Электронная система управления двигателем

Принцип работы электронной системы управления двигателем заключается в том, что электронный блок управления (ЭБУ) получает непрерывную информацию о всех параметрах работы систем и механизмов двигателя, а также об окружающей среде. Мгновенно оценивая информацию, ЭБУ выдает команду на впрыск определенной порции топлива и подачу высоковольтного разряда на электроды свечи зажигания в строго определенный момент времени.

Изменение температуры двигателя и воздуха, оборотов коленчатого вала и давления воздуха мгновенно определяется и передается ЭБУ, который изменяет команду "о дозе топлива и угле опережения зажигания". Неважно, что температура изменилась на один градус, а число оборотов коленчатого вала уменьшилось на один или два. Блок управления "посчитает" все точно и изменит свою команду.

Рис. 28. Схема электронной системы управления двигателем

Если электронный блок не получил данные от какого-то из датчиков, он возьмет "непослушную железку на карандаш", запишет сбой в работе и "наябедничает" хозяину или мастеру в автосервисе. Система контролирует свою работу, диагностирует неисправности, записывает их. Она может даже отключить неработающий контур, задействовав резервный. И это не фантастика, а предусмотренный режим работы системы.

Основные неисправности электронных систем управления двигателем

Все неисправности электронных систем управления двигателем могут быть поделены на два основных вида.

Первый вид неисправностей заключается в невозможности запуска двигателя и, соответственно, самостоятельного перемещения, хотя бы до места ремонта. В этом случае вызывается эвакуатор для доставки автомобиля на станцию техобслуживания.

Второй вид неисправностей, при котором существует возможность добраться до места возможного ремонта, но это движение будет с "неправильным", аварийным режимом работы отдельной системы или узла. При втором типе неисправности предварительно рекомендуется получить совет у специалиста по телефону о целесообразности самостоятельного движения.

Дело в том, что в некоторых случаях "докатывание" к месту оказания квалифицированной помощи может полностью вывести систему из строя с последующим крупным ремонтом и заменой деталей. Поэтому водитель современного автомобиля должен серьезно подумать, прежде чем принимать решение о движении в аварийном режиме.

Двигатель не запускается.

Причина может быть в неработающем топливном насосе, сгоревшем предохранителе, неисправном реле насоса, датчике массового расхода воздуха, обрыве или потере контакта в электрической цепи форсунки.

Устранение неисправностей заключается в проверке электрических цепей топливного насоса, замене реле насоса и сгоревшего предохранителя, очистки от грязи разъемов форсунок и восстановлении электрической цепи.

Двигатель работает с перебоями, глохнет, плохо "тянет".

Причиной может оказаться плохой контакт разъемов датчиков, топливного насоса, форсунок, загрязнение топливных фильтров, подсос воздуха в систему.

Для устранения неисправностей необходимо проверить разъемы датчиков, топливного насоса, форсунок, заменить элементы фильтров, устранить негерметичность впускного тракта.

Эксплуатация электронных систем управления двигателем

Эксплуатируя автомобиль с электронной системой управления двигателем, необходимо быть внимательным к показаниям приборов, следить за световыми индикаторными лампами на щитке приборов. Система управления своевременно извещает водителя о возникающих проблемах в работе своих электронных компонентов. Лампа красного цвета запрещает эксплуатацию автомобиля до выяснения причины ее включения и устранения неисправности. Желтый (оранжевый) цвет лампы предупреждает о том, что неисправность может возникнуть, но время для ее предотвращения еще есть.

Рекомендации по эксплуатации в неблагоприятных климатических условиях, а также некоторые правила производства работ в подкапотном пространстве автомобиля с электронной системой управления двигателем совпадают с теми, что были рассмотрены ранее (см. "Эксплуатация систем впрыска топлива").

Системой управления двигателем называется электронная система управления, которая обеспечивает работу двух и более систем двигателя. Система является одним из основных электронных компонентов электрооборудования автомобиля .

Генератором развития систем управления двигателем в мире является немецкая фирма Bosch. Технический прогресс в области электроники, жесткие нормы экологической безопасности обусловливают неуклонный рост числа подконтрольных систем двигателя.

Свою историю система управления двигателем ведет от объединенной системы впрыска и зажигания . Современная система управления двигателем объединяет значительно больше систем и устройств. Помимо традиционных систем впрыска и зажигания под управлением электронной системы находятся: топливная система , система впуска , выпускная система , система охлаждения , система рециркуляции отработавших газов , система улавливания паров бензина , вакуумный усилитель тормозов .

Термином "система управления двигателем" обычно называют систему управления бензиновым двигателем. В дизельном двигателе аналогичная система называется система управления дизелем .

Система управления двигателем включает входные датчики, электронный блок управления и исполнительные устройства систем двигателя.

Входные датчики измеряют конкретные параметры работы двигателя и преобразуют их в электрические сигналы. Информация, получаемая от датчиков, является основой управления двигателем. Количество и номенклатура датчиков определяется видом и модификацией системы управления. Например, в системе управления двигателем Motronic-MED применяются следующие входные датчики: давления топлива в контуре низкого давления, давления топлива , частоты вращения коленчатого вала , Холла , положения педали акселератора , расходомер воздуха (при наличии), детонации , температуры охлаждающей жидкости , температуры масла, температуры воздуха на впуске, положения дроссельной заслонки , давления во впускном коллекторе , кислородные датчики и др. Каждый из датчиков используется в интересах одной или нескольких систем двигателя.

Исполнительные устройства входят в состав конкретных систем двигателя и обеспечивают их работу. Исполнительными устройствами топливной системы являются электрический топливный насос и перепускной клапан. В системе впрыска управляемыми элементами являются форсунки и клапан регулирования давления. Работа системы впуска управляется с помощью привода дроссельной заслонки и привода впускных заслонок.

Катушки зажигания являются исполнительными устройствами системы зажигания. Система охлаждения современного автомобиля также имеет ряд компонентов, управляемых электроникой: термостат (на некоторых моделях двигателей), реле дополнительного насоса охлаждающей жидкости, блок управления вентилятора радиатора, реле охлаждения двигателя после остановки.

В выпускной системе осуществляется принудительный подогрев кислородных датчиков и датчика оксидов азота, необходимый для их эффективной работы. Исполнительными устройствами системы рециркуляции отработавших газов являются электромагнитный клапан управления подачей вторичного воздуха, а также электродвигатель насоса вторичного воздуха. Управление системой улавливания паров бензина производится с помощью электромагнитного клапан продувки адсорбера.

Принцип работы системы управления двигателем основан на комплексном управлении величиной крутящего момента двигателя. Другими словами, система управления двигателем приводит величину крутящего момента в соответствия с конкретным режимом работы двигателя. Система различает следующие режимы работы двигателя:

• запуск;
• прогрев;
• холостой ход;
• движение;
• переключение передач;
• торможение;
• работа системы кондиционирования.

Изменение величины крутящего момента производиться двумя способами - путем регулирования наполнения цилиндров воздухом и регулированием угла опережения зажигания.

На автомобилях Lada Priora установлена электронная система управления двигателем (ЭСУД) с электронным блоком управления (ЭБУ) 21126-1411020-10 (-11 или -12) типа Bosch М 7.9.7 (Bosch М 10 или «Январь-7» соответственно). В двигателях применяется система последовательного распределенного впрыска топлива (с фазированным впрыском) с обратной связью. Эта система, работающая совместно с нейтрализатором отработавших газов и системой улавливания паров топлива, обеспечивает выполнение норм Евро-3 и Евро-4 при сохранении высоких динамических качеств и низкого расхода топлива.

Электрическая схема системы впрыска топлива приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 Соединения жгута электронной системы управления двигателем (ЭСУД):

1 – ЭБУ; 2 – колодка жгута ЭСУД к жгуту панели приборов; 3 – основной блок предохранителей; 4 – датчик скорости; 5 – датчик неровной дороги; 6 – датчик сигнальной лампы аварийного падения давления масла; 7 – датчик положения дроссельной заслонки; 8 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 9 – датчик указателя температуры охлаждающей жидкости; 10 – датчик массового расхода воздуха; 11 – регулятор холостого хода; 12 – реле электробензонасоса; 13 – предохранитель цепи питания электробензонасоса (15 A); 14 – реле зажигания; 15 – предохранитель реле зажигания (15 A); 16 – предохранитель цепи питания ЭБУ (7,5 A); 17 – датчик положения коленчатого вала; 18 – управляющий датчик концентрации кислорода; 19 – датчик фаз; 20 – датчик детонации; 21 – электромагнитный клапан продувки адсорбера; 22 – диагностический датчик концентрации кислорода; 23 – катушки зажигания; 24 – свечи зажигания; 25 – форсунки; 26 – колодка жгута проводов катушек зажигания к жгуту ЭСУД; 27 – колодка жгута ЭСУД к жгуту проводов катушек зажигания; 28 – колодка жгута ЭСУД к жгуту форсунок; 29 – колодка жгута форсунок к жгуту ЭСУД; А – к клемме «плюс» аккумуляторной батареи; В1, В2 – точки заземления жгута системы зажигания; C1 – точка заземления жгута проводов катушек зажигания

Предупреждения
1. Прежде чем снимать какие-либо узлы ЭСУД, отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
2. Не пускайте двигатель, если наконечники проводов на аккумуляторной батарее плохо затянуты.
3. Никогда не отсоединяйте аккумуляторную батарею от бортовой сети автомобиля при работающем двигателе.
4. При зарядке отсоединяйте аккумуляторную батарею ее от бортовой сети автомобиля.
5. Не подвергайте ЭБУ температуре выше 65 °С в рабочем состоянии и выше 80 °С в нерабочем (например, в сушильной камере). Если эта температура будет превышена, надо снять ЭБУ с автомобиля.
6. Не отсоединяйте от ЭБУ и не присоединяйте к нему разъемы жгута проводов при включенном зажигании.
7. Перед проведением электродуговой сварки на автомобиле отсоединяйте провода от аккумуляторной батареи и разъемы проводов от ЭБУ.
8. Все измерения напряжения выполняйте цифровым вольтметром, внутреннее сопротивление которого не менее 10 МОм.

2. Работа, устройство системы впрыска топлива двигателя ВАЗ 2170 2171 2172 Приора.

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 количества подаваемого топлива ЭБУ увеличивает длительность импульса, а для уменьшения подачи топлива - сокращает.
ЭБУ обладает способностью 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, следовательно, до первого отключения питания ЭБУ.
Топливо подается по одному из двух различных 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 используют 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 понизить 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 более продолжительный для увеличения количества топлива, на прогретом - длительность импульса уменьшается. После первоначального впрыска ЭБУ переключается на соответствующий режим управления форсунками.

Режим пуска.
При включении зажигания ЭБУ включает реле электробензонасоса, 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 повышении 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.
Подача топлива отключается и при превышении предельно допустимой частоты вращения коленчатого вала двигателя, равной 6200 мин-1, для защиты двигателя от работы на недопустимо высоких оборотах.

Электронный блок управления (ЭБУ, или контроллер) расположен под панелью приборов 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;
– массовый расход воздуха двигателем;
– температура охлаждающей жидкости;
– температура всасываемого воздуха;
– положение дроссельной заслонки;
– содержание кислорода в отработавших газах;
– наличие детонации в двигателе;
– амплитуда колебаний кузова автомобиля;
– скорость автомобиля;
– напряжение в бортовой сети автомобиля;
– запрос на включение кондиционера (на автомобилях в вариантном исполнении).
На основе полученной информации ЭБУ управляет следующими системами и приборами:
– топливоподачей (форсунками и электробензонасосом);
– системой зажигания;
– регулятором холостого хода;
– адсорбером системы улавливания паров бензина;
– вентилятором системы охлаждения двигателя;
– муфтой компрессора кондиционера (на автомобилях в вариантном исполнении);
– системой диагностики.
ЭБУ включает выходные цепи (форсунки, различные реле и пр.) путем замыкания их на «массу» через его выходные транзисторы. Единственное исключение - цепь реле электробензонасоса, который 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 сигнальную лампу «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.
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 др., которые зависят от массы автомобиля, типа и мощности двигателя, передаточного отношения 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 является энергонезависимой.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).
Это «блокнот» ЭБУ. Микропроцессор контроллера использует его для временного хранения измеряемых параметров, которые он использует 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, на наличие которых указывает сигнальная лампа системы управления двигателем;
– время работы двигателя с неисправным датчиком детонации;
– время работы двигателя с неисправным датчиком 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 энергонезависимо, оно может хранить информацию без подачи питания на контроллер.
ЭБУ расположен под консолью панели приборов.

Для замены электронного блока управления вам потребуется отвертка с крестообразным лезвием.

2. Снимите правую облицовку тоннеля пола (см. «Снятие и установка облицовок тоннеля пола»).
3. Возьмитесь за два выступа и выведите фиксирующую скобу вдоль плоскости разъема до упора. 4. Отсоедините колодку с проводами от ЭБУ.

5. Отверните (не полностью) две гайки крепления кронштейна ЭБУ.

Примечание: С противоположной стороны кронштейн ЭБУ гайкой не закреплен.

6. Передвиньте вправо кронштейн с ЭБУ и, приподняв немного вверх, снимите ЭБУ с автомобиля.

7. Установите ЭБУ в порядке, обратном снятию.
Предупреждение:
Неисправный электронный блок можно заменить только новым блоком, в котором не активирована противоугонная функция. При такой замене ЭБУ будет разрешать пуск двигателя независимо от иммобилизатора. Для активации противоугонной функции проведите процедуру обучения иммобилизатора.Для активации противоугонной функции нового контроллера необходимо выполнить процедуру обучения (см. «Обучение ключей иммобилизатора»), используя имеющиеся обучающий и рабочие ключи.

4. Датчики температуры охлаждающей жидкости Лада Приора.

Датчик температуры охлаждающей жидкости представляет собой термистор (резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры).

Датчик ввернут в корпус термостата и соединен с ЭБУ. При низкой температуре сопротивление датчика высокое, а при высокой температуре - низкое (табл. 4.1).
ЭБУ рассчитывает температуру охлаждающей жидкости по падению напряжения на датчике. На холодном двигателе падение напряжения высокое, а на прогретом - низкое.

Таблица 4.1 Зависимость сопротивления датчика температуры охлаждающей жидкости от температуры

Температура охлаждающей жидкости влияет на большинство характеристик, которыми управляет ЭБУ.
Для замены датчика вам потребуется ключ «на 19».
1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
2. Частично слейте охлаждающую жидкость из радиатора.
3. Для удобства работы снимите воздушный фильтр (см. «Снятие и установка воздушного фильтра»).
4. Отожмите пластмассовый фиксатор... 5. ...и отсоедините колодку жгута проводов от датчика температуры охлаждающей жидкости.

6. Ослабьте ключом затяжку датчика... 7. ...и выверните его из корпуса термостата.

8. Остудите датчик до температуры окружающего воздуха. Подсоедините тестер в режиме омметра к выводам датчика и измерьте его сопротивление. Измерьте термометром текущую температуру воздуха и сравните полученные значения с табл. 10.5. При отклонении сопротивления от нормы замените датчик. 9. Для измерения сопротивления на выводах датчика при различных температурных режимах опустите датчик в горячую воду и проверьте изменение его сопротивления по мере остывания воды, контролируя температуру воды термометром. Номинальные значения сопротивления при различных значениях температуры указаны в табл. 4.1.

10. Установите датчик в порядке, обратном снятию.
11. Залейте охлаждающую жидкость.

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

Для замены датчика вам потребуется ключ «на 13».
1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
2. Нажмите на металлический фиксатор колодки жгута проводов... 3. ...и отсоедините колодку от датчика детонации. Для наглядности шланг вентиляции картерных газов снят.

4. Ослабьте ключом затяжку болта крепления датчика детонации... 5. ...и, вывернув рукой болт, снимите его вместе с датчиком детонации.

Примечание Обратите внимание на маркировку датчика, чтобы для замены приобрести аналогичный датчик детонации.

6. Установите датчик в обратном порядке, ввернув болт его крепления и затянув моментом 10,4–24,2 Н·м.

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) расположен между воздушным фильтром и воздухоподводящем рукавом.
Сигнал датчика представляет собой напряжение постоянного тока, значение которого зависит от количества воздуха, проходящего через датчик.
В ДМРВ встроен датчик температуры воздуха, чувствительным элементом которого является термистор, установленный в потоке воздуха. При низкой температуре сопротивление датчика высокое, а при высокой температуре - низкое (табл. 10.6).

Таблица 4.2 Зависимость сопротивления датчика температуры воздуха от температуры всасываемого воздуха (допустимая погрешность 10%)

Если датчик температуры воздуха неисправен, ЭБУ заносит в память код ошибки и включает сигнальную лампу, а показания неисправного датчика заменяет на фиксированное значение температуры воздуха 33 °С.
Для замены датчика вам потребуются: ключ «на 10», отвертка с крестообразным лезвием.
1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
2. Отжав снизу отверткой или пальцем пластмассовую защелку... 3. ...отсоедините колодку жгута проводов от датчика массового расхода воздуха.

4. Ослабьте затяжку хомута крепления воздухоподводящего рукава... 5. ...и отсоедините рукав от датчика.

6. Отверните два винта крепления... 7. ...и снимите датчик с воздушного фильтра.

8. Извлеките резиновую прокладку и внимательно осмотрите состояние ее кромок, так как их повреждение может привести к подсосу воздуха в обход воздушного фильтра. Во время движения в воздухе содержится множество мелких механических частиц, способных повредить ДМРВ и, как следствие, привести к перебоям в работе двигателя.
9. Перед установкой датчика сначала наденьте на него резиновую уплотнительную прокладку и только затем закрепите датчик на воздушном фильтре.

Датчик скорости автомобиля установлен на коробке передач. При вращении ведущих колес датчик скорости вырабатывает 6 импульсов на 1 м пробега автомобиля, а ЭБУ определяет скорость движения автомобиля по частоте подачи импульсов.

1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
2. Отожмите фиксатор... 3. ...и отсоедините колодку с проводами от датчика скорости.

4. Отверните гайку шпильки крепления датчика скорости... 5. ...и выньте датчик из корпуса коробки передач.

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) установлен сбоку на дроссельном узле 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 (от ползунка) идет выходной сигнал к ЭБУ. Когда дроссельная заслонка поворачивается (от воздействия на педаль управления), напряжение на выходе датчика изменяется. При закрытой дроссельной заслонке оно ниже 0,6 В. Когда заслонка открывается, напряжение на выходе датчика повышается и при полностью открытой заслонке должно составлять более 4,4 В. Отслеживая выходное напряжение датчика, ЭБУ корректирует подачу топлива в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки (т.е. по желанию водителя). ДПДЗ не требует регулировки, так как электронный блок воспринимает холостой ход (т.е. полное закрытие дроссельной заслонки) как нулевую отметку.
При отказе датчика дроссельной заслонки ЭБУ заносит в память код неисправности датчика, включает сигнальную лампу «ПРОВЕРЬТЕ ДВИГАТЕЛЬ» и рассчитывает предполагаемое значение угла открытия дроссельной заслонки по частоте вращения коленчатого вала и сигналу ДМРВ.

Для замены датчика необходимо выполнить следующее.
1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
2. Отожмите фиксатор... 3. ...и отсоедините колодку жгута проводов от выводов датчика.

4. Выверните два винта крепления... 5. ...и снимите датчик положения дроссельной заслонки с дроссельного узла.

6. Установите датчик в порядке, обратном снятию. Обратите внимание на состояние уплотнительного поролонового кольца: если оно повреждено, замените его новым.

Регулятор холостого хода (РХХ) регулирует частоту вращения коленчатого вала в режиме холостого хода, управляя количеством подаваемого воздуха в обход закрытой дроссельной заслонки. Он состоит из двухполюсного шагового электродвигателя и соединенного с ним конусного клапана. Клапан выдвигается или убирается по сигналам ЭБУ. Полностью выдвинутая игла регулятора (что соответствует 0 шагов) перекрывает поток воздуха. Когда игла вдвигается, обеспечивается расход воздуха, пропорциональный количеству шагов отхода иглы от седла.
Замена РХХ описана в разд. «Двигатель» (см. «Замена регулятора холостого хода»).

Датчик положения коленчатого вала индуктивного типа, предназначен для измерения частоты вращения и положения коленчатого вала. Датчик установлен на крышке масляного насоса напротив задающего диска на шкиве привода генератора. Задающий диск представляет собой зубчатое колесо с 58 равноудаленными (6°) впадинами. При таком шаге на диске помещается 60 зубьев, два зуба срезаны для создания импульса синхронизации («опорного» импульса), который необходим для согласования работы контроллера с ВМТ поршней в 1-м и 4-м цилиндрах.
При вращении коленчатого вала зубья изменяют магнитное поле датчика, наводя импульсы напряжения переменного тока. Установочный зазор между сердечником датчика и зубом диска должен находиться в пределах (1±0,2) мм. ЭБУ по сигналам датчика выдает импульсы на форсунки.

Для замены датчика вам потребуется ключ «на 10».
1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
2. Отожмите фиксатор... 3. ...и отсоедините колодку с проводами от датчика положения коленчатого вала.

4. Выверните болт крепления... 5. ...и выньте датчик из кронштейна его крепления.

6. Замерьте сопротивление датчика. Сопротивление исправного датчика должно быть 500–700 Ом. Если показания тестера значительно ниже, то, вероятно, в обмотке межвитковое замыкание, а если, наоборот, высокое или тестер показывает бесконечность (см. фото), то в контактах внутри датчика нарушен контакт или произошел обрыв в обмотке индукционной катушки. И в первом и во втором случае датчик подлежит замене.

7. Установите датчик в порядке, обратном снятию.

Управляющий датчик концентрации кислорода применяется в системе впрыска топлива с обратной связью и установлен в верхней части катколлектора. Для корректировки расчетов длительности импульсов впрыска используется информация о наличии кислорода в отработавших газах, эту информацию выдает управляющий датчик концентрации кислорода. Содержащийся в отработавших газах кислород реагирует с датчиком кислорода, создавая разность потенциалов на выходе датчика. Она изменяется приблизительно от 0,1 В (высокое содержание кислорода - бедная смесь) до 0,9 В (мало кислорода - богатая смесь).
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, контроллер определяет, какую команду по корректировке состава рабочей смеси подавать на форсунки. Если смесь бедная (низкая разность потенциалов на выходе датчика), то контроллер дает команду на обогащение смеси; если смесь богатая (высокая разность потенциалов) - на обеднение смеси.

Для замены управляющего датчика концентрации кислорода вам потребуется ключ «на 22».
1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
2. Отожмите фиксатор... 3. ...и отсоедините от моторного жгута колодку жгута проводов управляющего датчика концентрации кислорода.

4. Отсоедините от теплоизоляционного щитка рулевого механизма держатель жгута проводов управляющего датчика концентрации кислорода. 5. Выверните датчик из катколлектора...

6. ...и снимите с автомобиля.

Примечание
Для снятия датчика используйте специальные шестигранные усиленные ключи. Они могут выглядеть как накидные ключи или быть в виде высокой торцовой головки с разрезным сектором для продевания в него жгута проводов.

7. Установите датчик в порядке, обратном снятию, предварительно смазав резьбовую часть датчика графитной смазкой.

Диагностический датчик концентрации кислорода установлен в катколлекторе за нейтрализатором, работает по тому же принципу, что и управляющий датчик, и полностью с ним взаимозаменяем. Сигнал, вырабатываемый диагностическим датчиком концентрации кислорода, указывает на наличие кислорода в отработавших газах после нейтрализатора. Если нейтрализатор работает нормально, показания диагностического датчика будут значительно отличаться от показаний управляющего датчика.
Замена диагностического датчика концентрации кислорода проводится аналогично замене управляющего датчика.

Датчик фаз установлен на задней крышке привода распределительных валов. Принцип его действия основан на эффекте Холла. На шкиве распределительного вала (впускного) закреплен точечной сваркой задающий диск со специальной проточкой (уступом). Когда диск проходит через прорезь датчика, от датчика на ЭБУ поступает импульс напряжения низкого уровня (примерно 0 В), а при попадании в «измерительную» область датчика уступа задающего диска на ЭБУ возникает импульс «опорного» напряжения (примерно 5 В), что соответствует положению поршня 3-го цилиндра в такте сжатия.

Для замены датчика фаз вам потребуется торцовый ключ «на 10».
1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
2. Отожмите фиксатор... 3. ...и отсоедините от датчика фаз колодку жгута проводов.

4. Выверните два болта крепления датчика... 5. ...снимите датчик (для наглядности показано выворачивание болтов рожковым ключом на снятом и частично разобранном двигателе).

6. Установите датчик в порядке, обратном снятию.

Датчик неровной дороги установлен в моторном отсеке на чашке правого брызговика. Принцип действия датчика основан на пьезоэлектрическом эффекте. При движении по неровной дороге переменная нагрузка оказывает влияние на угловую скорость коленчатого вала. Колебания частоты вращения коленчатого вала сходны с колебаниями, возникающими при пропусках воспламенения.
Датчик неровной дороги измеряет амплитуду колебаний кузова автомобиля и подает сигнал на контроллер. При превышении порога сигнала контроллер отключает функцию диагностики пропусков воспламенения.

Для снятия датчика неровной дороги вам потребуется отвертка с крестообразным лезвием.
1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
2. Сожмите пружинный фиксатор... 3. ...и отсоедините колодку жгута проводов от выводов датчика.

4. Выверните два винта крепления датчика к кронштейну... 5. ...и снимите датчик.

6. Установите датчик в порядке, обратном снятию.

Д.Соснин
Любая электронная система автоматического управления (ЭСАУ) включает в свой состав множество различных преобразователей неэлектрических воздействий в электрические сигналы. Такие устройства принято называть датчиками, так как они задают необходимую входную информацию для работы ЭСАУ. При этом одна группа датчиков реагирует на внешние управляющие сигналы и случайные возмущения, а другая воспринимает сигналы от самой системы управления и возвращает их обратно в систему. Первая группа непосредственно управляет работой системы и адаптирует ее к случайным внешним воздействиям (возмущениям). Вторая - образует обратные связи, чем способствует улучшению параметров и характеристик системы, повышает эффективность ее работы. В данной статье описываются датчики, которые наиболее часто используются в электронных системах автоматического управления автомобильным двигателем

1. Предварительные замечания

Самые обобщенные (структурные) схемы датчиков приведены на рис. 1а, б, в.

Датчик (Д), как преобразователь неэлектрического воздействия (НВ) в электрический сигнал (ЭС), всегда состоит, как минимум, из двух частей (рис. 1а) - чувствительного элемента (ЧЭ), который обладает способностью воспринимать входное неэлектрическое воздействие, и преобразователя (П) неэлектрического сигнала (НС) от чувствительного элемента в электрический сигнал (ЭС).

Датчики бывают активными устройствами, в которых электрический сигнал возникает за счет внутреннего энергетического преобразования без использования внешней электрической энер гии (рис. 1 б), и пассивными, в которых электрический сигнал есть следствие модуляции внешней (ВЭ) электрической энергии (рис. 1 в). Например, обычное переменное сопротивление с ползунковым контактом (потенциометр) может выполнять функции пассивного датчика угла поворота.

2. Датчики угла поворота

Модель потенциометрического датчика угла поворота показана на рис. 1г. В таком пассивном датчике чувствительным элементом (ЧЭ) является ось вращения, на которую установлен ползунковый контакт, а резистивная дорожка П - это преобразователь углового положения оси (которое является неэлектрическим сигналом (НС) на выходе чувствительного элемента) в выходную резистивную величину (рис. 1д). Электрический сигнал (ЭС) на выходе потенциометрического датчика появится только после того, как на резистивную дорожку будет подана внешняя электрическая энергия (ВЭ) в виде постоянного напряжения. Тогда электрический потенциал на ползунковом контакте относительно одного из выводов резистивной дорожки и будет выходным электрическим сигналом (ЭС) датчика.
На рис. 1е показана линейная характеристика преобразования потенциометрического датчика. Характеристику можно легко изменить и сделать нелинейной, ступенчатой, с разной крутизной на участках, чем широко пользуются при изготовлении датчиков с требуемой характеристикой преобразования. Достигается это как изменением ширины резистивной дорожки на участках, так и распределением толщины резистивного слоя на ней. Иногда применяются многодорожечные двухползунковые потенциометры.

Следует заметить, что погрешность преобразования пассивного потенциометрического датчика зависит как от точности изготовления чувствительного элемента ЧЭ и преобразователя П, так и от стабильности постоянного напряжения внешней энергии ВЭ. Поэтому там, где требуется высокая точность, применяются специальные конструктивные меры , а постоянное напряжение ВЭ стабилизируется.

К потенциометрическим датчикам ЭСАУ-Д относятся: датчик углового положения дроссельной заслонки - ДПД (см. Ремонт & Сервис, 2000, № 2, с. 52, рис. 7); датчик углового положения ротаметра расходомера воздуха - ДРВ (см. Ремонт & Сервис, 2000, № 7, с. 46, рис. 2); датчик положения педали акселератора (ДПА); датчики положения различных поворотных устройств (например, поворотного барабана в узле дроссельной заслонки системы "Motronic", - см. Ремонт & Сервис, 2000, № 7, с. 49, рис. 5).

Классические датчики уровня топлива в бензобаке и давления масла в ДВС - также потенциометрические. Все потенциометрические датчики имеют на выходе аналоговый электрическийческий сигнал и при работе в составе цифровой ЭСАУ требуют применения аналого-цифровых преобразователей. Стандартная (образцовая) форма сигнала для потенциометрических датчиков угла поворота (на примере ДПД) показана на рис. 2 в*.

3. Контактные датчики ЭСАУ-Д

На современном автомобиле помимо потенциометрических достаточно большое количество контактных датчиков, состоящих из электрической контактной пары (преобразователь датчика) и механического толкателя (чувствительный элемент). Такие датчики являются пассивными и работают по принципу разрыва или замыкания элек трической цепи и поэтому на выходе имеют дискретный сигнал "да-нет", который легко преобразуется в цифровой.

В современных ЭСАУ-Д контактные датчики применяются в основном как датчики краевых положений дроссельной заслонки в составе датчика ее положения, или как отдельные устройства. В некоторых случаях контактный датчик используется как микровыключатель электробензонасоса при неработающем двигателе, но включенном зажигании. Такой датчик устанавливается в расходомере воздуха (см. Ремонт & Сервис, 2000, №2, с. 52, рис. 7).

4. Датчики Холла

В современных системах автоматического управления двигателем для определения частоты вращения и положения коленчатого и распределительных валов используется датчик на эффекте Холла (рис. 3).

Суть эффекта Холла состоит в том, что если прямоугольный токопроводящий брусок К, по которому протекает постоянный электрический ток Iв, поместить в поперечное постоянное магнитное поле В, то в третьем декартовом направлении на боковых гранях бруска будет наводиться электродвижущая сила Ех, которая по имени ее открывателя названа ЭДС-Холла. Направление этой ЭДС, как и в классическом индукционном трезубце (ILBLF), определяется по правилу левой руки. На рис. 3 а показана модель элемента Холла. Если магнитные силовые линии поля В в зазоре Р перекрыть магнитонепроницаемой шторкой, ЭДС-Холла исчезнет. Если шторку, которую часто называют магнитным аттенюатором, убрать, то ЭДС-Холла появится вновь. Таким образом элемент Холла совместно с магнитным аттенюатором образуют датчик, в котором чувствительным элементом является аттенюатор, а преобразователем - элемент Холла. Ясно, что для работы датчика Холла требуется внешний источник постоянного тока, т. е. этот датчик, как и вышеописанные, является пассивным. Для устойчивой работы и стабилизации выходного сигнала датчика элемент Холла собирается на полупроводниковой микроплате вместе с электронной схемой (рис. 3 б). В микроэлектронную схему входят усилительограничитель W, формирователь на триггере Шмидта Т, эммитерный повторитель VT и стабилизатор St напряжения питания.

В реальном датчике Холла (рис. 3 в) микроплата 1 и постоянный магнит 2,3 установлены неподвижно и разделены вращающимся аттенюатором 4, который выполнен в виде полого цилиндра с магнитопрозрачными окнами 5. Выходной сигнал такого датчика представляет собой последовательность прямоугольных импульсов со стабильными амплитудой и формой (см. рис. 2з), которые не зависят от скорости переключения датчика. Число импульсов в единицу времени и их длительность определяются частотой вращения магнитного аттенюатора и числом окон на нем.
Число окон на аттенюаторе ровно числу цилиндров ДВС.

Длительность каждого импульса при конкретной частоте следования определяется размером окна аттенюатора по периметру его окружности. Окно для первого цилиндра шире остальных, благодаря чему может быть зафиксирована точка начала отсчета.

Таким образом, с помощью датчика Холла и электронной схемы обработки его выходного сигнала могут быть определены три главных входных параметра для системы зажигания: частота вращения коленвала ДВС, его положение относительно верхней мертвой точки для любого цилиндра в любой момент времени, а также положение точки начала отсчета. Безынерционность датчика и стабильность параметров сигнала позволяют реализовать управление углом опережения зажигания в каждом такте, т. е. для каждого цилиндра в отдельности.

5. Пьезоэлектрические датчики

В современных ЭСАУ-Д помимо вышеописанных пассивных датчиков достаточно широко используются и активные. В активных датчиках реализуются самые разнообразные физические эффекты, при которых имеет место внутреннее энергетическое преобразование внешнего неэлектрического воздействия в выходной электрический отклик.

Примером к сказанному может служить пьезоэлектрический эффект. Устройство, реализующее этот эффект, показано на рис. 4 а и называется пьезоэлементом.

Суть пьезоэлектрического эффекта в том, что при механическом воздействии НВ на пластинку ПК пьезокристалла, которая с обеих сторон покрыта токопроводящей пленкой ТК и одним концом жестко закреплена в фиксирующем держателе ФД, на токопроводящих покрытиях ТК появляется разность электрических потенциалов (электрический сигнал ЭС), величина и форма которой пропорциональна степени прогиба пластинки под воздействием входного механического усилия НВ. Пьезокристаллический элемент может быть любой формы - прямоугольным бруском, плоской пластиной, круглой шайбой, трубчатым цилиндром, что определяется конструкцией опоры и местом приложения внешнего усилия к пьезоэлементу. Пьезоэлемент способен реагировать на самые разнообразные механические воздействия, начиная от одиночного удара и до высокочастотных ультразвуковых колебаний. Пьезоэлемент (преобразователь) совместно с конструктивным устройством для восприятия и передачи входного механического усилия (чувствительный элемент) образуют пьезоэлектрический датчик. Достоинствами такого датчика являются малые размеры, безынерционность и активный принцип действия (не требуется внешний источник электрической энергии).

На автомобиле пьезоэлектрические датчики применяются в ультразвуковых системах защиты стекол дверей от несанкционированного вскрытия, в системе предотвращения от соударений автомобиля с препятствием, но главное использование пьезоэлектрического датчика - в качестве датчиков ЭСАУ-Д. Таких датчиков два: измеритель абсолютного давления (разрежения) во впускном коллекторе двигателя (тензометрический датчик МАР нагрузки двигателя) и детонационный датчик.
Пьезоэлектрический преобразователь детонационного датчика (ДД) выполняется в виде шайбы, которая посредством стяжного болта и инерционной массы прижимается к полированной площадке на блоке цилиндров (рис. 4 б). Точка установки датчика определяется экспериментально на этапе конструктивной разработки двигателя (в жидкостной ванне определяются узлы ультразвуковых волн на блоке цилиндров и выбирается тот, который поближе к камере сгорания). Для отработанной модели блока место установки датчика детонации остается постоянным. Стандартная форма сигнала детонационного датчика показана на рис. 2 д. В электронном блоке такой сигнал сначала фильтруется, а затем амплитуда огибающей функции сравнивается с допустимым уровнем для сигнала детонации. При превышении заданного уровня авторегулятор зажигания корректирует угол опережения зажигания соответствующим образом.
Тензометрический датчик (МАП) абсолютного давления в отличие от детонационного является пассивным преобразователем. Под воздействием внешнего усилия в тензодатчике изменяется его внутреннее омическое сопротивление. Конструктивно тензодатчик представляет собой полупроводниковую микроструктуру, пьезоэлементом в которой является тонкая (около 0,2 мм) силиконовая пластина (рис. 4 в). На этой пластине технологически сформированы четыре резистивных зоны (омические сопротивления), которые соединены между собой по мостовой схеме. В одну диагональ моста подается стабилизирован ное напряжение +5 В, а напряжение, снимаемое с другой диагонали есть линейная функция от абсолютного давления (разрежения) над силиконовой пластиной. Для того, чтобы тензодатчик имел требуемую характеристику преобразования, под силиконовой пластиной создается герметизированная вакуумная полость (между пластиной и стеклянной подложкой). Остаточное давление в полости не превышает 0,1 бар, благодаря чему силиконовая пластина, как упругая диафрагма, прогибается в сторону вакуумной полости - при нормальном атмосферном давлении над пластиной, или полностью прогибается вверх при разрежении над пластиной - диафрагмой. Линейные размеры чувствительного элемента тензодатчика не превышают 2...3 мм. Если тензодатчик предназначен для работы с цифровой ЭСАУ-Д, то его аналоговый сигнал преобразуется в форму, показанную на рис. 2и. Подобно датчику Холла, тензодатчик выполняется на общей подложке с микросхемой для формирования сигнала. Такой датчик обычно устанавливается непосредственно в электронном блоке ЭСАУ-Д и соединяется с задроссельной зоной впускного коллектора с помощью тонкого вакуумного шланга. Но возможны и другие варианты установки датчика МАР. Окончание следует

6. Индуктивные датчики

В ряде ЭСАУ-Д в качестве датчиков частоты вращения и углового положения коленчатого вала двигателя вместо датчика Холла используются активные магнитоэлектрические (индуктивные) датчики.
Модель индуктивного датчика показана на рис. 5а.

Как видно из рисунка, основными составными частями такого датчика являются катушка индуктивности L с постоянным магнитом NS (преобразователь) и зубчатый диск ФД, зубцы Z которого выполнены из ферромагнитного материала (чувствительный элемент). Спецификой индуктивного датчика является конструктивная разобщенность его элементов (диска и индуктивного преобразователя). Таким образом, индуктивный датчик ИД представляет собой только половину преобразователя неэлектрической величины (круговой частоты Wд коленвала) в электрический сигнал (в частоту F,- следования электрических импульсов). Другая половина - зубчатый диск ФД.

Принцип действия индуктивного датчика основан на первом законе электромагнитной индукции и заключается в том, что увеличение или уменьшение (изменение) магнитного потока Ф через витки Wд катушки индуктивности L вызывает возникновение в них (в витках) электродвижущей силы (ЭДС) Ed=WdФ/dt. Согласно приведенной модели (см. рис. 5а) для реализации описанного принципа в реальном индуктивном датчике его катушка L насажена на постоянный стержневой магнит NS. Один полюс магнита (например, северный N) выступает в сторону зубцов Z ферромагнитного диска ФД, а другой (южный S) упирается в цилиндрический магнитопровод МП. Магнитопровод МП и выступающий торец (магнитный щуп N) постоянного магнита совместно с зубцами Z ферромагнитного диска ФД образуют рабочий воздушный зазор датчика. При вращении диска ФД (коленвала ДВС) величина рабочего воздушного зазора постоянно изменяется от минимума, когда зубец находится под магнитным щупом датчика (соответствует чертежу рисунка), до максимума, когда под щуп попадает впадина между зубцами. Изменение рабочего зазора вызывает изменение его магнитного сопротивления, а значит и магнитного потока Ф через витки Wд катушки L. Это и приводит к появлению знакопеременной ЭДС, точка перемены знака (нулевая точка) которой соответствует середине вершины (центру) зубца. Нулевая точка может быть легко зафиксирована с помощью несложной обработки ЭДС E в электронной схеме. Это позволяет достаточно точно определять угловое положение каждого зубца диска (а значит и коленвала) относительно точки начала отсчета. Стандартная форма сигнала индуктивного датчика показана на рис. 2е.

Индуктивный датчик устанавливается так, чтобы его магнитный щуп находился в непосредственной близости (0,5...1,5 мм) к ферромагнитным зубцам диска, а сам диск располагается либо на переднем, либо на заднем торце коленвала. Такой индуктивный датчик иногда называется датчиком оборотов двигателя (ДОД), так как он позволяет определять частоту Wд вращения коленвала двигателя по частоте F,- следования генерируемых им импульсов. Кроме того, с его помощью можно измерять угол поворота коленвала между двумя характерными событиями, сосчитав между ними число импульсов датчика. В последнем случае индуктивный датчик называется датчиком угловых импульсов (ДУИ).

Так как зубчатая (стартерная) венечная шестерня маховика дви гателя выполняется их ферромагнитного материала, то ее (шестерню) часто используют в качестве зубчатого диска индуктивного датчика. В таком случае для определения точки начала отсчета устанавливается второй (дополнительный) индуктивный датчик, генерирующий один импульс за один оборот коленвала. Ферромагнитным возбудителем дополнительного датчика является стальной штырь, ввернутый в маховик сбоку в определенном месте (рис. 5 б). Это место соответствует точке положения коленвала, от которой до верхней мертвой точки (ВМТ) первого поршня остается столько угловых градусов, сколько предусмотрено микропроцессором в данной цифровой ЭСАУ-Д для проведения вычислений угла опережения зажигания (обычно 45...60°). Такое устройство называется датчиком начала отсчета (ДНО) и используется совместно с датчиком угловых импульсов (ДУИ).

Но функции датчика начала отсчета может выполнять и сам датчик угловых импульсов, если его возбудителем является зубчатый диск с пропуском одного или двух зубцов в том месте, где устанавливается стальной штырь для ДНО (рис. 5, в). Такой датчик называется индуктивным датчиком коленчатого вала (ДКВ). Образцовая осциллографическая форма сигнала ДКВ показана на рис. 2ж.

7. Датчики концентрации кислорода

На современном автомобиле проблемы нейтрализации токсичных веществ в выхлопных отработавших газах (ВОГ) решаются с применением специальных газонейтрализаторов. Эти устройства более надежно работают совмест но с системой впрыска бензина, которая оснащена датчиком (или двумя датчиками) концентрации кислорода (ДКК) в выпускном тракте двигателя (рис. 6 а).

Кислородный датчик* вырабатывает сигнал обратной связи Uд для электронного блока управления впрыском (ЭБУ-В), который (ЭБУ) корректирует состав ТВ-смеси по коэффициенту избытка воздуха а на входе системы. Корректировка реализуется изменением продолжительности впрыска бензина форсункой ФВ (изменяется длительность управляющего импульса St).

Датчик кислорода для ЭСАУ-Д может быть выполнен в трех вариантах: как химический источник тока (ХИТ) с управляемой по концентрации кислорода электродвижущей силой; как хеморезистор**, у которого величина электрического сопротивления зависит от парциального давления кислорода в омываемых датчик выхлопных отработавших газах; как термопара с термоЭДС, зависящей от концентрации кислорода.
Датчик кислорода как ХИТ (рис. 6 б) состоит из двух платиновых элетродов Pt и твердого электролита из диоксида циркония ZrO2 между ними. Диоксид циркония имеет пористую структуру и нанесенные с обеих сторон (в вакууме) на его поверхность тонкие пленки платины (электроды), также пористые с микроскопическими отверстиями. По газовым потокам электроды разобщены так, что один из них находится во внешней окружающей среде (ВАС), а другой - омывается выходными отработавшими газами (ВОГ).

Таким образом, создается электрохимическая система [(O"2)Ptj , которая становится активной при нагреве до температуры выше 350°С. Природа возникающей активности указанной системы связана с высокотемпературным разложением молекул кислорода О2 на положительные ионы и свободные электроны (О2 > 2О+ + 2е). Такая реакция имеет место в порах твердого электролита за платиновыми пористыми электродами, где в присутствии платинового катализатора и при температуре выше 350°С кислород переходит в ионизированное состояние. Если концентрация кислорода с обеих сторон твердого циркониевого электролита одинаковая (О’2 = О"2), то разность электрических потенциалов на платиновых электродах равна нулю (количество носителей электрических зарядов в противоположных зонах одинаковое). С уменьшением концентрации кислорода в отработавших газах (О2" > О"2) по сравнению с окружающей атмосферой (за счет выгорания О" в цилиндрах ДВС) равновесие электрических зарядов нарушается, образуется движение ионов кислорода в электролите и на электродах возникает электродвижущая сила (ЭДС) Ед датчика. Полярность Ед относительно наружного электрода, соединенного с "массой" (с корпусом) датчика, - положительная.

На рис. 6г показан чертеж датчика концентрации кислорода в разрезе, который ввернут в трубу 1 выпускного коллектора. Атмосферный воздух (ВАС) попадает внутрь активного элемента 4 датчика через воздушные каналы 6, просверленные в крепежном корпусе 8. Выхлопные отработавшие газы (ВОГ) "омывают" наружную поверхность активного элемента 4, к которому они проникают через прорези 16 в защитном колпачке 2. Наружный контактный платиновый слой 3 активного элемента 4 электрически соединен с корпусом 8 и далее через уплотнительную шайбу 14 - с "массой" двигателя. Внутренний платиновый слой 5 (положительный электрод) соединен с клеммой 11 выходного сигнального контакта посредством прижимного контактного соединения 7 и соединительного штыря 12 с контактной шайбой 15. Внутренняя полость 13 - керамический изолятор. Назначение других деталей датчика концентрации кислорода (ДКК) очевидно из чертежа.

Характеристика преобразования кислородного датчика показана на рис. 6 в, а образцовая форма текущего значения сигнала ДКК - на рис. 2г. При коэффициенте а > 1 величина Ед
Резистивная часть датчика выполнена из окиси титана (TiO2), которая представляет собой кристаллическую полупроводниковую керамику с высокой поверхностной чувствительностью к свободному кислороду при высокой температуре.

Восприимчивость керамики к кислороду обусловлена наличием в кристаллической решетке окиси титана свободных связей, которые могут быть легко восстановлены ионами кислорода. Ионы кислорода О+, как и в циркониевом элементе, образуются в поверхностном слое керамики под воздействием высокой температуры (около 650°С) в присутствии активного катализатора. Роль катализатора играют платиновые контакты, нанесенные в виде тонких пленок (в вакууме) на поверхность хеморезистора. Так как ионы кислорода по отношению к полупроводнику ТiO2 являются "летучей" донорной примесью, то они легко покидают кристаллическую решетку при понижении внешнего парциального давления кислорода.Заполнение или освобождение узловых связей в кристаллической решетке ионами кислорода играет роль регулятора омического сопротивления полупроводника.

Однако хеморезистор, помимо чувствительности к изменению концентрации кислорода, обладает еще более высокой чувствительностью к изменению температуры нагрева. Так, при повышении температуры в два раза (с 350 до 750°С) и при неизменной концентрации кислорода вокруг титанового датчика его омическое сопротивление изменяется на пять порядков (от 103 до 108 Ом). Это приводит к необходимости применения как внутренней, так и внешней термокомпенсации. При изготовлении датчика наружный слой окиси титана наносится на стержневой полупроводниковый терморезистор, который обладает температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) с противоположным знаком по отношению к хеморезистору из TiO2. Кроме того, терморезистор нагревается внешним электротоком до рабочей температуры датчика, которая таким способом может автоматически регулироваться и поддерживается относительно постоянной.

Кислородный датчик как термопара с термоЭДС, зависящей от концентрации кислорода, является некоторой модификацией датчика с хеморезистором. Керамическая основа та же - окись титана ТiO2. Выводные контакты платиновые. Но теперь используется не изменение резистивности полупроводника, а его термоэлектрический контакт с металлом внешнего соединителя. Образуется термопара "TiO2-Pt", термоЭДС которой при постоянной температуре зависит от концентрации свободных носителей зарядов в полупроводнике, а та в свою очередь зависит от концентрации кислорода во внешней среде. Термопара становится активным термоэлементом с чувствительностью к концентрации кислорода. Такой датчик подогревается в потоке выхлопных отработавших газов, а его рабочая температура автоматически устанавливается электроподогревателем. При этом один электрод термопары (наружное металлическое покрытие керамики) подвержен более сильному нагреву, что способствует повышению чувствительности датчика.

8. Датчики температуры

Самыми распространенными на борту автомобиля являются датчики температуры. С их помощью контролируется температурный нагрев бензина, масел и других технических жидкостей - таких как охлаждающая и тормозная, хладоагент в кондиционере, а также температура воздушных и газовых потоков. В некоторых случаях применяется измерение температуры на поверхности металлических деталей. Датчики температуры могут быть активными (термопары и термоэлементы) и пассивными - самые разнообразные термочувствительные устройства, такие как полупроводниковые терморезисторы, ферриты с изменяющейся магнитной проницаемостью, конденсаторы, биметаллические пластины и т.п. .

Для контроля и измерения температурных параметров современного автомобильного двигателя в ЭСАУ-Д используются датчики: температуры всасываемого воздуха ДТВ (-40
Спецификой спекаемого термистора как датчика температуры (рис. 7) является то, что он одновременно выполняет функции чувствительного элемента и резистивного преобразователя.

Термистор 3 помещается в защитный теплопроводный корпус 2 с крепежной резьбой для установ ки датчика в нужном месте и с электрическими контактами 1. По мере прогрева двигателя омическое сопротивление чувствительного элемента такого датчика (с NTC) уменьшается, а следовательно уменьшается и падение напряжения на ДТД. При этом образцовая форма сигнала датчика соответствует осциллограмме, показанной на рис. 2б.

В заключение следует отметить, что известен также целый ряд "экзотических" датчиков для ЭСАУ-Д (см., например, ). Но их применение на современных легковых автомобилях крайне ограничено.

Литература

1. Д.Соснин. Системы впрыска топлива для бензиновых двигателей. Ремонт & Сервис. 2000, № 2, с. 49-55.
2. Электронные системы управления и контроля строительных и дорожных машин. Под редакцией Б.И. Петленко. М:. Интекст, 1998.

Датчик температуры охлаждающей жидкости представляет собой термистор (резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры). Датчик ввернут в корпус термостата и соединен с ЭБУ. При низкой температуре сопротивление датчика высокое, а при высокой температуре - низкое (табл. 10.5).

ЭБУ рассчитывает температуру охлаждающей жидкости по падению напряжения на датчике. На холодном двигателе падение напряжения высокое, а на прогретом - низкое.

Таблица 10.5 Зависимость сопротивления датчика температуры охлаждающей жидкости от температуры

Температура охлаждающей жидкости влияет на большинство характеристик, которыми управляет ЭБУ.

Для замены датчика вам потребуется ключ «на 19».

2. Частично слейте охлаждающую жидкость из радиатора.

3. Для удобства работы снимите воздушный фильтр (см. «Снятие и установка воздушного фильтра»).

4. Отожмите пластмассовый фиксатор...

5. ...и отсоедините колодку жгута проводов от датчика температуры охлаждающей жидкости.

6. Ослабьте ключом затяжку датчика...

7. ...и выверните его из корпуса термостата.

8. Остудите датчик до температуры окружающего воздуха. Подсоедините тестер в режиме омметра к выводам датчика и измерьте его сопротивление. Измерьте термометром текущую температуру воздуха и сравните полученные значения с табл. 10.5. При отклонении сопротивления от нормы замените датчик.

9. Для измерения сопротивления на выводах датчика при различных температурных режимах опустите датчик в горячую воду и проверьте изменение его сопротивления по мере остывания воды, контролируя температуру воды термометром. Номинальные значения сопротивления при различных значениях температуры указаны в табл. 10.5.

10. Установите датчик в порядке, обратном снятию.

11. Залейте охлаждающую жидкость.

Датчик детонации, прикрепленный к верхней части блока цилиндров, улавливает аномальные вибрации (детонационные удары) в двигателе.

Чувствительным элементом датчика является пьезокристаллическая пластинка. При возникновении детонации на выходе датчика генерируются импульсы напряжения, которые увеличиваются с повышением интенсивности детонационных ударов. ЭБУ по сигналу датчика регулирует опережение зажигания для устранения детонационных вспышек топлива.

Для замены датчика вам потребуется ключ «на 13».

1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.

2. Нажмите на металлический фиксатор колодки жгута проводов...

3. ...и отсоедините колодку от датчика детонации. Для наглядности шланг вентиляции картерных газов снят.

4. Ослабьте ключом затяжку болта крепления датчика детонации...

5. ...и, вывернув рукой болт, снимите его вместе с датчиком детонации.

Примечание

Обратите внимание на маркировку датчика, чтобы для замены приобрести аналогичный датчик детонации.

6. Установите датчик в обратном порядке, ввернув болт его крепления и затянув моментом 10,4–24,2 Н·м.

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) расположен между воздушным фильтром и воздухоподводящем рукавом.

Сигнал датчика представляет собой напряжение постоянного тока, значение которого зависит от количества воздуха, проходящего через датчик.

В ДМРВ встроен датчик температуры воздуха, чувствительным элементом которого является термистор, установленный в потоке воздуха. При низкой температуре сопротивление датчика высокое, а при высокой температуре - низкое (табл. 10.6).

Таблица 10.6 Зависимость сопротивления датчика температуры воздуха от температуры всасываемого воздуха (допустимая погрешность 10%)

Если датчик температуры воздуха неисправен, ЭБУ заносит в память код ошибки и включает сигнальную лампу, а показания неисправного датчика заменяет на фиксированное значение температуры воздуха 33 °С.

Для замены датчика вам потребуются: ключ «на 10», отвертка с крестообразным лезвием.

1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.

2. Отжав снизу отверткой или пальцем пластмассовую защелку...

3. ...отсоедините колодку жгута проводов от датчика массового расхода воздуха.

4. Ослабьте затяжку хомута крепления воздухоподводящего рукава...

5. ...и отсоедините рукав от датчика.

6. Отверните два винта крепления...

7. ...и снимите датчик с воздушного фильтра.

8. Извлеките резиновую прокладку и внимательно осмотрите состояние ее кромок, так как их повреждение может привести к подсосу воздуха в обход воздушного фильтра. Во время движения в воздухе содержится множество мелких механических частиц, способных повредить ДМРВ и, как следствие, привести к перебоям в работе двигателя.

9. Перед установкой датчика сначала наденьте на него резиновую уплотнительную прокладку и только затем закрепите датчик на воздушном фильтре.

Датчик скорости автомобиля установлен на коробке передач. При вращении ведущих колес датчик скорости вырабатывает 6 импульсов на 1 м пробега автомобиля, а ЭБУ определяет скорость движения автомобиля по частоте подачи импульсов.

1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.

2. Отожмите фиксатор...

3. ...и отсоедините колодку с проводами от датчика скорости.

4. Отверните гайку шпильки крепления датчика скорости...

5. ...и выньте датчик из корпуса коробки передач.

6. Установите датчик в порядке, обратном снятию.

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) установлен сбоку на дроссельном узле 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 (от ползунка) идет выходной сигнал к ЭБУ. Когда дроссельная заслонка поворачивается (от воздействия на педаль управления), напряжение на выходе датчика изменяется. При закрытой дроссельной заслонке оно ниже 0,6 В. Когда заслонка открывается, напряжение на выходе датчика повышается и при полностью открытой заслонке должно составлять более 4,4 В. Отслеживая выходное напряжение датчика, ЭБУ корректирует подачу топлива в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки (т.е. по желанию водителя). ДПДЗ не требует регулировки, так как электронный блок воспринимает холостой ход (т.е. полное закрытие дроссельной заслонки) как нулевую отметку.

При отказе датчика дроссельной заслонки ЭБУ заносит в память код неисправности датчика, включает сигнальную лампу «ПРОВЕРЬТЕ ДВИГАТЕЛЬ» и рассчитывает предполагаемое значение угла открытия дроссельной заслонки по частоте вращения коленчатого вала и сигналу ДМРВ.

Для замены датчика необходимо выполнить следующее.

1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.

2. Отожмите фиксатор...

3. ...и отсоедините колодку жгута проводов от выводов датчика.

4. Выверните два винта крепления...

5. ...и снимите датчик положения дроссельной заслонки с дроссельного узла.

6. Установите датчик в порядке, обратном снятию. Обратите внимание на состояние уплотнительного поролонового кольца: если оно повреждено, замените его новым.

Регулятор холостого хода (РХХ) регулирует частоту вращения коленчатого вала в режиме холостого хода, управляя количеством подаваемого воздуха в обход закрытой дроссельной заслонки. Он состоит из двухполюсного шагового электродвигателя и соединенного с ним конусного клапана. Клапан выдвигается или убирается по сигналам ЭБУ. Полностью выдвинутая игла регулятора (что соответствует 0 шагов) перекрывает поток воздуха. Когда игла вдвигается, обеспечивается расход воздуха, пропорциональный количеству шагов отхода иглы от седла.

Замена РХХ описана в разд. 5 «Двигатель» (см. «Замена регулятора холостого хода» , с. 134).

Датчик положения коленчатого вала индуктивного типа, предназначен для измерения частоты вращения и положения коленчатого вала. Датчик установлен на крышке масляного насоса напротив задающего диска на шкиве привода генератора. Задающий диск представляет собой зубчатое колесо с 58 равноудаленными (6°) впадинами. При таком шаге на диске помещается 60 зубьев, два зуба срезаны для создания импульса синхронизации («опорного» импульса), который необходим для согласования работы контроллера с ВМТ поршней в 1-м и 4-м цилиндрах.

При вращении коленчатого вала зубья изменяют магнитное поле датчика, наводя импульсы напряжения переменного тока. Установочный зазор между сердечником датчика и зубом диска должен находиться в пределах (1±0,2) мм. ЭБУ по сигналам датчика выдает импульсы на форсунки.

Для замены датчика вам потребуется ключ «на 10».

1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.

2. Отожмите фиксатор...

3. ...и отсоедините колодку с проводами от датчика положения коленчатого вала.

4. Выверните болт крепления...

5. ...и выньте датчик из кронштейна его крепления.

6. Замерьте сопротивление датчика. Сопротивление исправного датчика должно быть 500–700 Ом. Если показания тестера значительно ниже, то, вероятно, в обмотке межвитковое замыкание, а если, наоборот, высокое или тестер показывает бесконечность (см. фото), то в контактах внутри датчика нарушен контакт или произошел обрыв в обмотке индукционной катушки. И в первом и во втором случае датчик подлежит замене.

7. Установите датчик в порядке, обратном снятию.

Управляющий датчик концентрации кислорода применяется в системе впрыска топлива с обратной связью и установлен в верхней части катколлектора. Для корректировки расчетов длительности импульсов впрыска используется информация о наличии кислорода в отработавших газах, эту информацию выдает управляющий датчик концентрации кислорода. Содержащийся в отработавших газах кислород реагирует с датчиком кислорода, создавая разность потенциалов на выходе датчика. Она изменяется приблизительно от 0,1 В (высокое содержание кислорода - бедная смесь) до 0,9 В (мало кислорода - богатая смесь).

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, контроллер определяет, какую команду по корректировке состава рабочей смеси подавать на форсунки. Если смесь бедная (низкая разность потенциалов на выходе датчика), то контроллер дает команду на обогащение смеси; если смесь богатая (высокая разность потенциалов) - на обеднение смеси.

Для замены управляющего датчика концентрации кислорода вам потребуется ключ «на 22».

1. Отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.

2. Отожмите фиксатор...

3. ...и отсоедините от моторного жгута колодку жгута проводов управляющего датчика концентрации кислорода.