низькому вмісту кисню - сигнал високого рівня (близько 0,9). Сигнал, що виробляється діагностичним датчиком концентрації кисню, вказує на наявність кисню у газах, що відпрацювали після нейтралізатора. Якщо нейтралізатор працює нормально, показання діагностичного датчика значно відрізнятимуться від показань керуючого датчика.
Датчик детонації прикріплений до верхньої частини блоку циліндрів у зонах між 2-м і 3-м циліндрами і вловлює аномальні вібрації (детонаційні удари) у двигуні.
Чутливим елементом датчика детонації є п'єзокристалічна платівка. При детонації на виході датчика генеруються імпульси напруги, які збільшуються із зростанням інтенсивності ударів детонації. Контролер сигналу датчика регулює випередження запалення для усунення детонаційних спалахів палива.
Попередження
Перш ніж знімати будь-які вузли системи керування упорскуванням палива, від'єднайте провід від клеми «мінус» акумуляторної батареї.
Не пускайте двигун, якщо наконечники дротів на акумуляторі погано затягнуті.
Ніколи не від'єднуйте акумулятор від бортової мережі автомобіля під час роботи двигуна.
Під час заряджання акумулятора від'єднуйте його від бортової мережі автомобіля.
Не піддавайте ЕБУ температурі вище 65°С у робочому стані і вище 80°С - у неробочому (наприклад, в сушильній камері). Потрібно знімати ЕБУ з автомобіля, якщо ця температура буде перевищена.
Не від'єднуйте від ЕБУ і не приєднуйте до нього дроти під час увімкненого запалювання.
Перед проведенням електрозварювальних робіт на автомобілі від'єднуйте дроти від акумуляторної батареї та колодки джгута дротів від ЕБУ.
Усі вимірювання напруги виконуйте цифровим вольтметром, внутрішній опір якого не менше 10 МОм.
Електронні вузли, що застосовуються в системі упорскування палива, розраховані на дуже малу напругу, тому можуть бути пошкоджені електростатичним розрядом. Щоб не допустити пошкодження ЕБУ, не торкайтеся руками до його висновків.
Для діагностики системи керування двигуном завжди потрібно спеціальний сканер, тому при виникненні несправностей системи звертайтеся на спеціалізований сервіс.
Коментарі відвідувачів