В этой статье рассматриваются устройство и принцип работы электронных систем управления основных узлов автомобиля Opel Astra J, а также приводятся примеры типовых неисправностей.
Система управления двигателем, особенности конструкции
Двигатели ECOTEC оборудованы электронной системой управления двигателем (ЭСУД) с распределенным впрыском топлива, а также оснащены системой электронного управления рециркуляции выхлопных газов (EGR), часть которых подается обратно во впускной коллектор через систему рециркуляции и подвергается повторному дожиганию в цилиндрах.
Данное техническое решение снижает потребление топлива и выброс вредных веществ с выхлопными газами, что позволяет удовлетворить требованиям экологических норм Euro 4.
Элементы ЭСУД, находящиеся в подкапотном пространстве, представлены на рис. 1.
Рис. 1. Элементы ЭСУД, находящиеся в подкапотном пространстве, где: 1 - ЭБУ, 2 - датчик температуры и массового расхода воздуха, 3 - управляющий датчик кислорода, 4 - модуль зажигания
Управление работой системы обеспечивается электронным блоком управления (ЭБУ), который закреплен на кронштейне в левой части моторного отсека, установленном на перегородке отсека аккумуляторной батареи (1).
ЭБУ производит постоянный контроль работы двигателя, рассчитывает подачу топлива, управляет включением системы вентиляции охлаждения двигателя и компрессором кондиционера, выполняет функции самодиагностики с оповещением водителя о нештатной ситуации в работе всей ЭСУД.
При выходе из строя или сбое в работе датчиков, исполнительных механизмов, ЭБУ переводит работу двигателя в аварийный режим, при этом выполняется идентификация неисправности с последующим запоминанием и индикацией кода ошибки.
Для проведения диагностических работ по выявлению, считыванию и стиранию кодов ошибок к автомобилю подключают внешнее специализированное электронное устройство, оно подключается к диагностическому разъему для информационной связи с контроллером ЭБУ по двунаправленной линии. Разъем расположен в салоне автомобиля под приборной панелью со стороны водителя (см. рис. 2).
Рис. 2. Место расположения диагностического разъема
Для питания датчиков, электронных систем ЭБУ формирует стабилизированные напряжения +5 и +12 В. Конструктивно ЭБУ собран на печатной плате с применением SMD-технологии и смонтирован в герметичном металлическом корпусе.
ЭБУ в своем составе имеет три типа ИМС памяти: перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и электрически стираемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ).
В ППЗУ хранится программа управления впрыском, зажиганием и т.д. Данная память является энергонезависимой, т.е. при отключении питания содержимое сохраняется.
ОЗУ напрямую соединено с микроконтроллером ЭБУ и предназначено для временного хранения измеряемых параметров, результатов вычислений, кодов ошибок (неисправностей). Эта память является энергозависимой. При отключении питания содержимое, находящееся в памяти ОЗУ, стирается.
ЭСППЗУ предназначено для хранения идентификаторов двигателя, кодов, паролей штатной сигнализации и т.д., данная память является энергонезависимой. В ЭСУД автомобиля Opel Astra J используется цифровой интерфейс CAN для обмена данными между некоторыми датчиками и исполнительными механизмами.
Управлениетопливоподачей в автомобиле реализовано на принципе "электронной педали газа - акселератора". В состав данного узла, в том числе, входит: электронный модуль дроссельного патрубка, который предназначен для дозирования подачи воздуха, поступающего во впускную трубу двигателя.
Поступлением воздуха в двигатель управляет дроссельная заслонка, которая механически связана с помощью редуктора с электродвигателем. В состав модуля также входит датчик положения дроссельной заслонки магниторезонансного типа.
Электронный модуль дроссельного патрубка управляется с помощью педали акселератора, которая состоит из нескольких потенциометров, механически связанных с педалью газа.
Датчик положения коленчатого вала расположен на задней части блока цилиндров внутри двигателя, напротив задней части коленчатого вала (рис. 3, поз. 1), датчик предназначен для формирования электрического импульсного сигнала, на основании которого ЭБУ определяет положение коленчатого вала относительно верхней мертвой точки и частоту его вращения.
Рис. 3. Модуль дроссельного патрубка, где: 1 - датчик положения коленчатого вала, 2 - датчик положения распределительных валов, 3 - датчик детонации, 4 - датчик положения дроссельной заслонки
По результатам измерения этих параметров контроллер формирует сигналы управления форсунками и системой зажигания, а также показаниями тахометра. Конструктивно датчик представляет собой катушку на магнитопроводе.
При возникновении неисправности в цепи датчика положения коленчатого вала двигатель прекращает свою работу, в память ЭБУ заносится код неисправности и включается сигнальная лампа в комбинации приборов(коды неисправности Р0335, Р0336, Р0337).
Датчик положения распределительных валов (датчик фазы) установлен на задней торцевой части головки блока цилиндров (рис. 3, поз. 2).
Работа датчика основана на изменении магнитного поля датчика с помощью зубчатого диска. По количеству и частоте следования импульсов от датчика определяется положение и частота вращения коленчатого вала, в свою очередь ЭБУ производит расчет фазы и длительности импульсов управления форсунками и управляет модулем зажигания.
Во время возникновения неисправности или при нештатном сигнале с датчиков в память ЭБУ заносится код неисправности и включается сигнальная лампа в комбинации приборов (коды неисправности Р0342, Р0343).
Датчик детонации пьезоэлектрического типа устанавливается на блоке двигателя в верхней его части (рис. 3, поз. 3). При возникновении детонации датчик генерирует сигнал переменного тока, частота которого совпадает с частотой детонации двигателя, а амплитуда зависит от уровня детонации.
При получении сигнала с датчика детонации ЭБУ производит коррекцию угла опережения зажигания для гашения детонации (коды неисправности Р0327, Р0328).
Датчик температуры и массового расхода воздуха установлен в корпусе воздушного фильтра (рис. 1, поз. 2). Сигнал датчика представляет собой напряжение постоянного тока, величина которого зависит от количества и направления движения воздуха, проходящего непосредственно через датчик.
При возникновении неисправности цепи или самого датчика ЭБУ заносит в свою память ее код и включается сигнальная лампа в комбинации приборов (код неисправности Р0543).
Датчик температуры, измерительным элементом которого является термистор, непосредственно входит в состав датчика массового расхода воздуха и обеспечивает измерение температуры воздуха, проходящего через патрубок (код неисправности Р0532).
Датчик положения дроссельной заслонки установлен на корпусе дроссельного патрубка и связан непосредственно с дроссельной заслонкой (рис. 3, поз. 4). Принцип работы датчика основан на эффекте Холла. Во время работы датчика формируется определенное выходное напряжение, по которому ЭБУ корректирует подачу топлива в зависимости от положения дроссельной заслонки (коды неисправности Р1335, Р1336). При работе автомобиля на холостом ходу дроссельная заслонка находится в полностью закрытом положении (нулевое положение).
Управляющий датчик концентрации кислорода предназначен для корректировки расчетов длительности импульсов впрыска топлива в зависимости от уровня концентрации кислорода в отработанных газах. Данную информацию в виде высокого и низкого уровня формирует для ЭБУ управляющий датчик кислорода(высокий уровень (до 1 В) - богатая смесь, низкий уровень (0,1 В) - бедная смесь). Место установки управляющего датчика кислорода показано на рис. 1, поз. 3.
По такому же принципу работает и диагностический датчик кислорода, который установлен непосредственно после каталитического нейтрализатора.
ЭБУ производит постоянный мониторинг сигналов датчиков, при этом производится корректировка количества подаваемого топлива на топливные форсунки и управление других систем ЭСУД автомобиля.
Формирование высокого напряжения на свечах зажигания выполняет модуль зажигания, который в своем составе имеет четыре катушки зажигания (по одной катушке для каждой свечи зажигания).
Конструкция модуля неразборная, поэтому при выходе из строя он подлежит замене. Модуль зажигания расположен в технологической нише под декоративной крышкой головки блока цилиндров двигателя (рис. 1, поз. 4).
Особенности конструкции адаптивных фар
Автомобиль комплектуется блок-фарами, в которых объединены фары ближнего и дальнего света. Также в конструкции фар находятся лампы ходовых огней. Управление светом фар производится включением нужной позиции на левом подрулевом переключателе, при этом переключается силовое реле, которое находится в монтажном блоке, размещенном в подкапотном пространстве.
Некоторые модификации автомобиля в своем составе имеют адаптивные ксеноновые блок-фары (система головного освещения AFL - Adaptive Forward Lighting), которые служат для освещения обочины дороги на крутых поворотах, при движении автомобиля, как при ближнем, так и при дальнем свете.
Работа адаптивных фар основана на повороте светового блока вместе с отражателем, приводящим в движение шаговым двигателем, входящим в состав адаптивной блок-фары.
На рис. 4 показана конструкция адаптивной блок-фары.
Рис. 4. Конструкция адаптивной блок-фары, где: 1 - привод, 2 - курсовой мотор-редуктор, 3 - червячный редуктор, 4 - поворотный мотор-редуктор, 5 - датчик положения линзы фары, 6 - лампа
Управление блок-фарой осуществляется блоком управления фар, на который поступает различная информация: угол поворота рулевого колеса, скорость, данные от ESP (системы поддержки курсовой устойчивости), а также работы стеклоочистителей.
Срабатывание ESP означает, что автомобиль находится в нестабильном состоянии, а беспорядочное руление не обязательно повторяет изгибы дороги. В такой ситуации система отключается и свет направляется только прямо, чтобы не создавать помех водителю при управлении автомобилем.
Во время дождя от датчика стеклоочистителей поступает соответствующая информация, и фары производят поворот на меньший угол, чтобы исключить ослепление светом, отражающимся от мокрого дорожного покрытия.
Признаки неработоспособности блок-фар с ксеноновыми лампами высокого давления
В большинстве случаев отказ ксеноновых ламп с высоким давлением проявляется в виде их мерцания и самопроизвольного отключения, а также может изменяться цветовой спектр: свет становится более тусклым и приобретает розоватый оттенок.
При самопроизвольном отключении лампы электронный блок поджига (балласт) производит включение ламп через каждые 0,5 с. В случае если несколько попыток поджига не приводят к включению ламп,электронная часть балласта отключает узел поджига для предотвращения его перегрева и выхода его строя.
Чаще всего отказы работы ксеноновых ламп высокого давления появляются с наступлением холодного времени года или при отказе самих элементов (ламп, узла поджига и формирования высокого напряжения).
Возможные неисправности ЭСУД и их причины
Длительный запуск двигателя
Проверяют общее состояние свечей зажигания, оценивают работу ЭБУ, проверяют работу системы топливоподачи,состояние клемм АКБ.
Отсутствует быстрый отклик двигателя на нажатие педали акселератора
Проверяют работу всей системы ЭСУД, работу генератора, ЭБУ.
Двигатель работает с перебоями на холостом ходу
Проверяют работу дроссельного патрубка, системы питания автомобиля, топливоподачи, проверяют работу датчика температуры охлаждающей жидкости и его цепей.
Проверку элементов ЭСУД осуществляют с помощью диагностического оборудования.
При выполнении проверки в первую очередь следует обратить внимание на следующие узлы и элементы:
- проверить все вакуумные шланги; они должны быть надлежащим образом проложены, не должны иметь проколов, порезов или некачественного соединения;
- проверить состояние всех труднодоступных шлангов и их соединений;
- проверить общее состояние электропроводки, жгутов и соединений.
Литература:
1. Н. Пчелинцев. Диагностика ЭСУД автомобилей LADA KALINA. Ремонт & Сервис, № 1,2011.
2. "Электроника в автомобиле". Солон-Пресс, серия "Ремонт" № 123, 2012.
Автор: Николай Пчелинцев (г. Тамбов)
Источник: Ремонт и сервис