СИСТЕМА SFI


  1. НАЗНАЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ УСТРОЙСТВ


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

      Устройство Описание Количество Функция
      ECM 32-разрядный главный процессор 1 Блок управления двигателем оптимальным образом управляет системами SFI, ESA и ETCS-i в соответствии с режимом работы двигателя и исходя из сигналов, поступающих от датчиков.
      Датчик массового расхода воздуха на впуске в сборе 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 измеряет температуру воздуха на впуске с помощью внутреннего термистора (встроен в датчик массового расхода воздуха на впуске в сборе).
      Датчик температуры охлаждающей жидкости для двигателей с электронной системой впрыска топлива Термисторный 1 Этот датчик с помощью внутреннего термистора измеряет температуру охлаждающей жидкости двигателя.
      Датчик положения коленчатого вала [число зубьев зубчатого колеса] Индуктивный [36 - 2] 1 Этот датчик определяет частоту вращения и угол поворота коленчатого вала двигателя.
      Датчик положения распредвала [число зубьев зубчатого колеса] Магнитный резистивный элемент (MRE) [3] 1 Этот датчик определяет угол VVT и обеспечивает идентификацию цилиндра.
      Корпус дроссельной заслонки с электродвигателем в сборе Датчик положения дроссельной заслонки Линейный (бесконтактный) 1 Этот датчик определяет угол поворота дроссельной заслонки.
      Датчик детонации Встроенный пьезоэлектрический (нерезонансного типа / с плоской характеристикой) 1 Этот датчик косвенно, по вибрации блока цилиндров, вызванной детонацией двигателя, регистрирует появление стука в двигателе.
      Датчик состава топливовоздушной смеси С подогревателем (планарного типа) 1 Как и кислородный датчик, этот датчик определяет концентрацию кислорода в отработавших газах. Однако измерение концентрации кислорода в этом датчике осуществляется линейно.
      Кислородный датчик С подогревателем (чашечного типа) 1 Этот датчик определяет концентрацию кислорода в отработавших газах, измеряя ЭДС на своих зажимах.
      Топливная форсунка в сборе 12-струйная 4 Форсунка представляет собой сопло с электромагнитным управлением, через которое производится впрыск топлива в соответствии с сигналами от ECM.
  2. УПРАВЛЕНИЕ В СИСТЕМЕ


    1. Система управления двигателем 2AR-FXE имеет следующие особенности.

      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 на впуске в сборе.

      • 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.
      Управление насосом системы охлаждения Насос системы охлаждения двигателя в сборе управляется сигналами ECM.
      Управление 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 Управление вентилятором системы охлаждения осуществляется посредством сигналов от ЭБУ вентилятора системы охлаждения, формируемых исходя из сигнала датчика температуры охлаждающей жидкости двигателя с электронной системой впрыска топлива и состояния системы кондиционирования.
      Система управления подогревателями кислородных датчиков и датчиков состава топливовоздушной смеси Обеспечивает поддержание требуемой температуры кислородного датчика или датчика состава топливовоздушной смеси, благодаря чему датчик способен точнее измерять концентрацию кислорода.
      Система управления улавливанием паров топлива 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.
  3. ФУНКЦИИ


    1. Система VVT-i


      1. Система VVT-i предназначена для управления распредвалом впускных клапанов в диапазоне 45° (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.

        A00033TE01
        Обозначения на рисунке
        *1 Гидравлический клапан изменения фаз в сборе *2 Датчик положения распредвала
        *3 Датчик температуры охлаждающей жидкости для двигателей с электронной системой впрыска топлива *4 ECM
        *5 Датчик положения коленчатого вала *6 Датчик массового расхода воздуха на впуске в сборе
        *7 Датчик положения дроссельной заслонки - -
        A00038ZE10
        Обозначения на рисунке
        *a Рабочий диапазон VVT-i (на впуске) *b ВМТ
        *c НМТ *d Угол открывания впускного клапана
        *e Угол открывания выпускного клапана - -
    2. Система управления топливным насосом


      1. Управление топливным насосом осуществляет блок управления двигателем. В управлении топливным насосом предусмотрена функция отсечки подачи топлива. При развертывании подушек безопасности система управления отсечкой топлива отключает топливный насос.

    3. Управление насосом системы охлаждения


      1. ECM регулирует объем рециркуляции охлаждающей жидкости двигателя согласно режиму его работы. ECM осуществляет это управление на основании сигналов температуры охлаждающей жидкости двигателя, скорости автомобиля и частоты вращения коленчатого вала двигателя. В результате двигатель прогревается быстрее, и уменьшаются потери при охлаждении.

    4. Система управления вентилятором системы охлаждения


      1. Система управления вентилятором системы охлаждения оптимально регулирует частоту вращения вентилятора в соответствии с температурой охлаждающей жидкости двигателя, скоростью автомобиля, частотой вращения коленчатого вала двигателя и режимом работы системы кондиционирования.

  4. КОНСТРУКЦИЯ


    1. Датчик состава топливовоздушной смеси и кислородный датчик


      1. В системе управления двигателем используются планарные датчики состава топливовоздушной смеси и чашечные кислородные датчики. 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.

      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 кислородных датчиках чашечного типа чувствительный элемент охватывает весь подогреватель.

        A0002U6E02
        Обозначения на рисунке
        *1 Датчик состава топливовоздушной смеси (планарного типа) *2 Кислородный датчик (чашечного типа)
        *3 Платиновый электрод *4 Окись алюминия
        *5 Чувствительный элемент (диоксид циркония) *6 Атмосфера
        *7 Подогреватель *8 Слой диффузного сопротивления
      4. Как показано ниже, обычный кислородный датчик характеризуется резким изменением выходного напряжения в окрестности стехиометрического соотношения воздух-топливо (14,7:1). В отличие от этого 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 устройства Global Tech Stream (GTS).

        A0003AVE05
    2. Датчик массового расхода воздуха на впуске в сборе


      1. Датчик массового расхода воздуха на впуске 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 на впуске встроен датчик температуры воздуха на впуске.

        A00036ZE11
        Обозначения на рисунке
        *1 Платиновый нагреваемый проволочный элемент *2 Термочувствительный элемент
        *3 Датчик температуры воздуха на впуске - -
        *a Сечение A - A - -
        A0002J8 Поток воздуха - -
    3. 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.

        A00034BE04
        *a Датчик положения коленчатого вала
        *b Обусловлено отсутствием 2 зубцов
        *c Задающий ротор
    4. Датчик положения распредвала


      1. Применяется датчик положения распредвала с магнитным резистивным элементом (MRE). Положение распредвала определяется по вращению задающего ротора на распредвале, которое используется для генерации 6 импульсов (3 состояния высокого уровня и 3 состояния низкого уровня) на каждые 2 оборота коленчатого вала.

        A0002ODE04
        *1 Датчик положения распредвала
        *2 Задающий ротор
        *3 Формы выходных сигналов датчиков:
        *4 Датчик положения коленчатого вала
      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, подаваемого на ECM. На основе этого напряжения ECM определяет положение распредвала.

        A0002IME18
    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.

        A0002JFE59
      3. Кроме того, в датчике имеется резистор регистрации обрыва/короткого замыкания. Когда зажигание включено, резистор регистрации обрыва в датчике детонации и резистор в блоке управления двигателем 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 данное событие и сохраняет в памяти DTC (диагностический код неисправности).

        A0002RRE81
      4. Вибрации, вызванные детонацией, передаются на стальной груз. Груз, в свою очередь, посредством силы инерции надавливает на пьезоэлемент. В результате создается электродвижущая сила (ЭДС).

        A0002UNE07
        Обозначения на рисунке
        *1 Стальной груз *2 Сила инерции
        *3 Пьезоэлемент - -
    6. Датчик положения дроссельной заслонки


      1. Этот бесконтактный датчик положения дроссельной заслонки определяет положение, используя датчик Холла, который монтируется на корпусе дроссельной заслонки с электродвигателем в сборе.


        • Датчик Холла располагается внутри 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.

          A0002HJE04

          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.

    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 находится в положении запаздывания.

        A0002YSE05
        Обозначения на рисунке
        *1 Пружина *2 Втулка
        *3 Слив *4 Давление масла
        *5 Золотниковый клапан *6 Плунжер
        *7 Обмотка - -
        *a К зубчатому колесу распредвала в сборе (со стороны опережения) *b К зубчатому колесу распредвала в сборе (со стороны запаздывания)
    8. Катушка зажигания в сборе


      1. В системе зажигания с индивидуальными катушками (DIS) имеется 4 катушки 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.

        A0002XAE05
        Обозначения на рисунке
        *1 Усилитель зажигания *2 Железный сердечник
        *3 Первичная катушка *4 Вторичная 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 100000 км (60000 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.

        A0002SAE01
        Обозначения на рисунке
        *1 Водяная рубашка *2 Иридиевый наконечник
        *3 Платиновый наконечник - -
  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 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.

        A0002F6E08
      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.

        A00034QE03
        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.

        A0002YRE04
        Обозначения на рисунке
        *1 Направляющий элемент *2 ECM
        *a Направление вращения *b Давление масла
        *c Впуск *d Слив
      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. Управление топливным насосом осуществляет блок управления двигателем. В управлении топливным насосом предусмотрена функция отсечки подачи топлива. При развертывании подушек безопасности система управления отсечкой топлива отключает топливный насос.


        • Когда ECM регистрирует сигнал развертывания подушки безопасности, переданный блоком управления системы SRS, он выключает размыкающее реле. Чтобы получить возможность снова запустить двигатель и возобновить подачу топлива после приведения в действие системы управления отсечкой топлива, необходимо перевести выключатель питания из положения OFF (ВЫКЛ) в положение ON (ВКЛ) (IG).

          A0002PFE03
    3. Система управления вентилятором системы охлаждения


      1. Система управления вентилятором системы охлаждения оптимально регулирует частоту вращения вентилятора в соответствии с температурой охлаждающей жидкости двигателя, скоростью автомобиля, частотой вращения коленчатого вала двигателя и режимом работы системы кондиционирования. ECM вычисляет надлежащую частоту вращения вентилятора и передает сигналы в ЭБУ вентилятора системы охлаждения. На основе этих сигналов ЭБУ вентилятора системы охлаждения управляет электродвигателями вентиляторов.

        A0002WAE07
      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. скорости вентилятора, обусловленной давлением хладагента в системе кондиционирования (график 2).


          • Когда давление хладагента в системе кондиционирования находится в нижней части рабочего диапазона, и датчик давления системы кондиционирования 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.

        A0002ZLE10
    4. 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. Блок управления двигателем принимает импульсный сигнал частоты вращения электродвигателя насоса, поступающий от задающей цепи насоса системы охлаждения, а также сигнал интенсивности потока, требуемого насосу системы охлаждения, поступающий от системы кондиционирования. На основании этих сигналов блок управления двигателем определяет частоту вращения электродвигателя насоса для получения необходимого потока охлаждающей жидкости, соответствующего текущим условиям эксплуатации.

        A0003DJE10
  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 контрольная лампа неисправности (MIL), информируя водителя о неисправности.

    2. Также блок управления двигателем сохраняет в памяти DTC (диагностические коды неисправности) обнаруженных неисправностей. Коды DTC можно считать с помощью Global TechStream (GTS).

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