СИСТЕМА SFI


  1. НАЗНАЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ УСТРОЙСТВ


    1. Таблица управления системой


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

        Устройства Описание Количество Функция
        ECM 32-разрядный главный процессор 1 ECM оптимальным образом управляет системами SFI, ESA, ETCS-i и РОГ* в соответствии с режимом работы двигателя и исходя из сигналов, поступающих от 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 положения коленчатого вала

        (зубчатое колесо)

        Индуктивный датчик

        (36 - 2)

        		 1 Этот датчик определяет частоту вращения и угол поворота коленчатого вала двигателя.

        Датчик положения распредвала

        (зубчатое колесо)

        Датчик с магнитным резистивным элементом (MRE)

        (3)

        		 1 Этот датчик определяет угол VVT и обеспечивает идентификацию цилиндра.
        Датчик положения дроссельной заслонки Линейный (бесконтактный) 1 Этот датчик определяет угол поворота дроссельной заслонки.
        Датчик детонации Со встроенным пьезоэлементом (плоский) 1 Этот датчик косвенно, по вибрации блока цилиндров, вызванной детонацией двигателя, регистрирует появление стука в двигателе.
        Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя Термисторный 1 Этот датчик с помощью внутреннего термистора измеряет температуру охлаждающей жидкости двигателя.
        Датчик состава топливовоздушной смеси (ряд 1, датчик 1) Планарный с подогревателем 1 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) Чашечный с подогревателем 1 Этот датчик определяет концентрацию кислорода в отработавших газах, измеряя ЭДС на своих контактах.
        Топливная форсунка в сборе 12-струйная 4 Топливная форсунка представляет собой сопло с электромагнитным клапаном, через которое производится впрыск топлива в соответствии с сигналами от ECM.

        *: Модели с управлением рециркуляцией отработавших газов

  2. УПРАВЛЕНИЕ В СИСТЕМЕ


    1. Таблица управления системой


      1. Система управления двигателем 2ZR-FXE включает в себя следующие подсистемы. ECM, управляющий данной системой, производится компанией DENSO.

        Устройства Функция
        Система последовательного распределенного впрыска топлива (SFI)

        • 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.


        • 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 распределительным валом 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, режима работы системы кондиционирования и температуры охлаждающей жидкости гибридной системы.
        Управление насосом системы охлаждения Насос системы охлаждения двигателя управляется сигналами ECM.
        Управление топливным насосом

        • Управление топливным насосом осуществляется сигналами, передаваемыми ECM.


        • При развертывании подушек безопасности SRS топливный насос отключается.
        Система управления подогревателями подогреваемых кислородных датчиков и датчиков состава топливовоздушной смеси Обеспечивает поддержание требуемой температуры датчика состава топливовоздушной смеси или подогреваемого кислородного датчика, что позволяет повысить точность определения концентрации кислорода.

        Система управления рециркуляцией 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 ECM в соответствии с состоянием двигателя управляет продувкой для улавливания паров топлива (CH) из адсорбера.
        Иммобилайзер двигателя Блокирует подачу топлива, зажигание и запуск гибридной системы при попытке запустить ее с использованием ненадлежащего ключа.
        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 управлением рециркуляцией отработавших газов

    2. Электронная система изменения фаз газораспределения (VVT-i)


      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.

        B0022NSE06
        B0022FPE06

    3. Управление вентилятором системы охлаждения


      1. Система управления вентиляторами охлаждения оптимально регулирует частоту вращения вентиляторов в соответствии с температурой охлаждающей жидкости двигателя, режимом работы системы кондиционирования, а также температурой охлаждающей жидкости гибридной системы.

    4. 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.

    5. Управление 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.

  3. КОНСТРУКЦИЯ


    1. ECM


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

    2. Датчик массового расхода воздуха


      1. Компактный и легкий съемный датчик массового 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 массового расхода воздуха встроен датчик температуры воздуха на впуске.

        B0022RLE09
        Обозначения на рисунке
        *1 Платиновый нагреваемый проволочный элемент *2 Термочувствительный элемент
        *3 Датчик температуры воздуха на впуске - -
        B0022S8 Поток воздуха - -

    3. Датчик положения коленчатого вала и датчик положения 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.

        B0022AWE03
        Обозначения на рисунке
        *1 Датчик положения коленчатого вала *2 Ведущая звездочка цепи ГРМ на коленчатом валу
        *3 Датчик положения распредвала *4 Задающий ротор
        B0022FDE04
        Формы выходных сигналов датчиков
        *a Сигнал датчика положения распредвала
        *b Сигнал датчика положения коленчатого вала
        *c Обусловлено отсутствием 2 зубцов

      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.
        Определение 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.
        B00228ME22

    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 (на одной оси с валом дроссельной заслонки). 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.

        B0022PZE08
        Обозначения на рисунке
        *1 Электродвигатель привода дроссельной заслонки *2 Датчик положения дроссельной заслонки
        *3 Дроссельная заслонка *4 Возвратная пружина
        B0022DPE07

    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.

        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.

        *: 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.

      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.

        B0022T4E39

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

      4. 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 DTC (диагностический код неисправности).

        B0022N6E08
        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)
        B0022PLE26
        *1 Плоский датчик детонации
        *2 Резистор регистрации обрыва/короткого замыкания
        *3 Пьезоэлемент

    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. Однако эти датчики имеют разные типы: чашечный и планарный, разделение на которые 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.

        B0022GAE04
        Обозначения на рисунке
        *1 Твердый электролит (циркониевый элемент) *2 Атмосфера
        *3 Нагреватель *4 Платиновый электрод
        *5 Чувствительный элемент (диоксид циркония) - -
        *a Датчик состава топливовоздушной смеси (планарного типа) *b Подогреваемый кислородный датчик (чашечного типа)

      4. Датчик состава топливовоздушной смеси и подогреваемый кислородный датчик различаются своими выходными характеристиками.

      5. Как показано ниже, 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.

        B0022D9E11

    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 в сборе (контроллер VVT-i) со стороны опережения или запаздывания действует гидравлическое давление. Когда двигатель остановлен, гидравлический клапан изменения фаз находится в положении запаздывания.

        B0022P0E04
        Обозначения на рисунке
        *1 Пружина *2 Втулка
        *3 Золотниковый клапан - -
        *a

        К зубчатому колесу распредвала в сборе

        (в сторону опережения)

        		 *b

        К зубчатому колесу распредвала в сборе

        (в сторону запаздывания)
        *c Слив *d Давление масла

    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.

        B0022LIE04
        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.

        B0022N3E06
        Обозначения на рисунке
        *1 Иридиевый наконечник *2 Платиновый наконечник
        *3 Водяная рубашка - -
        *a Сечение головки блока цилиндров - -

  4. ПРИНЦИП РАБОТЫ


    1. Электронная система изменения фаз газораспределения (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 положения распределительных и коленчатого валов как сигналы обратной связи, что позволяет точно устанавливать требуемые фазы газораспределения.

        B0022ADE15

      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.

        B0022ELE16
        *1 Направляющий элемент
        *2 Давление масла
        *3 Направление вращения
        *4 Слив

      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.

        B0022FOE13
        *1 Направляющий элемент
        *2 Давление масла
        *3 Направление вращения
        *4 Слив

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

    2. Управление вентилятором системы охлаждения


      1. Управление вентилятором охлаждения осуществляет система, в которой ECM регулирует частоту вращения вентилятора. Частота вращения вентилятора системы охлаждения регулируется в соответствии с температурой охлаждающей жидкости двигателя, температурой охлаждающей жидкости гибридной системы и режимом работы системы кондиционирования.

      2. Данная функция управления реализуется 2 электродвигателями вентиляторов, которые работают в 2 режимах. В режиме низкой скорости электродвигатели вентиляторов работают последовательно, а высокой – параллельно.

        B0022EME05
        Режим работы системы кондиционирования Температура охлаждающей жидкости Температура охлаждающей жидкости гибридной системы Работа реле Соединение электродвигателей вентиляторов системы охлаждения Частота вращения вентилятора системы охлаждения
        № 1 № 2 № 3
        Выкл Низкая Низкая Выкл Выкл Выкл Выкл Выкл
        Высокая Низкая Вкл Вкл Вкл Параллельно Высокая
        Высокая Высокая
        "Низкое" давление системы кондиционирования Низкая Низкая Выкл Выкл Вкл Последовательно Низкая
        "Низкое" давление системы кондиционирования Высокая Низкая Вкл Вкл Вкл Параллельно Высокая
        Высокая Высокая
        "Высокое" давление системы кондиционирования Высокая Низкая Вкл Вкл Вкл Параллельно Высокая
        Высокая Высокая

      3. Если при выключении зажигания температура охлаждающей жидкости слишком велика, и высока температура окружающего воздуха, ECM может поддерживать работу насоса системы охлаждения и электродвигателей вентиляторов системы охлаждения в течение времени до 3 мин, чтобы гарантировать повторный запуск двигателя.

    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 и определяет частоту вращения электродвигателя насоса с целью создания оптимального расхода охлаждающей жидкости двигателя в соответствии с режимом работы.

        B0022FYE12

    4. Управление 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.

        B0022HDE07

  5. 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.

  6. 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 и ETCS.

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