Системы ECR с электронным управлением

Электропневматические системы

С начала 80-х годов систему EGR с пневмоклапаном начинают интегрировать в электронную систему управления двигателем. Подпрограммы в ЭБУ (электронном блоке управления) двигателя, обслуживающие EGR, получают входную информацию отдатчиков положения дроссельной заслонки, разрежения во впускном коллекторе, на некоторых моделях, отдатчика давления выхлопных газов в выпускном коллекторе. Кроме того, используется сигнал отдатчика температуры охлаждающей жидкости или устанавливается терморезистор в основании клапана EGR.

Положение клапана EGR контролируется специальным датчиком. ЭБУ управляет пневмоклапаном EGR опосредованно, с применением управляющего электропневмоклапана. Подключая или отключая источник разрежения через управляющий электропневмоклапан, ЭБУ реализует программное управление процессом рециркуляции.

Здесь ЭБУ коммутирует соленоид электроклапана на постоянной частоте 32 Гц (General Motors), а для управления разрежением, подаваемым на клапан EGR, используется широтно-импульсная модуляция, при которой изменяется соотношение времени открытого и закрытого состояний электропневмоклапана за период.

В другом варианте (Oldsmobile) электроклапан управляет утечкой разрежения над диафрагмой пневмоклапана системы EGR. В качестве датчика положения клапана EGR используется потенциометр, преобразующий перемещение штока в напряжение управляющего сигнала на клемме A3.

Управление по утечке разрежения сводится к подаче атмосферного воздуха в вакуумную камеру клапана EGR через электроклапан с управлением от ЭБУ. Для повышения точности и быстродействия потенциометр электроклапана запитывается от стабилизатора напряжения через клемму А4 ЭБУ. Это обеспечивает быстродействие, достаточное для работы в двигателях с наддувом.

Цифровые клапаны EGR

Такие клапаны впервые применены в 1990 году на некоторых двигателях General Motors. Вакуумный сигнал здесь не используется. В цифровом клапане EGR между впускным и выпускным коллекторами имеется три отверстия с площадями сечений в пропорции 4:2:1 или два отверстия с площадями в пропорции 2:1. Независимо управляемые от ЭБУ три соленоида в электроклапане открывают отверстия в различных комбинациях, обеспечивая 7 уровней потока рециркуляции выхлопных газов для трех отверстий или 3 уровня для двух. Конструкция оказалась надежней в эксплуатации и проще при сборке, чем традиционная система EGR с вакуумным управлением. В цифровом клапане запорные устройства с большим усилием прижаты к основанию и утечки маловероятны.

Электропневматические системы (ЭПС)

Разрежение подается в систему EGR (ЭПС) через нормально открытый электроклапан, который управляется от ЭБУ. Когда система управления подачей топлива работает в разомкнутом режиме, ЭБУ замыкает контакт соленоида электроклапана на массу с помощью транзисторного ключа, блокируя подачу разрежения на клапан EGR. Если клапан EGR открыт в несоответствующем режиме работы двигателя, то это указывает на то, что нет подключения контакта соленоида электроклапана на “массу” или нет напряжения питания на другом контакте его обмотки. Если клапан EGR не открывается - соединение между ЭБУ и контактом соленоида замкнуто на “массу” вне ЭБУ.

Для управления потоком рециркуляции может применяться широтно-импульсная модуляция. ЭБУ периодически замыкает контакт соленоида электроклапана на “массу”. Отношение длительности включенного состояния соленоида к выключенному называется коэффициентом заполнения, который измеряется в процентах. Обычно 0% соответствует блокированию подачи разрежения на клапан, а 100% - полностью открытому клапану.

Рис. 11. Осциллограммы сигнала датчика положения клапана EGR

(а) и напряжения на обмотке соленоида (б):

1 — клапан закрыт;

2 — клапан открыт

С помощью вольтметра, подключенного щупами к клемме В и “массе”, можно проконтролировать частоту коммутации соленоида и коэффициент заполнения по среднему значению напряжения на обмотке. Осциллограф для таких измерений более информативнее, чем вольтметр. На рис. 1 показана типичная осциллограмма напряжения на соленоиде электроклапана с широтно-импульсным управлением.

С диагностическими целями в клапан EGR встраивается вакуумный ключ. ЭБУ использует сигнал ключа для проверки наличия разрежения в вакуумной линии 1 клапана EGR. Исправный ключ работает синхронно с электроклапаном, его электрический сигнал можно контролировать с помощью вольтметра, осциллографа или логического пробника, подключенных к контакту С в разъеме б.

Работа системы рециркуляции, где электроклапан вентилирует пространство над диафрагмой в принципе аналогична. Потенциометрический датчик 4 положения клапана выдает напряжение 0,5...1,5В на клемму A3 когда клапан закрыт и около 4,5 В, когда открыт.

Диагностика цифровых клапанов EGR

В этих устройствах вакуумный сигнал не используется, система полностью электронная. В цифровом клапане EGR реализуется преобразование двоичного кода сигнала от ЭБУ в площадь поперечного сечения проходного канала для выхлопных газов между впускным и выпусным коллекторами. Соленоиды в цифровом клапане коммутируются на “массу” транзисторными ключами в составе ЭБУ независимо друг от друга.

При двухразрядном управлении цифровым клапаном, ЭБУ проверяет работу системы EGR, открывая каждый из двух каналов по отдельности и фиксируя реакцию датчика кислорода. При отличии сигнала датчика кислорода от ожидаемого ЭБУ записывает в память соответствующий код ошибки.

При трехразрядном управлении цифровым клапаном тестирование сводится к контролю сигнала датчика давления во впускном коллекторе, где разрежение должно изменяться соответствующим образом.

Рис. 12. Цифровой клапан с двумя отверстиями:

1 — второй соленоид,

2 — первый соленоид

Система с тремя клапанами проверяется аналогично с такими же наблюдаемыми последствиями. Если при коммутации одного из соленоидов режим работы двигателя не изменяется, то этот соленоид неисправен или нет поступления выхлопных газов через его проходное отверстие.

При диагностировании цифровых клапанов EGR двигатель прогревают, регулятор холостых оборотов должен быть отключен, в противном случае ЭБУ будет их стабилизировать.

На рис. 12 показан двухразрядный цифровой клапан EGR. При замыкании перемычкой на “массу” клеммы С соленоида 1 обороты двигателя должны уменьшиться и вернуться к прежнему значению после снятия перемычки. Если замкнуть клемму А второго соленоида, где сечение проходного отверстия больше, обороты уменьшатся сильнее, двигатель заработает неустойчиво и может заглохнуть.