Система Mazda EGI (Mazda EGI)

« : 26.05.2012, 22:53 »

Как и другие производители, Mazda начала устанавливать на свои автомобили систему впрыска топлива с середины 80-х годов. Система впрыска постепенно эволюционировала, объединив в ЭБУ управление зажиганием, топливной аппаратурой и холостым ходом. Кроме того, ЭБУ Mazda имеет систему самодиагностики

, контролирует давление топлива и параметры поступающего воздуха, управляет вентиляторами системы охлаждения, автоматической трансмиссией и составом выхлопных газов, включая систему рециркуляции

и продувки угольного фильтра.

Система Mazda EGI (Mazda EGI)

Конечно, так было не всегда и первые образцы системы могли лишь впрыскивать топливо, тогда как опережение зажигания регулировалось с помощью обычных механических и вакуумных устройств. Регулирование оборотов холостого хода в двигателях ранних выпусков осуществлялось с помощью термически управляемого вспомогательного воздушного клапана, тогда как теперь это входит в число функций ЭБУ. В основном, все типы системы EGI одинаковы, хотя в деталях разные модели имеют некоторые отличия.

Блок управления имеет несколько разъемов, один из которых предназначен для подключения к АКБ, а остальные - для подключения датчиков и исполнительных устройств. Число контактов разъемов в разных моделях одинаково, но их назначение может быть разным. Например, в одних моделях датчик температуры охлаждающей жидкости подключен к контакту 2С, в других моделях контакт 2С используется для заземления, а датчик температуры подключен к контакту 2O.

Обработка сигналов (ранние модели)

В памяти ЭБУ хранится карта опережений зажигания в зависимости от скорости и нагрузки двигателя. Основной сигнал нагрузки поступает в ЭБУ от ДМРВ - измерителя массы воздушного потока, а частота вращения двигателя измеряется датчиком угла поворота коленчатого вала.

В особых режимах работы двигателя, таких как запуск, холостой ход, замедление, частичная и полная нагрузка, при определении угла опережения ЭБУ учитывает некоторые поправочные факторы. Основным таким фактором является температура двигателя. Кроме того, хотя и в меньшей степени, при определении опережения зажигания и длительности впрыска учитываются температура воздуха на входе в двигатель и положение дроссельной заслонки.

Установка длительности впрыска также записана в память ЭБУ в виде 3D-карты, где определены зависимости от числа оборотов и нагрузки двигателя. В процессе вычисления длительности впрыска, ЭБУ вносит корректировки по сигналам с датчиков температуры воздуха, температуры охлаждающей жидкости, положения дроссельной заслонки и по напряжению аккумулятора. Кроме того, учитываются режимы работы двигателя, такие как холодный пуск, прогрев, особенности режима холостого хода, ускорение и замедление.

Особенности режима холостого хода записаны в памяти ЭБУ в виде отдельной карты, которая включается в том случае, когда дроссельная заслонка закрыта, а число оборотов двигателя соответствует холостому ходу.

Основные функции ЭБУ

Питание ЭБУ осуществляется постоянным током от АКБ через один или несколько плавких предохранителей. При включении зажигания питание подается на главное реле системы впрыска, на катушку зажигания и усилитель. При этом катушка главного реле оказывается подключенной непосредственно к положительному полюсу АКБ, тогда как другой ее контакт подключен к массе. Через контакты главного реле питание подается на ЭБУ, реле топливного насоса, на форсунки и ряд электромагнитных клапанов - соленоидов.

С ЭБУ через соответствующие контакты разъемов подается эталонное напряжение 5В на датчики системы (массового расхода и температуры воздуха, температуры охлаждающей жидкости, положения дроссельной заслонки и др.)

Система Mazda EGI (Mazda EGI)

На некоторых ранних моделях питание ЭБУ начиналось с момента поворота ключа зажигания в положение "старт". В последних моделях такой вариант подачи питания не применяется. При пуске или работе двигателя по сигналу системы зажигания ЭБУ соединяет обмотку реле топливного насоса с массой, в результате чего насос начинает подавать топливо. Одновременно начинают работать системы впрыска и зажигания. Обмотки электромагнитов форсунок через главное реле постоянно связаны с положительным выводом АКБ, а ЭБУ в определенный момент замыкает их вторые контакты на массу, тем самым задавая начало и продолжительность впрыска. На холостом ходу ЭБУ поддерживает заданные обороты, подавая импульсы на клапан управления холостым ходом.

ЭБУ получает также информацию от целого ряда датчиков, таких как выключатель сцепления, датчик положения селектора коробки передач, выключатель стоп-сигнала, усилитель рулевого управления, вентилятор отопителя, кондиционер воздуха, обогрев заднего стекла и др. Эта информация используется для определения нагрузки двигателя со стороны электрооборудования и соответствующей корректировки холостого хода.

Отсечка топлива при торможении двигателем (езде накатом)

С целью экономии топлива, устройство отсечки срабатывает во время движения автомобиля на передаче при отпущенной педали акселератора. Для срабатывания устройства должны выполняться следующие условия:

1) Дроссельная заслонка закрыта (контакты нулевого положения заслонки замкнуты).
2) Обороты двигателя превышают значение 2000 в минуту.

Если при выполнении этих условий произошла отсечка топлива, то при дальнейшем падении оборотов двигателя до ~1200 об/ мин, подача топлива автоматически возобновляется. Картина получается примерно такой:

Продувка цилиндров

Если при пуске двигателя полностью открыть дроссельную заслонку, то ЭБУ отключит форсунки и прекратит впрыск топлива. Этот режим бывает полезен для продувки цилиндров чистым воздухом, если перед этим попытки запустить двигатель не увенчались успехом и цилиндры залило.

Эталонное напряжение

Датчики двигателя питаются от ЭБУ эталонным напряжением +5В. Это обеспечивает стабильное показание датчиков независимо от напряжения АКБ. Связь датчиков с массой осуществляется не непосредственно, а через контакты разъемов ЭБУ, которые только внутри самого ЭБУ имеют связь с массой. Пример - электросхема соединения форсунок и ECU:

Система Mazda EGI (Mazda EGI)

« #1 : 26.05.2012, 23:14 »

Система самодиагностики

Блок управления Mazda снабжен функцией самодиагностики, которая постоянно проверяет сигналы всех датчиков системы. При обнаружении неисправностей, на панели приборов загорается сигнал "Check Engine" (если есть) и система формирует коды ошибок

, которые можно прочесть с помощью того же индикатора "Check Engine", если закоротить соответствующие контакты диагностического разъема. Если индикатор "Check Engine" отсутствует, то можно считать коды ошибок с контактов диагностического разъема при помощи светодиода

.

Если неисправность устранена, то ее код все равно остается в памяти ЭБУ до запуска специальной процедуры обнуления. Эти процедуры могут быть различными для разных моделей - начиная от простого отключения ЭБУ от АКБ до использования специальной аппаратуры. Однако не все коды ошибок хранятся в энергонезависимой памяти ЭБУ. К примеру, для обнуления ошибок соленоидов (клапанов VRIS, системы аккумулирования паров топлива и т.п.) достаточно просто выключить зажигание и ошибки стираются из памяти ECU.

Аварийный режим работы ЭБУ

В дополнение к функции самодиагностики, ЭБУ обладает способностью переходить на аварийный режим работы. В случае возникновения проблемы (преимущественно из "дорогих" - по классификации неисправностей автомобиля

), ЭБУ замещает их показания установкой фиксированного значения соответствующего параметра. Например, температура двигателя "устанавливается" равной 50 или 90 градусов С, а температура воздуха - 20 град. Таким образом, при неисправности соответствующих датчиков двигатель будет продолжать работать, но работать в таком режиме, который вынудит водителя как можно скорее попасть на СТО. Вместе с тем, если установленная температура будет соответствовать "холодному" двигателю - может оказаться затрудненным его холодный пуск и прогрев, а так же увеличится расход топлива

и снизится мощность двигателя. Такой режим аварийной работы ЭБУ носит название "Limp home" ("хромай домой").

Адаптивная память системных конфигураций

Через некоторое время работы ЭБУ запомнит для данного конкретного двигателя и используемого в нем топлива оптимальное сочетание установок для поддержания оборотов холостого хода на требуемом уровне. Значения этих параметров хранятся в оперативной памяти компьютера, которая требует постоянного питания. Поэтому, при отключении АКБ установки конфигураций сбрасываются и для нового их запоминания ЭБУ потребуется некоторое время.

« #2 : 26.05.2012, 23:33 »

Для задания опорных импульсов, необходимых для работы систем зажигания и впрыска топлива, используется генератор, основанный на эффекте Холла и расположенный в распределителе зажигания. На некоторых моделях дополнительно имеется еще один генератор импульсов, в основе которого лежит индукционный датчик, совмещенный с маховиком (датчик угла поворота коленчатого вала).

Система Mazda EGI (Mazda EGI)

Датчик угла поворота коленчатого вала

Датчик расположен в непосредственной близости к маховику. Он включает в себя магнит с проволочной катушкой, закрепленный на картере, и стальной диск с выступами, закрепленный на маховике. При вращении маховика выступы диска пересекают поле магнита и в катушке индуктируются импульсы напряжения. Амплитуда импульсов зависит от скорости и может меняться от 5 В на холостом ходу до 100 В при 6000об/мин. Импульсы датчика преобразуются ЭБУ в цифровую форму. Этот датчик установлен не на всех моделях Mazda, а используется лишь на некоторых из них как вспомогательный. Основной же датчик расположен в распределителе зажигания (трамблере).

Генератор Холла

К пластинке датчика Холла подводится постоянное напряжение от системы зажигания. Напротив датчика расположен постоянный магнит, поле которого пересекает пластинку датчика и вызывает в ней небольшое вторичное напряжение, которое подается в ЭБУ. На валу распределителя закреплен стальной обтюратор с числом окон, равным числу цилиндров. При вращении вала обтюратор периодически перекрывает магнитное поле, поэтому вторичное напряжение датчика то пропадает, то возобновляется.

Система Mazda EGI (Mazda EGI)

Таким образом, датчик генерирует импульсы практически прямоугольной формы, которые используются ЭБУ для управления зажиганием, впрыском топлива и холостым ходом. При неисправном генераторе Холла двигатель работать не сможет.

Сигналы генератора Холла могут иметь различный характер в зависимости от модели. Так, генератор первого типа формирует опорные сигналы для каждого цилиндра (180 град. поворота коленчатого вала для 4-цилиндрового двигателя), а также дополнительный сигнал в момент прохождения ВМТ поршнем цилиндра №1. Этот сигнал подается в ЭБУ по отдельному проводу. Генератор второго типа также посылает импульсы на каждый цилиндр, но его обтюратор имеет одно немного увеличенное окно, соответствующее цилиндру №2, для обнаружения момента прохождения ВМТ поршнем этого цилиндра.

Зажигание

Информация о нагрузке двигателя (с датчика расхода воздуха) и о его скорости (с датчика угла поворота коленвала) поступает в ЭБУ и используется им для определения требуемого опережения зажигания с помощью цифровой карты, хранящейся в памяти микропроцессора. Эта карта содержит значения углов опережения в зависимости от нагрузки и скорости. Найденный по карте угол корректируется по зависимости от текущей температуры двигателя. Таким образом, для любых конкретных условий работы двигателя определяется оптимальный угол опережения.

Усилитель

Усилитель (иногда называемый электронным ключом) служит для управления током в первичной обмотке катушки зажигания. ЭБУ вычисляет оптимальные значения периода включенного состояния и опережения, и подает управляющие сигналы на усилитель, который включает или выключает ток в первичной обмотке катушки.

Расположение усилителя зависит от модели двигателя. В некоторых случаях усилитель расположен в моторном отсеке (преимущественно ранние модели), в других случаях он размещен в корпусе распределителя зажигания. Период включенного состояния первичной цепи зажигания в системе Mazda определяется исходя из принципа "постоянной мощности". Это означает, что ток в первичной обмотке включается на один и тот же период 3.0... 3.5 мс независимо от скорости вращения двигателя. Очевидно, что при этом угол замкнутого состояния, измеренный в градусах поворота коленчатого вала, окажется разным при изменении скорости его вращения.

Катушка зажигания

Первичная обмотка катушки имеет малое сопротивление для увеличения протекающего по ней тока и запасаемой энергии. Усилитель ограничивает ток обмотки примерно до 8А. Этого достаточно для поддержания необходимой энергии и длительности искры. В большинстве моделей катушка расположена в распределителе зажигания.

Распределитель зажигания

В системе EGI распределитель включает в себя генератор Холла, обеспечивающий сигналы скорости вращения и сигнал ВМТ, а также высоковольтные компоненты (крышка с контактами проводов высокого напряжения, ротор-распределитель и катушку зажигания). Распределитель направляет вторичное напряжение катушки к свечам зажигания в соответствии с порядком работы цилиндров.

Система Mazda EGI (Mazda EGI)

Интегральный блок зажигания

На некоторых моделях катушка зажигания и усилитель объединены в общий блок, расположенный в корпусе распределителя. Такая конструкция позволяет уменьшить длину проводов и повысить надежность системы. Отличительной особенностью конструкции "катушка в крышке" является отсутствие на крышке распределителя центрального высоковольтного провода. Ток вторичной обмотки катушки попадает прямо на бегунок распределителя, который направляет его обычным образом на свечи по проводам высокого напряжения.

Датчик детонации

Как уже ранее отмечалось в статье "Классификация неисправностей

", оптимальное опережение зажигания (при оборотах двигателя выше холостых) поддерживает работу двигателя в режиме, близком к началу детонации. Однако эта близость приводит к тому, что в некоторых случаях детонация все же может начаться в одном или нескольких цилиндрах.

Поскольку детонация может начаться в каждом из цилиндров в разные моменты времени, ЭБУ содержит процессор контроля детонаций, который позволяет вычислить номер цилиндра, в котором началась детонация. Датчик детонации установлен на блоке цилиндров и содержит пьезодатчик, чувствительный к колебаниям шумового спектра. Эти колебания по принципу работы микрофона преобразуются датчиком в электрический сигнал, пропорциональный интенсивности детонации, который подается на вход ЭБУ, который, в свою очередь, анализирует шум каждого цилиндра и выделяет детонацию на фоне общего шума двигателя.

Система Mazda EGI (Mazda EGI)

« #3 : 26.05.2012, 23:51 »

На автомобилях Mazda могут применяться две различные системы распределенного впрыска топлива: одновременная и последовательная. Кроме того, в системе с последовательным впрыском момент начала впрыска может быть синхронизирован (или не синхронизирован) с моментом открытия впускных клапанов. Из-за конструктивных отличий разных моделей двигателей имеются различия и в расположении некоторых устройств системы впрыска обоих типов. Рассмотрим сначала общие черты обеих систем, а затем отметим их особенности.

ЭБУ Mazda содержит в памяти карту длительностей впрыска в зависимости от нагрузки и скорости двигателя. Блок собирает и обрабатывает информацию датчиков: ДМРВ, ДПКВ (и ВМТ), ДТОЖ и ДПДЗ. По этим данным ЭБУ определяет требуемую в данный момент длительность и объем впрыска топлива.

Как указывалось выше, каждая топливная форсунка снабжена электромагнитным клапаном, управляемым ЭБУ. Один вывод электромагнита форсунки постоянно соединен с +12В АКБ через главное репе, а второй вывод блок управления замыкает на массу, но только в нужный момент и только на требуемый промежуток времени, который может колебаться в пределах 1.5-10мс. Длительность впрыска топлива в значительной мере зависит от температуры двигателя, его скорости и нагрузки, а также от условий работы.

Количество топлива, поступающего в цилиндр за цикл впрыска, зависит от давления в топливной системе и длительности импульса впрыска. Эта длительность определяется ЭБУ указанным выше образом. При холодном пуске двигателя длительность впрыска увеличивается для обеспечения более богатой рабочей смеси.

Отсечка топлива при превышении граничных оборотов

Для ограничения оборотов двигателя ЭБУ прекращает подачу топлива в цилиндры, если обороты двигателя достигают заданного предельного значения (например, 7500). При снижении оборотов двигателя подача топлива автоматически возобновляется. Об отсечке топлива при "торможении двигателем" указывалось выше. Следует лишь добавить, что на моделях с АКПП происходит некоторое снижение подачи топлива в момент переключения передач снизу вверх для уменьшения динамических нагрузок и рывков.

Одновременный распределенный впрыск

В системах распределенного впрыска каждый цилиндр имеет отдельную форсунку, расположенную в соответствующем патрубке впускного коллектора так, что распыленная струя топлива направляется на тарелку впускного клапана. Все форсунки включаются одновременно дважды за цикл. Таким образом, за каждый оборот коленчатого вала двигатель получает половину необходимого количества топлива. При этом первая порция топлива некоторое время остается на тарелке клапана, ожидая его открытия. В отличие от других систем с одновременным впрыском, здесь каждая форсунка имеет отдельное соединение с ЭБУ через соответствующий контакт разъема.

Последовательный распределенный впрыск

Система с последовательным впрыском работает подобным же образом, но впрыск в каждый цилиндр происходит только в момент открытия соответствующего впускного клапана. ЭБУ определяет длительность открытия клапана форсунки в зависимости от условий и режима работы двигателя, анализируя сигналы датчиков. Однако в некоторых случаях система может переходить в режим одновременного впрыска. Так, если двигатель работает на холостом ходу при закрытой дроссельной заслонке, ЭБУ осуществляет последовательный впрыск. Но при открытии дроссельной заслонки кратковременно (в зависимости от температуры двигателя) включается режим одновременного впрыска. То же происходит при разгоне двигателя, если угол открытия дроссельной заслонки превышает определенное значение.

« #4 : 27.05.2012, 00:20 »

Резонансная система впуска воздуха VRIS

На двигателях Mazda (например, KL, KF и K8

) установлен резонансный впускной коллектор, призванный увеличить наполнение цилиндров как на низких, так и на высоких оборотах. Для этого во впускном коллекторе организовано два маршрута для поступления воздуха в цилиндры: короткий и длинный. Короткий маршрут имеет высокую резонансную частоту и используется на высоких оборотах двигателя, а длинный - на низких. Воздушный поток в обоих маршрутах регулируется ЭБУ с помощью электромагнитных вакуумных клапанов - соленоидов, которые управляют дополнительными заслонками, установленными внутри впускного коллектора.

Система Mazda EGI (Mazda EGI)

Топливная система

Топливная система включает в себя топливный бак, насос, фильтр, топливную магистраль, регулятор давления и возвратную линию. На автомобиле может быть установлен топливный насос лопастного или роликового типа. Насос лопастного типа обычно расположен в топливном баке и погружен в топливо. Насос роликового типа располагается снаружи бака. Насос забирает топливо из бака и нагнетает его в топливную магистраль через топливный фильтр.

При включении зажигания ЭБУ включает реле топливного насоса примерно на одну секунду для повышения давления в топливной системе. Затем реле насоса выключается и ожидает сигнала пуска или вращения двигателя.

При работе двигателя топливо направляется через фильтр в топливную магистраль. В нагнетающий выход насоса включен запорный, т.н. "обратный клапан", который на некоторое время поддерживает давление в системе при остановке насоса. Это предотвращает образование паров топлива и облегчает последующий пуск, если двигатель недостаточно прогрет.

Регулятор давления топлива

Давление в топливной магистрали поддерживается на постоянном уровне ~2.5 бар с помощью регулятора давления. Производительность топливного насоса значительно превышает реальную потребность двигателя, поэтому оказавшееся лишним топливо возвращается из топливной магистрали в бак по возвратному трубопроводу. Давление, которое может создавать насос (5-6 бар), также значительно выше необходимого и необходимо лишь для случаев резких ускорений.

На холостом ходу при отсоединенной вакуумной трубке, или при остановленном двигателе и работающем насосе, или при полностью открытой дроссельной заслонке давление в системе будет находиться в пределах 2.4-3.3 бар. На холостом ходу при подсоединенной вакуумной трубке регулятора, давление должно быть примерно на 0.5 бар ниже поддерживаемого в системе.

Система Mazda EGI (Mazda EGI)

В системе имеется также клапан аккумуляции паров топлива, управляемый ЭБУ, который позволяет повысить давление в системе для обогащения рабочей смеси на некоторых режимах работы. Эта функция бывает полезной при пуске горячего двигателя для предотвращения образования паровых пробок в топливной системе. О ней в следующем абзаце.

Улавливание паров топлива

Для улавливания паров топлива автомобили оснащены угольным фильтром (адсорбером) и системой его продувки (PURGE). Угольный фильтр накапливает пары топлива до тех пор, пока не заработает система его продувки, включаемая соленоидом по команде ЭБУ. При срабатывании электромагнитного клапана продувки пары топлива из фильтра отсасываются во впускной коллектор, где смешиваются с рабочей смесью и затем обычным образом сгорают в цилиндрах двигателя.

Подвод питания к клапану продувки осуществляется через главное реле Подключение обмотки электромагнита клапана к массе происходит внутри ЭБУ, который таким образом включает клапан в нужный момент. Клапан остается закрытым, пока двигатель не прогреется до нормальной рабочей температуры, а также на холостых оборотах. Клапан начинает работать только при соблюдении следующих условий: двигатель прогрет до рабочей температуры, работает датчик кислорода, включена одна из передач для движения, дроссельная заслонка частично открыта. При этих условиях ЭБУ переводит клапан в импульсный режим работы.

Подключение реле топливного насоса через ДМРВ

Реле топливного насоса имеет две управляющих обмотки: одна включается при пуске, а другая - при нормальной работе двигателя. При подаче на реле пускового напряжения срабатывает первая обмотка, имеющая контакт с массой, и топливный насос начинает работать. Если пуск двигателя оказался неудачным, реле обесточивается и подача топлива прекращается. Вторая обмотка реле имеет соединение с массой через контакты расходомера. Если после успешного пуска двигателя отпустить ключ зажигания из стартового положения, контакт внутри расходомера замкнется на массу и включит вторую обмотку реле насоса, так что подача топлива прервана не будет. Таким образом реализована функция аварийной блокировки. Если по какой-то причине (например, при серьезном ДТП) двигатель остановится и заслонка расходомера закроется, "аварийный" контакт разомкнется и обесточит обмотку реле насоса, в результате чего подача топлива прекратится и таким образом возгорания или взрыва бензина не произойдет.

« #5 : 28.05.2012, 14:09 »

Цитата

Отсечка топлива при торможении двигателем (езде накатом)

использование этого приема на практике позволяет экономить от 1 до 5 литров бензина на 100 км

Mazda форум