MPI - СИСТЕМА СНИЖЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ

Сообщение

Основные контролируемые элементы

Чтобы соответствовать требованиям бортовой диагностической системы ЕOBD, система подачи топлива должна контролировать входные электрические сигналы и реакцию системы по величине выходных сигналов для анализа работу всей системы. Кроме этого, ряд отдельных элементов системы контролируется блоком управления двигателем по критериям качества их работы и влияние на токсичность отработавших газов. Эти основные контролируемые элементы перечислены ниже.

• Каталитический нейтрализатор

• Система топливоподачи

• Пропуски зажигания

• Кислородный датчик

Эти элементы (за исключением «Пропуски зажигания») не контролируются, если температура охлаждающей жидкости в двигателе ниже 30 ОС, а температура окружающего воздуха ниже -10 ОС или если атмосферное давление ниже 570 мм рт. ст. (Директива 98/69/ЕС).

Сообщение

Контроль сигнала кислородного датчика

Предисловие

Эффективное управление уровнем токсичности отработавших газов достигается наличием обратной связи кислородного датчика. Наиболее важным элементом в этой системе является кислородный датчик, устанавливаемый на выхлопном коллекторе или на выхлопной трубе.

: Контроль сигнала кислородного датчика; Screenshot_23.jpg (107.32 КБ) 1793 просмотра

Принцип действия

При достижении рабочей температуры около 400°С, датчик генерирует напряжение, по величине которого блок управления двигателем определяет содержится в отработавших газах кислород или нет. Это дает информацию о текущем состоянии топливно-воздушной смеси и используется электронным блоком управления двигателем для коррекции продолжительности электрического импульса, подаваемого на форсунку, чтобы обеспечить стехиометрическое (14,7 : 1) соотношение "воздух – топливо". В двигателях с непосредственным впрыскиванием бензина в цилиндры (GDI), кислородный датчик также контролирует состав обедненной воздушно-топливной смеси, относительно стехиометрического соотношения. Правильно работающий датчик должен генерировать напряжение в диапазоне от 0 до 1 В, это характерно для всех кислородных датчиков. Датчик должен быстро реагировать на изменение содержания кислорода в отработавших газах. Чтобы определить изменение состава воздушно-топливной смеси (бедная или богатая), выходное напряжение датчика должно колебаться около среднего (порогового) значения приведенного диапазона, т.е. около 0,5 В. Неисправный датчик не может выдавать выходной сигнал, совершающий колебания в зоне порогового значения. Существуют методы испытания для определения состояния кислородных датчиков. Эти методы основаны на принципе мониторинга параметров датчика. Поэтому становится возможным определить общую степень изношенности датчиков или отдельные параметры, показатели которых выходят за рабочие пределы. На пример, замедленная реакция или снижение выходного напряжения являются признаками старения кислородного датчика. Это означает, что процесс сгорания не будет проходить при оптимальном составе воздушно-топливной смеси и токсичность отработавших газов увеличится.

: Контроль сигнала кислородного датчика -Принцип действия; Screenshot_24.jpg (76.95 КБ) 1793 просмотра

Метод оценки состояния переднего кислородного датчика

Электронный блок управления двигателем начинает контролировать состояние кислородных датчиков, как только выходной сигнал переходит пороговое напряжение, при котором кислородный датчик активируется. Контроль состояния происходит путем измерения частоты переключений "богатая/бедная смесь" выходного сигнала кислородного датчика. То есть, число переключений в течение 10 с. считается одной выборкой. За один ездовой цикл блок управления двигателем производит 7 выборок. Частота переключений определяется как средняя величина этих измерений. Если насчитывается менее 12 переключений, то кислородный датчик считается неисправным. Если же насчитывается не менее 15 переключений при анализе первой пробы, электронный блок управления двигателем считает кислородный датчик исправным и заканчивает контроль датчика в этот момент.

: Форма сигнала кислородного датчика; Screenshot_25.jpg (141.85 КБ) 1793 просмотра

Условия, при которых происходит контроль состояния кислородного датчика

Показатель	Рабочее состояние
Температура охлаждающей жидкости в двигателе	Рабочая температура (не менее 60°С)
Нагрузка двигателя	25 – 60%
Частота вращения коленчатого вала двигателя	1250 – 3000 мин-1
Контроль частоты	2 цикла управления автомобиля (D/C)

Сообщение

Контроль состояния каталитического нейтрализатора

Принцип действия

По мере износа каталитического нейтрализатора, его накопительная способность, а следовательно и эффективность работы уменьшаются. Контроль накопительной способности катализатора, может быть рассчитан косвенным образом. Передний кислородный датчик определяет количество кислорода в отработавших газах на входе в каталитический нейтрализатор. Сигнал с датчика имеет высокую частоту переключения. Частота сигнала заднего кислородного датчика значительно меньше.

Функционирование системы

В нормальном диапазоне управления электронный блок управления двигателем регистрирует выходные сигналы с переднего и заднего кислородного датчиков. Работоспособный нейтрализатор накапливает кислород таким образом, чтобы его можно было использовать для окисления НС, СО. Задний кислородный датчик определяет сниженный, по сравнению с передним датчиком, уровень кислорода после каталитического нейтрализатора в отработавших газах. Следовательно, частота срабатывания заднего кислородного датчика значительно ниже, чем частота сигнала переднего кислородного датчика.

В процессе эксплуатации каталитический нейтрализатор разрушается и теряет свою способность накапливать кислород, частота переключений заднего кислородного датчика возрастает и стремится к показателям частоты переключения переднего кислородного датчика. Система функционирует таким образом, что когда частота срабатывания заднего датчика достигает определенного порогового значения (сравнимого с частотой сигнала переднего кислородного датчика), контрольная лампа индикации неисправности двигателя (MIL) загорается.

Это пороговое значение зависит от типа автомобиля, каталитического нейтрализатора и пр.

: Контроль состояния каталитического нейтрализатора; Screenshot_26.jpg (172.63 КБ) 1791 просмотр

Метод контроля

Частотный коэффициент (RF) выходных сигналов, меняющихся в зависимости от состава смеси (богатая/бедная), связывающий сигналы переднего и заднего кислородных датчиков, выражается следующим выражением.

Выражение связывающий сигналы переднего и заднего кислородных датчиков

Screenshot_27.jpg (46.03 КБ) 1791 просмотр

10-и секундная проба отработавших газов проводится максимум 7 раз. Значения полученных частот выводятся как средняя величина произведенных измерений.

Взятие проб не проводится последовательно. Если, на пример, требуется провести пробы 5й раз, то 5я проба не будет проводиться при переходных режимах управления двигателем.

Если значение RF превосходит величину 0,8, считается, что каталитический нейтрализатор вышел из строя.

Если значение RF при анализе первой пробы явно мало (менее 0,2), электронный блок управления двигателем считает каталитический нейтрализатор исправным и прекращает дальнейшую проверку.

: Условия контроля каталитического нейтрализатора; Screenshot_28.jpg (181.86 КБ) 1791 просмотр

Условия контроля каталитического нейтрализатора

Показатель	Рабочее состояние
Контроль кислородного датчика	В режиме обратной связи
Скорость автомобиля	Не ниже 1,5 км/ч
Частота вращения коленчатого вала двигателя	Выше холостого хода и до 3000 мин-1
Температура каталитического нейтрализатора	Рабочая температура (не ниже 450°С)
Выходная частота датчика расходомера (AFS)	50 – 300 Гц
Частота контроля	2 цикла управления автомобилем

Сообщение

Контроль системы топливоподачи

Принцип действия (контроль системы обратной связи)

Чтобы контролировать уровень токсичности отработавших газов, система топливоподачи обеспечивает точное управление составом воздушно-топливной смеси. Стехиометрическое отношение является оптимальным при массовом соотношении воздух топливо 14,7:1. В этой точке обнаруживается наилучший баланс между уровнями выбросов СН и СО (которое уменьшается при обеднении смеси) и NOx (значения которых возрастает по мере обеднения воздушно-топливной смеси). В этой точке также проявляется наиболее эффективная работа каталитического нейтрализатора. Основной задачей электронного блока управления двигателем является проверка входных сигналов и контроль выходных параметров при формировании постоянного стехиометрического состава смеси или обедненного состава (для двигателей с системой непосредственного впрыскивания бензина в цилиндры – GDI).

Коррекция топливоподачи в режиме «short term» и «long term» (кратковременная и долговременная коррекции)

Для управления составом смеси, электронный блок управления двигателем использует кратковременную и долговременную память. Для того, чтобы обеспечивать управление топливоподачей на уровне стехиометрических соотношений, блок управления двигателем должен находиться в режиме управления по обратной связи.

Требования при работе в режиме управления с обратной связью

• Температура охлаждающей жидкости в двигателе не ниже 50°С.

• Кислородный датчик приведен в рабочее состояние.

• Движение автомобиля – в режиме управления с обратной связью.

Кратковременная коррекция топливоподачи осуществляется по сигналу переднего кислородного датчика и служит для поддержания топливоподачи на уровне стехиометрического соотношения компонентов. Характеристики сигналов кратковременной коррекции при управлении по обратной связи показаны ниже. Значение рассчитанной величины кратковременной коррекции утрачивается при выключении зажигания.

: Коррекция топливоподачи в режиме «short term» и «long term» (кратковременная и долговременная коррекции); Screenshot_29.jpg (145.71 КБ) 1789 просмотров

Частота срабатывания заднего кислородного датчика является базовой величиной, на основании которой в памяти электронного блока управления накапливается т.н. параметр долговременной коррекции. По величине этого параметра можно увеличивать или уменьшать хранимую в памяти базовую продолжительность импульса до 10%. Значение долговременной коррекции не стирается из памяти электронного блока управления при выключении зажигания. Данный параметр является косвенной оценкой не только степени износа каталитического нейтрализатора, но и величины износа цилиндропоршневой группы, степени засорения форсунок. Используя параметр долговременной коррекции блок управления двигателем обеспечивает оптимальное управление топливоподачей в течение всего времени эксплуатации автомобиля.

: Коррекция топливоподачи в режиме «short term» и «long term» (кратковременная и долговременная коррекции); Screenshot_30.jpg (73.33 КБ) 1789 просмотров

Система топливоподачи тестируется в каждом ездовом цикле при возникновении подходящих условий. Значения долговременной и кратковременной компенсаций взаимосвязаны.

Тест не пройден:

если при обогащенной смеси компенсация уменьшает продолжительность импульса на 10% от долговременной составляющей и на 10% от кратковременной составляющей;

и если при обедненной смеси компенсация увеличивает продолжительность импульса на 10% от долговременной составляющей и на 10% от кратковременной составляющей.

Метод контроля

Параметры компенсации топливоподачи:

КLRN - параметр долговременной коррекции.

К1 интегральное значение коррекции, зависит от величины кратковременной и долговременной коррекции одновременно.

Электронный блок управления двигателем оценивает систему топливоподачи как неисправную, если вычисленная необходимая компенсация подачи топлива составляет более 20% от разности между КLRN и К1, (010% от долговременной компенсации "long term" + 010% от кратковременной компенсации "short term").

: Параметры компенсации топливоподачи; Screenshot_31.jpg (132.22 КБ) 1789 просмотров

Условия контроля кислородного датчика

Показатель	Рабочее состояние
Температура охлаждающей жидкости в двигателе	Рабочая температура (не ниже 77°С)
Частота вращения коленчатого вала двигателя	Весь диапазон частот
Частота контроля	2 цикла управления автомобилем

Сообщение

Контроль пропусков зажигания

Общие сведения

Пропуски зажигания определяются как отсутствие сгорания в цилиндре вследствие отсутствия искры, недостаточного количества топлива, низкой компрессии или других причин. В результате, воздушно-топливная смесь не горит и на такте выпуска выбрасывается в выпускную систему. Жидкое топливо и излишний кислород воздействуют кислородный датчик, нарушают работу системы обратной связи и могут вызвать необратимое повреждение каталитического нейтрализатора.

Функционирование системы

Бортовая диагностическая система ЕОВD контролирует пропуски зажигания, используя информацию датчика положения коленчатого вала для определения частоты вращения коленчатого вала двигателя и ее небольшого отклонения при наличии пропусков зажигания. Обороты коленчатого вала подсчитываются между импульсами сигналов датчиков, соответствующих углу поворота коленчатого вала 75.

: Контроль пропусков зажигания; Screenshot_32.jpg (117.27 КБ) 1786 просмотров

Условия работы двигателя, при которых можно судить о наличии пропусков зажигания, зависят от изменении нагрузки и частоты вращения. Вероятность пропусков зажигания в цилиндре уменьшается при увеличении оборотов двигателя или при снижении нагрузки, вследствие изменения вращающего момента на коленчатом валу двигателя. Контроль пропусков зажигания – адаптивная функция, учитывающая общий износ, нарушение работы датчиков, зазоров между трущимися поверхностями. Электронный блок управления двигателя регистрирует отклонения оборотов и определяет цилиндр, который явился причиной этому. Мониторинг производится во время работы на средних нагрузках. Код "пропуск зажигания" запоминается только при прохождении определенной пороговой величины, хранимой в блоке управления двигателем.
ПРИМЕЧАНИЕ:
При отключении питания АКБ, значения параметров нормальной работы двигателя (накопленные до проявления неисправности) будут утеряны, а поскольку для электронного блока управления нет понятия или справочного значения «нормальная работа», то в этом случае блок управления будет воспринимать неправильную работу двигателя как "нормальную". Это может послужить причиной неправильной диагностики. Система мониторинга пропусков зажигания имеет два алгоритма оценки. При обнаружении пропусков зажигания по любому из алгоритмов включается контрольная лампа индикации неисправности (MIL).

Пропуски зажигания за 1000 оборотов коленчатого вала двигателя

Алгоритм оценки пропусков зажигания требует определенного времени для их подсчета. Каждый контрольный сегмент прослеживает работу двигателя за 200 оборотов. Если обнаруживается более 2% пропусков зажигания за период 1000 оборотов, считается, что обнаружена неисправность. Данные “freeze frame” в режиме контроля запоминают 200 последних оборотов из 1000. Если эта неисправность повторяется при следующем испытании, контрольная лампа индикации неисправности двигателя (MIL) загорается, а в памяти блока управления запоминается код неисправности. Важно отметить, что достаточно только двух испытаний для появления кода неисправности. Но продолжительные пропуски зажигания во время начала движения не вызывают появления кода неисправности (загорания контрольной лампы).

Пропуски зажигания за 200 оборотов коленчатого вала

Если контроль определяет более 15% пропусков зажигания на один цилиндр во время любого 200т оборотного сегмента контроля, контрольная лампа индикации неисправности двигателя немедленно загорается, в памяти блока управления запоминается код неисправности, а режим “freeze frame” (стопкадра) запоминает информацию в тот момент, когда появились пропуски зажигания. Это означает, что пропуски зажигания в двигателе достигли значения, при котором весьма возможен выход из строя каталитического нейтрализатора. Эта неисправность устанавливает режим управления без обратной связи, чтобы снизить количество топлива, подаваемого в цилиндры двигателя и, тем самым, попытаться спасти каталитический нейтрализатор от разрушения. Некоторые типы пропусков зажигания связаны с условиями управления автомобилем, и контрольная лампа индикации неисправности двигателя может зажечься даже при отсутствии неисправностей. Поэтому постарайтесь определить условия, при которых появляются симптомы пропуска зажигания и которые не связаны с неисправностями элементов системы.

Ниже приведены некоторые из них.

• Изменение передачи

• Движение по неровной дороге (выходной сигнал датчика положения дроссельной заслонки – TPS изменяется вследствие вибрации кузова автомобиля)

• Быстрое изменение положения дроссельной заслонки

• Высокая частота вращения коленчатого вала двигателя

• Кондиционер периодически включается и отключается

• Сразу после запуска двигателя (в течение примерно 5 с)

Метод контроля

• Вычисляются колебания угловых ускорений коленчатого вала

• Электронный блок управления подсчитывает величину угловых ускорений An коленчатого вала по приведенному ниже уравнению.

Вычисляются колебания угловых ускорений коленчатого вала

Screenshot_33.jpg (8.08 КБ) 1786 просмотров

Здесь Тn = n-ый период, составляющий одну треть (половину) оборота для 6-и цилиндрового (4-х цилиндрового) двигателей.

Если An < aMF (aMF : пороговое значение) , электронный блок управления определяет наличие пропусков зажигания.

: Условия, при которых производится мониторинг сигнала датчика скорости коленвала; Screenshot_34.jpg (108.28 КБ) 1786 просмотров

Условия, при которых производится мониторинг сигнала датчика скорости коленвала

В любой момент, кроме переключения в процессе движения

Показатель	Рабочее состояние
Частота вращения коленчатого вала двигателя	От холостого хода до 4500 мин-1
Нагрузка двигателя	Положительное значение вращающего момента
Выходные значения на датчике положения дроссельной заслонки/на датчике положения педали акселератора (нажатие на педаль акселератора)	В любой момент кроме режимов резкого разгона/торможения
Запуск двигателя	Спустя 5 секунд
Кондиционер	Спустя 1 с после включения/выключения кондиционера
Дорожные условия	Кроме движения по дороге с грубым покрытием
Переключение передач
Частота контроля	1 цикл управления автомобилем в сегменте 200 оборотов 2 цикла управления автомобилем в сегменте 1000 оборотов

Сообщение

Цикл управления автомобилем

Цикл управления автомобилем – это циклический процесс от момента запуска двигателя до полной остановки двигателя при проверке состояния системы или работы датчиков.

Проверка на готовность к работе

Проверка на готовность к работе контролирует работоспособность следующих трех элементов и устанавливает, исправны они или нет.

Каталитический нейтрализатор (Р0420, Р0421, Р0431).

Кислородный датчик (Р0130, Р0150).

Подогреватель кислородного датчика (Р0135, Р0141, Р0155, Р0161).

Ездовые тесты

При проведении дорожных испытаний, используются следующие четыре схемы ездовых циклов. При этом можно выполнить все проверки элементов системы топливоподачи. Другими словами, проводя подобные испытания, можно воспроизвести (выявить) любую неисправность, которая приводит к загоранию контрольной лампы индикации неисправности двигателя, и проверить эффективность выполненного ремонта.
Внимание: При выполнении подобных испытаний в автомобиле должно находиться два механика.
ПРИМЕЧАНИЕ:
Убедитесь в отсутствии кодов неисправностей перед выполнением схемы дорожных испытаний. Если они есть, сотрите их.