Urządzeniem sterującym w systemie jest elektroniczna jednostka sterująca (ECU). Ilość paliwa dostarczanego przez wtryskiwacze jest sterowana impulsowym sygnałem elektrycznym z ECU. Jednostka elektroniczna monitoruje dane o stanie silnika, oblicza zapotrzebowanie na paliwo i określa wymagany czas podawania paliwa przez wtryskiwacze (czas trwania impulsu - cykl pracy). Aby zwiększyć ilość dostarczanego paliwa, ECU zwiększa czas trwania impulsu, a aby zmniejszyć dopływ paliwa, skraca go. Dodatkowo, zgodnie z wbudowanym algorytmem, ECU steruje pracą silnika elektrycznego wentylatora układu chłodzenia silnika oraz sprzęgła elektromagnetycznego załączania sprężarki klimatyzacji, pełni funkcję autodiagnostyki elementów układu i powiadamia kierowcę o wszelkich awariach.
W przypadku awarii poszczególnych czujników i elementów wykonawczych, ECU zawiera tryby awaryjne, które zapewniają pracę silnika.
ECU ma możliwość oceny wyników swoich obliczeń i poleceń, zapamiętania trybów ostatniej pracy i działania zgodnie z nimi. «samodzielnego uczenia się», czyli adaptacja ECU, jest procesem ciągłym, ale odpowiednie ustawienia są przechowywane w pamięci RAM jednostki elektronicznej aż do pierwszego wyłączenia zasilania ECU.
System zarządzania silnikiem wraz z elektroniczną jednostką sterującą obejmuje czujniki, siłowniki, złącza i bezpieczniki.
Ilość podawanego paliwa zależy od stanu silnika, tj. jego tryb działania. Te tryby są dostarczane przez ECU i są opisane poniżej.
Gdy wał korbowy silnika zaczyna obracać się wraz z rozrusznikiem, pierwszy impuls z czujnika położenia wału korbowego powoduje, że impuls z ECU włącza wszystkie wtryskiwacze jednocześnie, co pozwala przyspieszyć rozruch silnika.
Początkowy wtrysk paliwa następuje przy każdym uruchomieniu silnika. Czas trwania impulsu wtrysku zależy od temperatury. Na zimnym silniku impuls wtrysku wzrasta, aby zwiększyć ilość paliwa; na ciepłym silniku czas trwania impulsu maleje. Po wstępnym wtrysku, ECU przechodzi w odpowiedni tryb sterowania wtryskiwaczami.
Tryb uruchamiania. Gdy zapłon jest włączony, ECU włącza przekaźnik elektrycznej pompy paliwowej, która wytwarza ciśnienie w przewodzie doprowadzającym paliwo do szyny paliwowej.
ECU sprawdza sygnał z czujnika temperatury płynu chłodzącego i określa ilość paliwa i powietrza wymaganą do rozruchu.
Gdy wał korbowy silnika zaczyna się obracać, ECU generuje fazowy impuls w celu włączenia wtryskiwaczy, którego czas trwania zależy od sygnałów z czujnika temperatury płynu chłodzącego. Na zimnym silniku czas trwania impulsu jest dłuższy (zwiększyć ilość dostarczanego paliwa), a na ciepło - mniej.
Tryb wzbogacania podczas przyspieszania. ECU monitoruje nagłe zmiany położenia pedału gazu (Sygnał czujnika położenia pedału gazu), a także sygnał z czujnika masowego przepływu powietrza i zapewnia dodatkową ilość paliwa poprzez zwiększenie czasu trwania impulsu wtrysku. Tryb bogaty w przyspieszenie jest używany tylko do przejściowej kontroli paliwa (podczas poruszania pedałem gazu).
Tryb odcięcia paliwa podczas hamowania silnikiem. Podczas hamowania silnikiem na biegu i włączonym sprzęgle, ECU może całkowicie odciąć impulsy wtrysku paliwa na krótkie okresy czasu. Włączanie i wyłączanie dopływu paliwa w tym trybie następuje po stworzeniu określonych warunków dla temperatury płynu chłodzącego, prędkości obrotowej wału korbowego, prędkości pojazdu oraz kąta otwarcia przepustnicy.
Kompensacja napięcia zasilania. Gdy napięcie zasilania spada, układ zapłonowy może wytwarzać słabą iskrę, a mechaniczny ruch otworu dyszy może trwać dłużej. ECU kompensuje to, zwiększając czas magazynowania energii w module zapłonowym i czas trwania impulsu wtrysku.
Odpowiednio, wraz ze wzrostem napięcia akumulatora (lub napięcia w sieci pokładowej pojazdu) ECU skraca czas magazynowania energii w module zapłonowym oraz czas trwania wtrysku.
Tryb odcięcia paliwa. Gdy silnik jest zatrzymany (wyłączony zapłon) paliwo nie jest podawane przez dyszę, co eliminuje samozapłon mieszanki w przegrzanym silniku. Dodatkowo impulsy do otwarcia wtryskiwaczy nie są podawane jeśli ECU nie odbiera «wsparcie» impulsy z czujnika położenia wału korbowego tj. oznacza to, że silnik nie pracuje.
Dopływ paliwa jest również odcinany w przypadku przekroczenia maksymalnej dopuszczalnej prędkości obrotowej silnika, aby zabezpieczyć silnik przed pracą na niedopuszczalnie wysokich obrotach.
Elektroniczna jednostka kontrolująca (ECU) znajduje się po lewej stronie komory silnika na wsporniku zamontowanym na półce montażowej akumulatora i jest centrum sterowania elektronicznego systemu zarządzania silnikiem. Jednostka elektroniczna jest połączona przewodami elektrycznymi ze wszystkimi czujnikami systemu. Otrzymując od nich informacje, blok wykonuje obliczenia zgodnie z parametrami i algorytmem sterującym zapisanymi w pamięci programowalnego urządzenia pamięci tylko do odczytu (BAL STUDENCKI), oraz steruje urządzeniami wykonawczymi systemu. Wariant programu zapisany w pamięci PROM jest oznaczony numerem przypisanym tej modyfikacji ECU.
Centrala wykrywa usterkę, identyfikuje i zapisuje jej kod, nawet jeśli awaria jest niestabilna i znika (np. z powodu złego kontaktu). Lampka sygnalizacyjna nieprawidłowego działania systemu zarządzania silnikiem w zestawie wskaźników gaśnie 10 s po przywróceniu awarii jednostki.
Po naprawie należy skasować kod usterki zapisany w pamięci centrali. W tym celu należy wyłączyć zasilanie urządzenia na 10 sekund (wyjąć bezpiecznik obwodu zasilania elektronicznej jednostki sterującej lub odłączyć przewód od zacisku «minus» bateria).
Urządzenie dostarcza prąd stały 5 i 12 V do różnych czujników i przełączników układu sterowania. Ponieważ rezystancja elektryczna obwodów zasilających jest wysoka, próbnik podłączony do wyjść układu nie świeci. Do określenia napięcia zasilania na zaciskach komputera należy użyć woltomierza o rezystancji wewnętrznej co najmniej 10 MΩ.
ECU posiada następujące rodzaje pamięci:
- programowalna pamięć tylko do odczytu (BAL STUDENCKI);
- pamięć o swobodnym dostępie (Baran);
- elektrycznie przeprogramowalna pamięć (ERPZU).
Programowalna pamięć tylko do odczytu (BAL STUDENCKI). Zawiera ogólny program, który zawiera sekwencję poleceń roboczych (algorytmy sterowania) oraz różne informacje o kalibracji. Te informacje to dane kontrolne dotyczące wtrysku, zapłonu, biegu jałowego i innych parametrów, które zależą od masy pojazdu, typu i mocy silnika, przełożeń skrzyni biegów i innych czynników. PROM jest również nazywany pamięcią kalibracji. Zawartość PROM nie może być zmieniona po zaprogramowaniu. Pamięć ta nie potrzebuje zasilania do zapisania zapisanych w niej informacji, które nie są kasowane po wyłączeniu zasilania tj. ta pamięć jest nieulotna.
Pamięć o dostępie swobodnym (Baran). Ten «zeszyt» ECU. Mikroprocesor ECU wykorzystuje go do tymczasowego przechowywania zmierzonych parametrów do obliczeń i pośrednich informacji. Mikroprocesor może wprowadzać do niego dane lub w razie potrzeby je odczytywać.
Chip RAM jest zamontowany na płytce drukowanej ECU. Ta pamięć jest ulotna i do utrzymania wymaga zasilacza awaryjnego. Przerwa w zasilaniu powoduje skasowanie diagnostycznych kodów usterek i danych obliczeniowych zawartych w pamięci RAM.
elektrycznie przeprogramowalna pamięć (ERPZU). Służy do tymczasowego przechowywania haseł systemu antykradzieżowego samochodu (immobilizer). Kody haseł otrzymane przez ECU z jednostki sterującej immobilizera są porównywane z kodami zapisanymi w pamięci EEPROM, w wyniku czego uruchomienie silnika jest dozwolone lub zabronione.
EEPROM rejestruje parametry pracy pojazdu, takie jak całkowity przebieg pojazdu, całkowite zużycie paliwa i czas pracy silnika.
ERPZU rejestruje również niektóre naruszenia silnika i samochodu:
- czas pracy silnika z przegrzaniem;
- czas pracy silnika na paliwie niskooktanowym;
- czas pracy silnika przekraczający maksymalną dopuszczalną prędkość;
- czas pracy silnika z przerwami zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej, których obecność sygnalizowana jest lampką ostrzegawczą przekroczenia dopuszczalnego poziomu toksyczności spalin;
- czas pracy silnika z uszkodzonym czujnikiem spalania stukowego;
- czas pracy silnika z uszkodzonym czujnikiem stężenia tlenu;
- czas ruchu samochodu z przekroczeniem maksymalnej dozwolonej prędkości w okresie docierania;
- czas ruchu pojazdu z uszkodzonym czujnikiem prędkości;
- liczba odłączeń akumulatora przy włączonym zapłonie.
EEPROM jest pamięcią nieulotną, może przechowywać informacje bez zasilania ECU.
ECU nie podlega naprawie i należy go wymienić w przypadku awarii.
Złącze diagnostyczne, znajdujący się po lewej stronie pod tablicą rozdzielczą obok uchwytu zamka maski, służy do komunikacji z komputerem. Urządzenie skanujące jest podłączone do złącza diagnostycznego w celu odczytania informacji o błędach zapisanych w pamięci ECU, sprawdzenia czujników i siłowników w czasie rzeczywistym, sterowania siłownikami i przeprogramowania ECU.
Czujnik położenia wału korbowego typ indukcyjny ma na celu synchronizację działania elektronicznej jednostki sterującej z GMP tłoków 1. i 4. cylindra oraz położeniem kątowym wału korbowego. Czujnik montowany jest z tyłu silnika.
Uchwyt czujnika to specjalny wspornik na tylnym uszczelniaczu olejowym wału korbowego.
Napęd czujnika jest zamontowany na tylnym kołnierzu wału korbowego. Gdy wał korbowy obraca się, znaki magnetyczne na zewnętrznym obwodzie tarczy zmieniają pole magnetyczne czujnika, indukując impulsy napięcia przemiennego. Jednostka sterująca określa prędkość obrotową wału korbowego na podstawie sygnałów z czujników i wysyła impulsy do wtryskiwaczy. W przypadku awarii czujnika nie można uruchomić silnika.
Czujniki położenia wałka rozrządu (czujniki fazy) typu indukcyjnego służą do organizowania stopniowego wtrysku paliwa zgodnie z kolejnością działania cylindrów. Sygnały z czujników wałka rozrządu zaworów dolotowych i wydechowych są również wykorzystywane przez sterownik do sterowania zmianą faz rozrządu w zależności od trybu pracy silnika. W przypadku wystąpienia usterki w obwodzie któregokolwiek z czujników, sterownik zapisuje jego kod w swojej pamięci i włącza lampkę sygnalizacyjną.
Silnik Chevroleta Aveo ma dwa czujniki temperatury płynu chłodzącego. Jeden czujnik jest zainstalowany w dolnej części prawego zbiornika chłodnicy układu chłodzenia silnika...
...drugi czujnik znajduje się w obudowie rozdzielacza wody i służy jako czujnik kontrolki przegrzania płynu chłodzącego w zestawie wskaźników.
Oba czujniki mają identyczną konstrukcję i są termistorami (rezystor, którego rezystancja zmienia się odwrotnie proporcjonalnie do temperatury). Niska temperatura płynu chłodzącego (-40°C) rezystancja termistora wynosi około 100 kΩ, gdy temperatura wzrasta (do +130°C) spada do 70 omów.
Jednostka elektroniczna zasila obwód czujnika temperatury stałą «kluczowy» Napięcie. Napięcie sygnału czujnika jest maksymalne na zimnym silniku i maleje w miarę nagrzewania się. Na podstawie wartości napięcia elektronika określa temperaturę silnika i uwzględnia ją przy obliczaniu parametrów sterowania wtryskiem i zapłonem. Jeśli czujnik ulegnie awarii lub wystąpią naruszenia w jego obwodzie połączeniowym, ECU ustawia kod błędu i zapamiętuje go.
Połączony czujnik przepływu masowego i temperatury powietrza dolotowego zainstalowany w przewodzie powietrza między filtrem powietrza a zespołem przepustnicy. Zasada działania czujnika masowego przepływu powietrza polega na utrzymywaniu stałej temperatury oporników (im wyższa prędkość przepływu powietrza, tym więcej prądu potrzeba do utrzymania temperatury rezystora). Zasada działania czujnika temperatury powietrza dolotowego jest podobna do działania czujnika temperatury płynu chłodzącego. W zależności od wskazań tych czujników, ECU dostosowuje ilość paliwa wtryskiwanego do cylindra, aby uzyskać optymalną mieszankę roboczą.
Czujnik ciśnienia bezwzględnego (kompensator pulsacji paliwa usunięty dla przejrzystości) zainstalowany na rurze ssącej. Napięcie wyjściowe czujnika zmienia się zgodnie z ciśnieniem w rurze dolotowej: od maksimum (przy szeroko otwartej przepustnicy) do minimum (z zamkniętą klapą). Gdy silnik nie pracuje, sterownik określa ciśnienie atmosferyczne z napięcia czujnika i dostosowuje parametry sterowania wtryskiem do określonej wysokości nad poziomem morza. Zapisane w pamięci wartości ciśnienia atmosferycznego są okresowo aktualizowane, gdy pojazd jest w stałym ruchu oraz podczas pełnego otwarcia przepustnicy.
Czujnik położenia przepustnicy (usunięto dla jasności) zainstalowany w obudowie napędu elektrycznego na zespole przepustnicy.
Kiedy przepustnica jest przekręcona (przed uderzeniem w pedał sterujący), zmienia się napięcie na wyjściu czujnika. Gdy przepustnica jest zamknięta, jest niższa niż 2,5 V. Gdy przepustnica jest otwarta, napięcie na wyjściu czujnika rośnie, gdy przepustnica jest całkowicie otwarta, powinno być większe niż 4 V.
Monitorując napięcie wyjściowe czujnika, sterownik dostosowuje dopływ paliwa w zależności od kąta otwarcia przepustnicy (te. na żądanie kierowcy).
Czujnik położenia przepustnicy nie wymaga regulacji, ponieważ jednostka sterująca wykrywa bieg jałowy (te. pełne zamknięcie przepustnicy) jako punkt zerowy.
Kontroluj czujnik tlenu stosowany w układzie wtrysku sprzężenia zwrotnego i montowany w kolektorze wydechowym. Aby skorygować obliczenia czasu trwania impulsów wtrysku, wykorzystuje się informacje o obecności tlenu w spalinach, informacje te dostarczane są przez kontrolny czujnik stężenia tlenu. Tlen zawarty w spalinach reaguje z czujnikiem, tworząc różnicę potencjałów na wyjściu czujnika.
Informacje z czujnika docierają do jednostki sterującej w postaci sygnałów niskiego i wysokiego poziomu. Gdy sygnał jest wysoki (około 4,2 V) czujnika na wlocie do kolektora, jednostka sterująca otrzymuje informację o wysokiej zawartości tlenu. Niski sygnał (około 2,2 V) ten czujnik wskazuje niską zawartość tlenu w spalinach.
Stale monitorując napięcie sygnałów czujników, jednostka sterująca dostosowuje ilość paliwa wtryskiwanego przez wtryskiwacze. Przy wysokim poziomie sygnału czujnika na wlocie do kolektora (uboga mieszanka paliwowo-powietrzna) ilość podawanego paliwa wzrasta, przy niskim poziomie sygnału (bogata mieszanka) - maleje. Jeżeli poziom sygnału czujnika na wyjściu przetwornicy nie odpowiada wartościom dozwolonym w tym trybie pracy, centrala identyfikuje awarię kolektora.
Diagnostyczny czujnik tlenu montowany w rurze wydechowej za konwerterem, działa na tej samej zasadzie co czujnik sterujący. Charakterystyka wyjściowa czujnika na wylocie z kolektora jest inna: wysoka zawartość tlenu odpowiada sygnałowi o niskim poziomie (około 0,1 V), a niska zawartość tlenu - sygnał o wysokim poziomie (około 0,9 V). Sygnał generowany przez diagnostyczny czujnik stężenia tlenu wskazuje na obecność tlenu w spalinach za konwerterem. Jeżeli przetwornica pracuje prawidłowo, wskazania czujnika diagnostycznego będą się znacznie różnić od wskazań czujnika sterującego.
Czujnik stukowy przymocowany do górnej części bloku cylindrów w obszarach między 2. a 3. cylindrem i zbiera nietypowe wibracje (uderzenia detonacyjne) w silniku.
Elementem czujnikowym czujnika spalania stukowego jest płytka piezoelektryczna. Podczas detonacji na wyjściu czujnika generowane są impulsy napięciowe, które nasilają się wraz ze wzrostem intensywności oddziaływań detonacyjnych. Sterownik na podstawie sygnału z czujnika reguluje kąt wyprzedzenia zapłonu w celu wyeliminowania przebłysków paliwa detonacyjnego.