СИСТЕМА SFI ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ


  1. НАЗНАЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ УСТРОЙСТВ


    1. Таблица управления системой


      1. В следующей таблице перечислены основные узлы и детали системы управления двигателем 2ZR-FXE.

        Узлы и детали Описание Количество Функция
        ECM 32-разрядный главный процессор 1 ECM оптимальным образом управляет системами SFI, ESA и ETCS-i в соответствии с режимом работы двигателя и исходя из сигналов, поступающих от датчиков.
        Датчик положения коленчатого вала (зубчатое колесо)

        Индуктивный датчик

        (36 - 2)

        		 1 Этот датчик определяет частоту вращения коленчатого вала двигателя и выполняет идентификацию цилиндра.
        Датчик распредвала (зубчатое колесо)

        MRE (магнитный резистивный элемент)

        Тип (3)

        		 1 Этот датчик выполняет идентификацию цилиндра.
        Датчик детонации

        Со встроенным пьезоэлементом

        (плоский)

        		 1 Этот датчик косвенно, по вибрации блока цилиндров, вызванной детонацией двигателя, регистрирует появление стука в двигателе.
        Датчик массового расхода воздуха С нагреваемым проволочным элементом 1 Внутри этого датчика есть проволочный элемент, который непосредственно определяет массу воздуха на впуске.
        Датчик положения дроссельной заслонки Бесконтактного типа 1 Этот датчик определяет угол поворота дроссельной заслонки.
        Кислородный датчик Чашечный с подогревателем 1 Этот датчик определяет концентрацию кислорода в отработавших газах, измеряя ЭДС на своих контактах.
        Датчик состава топливовоздушной смеси Планарный с подогревателем 1 Как и кислородный датчик, этот датчик определяет концентрацию кислорода в отработавших газах. Однако измерение концентрации кислорода в этом датчике осуществляется линейно.
        Топливная форсунка 12-струйная 4 Топливная форсунка представляет собой сопло с электромагнитным клапаном, через которое производится впрыск топлива в соответствии с сигналами от ECM.
        Датчик температуры охлаждающей жидкости E.F.I. Термисторный 1 Этот датчик с помощью внутреннего термистора измеряет температуру охлаждающей жидкости.

  2. УПРАВЛЕНИЕ В СИСТЕМЕ


    1. Таблица управления системой


      1. Система управления двигателем 2ZR-FXE включает в себя следующие подсистемы.

        Устройства Функция

        SFI

        (система последовательного распределенного впрыска топлива)

        • Система SFI L-типа определяет объем воздуха на впуске посредством датчика массового расхода воздуха с проволочным элементом.

        • Система впрыска топлива представляет собой последовательную распределенную систему впрыска.

        ESA

        (электронная система регулирования угла опережения зажигания)

        • ECM выбирает оптимальный угол опережения зажигания в соответствии с сигналами, поступившими от датчиков, и передает сигнал зажигания (IGT) в усилитель зажигания.

        • ECM корректирует угол опережения зажигания в зависимости от детонации двигателя.

        ETCS-i

        (интеллектуальная система управления дроссельной заслонкой)

        		 Оптимально регулирует угол открывания дроссельной заслонки в соответствии с усилием на педали акселератора и состояниями двигателя и автомобиля.

        VVT-i

        (электронная система изменения фаз газораспределения)

        		 Управляет распредвалом впускных клапанов с целью оптимизации фаз газораспределения в соответствии с режимом работы двигателя.
        Управление вентилятором системы охлаждения Управление вентилятором системы охлаждения осуществляется с помощью сигналов, которые передает ECM, исходя из температуры охлаждающей жидкости двигателя, температуры охлаждающей жидкости инвертора и состояния системы кондиционирования.
        Управление насосом системы охлаждения Насос системы охлаждения двигателя в сборе управляется сигналами ECM.
        Система управления топливным насосом

        • Управление топливным насосом осуществляется сигналами, передаваемыми ECM.

        • При развертывании подушек безопасности SRS топливный насос отключается.
        Система управления подогревателями кислородных датчиков и датчиков состава топливовоздушной смеси Обеспечивает поддержание требуемых температур кислородных датчиков и датчиков состава топливовоздушной смеси, что позволяет повысить точность определения концентрации кислорода в отработавших газах.
        Иммобилайзер двигателя Блокирует подачу топлива, зажигание и запуск THS II при попытке запустить THS II с использованием ненадлежащего ключа.

    2. Система VVT-i (электронная система изменения фаз газораспределения)


      1. Система VVT-i предназначена для управления распредвалом впускных клапанов в диапазоне 41° (угла поворота коленчатого вала) с целью оптимизации фаз газораспределения в соответствии с режимом работы двигателя. Система позволяет увеличить крутящий момент во всех диапазонах частоты вращения, повысить экономию топлива и уменьшить токсичность отработавших газов.

        A01J87ZE01
        A01J7XPE01

    3. Управление вентилятором системы охлаждения


      1. Система управления вентиляторами системы охлаждения оптимально регулирует частоту вращения вентиляторов в соответствии с температурой охлаждающей жидкости двигателя, скоростью автомобиля, частотой вращения коленчатого вала двигателя, режимом работы системы кондиционирования, а также температурой охлаждающей жидкости инвертора.

    4. Управление насосом системы охлаждения


      1. ECM регулирует объем рециркулирующей охлаждающей жидкости двигателя в соответствии с режимом работы двигателя на основании сигналов температуры охлаждающей жидкости, скорости автомобиля и частоты вращения коленчатого вала двигателя. В результате двигатель прогревается быстрее, и уменьшаются потери при охлаждении.

    5. Система управления топливным насосом


      1. Система управления отсечкой топлива отключает насос при развертывании любой из подушек безопасности. Когда ЭБУ распределения питания получает сигнал развертывания подушки безопасности от ЭБУ системы SRS, он передает в ECM команду на выключение двигателя. После получения этой команды ECM выключает размыкающее реле.

  3. КОНСТРУКЦИЯ


    1. ECM


      1. ECM установлен в моторном отсеке. В результате жгут проводов стал короче, что позволило снизить массу конструкции.

        A01J80HE01
        Обозначения на рисунке
        *1 ECM - -

    2. Датчики положений коленчатого вала и распредвала


      1. В системе управления двигателем применяется индуктивный датчик положения коленчатого вала. Задающий ротор коленчатого вала имеет 34 зубца, причем 2 зубца отсутствуют. Датчик положения коленчатого вала выдает через каждые 10° сигналы вращения коленчатого вала, а отсутствующие зубцы используются для определения верхней мертвой точки.

      2. Применяется датчик положения распредвала с магнитным резистивным элементом (MRE). Положение распредвала определяется по вращению задающего ротора на распредвале, которое используется для генерации 3 импульсов (3 состояния высокого уровня и 3 состояния низкого уровня) на каждые 2 оборота коленчатого вала.

        A01J86DE01
        Обозначения на рисунке
        *1 Датчик положения коленчатого вала *2 Ведущая звездочка цепи ГРМ на коленчатом валу
        *3 Датчик положения распредвала *4 Задающий ротор
        A01J7TFE01

      3. Датчик типа MRE состоит из магнита и датчика со встроенным MRE. Из-за особенностей профиля (выступающих и невыступающих частей) задающего ротора, вращающегося рядом с чувствительным элементом, изменяется направление вектора напряженности магнитного поля. В результате изменяется сопротивление магнитного резистивного элемента, и происходит переключение уровня выходного напряжения, подаваемого на ECM. На основе этого напряжения ECM определяет положение распредвала.

      4. Датчики типа MRE имеют следующие отличия от обычных индуктивных датчиков

        Тип датчика MRE Индуктивный
        Выходной сигнал Цифровой выходной сигнал датчика выдается, начиная с малых частот вращения коленчатого вала двигателя. Аналоговый выходной сигнал изменяется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.
        Определений положений коленчатого вала и распредвала

        • Определение положения осуществляется в результате сопоставления временных характеристик сигналов NE с моментами переключения уровня выходного сигнала датчика, обусловленного наличием выступающих и невыступающих частей на задающем роторе.

        • Положение также может быть определено, исходя из числа сигналов NE, поступивших во время наличия высокого/низкого уровня.

        		 Определение положения осуществляется путем сравнения сигналов NE с сигналами, выдаваемыми в моменты прохождения выступающих частей задающего ротора.
        A01J7UNE01

    3. Гидравлический клапан изменения фаз в сборе


      1. Гидравлический клапан изменения фаз управляет золотниковым клапаном в соответствии с командами включения, поступающими от ECM. В результате на контроллер VVT-i со стороны опережения или запаздывания действует гидравлическое давление. Когда двигатель остановлен, гидравлический клапан изменения фаз находится в положении наибольшего запаздывания.

        A01J7X7E01
        Обозначения на рисунке
        *1 Пружина *2 Втулка
        *3 Золотниковый клапан *4 К контроллеру VVT-i на впуске (со стороны опережения)
        *5 К контроллеру VVT-i на впуске (со стороны запаздывания) *6 Слив
        *7 Давление масла - -

    4. Датчик детонации (плоский)


      1. В обычных датчиках детонации (резонансного типа) внутрь датчика встроена вибропластина. Резонансная частота ее колебаний совпадает с частотой детонации блока двигателя. Датчики этого типа способны регистрировать вибрации только вблизи частоты резонанса.

      2. Конструкция плоского датчика детонации (нерезонансного типа) позволяет определять вибрацию в широком диапазоне частот (6-15 кГц). Он имеет следующие особенности.

      3. Частота детонации двигателя слегка меняется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Плоский датчик детонации способен регистрировать вибрацию даже при изменении частоты детонации. Таким образом, он является более чувствительным к вибрациям по сравнению с датчиками детонации обычной конструкции, что позволяет точнее регулировать угол опережения зажигания.

        A01J88LE02

      4. Плоский датчик детонации крепится к двигателю с помощью шпильки, вворачиваемой в блок цилиндров. Для этого в центре датчика есть отверстие под шпильку.

      5. В верхней части датчика размещается стальной груз. Между грузом и пьезоэлементом установлен изолятор.

      6. Вибрации, вызванные детонацией, передаются на стальной груз. Груз, в свою очередь, посредством силы инерции надавливает на пьезоэлемент. В результате создается электродвижущая сила (ЭДС).

      7. Кроме того, в датчике имеется резистор регистрации обрыва/короткого замыкания. Когда зажигание включено, резистор регистрации обрыва/короткого замыкания в датчике детонации и резистор в ECM поддерживают постоянное напряжение на контакте KNK1 двигателя. Интегральная микросхема (ИС) в ECM непрерывно контролирует напряжение на контакте KNK1 двигателя. Если между датчиком детонации и ECM возникает обрыв или короткое замыкание, напряжение на контакте KNK1 изменяется, и ECM регистрирует обрыв / короткое замыкание, сохраняя в памяти диагностический код неисправности (DTC).

        A01J7Q5E01
        Обозначения на рисунке
        *1 Стальной груз *2 Изолятор
        *3 Пьезоэлемент *4 Резистор регистрации обрыва
        *5 Вибропластина - -
        *a Плоский датчик детонации (нерезонансного типа) *b Обычный датчик детонации (резонансного типа)
        A01J7Z9E01

    5. Датчик массового расхода воздуха


      1. Компактный и легкий съемный датчик расхода воздуха обеспечивает прохождение части впускаемого воздуха через зону измерения. Благодаря тому, что масса и расход впускаемого воздуха измеряются непосредственно, повышается точность измерений, и снижается сопротивление воздушному потоку.

      2. В датчик расхода воздуха встроен датчик температуры воздуха на впуске.

        A01J7Q0E01
        Обозначения на рисунке
        *1 Нагреваемый проволочный элемент *2 Термочувствительный элемент
        *3 Датчик температуры воздуха на впуске - -
        *a Поток воздуха - -

    6. Датчик положения дроссельной заслонки


      1. Датчик положения дроссельной заслонки монтируется на корпусе дроссельной заслонки и определяет угол поворота заслонки. Датчик положения дроссельной заслонки преобразует плотность магнитного потока, изменяющуюся при вращении ярма магнита (ось которого совпадает с осью дроссельной заслонки) вокруг датчика Холла, в электрические сигналы для управления электродвигателем привода дроссельной заслонки.

        A01J7ZKE01
        Обозначения на рисунке
        *1 Электродвигатель привода дроссельной заслонки *2 Датчик положения дроссельной заслонки
        *3 Дроссельная заслонка *4 Возвратная пружина
        A01J7Q7E01

    7. Кислородный датчик и датчик состава топливовоздушной смеси


      1. Кислородный датчик и датчик состава топливовоздушной смеси различаются своими выходными характеристиками.

      2. Выходное напряжение кислородного датчика изменяется в зависимости от концентрации кислорода в отработавших газах. ECM использует это напряжение, чтобы установить, обогащена или обеднена фактическая топливовоздушная смесь по сравнению со стехиометрическим соотношением воздух-топливо.

      3. На датчик состава топливовоздушной смеси непрерывно подается напряжение, равное приблизительно 0,4 В. Датчик выдает ток, величина которого определяется концентрацией кислорода в отработавших газах. ECM преобразует изменения выходного тока в напряжение для того, чтобы определить текущее соотношение воздух-топливо. Результирующая характеристика датчика получается линейной.

        A01J884E01

      4. В целом, конструкции кислородного датчика и датчика состава топливовоздушной смеси аналогичны. Тем не менее, эти датчики имеют разные типы: чашечный и планарный. Это обусловлено различием конструкций используемых в них подогревателей.

      5. В датчиках чашечного типа чувствительный элемент охватывает весь подогреватель.

      6. В датчиках планарного типа чувствительный элемент соединяется с подогревателем через окись алюминия – материал, характеризующийся превосходной теплопроводностью и электрическими изоляционными свойствами. В результате улучшается характеристика нагрева датчика.

        A01J7Z7E01
        Обозначения на рисунке
        *1 Слой диффузного сопротивления *2 Атмосфера
        *3 Подогреватель *4 Платиновый электрод
        *5 Окись алюминия *6 Чувствительный элемент (диоксид циркония)
        *7 Датчик состава топливовоздушной смеси (планарного типа) *8 Кислородный датчик (чашечного типа)

    8. Катушка зажигания в сборе


      1. Усилитель зажигания объединен с катушками зажигания, причем для каждого цилиндра предусмотрена независимая катушка. Благодаря этому повышается точность регулирования угла опережения зажигания, снижается падение высокого напряжения, и повышается надежность системы зажигания в целом вследствие отсутствия распределителя.

      2. Наконечники свечей зажигания, обеспечивающие контакт со свечами зажигания, объединены с катушками зажигания. Кроме того, для упрощения конструкции системы в катушки зажигания встроены усилители зажигания.

        A01J89DE02
        Обозначения на рисунке
        *1 Усилитель зажигания *2 Железный сердечник
        *3 Наконечник свечи зажигания *4 Вторичная катушка
        *5 Первичная катушка - -

    9. Свеча зажигания


      1. Используются удлиненные свечи зажигания с тонкими электродами и иридиевым покрытием на концах. Свечи зажигания этого типа дают возможность увеличить толщину зоны головки блока цилиндров, куда входят свечи зажигания. Таким образом, может быть расширена водяная рубашка вблизи камеры сгорания, от которой зависит эффективность охлаждения.

      2. Благодаря иридиевому покрытию на концах свечей зажигания обеспечивается улучшение характеристики зажигания при сохранении такой же износостойкости, какой характеризуются свечи зажигания с платиновым покрытием на концах.

        A01J7R6E02
        Обозначения на рисунке
        *1 Иридиевый наконечник *2 Платиновый наконечник
        *3 Водяная рубашка *4 Сечение головки блока цилиндров

  4. ПРИНЦИП РАБОТЫ


    1. Система VVT-i (электронная система изменения фаз газораспределения)


      1. На основе частоты вращения коленчатого вала, массы воздуха на впуске, положения дроссельной заслонки и температуры охлаждающей жидкости ECM вычисляет оптимальные фазы газораспределения для любого режима движения и использует эти данные для управления гидравлическим клапаном изменения фаз. Кроме того, ECM определяет фактические фазы газораспределения, используя сигналы датчиков положений распредвала и коленчатого вала как сигналы обратной связи, что позволяет точно устанавливать требуемые фазы газораспределения.

        A01J7VDE05

      2. Когда гидравлический клапан изменения фаз посредством сигнала опережения, поступающего от ECM, устанавливается, как показано на рисунке ниже, результирующее давление масла подается в полость направляющего элемента со стороны опережения, вызывая вращение распредвала в направлении опережения.

        A01J7SIE01

      3. Когда гидравлический клапан изменения фаз посредством сигнала запаздывания, поступающего от ECM, устанавливается, как показано на рисунке ниже, результирующее давление масла подается в полость направляющего элемента со стороны запаздывания, вызывая вращение распредвала в направлении запаздывания.

        A01J80ZE01

      4. После достижения требуемого состояния фазы газораспределения сохраняются за счет удержания гидравлического клапана изменения фаз в нейтральном положении до изменения условий движения. В результате обеспечивается необходимая регулировка фаз газораспределения, и предотвращается вытекание моторного масла, когда это не требуется.

    2. Управление вентилятором системы охлаждения


      1. ECM регулирует частоту вращения вентилятора системы охлаждения на основании сигнала датчика давления системы кондиционирования, сигнала температуры охлаждающей жидкости инвертора и сигнала датчика температуры охлаждающей жидкости двигателя.

      2. Данная функция управления реализуется 2 электродвигателями вентиляторов, которые работают на 2 ступенях низкой скорости (при последовательном соединении) или высокой скорости (при параллельном соединении).

        A01J824E04
        Режим работы системы кондиционирования

        Температура охлаждающей жидкости

        Температура охлаждающей жидкости инвертора

        		 Работа реле Соединение электродвигателей вентиляторов системы охлаждения Частота вращения вентилятора системы охлаждения
        № 1 № 2 № 3
        OFF (ВЫКЛ) Низкая Низкая OFF (ВЫКЛ) OFF (ВЫКЛ) OFF (ВЫКЛ) OFF (ВЫКЛ) OFF (ВЫКЛ)
        Высокая Низкая ON (ВКЛ) ON (ВКЛ) ON (ВКЛ) Параллельно Высокая
        Высокая Высокая
        "Низкое" давление системы кондиционирования Низкая Низкая OFF (ВЫКЛ) OFF (ВЫКЛ) ON (ВКЛ) Последовательно Низкая
        "Низкое" давление системы кондиционирования Высокая Низкая ON (ВКЛ) ON (ВКЛ) ON (ВКЛ) Параллельно Высокая
        Высокая Высокая
        "Высокое" давление системы кондиционирования Высокая Низкая ON (ВКЛ) ON (ВКЛ) ON (ВКЛ) Параллельно Высокая
        Высокая Высокая

    3. Управление насосом системы охлаждения


      1. Так как гибридная система постоянно останавливает и снова запускает двигатель, электрический насос системы охлаждения двигателя стабилизирует температуру охлаждающей жидкости, когда двигатель работает, и выключается для сокращения расхода топлива.

      2. ECM получает импульсные сигналы частоты вращения электродвигателя от задающей цепи электрического насоса системы охлаждения двигателя и определяет частоту вращения электродвигателя насоса с целью создания оптимального расхода охлаждающей жидкости двигателя в соответствии с режимом работы.

        A01J873E05

    4. Система управления топливным насосом


      1. Система управления отсечкой топлива отключает топливный насос при развертывании любой из подушек безопасности. Когда ЭБУ распределения питания получает сигнал развертывания подушки безопасности от ЭБУ системы SRS, он передает в ECM команду на выключение двигателя. После получения этой команды ECM выключает размыкающее реле.

      2. Чтобы перезапустить двигатель и возобновить подачу топлива после приведения в действие системы управления отсечкой топлива, необходимо повторно включить зажигание.

        A01J7W1E04

  5. Функция работы в аварийном режиме


    1. При обнаружении неисправности ECM останавливает двигатель или начинает осуществлять управление в соответствии с данными, сохраненными в памяти ранее. Более подробную информацию см. в руководстве по ремонту.

  6. ДИАГНОСТИКА


    1. Когда ECM обнаруживает неисправность, он производит диагностику соответствующего узла и сохраняет в памяти результаты. Более подробную информацию см. в руководстве по ремонту.