СИСТЕМА SFI ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ


  1. НАЗНАЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ УСТРОЙСТВ


    1. В следующей таблице перечислены основные узлы и устройства системы управления двигателем:

      Узлы и детали Описание Количество Функция
      ECM 32-разрядный главный процессор 1 ECM оптимальным образом управляет системами SFI, ESA и ISC в соответствии с режимом работы двигателя и исходя из сигналов, поступающих с датчиков.
      Датчик массового расхода воздуха С нагреваемым проволочным элементом 1 Внутри этого датчика есть проволочный элемент, который непосредственно определяет массу воздуха на впуске.
      Датчик температуры воздуха на впуске Термисторный 1 Этот датчик с помощью внутреннего термистора измеряет температуру воздуха на впуске.
      Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя Термисторный 1 Этот датчик с помощью внутреннего термистора измеряет температуру охлаждающей жидкости двигателя.
      Датчик положения коленчатого вала [зубчатое колесо] Индуктивный [36-2] 1 Этот датчик определяет частоту вращения коленчатого вала двигателя и выполняет идентификацию цилиндра.
      Датчик положения распредвала впускных клапанов [зубчатое колесо] Магнитный резистивный элемент (MRE) [3] 2 (по 1 в каждом ряду) Этот датчик выполняет идентификацию цилиндра.
      Датчик положения дроссельной заслонки Линейный (бесконтактный) 1 Этот датчик определяет угол поворота дроссельной заслонки.

      Датчик детонации

      (ряд 1 и ряд 2)

      Встроенный пьезоэлектрический

      (нерезонансный/плоский)

      		 2 (по 1 в каждом ряду) Этот датчик косвенно, по вибрации блока цилиндров, вызванной детонацией двигателя, регистрирует появление стука в двигателе.

      Датчик состава топливовоздушной смеси

      (датчик 1 ряда 1)

      (ряд 2, датчик 1)

      		 С подогревателем (планарного типа) 2 (по 1 в каждом ряду) Как и кислородный датчик, данный датчик определяет концентрацию кислорода в отработавших газах. Однако измерение концентрации кислорода в этом датчике осуществляется линейно.

      Подогреваемый кислородный датчик

      (ряд 1, датчик 2)

      (ряд 2, датчик 2)

      		 С подогревателем (чашечного типа) 2 (по 1 в каждом ряду) Этот датчик определяет концентрацию кислорода в отработавших газах, измеряя ЭДС на своих контактах.
      Топливная форсунка в сборе 12-струйная 6 Форсунка представляет собой сопло с электромагнитным управлением, через которое производится впрыск топлива в соответствии с сигналами от ECM.

  2. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ


    1. Система управления двигателем 2GR-FXE имеет следующие особенности. ECM, управляющий данной системой, производится компанией DENSO.

      Система Описание
      Система последовательного распределенного впрыска топлива (SFI)

      • Система SFI является системой L-типа. Она непосредственно определяет массу воздуха на впуске посредством датчика массового расхода воздуха.

      • Система впрыска топлива представляет собой последовательную распределенную систему впрыска.

      • Впрыск топлива производится двумя способами:


        • Синхронный впрыск всегда происходит при одном и том же угле опережения зажигания, при этом начальная продолжительность впрыска корректируется на основе сигналов датчиков.

        • Асинхронный впрыск осуществляется, когда это требуется, исходя из сигналов датчиков, независимо от положения коленчатого вала.

      • Синхронный впрыск, в свою очередь, разделяется на групповой впрыск, выполняемый во время холодного запуска, и независимый впрыск, происходящий после запуска двигателя.
      Электронная система регулирования угла опережения зажигания (ESA)

      • Угол опережения зажигания вычисляется ECM на основе сигналов различных датчиков. ECM корректирует угол опережения зажигания в зависимости от детонации двигателя.

      • Данная система выбирает оптимальный угол опережения зажигания в соответствии с сигналами, поступившими от датчиков, и передает сигналы зажигания (IGT) в усилители зажигания.
      Интеллектуальная электронная система управления дроссельной заслонкой (ETCS-i) Оптимально регулирует угол поворота дроссельной заслонки в соответствии с усилием на педали акселератора и режимами работы двигателя и автомобиля.
      Электронная система изменения фаз газораспределения (VVT-i) Управляет распредвалами впускных клапанов с целью оптимизации фаз газораспределения в соответствии с режимом работы двигателя.
      Система управления топливным насосом

      • Управление топливным насосом осуществляется сигналами, передаваемыми ECM.

      • Топливный насос отключается при развертывании подушки безопасности после фронтального, бокового или заднего столкновения.
      Управление вентилятором системы охлаждения ЭБУ вентиляторов системы охлаждения плавно регулируют 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 гибридной системы. В результате обеспечивается улучшение холодопроизводительности.
      Система управления подогревателями подогреваемых кислородных датчиков и датчиков состава топливовоздушной смеси Обеспечивает поддержание требуемых температур подогреваемых кислородных датчиков и датчиков состава топливовоздушной смеси, что позволяет повысить точность определения концентрации кислорода.

      Система рециркуляции охлаждаемых отработавших газов (РОГ)* (подробная информация приведена на стр. Click here)

      		 Исходя из сигналов, поступающих от датчиков, ECM определяет объем РОГ в соответствии с условиями работы двигателя.

      Система управления улавливанием паров топлива (подробная информация приведена на стр. Click here)

      		 ECM в соответствии с состоянием двигателя управляет продувкой для улавливания паров топлива (CH) из адсорбера.
      Аварийный режим При обнаружении неисправности ECM останавливает двигатель или начинает осуществлять управление в соответствии с данными, сохраненными в памяти ранее.
      Диагностика Когда ECM обнаруживает неисправность, он регистрирует ее и сохраняет в памяти связанную с ней информацию.

      *: Модели с системой рециркуляции охлаждаемых отработавших газов

  3. ФУНКЦИИ


    1. Система VVT-i


      1. Электронная система изменения фаз газораспределения (VVT-i) предназначена для управления распредвалами впускных клапанов в диапазоне 40° (угла поворота коленчатого вала) с целью оптимизации фаз газораспределения согласно режиму работы двигателя Аткинсона. Это позволяет увеличить КПД во всех диапазонах частоты вращения, повысить экономию топлива и уменьшить токсичность отработавших газов.

        A019WW0E01
        Обозначения на рисунке
        *1 Гидравлический клапан изменения фаз в сборе (правый на впуске) *2 Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя
        *3 Гидравлический клапан изменения фаз в сборе (левый на впуске) *4 Датчик положения распредвала впускных клапанов (левый)
        *5 Датчик положения коленчатого вала *6 Датчик положения распредвала впускных клапанов (правый)
        *7 ECM *8

        • Датчик массового расхода воздуха воздуха

        • Датчик положения дроссельной заслонки

      2. Система VVT-i обеспечивает преимущества в различных режимах работы автомобиля, как показано в следующей таблице.

        Режим работы Цель Результат

        • На холостом ходу

        • При малой нагрузке

        		 A019WROE03 Исключение перекрытия для снижения прорыва газов на впуск.

        • Стабилизация частоты вращения на холостом ходу

        • Снижение расхода топлива
        При средней нагрузке A019WPLE02 Увеличение перекрытия для повышения внутренней рециркуляции отработавших газов с целью снижения насосных потерь

        • Снижение расхода топлива

        • Снижение токсичности отработавших газов
        При низкой или средней частоте вращения и высокой нагрузке A019WAAE02 Смещение момента закрывания впускных клапанов в сторону опережения для увеличения коэффициента наполнения Увеличение крутящего момента на низких и средних частотах вращения
        При высокой частоте вращения и высокой нагрузке A019WP9E02 Смещение момента закрывания впускных клапанов в сторону запаздывания для увеличения коэффициента наполнения Увеличение мощности
        При низкой температуре A019WROE03 Исключение перекрытия для снижения прорыва газов на впуск и стабилизации частоты вращения на высоких оборотах холостого хода

        • Стабилизация частоты вращения на высоких оборотах холостого хода

        • Снижение расхода топлива

        • При запуске двигателя

        • Остановка двигателя

        		 A019WROE03 Исключение перекрытия для минимизации прорыва газов на впуск Улучшенная пусковая характеристика

    2. Управление топливным насосом


      1. Скорость работы топливного насоса регулируется ECM с помощью реле и сопротивления топливного насоса. При развертывании подушек безопасности системы SRS система управления топливным насосом осуществляет отсечку топлива. При развертывании подушек безопасности система управления отсечкой топлива отключает топливный насос.

    3. Система управления 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 гибридной системы.

  4. КОНСТРУКЦИЯ


    1. Датчик массового расхода воздуха


      1. Датчик массового расхода воздуха является вставным и обеспечивает прохождение части впускаемого воздуха через зону измерения. Благодаря тому, что масса и расход впускаемого воздуха определяются непосредственно, повышается точность измерений, и снижается сопротивление воздушному потоку.

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

        A019WKIE01
        Обозначения на рисунке
        *1 Платиновый нагреваемый проволочный элемент *2 Термочувствительный элемент
        *3 Датчик температуры воздуха на впуске - -
        *a Поток воздуха *b Сечение A - A

    2. Датчик положения коленчатого вала


      1. Задающий ротор коленчатого вала имеет 34 зубца, причем 2 зубца отсутствуют. Датчик положения коленчатого вала через каждые 10° передает сигналы вращения коленчатого вала, а изменения сигнала, обусловленные отсутствием зубцов, используются для определения верхней мертвой точки.

        A019WCSE04
        Обозначения на рисунке
        *1 Задающий ротор *2 Датчик положения коленчатого вала
        *a Передняя часть двигателя *b Сигнальный диск датчика положения коленчатого вала (угол поворота коленчатого вала 720°)
        *c Угол поворота коленчатого вала 10° *d Обусловлено отсутствием 2 зубцов

    3. Датчик положения распредвала


      1. Используются датчики положения распредвала впускных клапанов с магнитным резистивным элементом (MRE). В целях определения положения каждого распредвала впускных клапанов вращение задающего ротора, закрепленного на распредвале перед зубчатым колесом распредвала, используется для генерации 6 импульсов (3 высокого уровня и 3 низкого уровня) на каждые 2 оборота коленчатого вала.

        A019WTSE01

      2. Датчик положения распредвала типа MRE состоит из магнитного резистивного элемента, магнита и чувствительного элемента. 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, поступающего в ECM. На основе этого напряжения ECM определяет положение распредвала.

        A019WUFE03

    4. Датчик положения дроссельной заслонки


      1. Бесконтактный датчик положения дроссельной заслонки определяет положение, используя элемент Холла, смонтированный на корпусе дроссельной заслонки.


        • Датчик Холла располагается внутри ярма магнита. Он преобразует изменения магнитного потока в электрические сигналы, отражающие положение дроссельной заслонки, и передает их в ECM.

        • Датчик Холла имеет цепи основного и вспомогательного сигналов. Он преобразует угол поворота дроссельной заслонки в различающиеся по характеристикам электрические сигналы и передает их в ECM.

          A019WAQE04

          Tech Tips

          Поскольку в бесконтактном датчике используется микросхема с датчиком Холла, методика его проверки отличается от методики проверки контактного датчика положения дроссельной заслонки. Более подробную информацию см. в руководстве по ремонту.

    5. 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.

        *: Термины "стук" и "детонация" используются для описания преждевременного зажигания или вспышки топливовоздушной смеси в камере сгорания. Преждевременное зажигание (вспышка) означает, что топливовоздушная смесь воспламеняется раньше, чем требуется.

        Таким образом, под "стуком" и "детонацией" в большинстве случаев не подразумевается громкий механический шум, создаваемый двигателем.

        Конструкция плоского датчика детонации (нерезонансного типа) позволяет определять вибрацию в широком диапазоне частот (6-15 кГц). Эти датчики обладают следующими особенностями:


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

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

        • Кроме того, в датчике имеется резистор регистрации обрыва/короткого замыкания.

      2. 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.

        A019WWBE06

      3. Кроме того, в датчике имеется резистор регистрации обрыва/короткого замыкания. Когда зажигание включено (IG-ON), 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 это напряжение. 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 DTC (диагностический код неисправности).

        A019WD8E05

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

        A019WHYE04
        Обозначения на рисунке
        *1 Стальной груз *2 Пьезоэлемент
        *a Сила инерции - -

      5. При монтаже рассматриваемых датчиков детонации необходимо соблюдать ориентацию и углы установки, показанные на рисунке. Обязательно проверяйте ориентацию каждого из датчиков, чтобы не перепутать разъемы для правого и левого рядов цилиндров.

        A019WQWE03
        Обозначения на рисунке
        *1 Датчик детонации (KNK1) *2 Датчик детонации (KNK2)
        *a Передняя сторона двигателя - -

    6. Подогреваемый кислородный датчик и датчик состава топливовоздушной смеси


      1. В системе управления двигателем используются планарные датчики состава топливовоздушной смеси и чашечные подогреваемые кислородные датчики. В целом конструкции подогреваемого 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.

      2. 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.

      3. В подогреваемом кислородном датчике чашечного типа чувствительный элемент охватывает подогреватель.

        A019WQ0E02
        Обозначения на рисунке
        *A Датчик состава топливовоздушной смеси (планарного типа) *B Подогреваемый кислородный датчик (чашечного типа)
        *1 Слой диффузного сопротивления *2 Атмосфера
        *3 Подогреватель *4 Платиновый электрод
        *5 Окись алюминия *6 Чувствительный элемент (диоксид циркония)

      4. Как показано ниже, обычный подогреваемый кислородный датчик характеризуется резким изменением выходного напряжения в окрестности стехиометрического соотношения воздух-топливо (14,7:1). В противоположность этому, сигнал датчика состава топливовоздушной смеси примерно пропорционален существующему соотношению воздух-топливо. Датчик состава топливовоздушной смеси преобразует концентрацию кислорода в ток, который передается в ECM. Как следствие, повышается точность определения соотношения воздух-топливо. Показания датчика состава топливовоздушной смеси можно считать с помощью портативного диагностического прибора.

        A019WVHE08

    7. 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 зубчатое колесо распредвала со стороны опережения или стороны запаздывания действует гидравлическое давление. Когда двигатель остановлен, гидравлический клапан изменения фаз впускных клапанов в сборе находится в положении запаздывания.

        A019WE5E04
        Обозначения на рисунке
        *1 Золотниковый клапан *2 Втулка
        *3 Пружина *4 Плунжер
        *5 Обмотка - -
        *a К зубчатому колесу распредвала в сборе (со стороны опережения) *b К зубчатому колесу распредвала в сборе (со стороны запаздывания)
        *c Слив *d Давление масла

    8. Катушка зажигания в сборе


      1. В системе зажигания с индивидуальными катушками (DIS) имеется 6 катушек зажигания, по одной для каждого из цилиндров. Наконечники свечей зажигания, обеспечивающие контакт со свечами зажигания, объединены с катушками зажигания. Кроме того, для упрощения конструкции системы в катушки зажигания встроены усилители зажигания.

        A019WINE02
        Обозначения на рисунке
        *1 Усилитель зажигания *2 Вторичная катушка
        *3 Железный сердечник *4 Первичная катушка
        *5 Наконечник свечи зажигания - -

    9. Свеча зажигания


      1. В системе зажигания используются удлиненные свечи зажигания. 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. Используемые свечи зажигания с иридиевым покрытием на концах не нуждаются в техническом обслуживании в течении 90000 км (54000 миль) пробега. Благодаря тому, что центральный электрод изготовлен из иридия, обеспечивается улучшение характеристики зажигания и увеличение износостойкости по сравнению со свечами зажигания с платиновым покрытием на конце.

        A019WW8E02
        Обозначения на рисунке
        *1 Водяная рубашка *2 Иридиевый наконечник
        *3 Платиновый наконечник - -
        *a Удлиненная свеча *b Обычный тип

  5. ПРИНЦИП РАБОТЫ


    1. Система VVT-i


      1. На основе частоты вращения коленчатого вала двигателя, объема воздуха на впуске, положения дроссельной заслонки и температуры охлаждающей жидкости ECM вычисляет оптимальные фазы газораспределения для любых условий движения. Также ECM управляет гидравлическими клапанами изменения фаз. Кроме того, ECM определяет фактические фазы газораспределения, используя сигналы датчиков положения распредвалов и коленчатого вала как сигналы обратной связи, что позволяет точно устанавливать требуемые фазы газораспределения.

        A019WAZE02

      2. Когда гидравлический клапан изменения фаз посредством сигналов опережения, поступающих 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.

        A019WBKE01
        Обозначения на рисунке
        *1 Направляющий элемент *2 ECM
        *a Направление вращения *b Давление масла
        *c Впуск *d Слив

      3. Когда гидравлический клапан изменения фаз посредством сигналов запаздывания, поступающих 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.

        A019WMJE01
        Обозначения на рисунке
        *1 Направляющий элемент *2 ECM
        *a Направление вращения *b Давление масла
        *c Слив *d Впуск

      4. После достижения требуемого состояния фазы газораспределения двигателя сохраняются за счет удержания гидравлического клапана изменения фаз в нейтральном положении до изменения режима работы двигателя. Это позволяет поддерживать требуемые фазы газораспределения, предотвращая вытекание моторного масла из гидравлического клапана изменения фаз в сборе.

    2. Система управления топливным насосом


      1. Скорость работы топливного насоса регулируется ECM с помощью реле и сопротивления топливного насоса. При срабатывании системы SRS система управления топливным насосом осуществляет отсечку топлива. При развертывании подушек безопасности система управления отсечкой топлива отключает топливный насос.


        • Когда ЭБУ распределения питания обнаруживает сигнал разворачивания подушек безопасности, поступающий от центрального блока управления системы SRS, ЭБУ распределения питания передает сигнал запроса отсечки топлива в ECM. Получив этот сигнал, ECM выключает размыкающее реле. Чтобы получить возможность снова запустить двигатель и возобновить подачу топлива после приведения в действие системы управления отсечкой топлива, необходимо перевести выключатель зажигания из положения OFF (ВЫКЛ) в положение ON (ВКЛ) (IG).

          A019WBCE01

    3. Система управления 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 гибридной системы. ECM вычисляет соответствующие скорости вентиляторов и передает сигналы в ЭБУ вентиляторов системы охлаждения № 1 и № 2. Получив сигналы от ECM, ЭБУ вентиляторов системы охлаждения № 1 и № 2 независимо приводят в действие электродвигатели вентиляторов № 1 и № 2.

        A019WNTE02

      2. Как показано на рисунке ниже, ECM определяет необходимую скорость вентилятора системы охлаждения, выбирая максимальную скорость из:


        1. скорости вентилятора, обусловленной температурой охлаждающей жидкости (график 1);

        2. Скорость вентилятора, обусловленная частотой вращения коленчатого вала двигателя (график 2).

        3. скорости вентилятора, обусловленной давлением хладагента в системе кондиционирования (график 3).


          • Когда давление хладагента в системе кондиционирования находится в нижней части рабочего диапазона, и выключатель кондиционера включен, требуемая частота вращения вентилятора определяется скоростью автомобиля.

          • Когда давление хладагента в системе кондиционирования превышает заданное верхнее предельное значение, требуемая скорость вентилятора повышается в результате поступления аварийного запроса от ECM.

        4. Скорость вентилятора, обусловленная температурой охлаждающей жидкости гибридной системы (график 4).

          A019WJQE01

  6. РАБОТА В АВАРИЙНОМ РЕЖИМЕ


    1. Если при обнаружении неисправности в каком-либо из датчиков ECM продолжит контролировать работу системы управления двигателем в обычном режиме, может произойти отказ двигателя или другого узла. Чтобы предотвратить такую ситуацию, ECM переходит в аварийный режим работы, в котором система управления двигателем либо останавливает двигатель, если неисправность серьезна, либо продолжает работу в соответствии с данными, сохраненными в памяти. Более подробную информацию см. в руководстве по ремонту.

  7. ДИАГНОСТИКА


    1. Когда ECM обнаруживает неисправность, он сохраняет в памяти связанную с ней информацию. Кроме того, на щитке приборов загорается или начинает мигать контрольная лампа неисправности (MIL), информируя водителя о неисправности.

    2. Также ECM сохраняет в памяти DTC (диагностические коды неисправности). Их можно считать с помощью портативного диагностического прибора.

    3. Для удаления хранящихся в памяти ECM кодов DTC следует использовать портативный диагностический прибор или отсоединить отрицательный (-) вывод аккумуляторной батареи, либо не менее чем на 1 мин извлечь предохранители EFI № 1 и ETCS.

    4. Более подробную информацию см. в руководстве по ремонту.