Общие сведения
Модуль управления двигателем ECM содержит систему бортовой диагностики (OBD), которая осуществляет множество диагностических процедур для выявления проблем, связанных с работой системы уменьшения вредных выбросов в атмосферу, функционирующей с замкнутым контуром. Узел диагностики проводит мониторинг команд компьютера ECM и откликов системы, а также проверяет сигналы отдельных датчиков на достоверность. Перечень таких сигналов включает:
- Выход соотношения "лямбда" за пределы рабочего диапазона.
- Диагностику подогревателя кислородного датчика.
- Диагностику периода колебаний кислородного датчика.
- Диагностику адаптации заднего кислородного датчика.
- Диагностику мониторинга каталитического нейтрализатора.
Выход соотношения "лямбда" за пределы рабочего диапазона
Проверка осуществляется с целью удостовериться, что система функционирует внутри определённого диапазона около стехиометрической точки. Если система определяет выход соотношения воздуха и топлива за границы верхнего или нижнего пределов, то ошибка сохраняется как код неисправности в диагностической памяти компьютера ECM, и активируется сигнализатор неисправности систем двигателя (MIL).
Диагностика подогревателя кислородного датчика
Система определяет ток через подогреватель и напряжение питания, что позволяет вычислить сопротивление подогревателя. После запуска двигателя система ожидает разогрева подогреваемых кислородных датчиков и затем расчитывает сопротивление по результатам измерений напряжения и тока. Если полученное значение оказывается за пределами верхнего или нижнего пороговых значений, то регистрируется ошибка и активируется сигнализатор неисправности систем двигателя (MIL).
Диагностика периода колебаний кислородного датчика
Передние кислородные датчики подвергаются регулярному мониторингу. По мере старения датчика увеличивается задержка его переключения от богатой к бедной смеси и наоборот, приводящая к увеличению выбросов из-за снижения точности показаний датчика. Если период переключения превышает определённый предел, то в диагностической памяти компьютера ECM сохраняется ошибка и активируется сигнализатор неисправности систем двигателя (MIL).
Диагностика адаптации заднего кислородного датчика
Эффекты старения передних кислородных датчиков компенсируются адаптивными значениями, получаемыми от задних кислородных датчиков. Это долгосрочная адаптация, которая может меняться только медленно. Для компенсации богатой смеси дополнительное значение добавляется ко времени богатой задержки. Для компенсации бедной смеси дополнительное значение добавляется ко времени бедной задержки. Мониторинг адаптивного периода осуществляется до определённого предела, при превышении которого в диагностической памяти компьютера ECM сохраняется ошибка и активируется сигнализатор неисправности систем двигателя (MIL).
Диагностика мониторинга каталитического нейтрализатора
Мониторинг эффективности преобразования каталитическими нейтрализаторами загрязняющих выбросов осуществляется независимо и одновременно. Мониторинг эффективности преобразования каталитического нейтрализатора осуществляется измерением запаса кислорода, поскольку между этими двумя факторами существует прямая связь. Колебания топливо подачи при замкнутом контуре регулирования состава рабочей смеси порождают пульсацию кислорода до каталитического нейтрализатора. По мере разрушения каталитического нейтрализатора его возможность запасания кислорода снижается.
Амплитуды сигналов от переднего и заднего кислородных датчиков (HO2) сравниваются. При снижении способности каталитического нейтрализатора запасать кислород задний кислородный датчик начинает повторять сигнал переднего подогреваемого кислородного датчика. При установившихся условиях отношение амплитуд проверяется на различных сочетаниях скорости и нагрузки. Существуют три зоны мониторинга и, если отношение амплитуд выходит за пороговые значения во всех трёх зонах, то превышается предел преобразования каталитического нейтрализатора, неисправность каталитического нейтрализатора регистрируется в диагностической памяти и на приборной панели активируется сигнализатор неисправности систем двигателя (MIL). Для обоих каталитических нейтрализаторов, мониторинг которых осуществляется в паре, существует пониженное пороговое значение. В любом случае выход из строя каталитического нейтрализатора приводит к необходимости замены задней части системы выпуска в сборе.
В случае выхода из строя каталитического нейтрализатора могут возникнуть следующие симптомы:
- Сигнализатор неисправности систем двигателя (MIL) активируется после 2 ездовых циклов (т.е. сигнализатор высвечивается в третьем ездовом цикле, если неисправность ещё присутствует).
- Высокое сопротивление на выпуске, если каталитический нейтрализатор частично расплавлен.
- Повышенные выбросы.
- Сильный запах сероводорода H2S (тухлых яиц).
Напряжения кислородных датчиков могут быть проконтролированы с помощью диагностического прибора TestBook. В таблице ниже приведены ориентировочные выходные напряжения подогреваемых кислородных датчиков (в качестве примера используется Discovery II) на оборотах холостого хода прогретого двигателя с замкнутым контуром регулирования топливоподачи:
| Измерение |
Исправный каталитический нейтрализатор |
Неисправный каталитический нейтрализатор |
| Передние подогреваемые кислородные датчики |
~ от 100 до 900 мВ, переключение ~ при 0.5 Гц |
~ от 100 до 900 мВ, переключение ~ при 0.5 Гц |
| Задние кислородные датчики |
~ от 200 до 650 мВ, статичное или меняющееся медленно |
~ от 200 до 850 мВ, меняющееся с той же частотой, что и у переднего подогревае мого кислородного датчика |
| Отношение амплитуд (левые подогреваемые кислородные датчики и правые подогреваемые кислородные датчики) |
< 0.3 сек |
> 0.6 сек (для регистрации неисправности одиночного каталитического нейтрализатора должно быть приблизительно 0.75 сек) |
| Число зон мониторинга скорости/нагрузки вне допустимых пределов (левые и правые) |
0 |
> 1 (для регистрации неисправности должно быть 3) |
Массовый расходомер воздуха (MAF) и датчик температуры воздуха (IAT)
Блок управления двигателем ECM использует массовый расходомер воздуха для измерения массы воздуха на впуске и интерпретирует эти данные для определения точного количества впрыскиваемого топлива, чтобы поддерживать стехиометрическое соотношение воздуха и топлива для каталитического нейтрализатора. Неисправность массового расходомера воздуха оказывает влияние на контроль коэффициента избытка воздуха "лямбда" и на контроль оборотов холостого хода; уровни выбросов не смогут поддерживаться на приемлемом уровне. При неисправности устройства и обнаружении неисправности компьютером ECM применяется резервная стратегия программного обеспечения.
Блок управления двигателем ECM использует датчик температуры воздуха для измерения температуры воздуха на впуске. Неисправность устройства оказывает влияние на мониторинг каталитического нейтрализатора. На некоторых автомобилях, таких как Discovery II, датчик температуры воздуха встроен в массовый расходомер воздуха.
Поскольку наличие этих неисправностей отражается на уровне выбросов, система OBD может активировать сигнализатор неисправности систем двигателя (MIL) и сохранить в памяти компьютера ECM соответствующий код неисправности и фрейм условий, при которых она возникла.
Датчик положения дроссельной заслонки
Если блок управления двигателем ECM обнаруживает неисправность датчика положения дроссельной заслонки, это может означать забитый или загрязнённый воздушный фильтр. Симптомы неисправности могут включать:
- Неустойчивую работу двигателя и вялый отклик на открытие дроссельной заслонки.
- Сбои в работе системы уменьшения вредных выбросов в атмосферу.
- Отсутствие контроля оборотов холостого хода при замкнутом контуре регулирования.
- Неверную высотную коррекцию.
При появлении сигнала неисправности используется значение по умолчанию на основании данных о нагрузке и скорости вращения двигателя.
Атмосферное давление меняется с высотой над уровнем моря и оказывает влияние на расчёты, выполняемые компьютером ECM для определения оптимальных параметров работы двигателя с целью минимизации выбросов. Ниже приведены приблизительные значения атмосферного давления на соответствующих высотах:
- 0.96 бар на уровне моря.
- 0.70 бар на высоте 2750 м.
Поскольку наличие такой неисправности отражается на уровне выбросов, система OBD может активировать сигнализатор неисправности систем двигателя (MIL) и сохранить в памяти компьютера ECM соответствующий код неисправности и фрейм условий, при которых она возникла.
Неисправные датчики
Компьютер ECM определяет неверный сигнал или неисправность датчика путём трёхэтапной проверки:
- Сигнал или компонент имеют короткое замыкание на "массу".
- Сигнал или компонент имеют короткое замыкание на "плюс".
- Сигнал или компонент отсутствуют (обрыв цепи).
Для каждого типа проверки установлен особый код неисправности, что помогает специалистам по ремонту определить причину неполадки во время диагностического анализа.
Мониторинг пропусков воспламенения
Мониторинг пропусков воспламенения является жизненно важным для предотвращения повреждения каталитических нейтрализаторов. Модуль управления двигателем ECM должен, таким образом, осуществлять мониторинг воспламенения в каждом отдельном цилиндре для обнаружения пропусков воспламенения и возможности распознавания типа пропуска воспламенения: ведущего к разрушению каталитического нейтрализатора или к увеличению уровня выбросов. Во время мониторинга пропусков воспламенения для определения скорости вращения и положения двигателя в качестве точки отсчёта для определения момента зажигания используется сигнал датчика положения колен чатого вала (CKP).
Момент зажигания
Момент зажигания автоматически оптимизируется компьютером ECM. Угол опережения за жигания увеличивается при увеличении оборотов двигателя или при обеднении состава смеси (соотношение воздуха и топлива AFR). Угол опережения зажигания уменьшается при росте нагрузки на двигатель или при обнаружении кислородным датчиком превышения допустимого уровня выбросов углеводородов (HC) и окислов азота (NOx).
Холодный запуск
Начиная с 2000 года законодательство ECD3 требует, чтобы каталитические нейтрализаторы легковых автомобилей вступали в работу через несколько секунд после холодного запуска двигателя. Каталитические нейтрализаторы должны быть в состоянии эффективно работать в широком диапазоне температур окружающего воздуха от ниже нуля до 50°С. Добавочный впрыск воздуха (Secondary Air Injection - SAI) может помочь при холодном запуске и используется в настоящее время на автомобилях Land Rover, продаваемых в Калифорнии. Система OBD используется для контроля системы SAI в случае оснащения автомобиля последней. Описание и принципы работы систем добавочного впрыска топлива приведены ниже в настоящем документе в порядке введения в тему.
Общие сведения
Модуль управления двигателем ECM содержит систему бортовой диагностики (OBD), которая осуществляет множество диагностических процедур для выявления проблем, связанных с работой системы уменьшения вредных выбросов в атмосферу, функционирующей с замкнутым контуром. Узел диагностики проводит мониторинг команд компьютера ECM и откликов системы, а также проверяет сигналы отдельных датчиков на достоверность. Перечень таких сигналов включает:
Выход соотношения "лямбда" за пределы рабочего диапазона
Проверка осуществляется с целью удостовериться, что система функционирует внутри определённого диапазона около стехиометрической точки. Если система определяет выход соотношения воздуха и топлива за границы верхнего или нижнего пределов, то ошибка сохраняется как код неисправности в диагностической памяти компьютера ECM, и активируется сигнализатор неисправности систем двигателя (MIL).
Диагностика подогревателя кислородного датчика
Система определяет ток через подогреватель и напряжение питания, что позволяет вычислить сопротивление подогревателя. После запуска двигателя система ожидает разогрева подогреваемых кислородных датчиков и затем расчитывает сопротивление по результатам измерений напряжения и тока. Если полученное значение оказывается за пределами верхнего или нижнего пороговых значений, то регистрируется ошибка и активируется сигнализатор неисправности систем двигателя (MIL).
Диагностика периода колебаний кислородного датчика
Передние кислородные датчики подвергаются регулярному мониторингу. По мере старения датчика увеличивается задержка его переключения от богатой к бедной смеси и наоборот, приводящая к увеличению выбросов из-за снижения точности показаний датчика. Если период переключения превышает определённый предел, то в диагностической памяти компьютера ECM сохраняется ошибка и активируется сигнализатор неисправности систем двигателя (MIL).
Диагностика адаптации заднего кислородного датчика
Эффекты старения передних кислородных датчиков компенсируются адаптивными значениями, получаемыми от задних кислородных датчиков. Это долгосрочная адаптация, которая может меняться только медленно. Для компенсации богатой смеси дополнительное значение добавляется ко времени богатой задержки. Для компенсации бедной смеси дополнительное значение добавляется ко времени бедной задержки. Мониторинг адаптивного периода осуществляется до определённого предела, при превышении которого в диагностической памяти компьютера ECM сохраняется ошибка и активируется сигнализатор неисправности систем двигателя (MIL).
Диагностика мониторинга каталитического нейтрализатора
Мониторинг эффективности преобразования каталитическими нейтрализаторами загрязняющих выбросов осуществляется независимо и одновременно. Мониторинг эффективности преобразования каталитического нейтрализатора осуществляется измерением запаса кислорода, поскольку между этими двумя факторами существует прямая связь. Колебания топливо подачи при замкнутом контуре регулирования состава рабочей смеси порождают пульсацию кислорода до каталитического нейтрализатора. По мере разрушения каталитического нейтрализатора его возможность запасания кислорода снижается.
Амплитуды сигналов от переднего и заднего кислородных датчиков (HO2) сравниваются. При снижении способности каталитического нейтрализатора запасать кислород задний кислородный датчик начинает повторять сигнал переднего подогреваемого кислородного датчика. При установившихся условиях отношение амплитуд проверяется на различных сочетаниях скорости и нагрузки. Существуют три зоны мониторинга и, если отношение амплитуд выходит за пороговые значения во всех трёх зонах, то превышается предел преобразования каталитического нейтрализатора, неисправность каталитического нейтрализатора регистрируется в диагностической памяти и на приборной панели активируется сигнализатор неисправности систем двигателя (MIL). Для обоих каталитических нейтрализаторов, мониторинг которых осуществляется в паре, существует пониженное пороговое значение. В любом случае выход из строя каталитического нейтрализатора приводит к необходимости замены задней части системы выпуска в сборе.
В случае выхода из строя каталитического нейтрализатора могут возникнуть следующие симптомы:
Напряжения кислородных датчиков могут быть проконтролированы с помощью диагностического прибора TestBook. В таблице ниже приведены ориентировочные выходные напряжения подогреваемых кислородных датчиков (в качестве примера используется Discovery II) на оборотах холостого хода прогретого двигателя с замкнутым контуром регулирования топливоподачи:
Массовый расходомер воздуха (MAF) и датчик температуры воздуха (IAT)
Блок управления двигателем ECM использует массовый расходомер воздуха для измерения массы воздуха на впуске и интерпретирует эти данные для определения точного количества впрыскиваемого топлива, чтобы поддерживать стехиометрическое соотношение воздуха и топлива для каталитического нейтрализатора. Неисправность массового расходомера воздуха оказывает влияние на контроль коэффициента избытка воздуха "лямбда" и на контроль оборотов холостого хода; уровни выбросов не смогут поддерживаться на приемлемом уровне. При неисправности устройства и обнаружении неисправности компьютером ECM применяется резервная стратегия программного обеспечения.
Блок управления двигателем ECM использует датчик температуры воздуха для измерения температуры воздуха на впуске. Неисправность устройства оказывает влияние на мониторинг каталитического нейтрализатора. На некоторых автомобилях, таких как Discovery II, датчик температуры воздуха встроен в массовый расходомер воздуха.
Поскольку наличие этих неисправностей отражается на уровне выбросов, система OBD может активировать сигнализатор неисправности систем двигателя (MIL) и сохранить в памяти компьютера ECM соответствующий код неисправности и фрейм условий, при которых она возникла.
Датчик положения дроссельной заслонки
Если блок управления двигателем ECM обнаруживает неисправность датчика положения дроссельной заслонки, это может означать забитый или загрязнённый воздушный фильтр. Симптомы неисправности могут включать:
При появлении сигнала неисправности используется значение по умолчанию на основании данных о нагрузке и скорости вращения двигателя.
Атмосферное давление меняется с высотой над уровнем моря и оказывает влияние на расчёты, выполняемые компьютером ECM для определения оптимальных параметров работы двигателя с целью минимизации выбросов. Ниже приведены приблизительные значения атмосферного давления на соответствующих высотах:
Поскольку наличие такой неисправности отражается на уровне выбросов, система OBD может активировать сигнализатор неисправности систем двигателя (MIL) и сохранить в памяти компьютера ECM соответствующий код неисправности и фрейм условий, при которых она возникла.
Неисправные датчики
Компьютер ECM определяет неверный сигнал или неисправность датчика путём трёхэтапной проверки:
Для каждого типа проверки установлен особый код неисправности, что помогает специалистам по ремонту определить причину неполадки во время диагностического анализа.
Мониторинг пропусков воспламенения
Мониторинг пропусков воспламенения является жизненно важным для предотвращения повреждения каталитических нейтрализаторов. Модуль управления двигателем ECM должен, таким образом, осуществлять мониторинг воспламенения в каждом отдельном цилиндре для обнаружения пропусков воспламенения и возможности распознавания типа пропуска воспламенения: ведущего к разрушению каталитического нейтрализатора или к увеличению уровня выбросов. Во время мониторинга пропусков воспламенения для определения скорости вращения и положения двигателя в качестве точки отсчёта для определения момента зажигания используется сигнал датчика положения колен чатого вала (CKP).
Момент зажигания
Момент зажигания автоматически оптимизируется компьютером ECM. Угол опережения за жигания увеличивается при увеличении оборотов двигателя или при обеднении состава смеси (соотношение воздуха и топлива AFR). Угол опережения зажигания уменьшается при росте нагрузки на двигатель или при обнаружении кислородным датчиком превышения допустимого уровня выбросов углеводородов (HC) и окислов азота (NOx).
Холодный запуск
Начиная с 2000 года законодательство ECD3 требует, чтобы каталитические нейтрализаторы легковых автомобилей вступали в работу через несколько секунд после холодного запуска двигателя. Каталитические нейтрализаторы должны быть в состоянии эффективно работать в широком диапазоне температур окружающего воздуха от ниже нуля до 50°С. Добавочный впрыск воздуха (Secondary Air Injection - SAI) может помочь при холодном запуске и используется в настоящее время на автомобилях Land Rover, продаваемых в Калифорнии. Система OBD используется для контроля системы SAI в случае оснащения автомобиля последней. Описание и принципы работы систем добавочного впрыска топлива приведены ниже в настоящем документе в порядке введения в тему.