ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ БОРТОВОЙ ДИАГНОСТИКИ ДВИГАТЕЛЕЙ СЕМЕЙСТВА ЯМЗ-530
Постановление Правительства РФ об утверждении технического регламента «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ» и Правила ЕЭК ООН № 49 (пересмотр 5) определяют ключевые требования к экологичности выпускаемых двигателей. В соответствии с этими документами, дизельные двигатели должны обеспечивать определенный уровень выбросов вредных веществ с ОГ, соответствующий экологическому классу. Данное требование также распространяется и на двигатели, находящиеся в эксплуа-тации. Таким образом, для подтверждения соответствия экологическим требованиям в процессе всего срока службы, обязательным является наличие системы бортовой диагностики (БД).
Данная система должна обладать следующими основными функциями:
1. Диагностика компонентов, нарушение в работе которых приводит к увеличению выбросов вредных веществ.
2. Хранение кодов неисправностей.
3. Информирование водителя о наличии неисправностей в системе управления двигателем при помощи диагностической лампы (MIL - Malfunction Indicator Lamp) системы БД. Таким образом, на панели приборов ТС устанавливаются две диагностические лампы: одна для контроля ЭСУД (EDC), другая для контроля системы БД (EOBD).
4. Обеспечение стандартизованного интерфейса для работы с диагностическим оборудованием.
ПЕРЕЧЕНЬ КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ, КОНТРОЛИРУЕМЫХ СИСТЕМОЙ БД
СИСТЕМЫ И КОМПОНЕНТЫ ДВИГАТЕЛЯ
- Датчик давления и температуры наддувочного воздуха. Контролирует параметры воздуха, поступающего во впускной коллектор, до смешивания с рециркулирующими отработавшими газами.
- Датчик температуры воздуха. Контролирует температуру воздуха (смеси) во впускном коллекторе после смешивания его с рециркулирующими отработавшими газами.
- Датчик атмосферного давления.
- Датчик давления и температуры масла.
- Датчик температуры охлаждающей жидкости.
- Датчик положения педали акселератора.
- Система наддува.
- Охладитель наддувочного воздуха (ОНВ).
ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА
- Датчик частоты вращения коленчатого вала.
- Датчик частоты вращения распределительного вала (датчик фазы).
- Датчик давления и температуры топлива.
- Датчик давления топлива в рампе.
- Дозирующее устройство с электромагнитным клапаном, управляющее производи-тельностью топливного насоса высокого давления.
- Форсунка. Контролирует время активации электромагнитного клапана, цикловую подачу.
СИСТЕМА ОГРАНИЧЕНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА
- Датчик положения заслонки рециркуляции ОГ.
- Клапан заслонки EGR (пропорциональный).
- Радиатор отработавших газов.
- Датчик давления и температуры наддувочного воздуха, установленный на впуске до смешивания с рециркулирующими отработавшими газами.
- Датчик температуры воздуха (смеси), установленный на впуске после смешивания с рециркулирующими отработавшими газами. Используется для контроля эффективности радиатора отработавших газов.
СИСТЕМА ОГРАНИЧЕНИЯ ВЫБРОСОВ «ТВЕРДЫХ» ЧАСТИЦ
- Сажевый фильтр.
- Датчик дифференциального давления,.
ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПОВ РАБОТЫ СИСТЕМЫ БД
Система БД производит мониторинг систем двигателя, нарушение работы которых приводит к увеличению выбросов вредных веществ с отработавшими газами.
Классы ошибок:
- «Нестираемая». Предусмотрен для ошибок, связанных с превышением уровня NOx. Время хранения кода (неактивной) ошибки составляет 400 суток или 9600 часов работы двигателя, код не может быть удален при помощи диагностического прибора.
- «Стираемая». Для прочих ошибок (перепад давления на сажевом фильтре и ошибки электрического питания датчиков и исполнительных механизмов). Время хранения кода (неактивной) ошибки составляет 40 циклов прогрева или 100 часов.
Основные состояния ошибок при их регистрации ЭБУ:
- 0 - ошибки отсутствуют;
- 1 - ошибки обнаружены и проходят проверку;
- 2 - ошибки подтверждены и сохранены как активные (при этом активируется лампа MIL);
- 3 - ошибки сохранены как неактивные (лампа MIL деактивируется).
Переход из состояния 1 в состояние 2 - если ошибка подтвердилась в течение трех запусков или ездовых циклов (в зависимости от ошибки). Переход из состояния 2 в состояние 3 - если неисправность не фиксировалась в течение одного рабочего цикла. Переход из состояния 3 в состояние 0 - согласно классу ошибки (Стираемая/Нестираемая).
Код неисправности сохраняется для каждой зафиксированной и подтвержденной неисправности, при этом активизируется лампа MIL. Код неисправности однозначно определяет проблемную систему, либо компонент двигателя.
Система БД отвечает функциональным требованиям, приведенным в ISO 15031.
КОНТРОЛЬ СИСТЕМЫ ОГРАНИЧЕНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА
На двигателях экологического уровня Евро-4 производства ОАО «Автодизель» для снижения выбросов оксидов азота применяется система рециркуляции отработавших газов (EGR). Для контроля работоспособности системы EGR (соответствие действительного положения заслонки заданному) используется датчик положения заслонки EGR. Контролируемые параметры: отклонение положения заслонки EGR от заданного положения, целостность электрической цепи.
Для контроля эффективности радиатора ОГ применяется датчик температуры воздуха (смеси наддувочного воздуха и рециркулирующих газов). Контролируемый параметр: температура смеси.
Для распознавания ситуаций, связанных с блокировкой потока рециркулируемых газов, используется величина разности температур наддувочного воздуха до и после смешивания с рециркулируемыми газами. Контролируемые параметры: температура наддувочного воздуха (до смешивания с рециркулируемыми газами) и температура смеси (после смешивания).
Система БД контролирует систему EGR на предмет серьезного функционального несрабатывания, которое включает в себя:
- полный демонтаж системы или изменение ее конструкции;
- неисправность клапана заслонки EGR (пропорциональный клапан);
- неисправность датчика положения заслонки EGR;
- неисправность датчика температуры воздуха;
- неисправность датчика давления и температуры наддувочного воздуха;
- недостаточная эффективность радиатора отработавших газов.
Если сбой фиксируется, его код сохраняется с указанием точной причины сбоя. В случае неисправностей, касающихся превышения выбросов оксидов азота, система БД удовлетворяет требованиям регулирующего документа, касающихся нестираемых кодов сбоя и ограничителей крутящего момента.
КОНТРОЛЬ СИСТЕМЫ ОГРАНИЧЕНИЯ ВРЕДНЫХ ЧАСТИЦ
На двигателях экологического уровня Евро-4 производства ОАО «Автодизель» для нейтрализации «твердых» частиц применяется сажевый фильтр. Для контроля работоспособности сажевого фильтра используется датчик дифференциального давления. Контролируемый параметр: перепад давления на сажевом фильтре.
Система БД контролирует систему ограничения выбросов «твердых» частиц на предмет серьезного функционального несрабатывания, что, в свою очередь, включает:
- удаление сажевого фильтра;
- засорение сажевого фильтра отложениями золы;
- неисправность датчика дифференциального давления.
КОНТРОЛЬ СИСТЕМЫ ТОПЛИВОПОДАЧИ
Система БД контролирует электронные компоненты на предмет обрыва электрических цепей, оценивает работоспособность отдельных компонентов и систему топливоподачи в целом.
АЛГОРИТМ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА
Контроль выбросов NOx с отработавшими газами двигателя осуществляется косвенным путем посредством мониторинга компонентов системы EGR. В случае положительного отклонения регулируемого параметра (положение штока заслонки) от заданного значения свыше установленного предела, диагностируется ошибка, связанная с превышением выбросов NOx.
Снижение эффективности радиатора отработавших газов и/или ОНВ также приводит к увеличению выбросов NOx с ОГ, поэтому программный мониторинг, реализованный в программном обеспечении ЭБУ, включает и слежение за температурой наддувочного воздуха. При превышении предельного значения температуры (соответствующего величине вредных выбросов NOx с ОГ больше порогового значения, указанного в требованиях к системе БД), диагностируется ошибка.
Прочие неисправности, приводящие к блокировке потока рециркулируемых газов, определяются путем контроля перепада температур между датчиками наддувочного воздуха до и после смешивания с рециркулируемыми газами.
Уровень выбросов, соответствующий определенной неисправности, соотносится с выбросами оксидов азота по испытательному циклу (ESC) с целью определения момента превышения порогового значения удельных выбросов для системы БД.
ОГРАНИЧИТЕЛЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА
Система БД активирует ограничитель крутящего момента после выявления следующих неисправностей:
- любая неисправность, которая приводит к превышению оксидов азота более 5 г/кВт·ч при измерении по циклу ESC;
- любая неисправность любого компонента, используемого для обеспечения работоспособности системы контроля оксидов азота (например, система EGR).
Если неисправность любого компонента, участвующего в диагностике системы контроля оксидов азота (например, система EGR), сохраняется в течение 50 часов, то активируется ограничитель крутящего момента.
Если система БД определила необходимость ввода в действие ограничителя крутящего момента, последний должен быть задействован, когда скорость ТС равна нулю.
Ограничитель крутящего момента должен быть отключен, когда условий его активации больше не существует и двигатель работает на холостом ходу.
ОПИСАНИЕ ОГРАНИЧЕНИЙ ПО ВНЕШНЕЙ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКЕ
Если ограничитель крутящего момента введен в действие, то крутящий момент двигателя не должен превышать следующих величин (в соответствии с текстом Правил ЕЭК ООН № 49 рев. 5:
а) 60% от максимального крутящего момента двигателя для транспортных средств категорий N3 > 16 тонн, M1 > 7,5 тонн, M3/III и M3/B > 7,5 тонн1;
б) 75% от максимального крутящего момента двигателя для транспортных средств категорий N1, N2, N3 ≤ 16 тонн, 3,5 < M1 ≤ 7,5 тонн, M2, M3/I, M3/II, M3/A и M3/B ≤ 7,5 тонн.
Ограничителем крутящего момента не оснащаются двигатели или транспортные средства, предназначенные для использования вооруженными силами, аварийно-спасательными службами, противопожарными службами и службами скорой медицинской помощи. Отключение функции ограничения мощности производится только изготовителем двигателя или ТС, причем для целей надлежащей идентификации в рамках семейства двигателей предусматривается особый тип двигателя.
ЛАМПА СИГНАЛИЗАЦИИ НЕИСПРАВНОСТЕЙ В СИСТЕМЕ БД
Лампа сигнализации неисправностей (MIL – Malfunction Indicator Lamp) устанавливается производителем ТС на приборную панель. Лампа MIL информирует водителя о неисправности того или иного компонента
ДАТЧИКИ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ОТРАБОТАВШИХ ГАЗАХ СИСТЕМЫ БД
Для контроля выбросов вредных веществ в ОГ на двигатели семейства ЯМЗ-530 с системой БД дополнительно устанавливаются два датчика: датчик температуры воздуха и датчик дифференциального давления. Последний датчик измеряет перепад давления на сажевом фильтре и может быть закреплен как на двигателе (место согласовывается с производителем ТС), так и на шасси ТС (прикладывается в комплект поставки двигателя, идущего на комплектацию изделия). Электрическая схема подключения датчиков приведена на рисунке А1 в приложении А.
ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА (СИСТЕМА БД)
Датчик температуры воздуха TF-L, измеряет температуру смеси наддувочного воздуха с рециркулирующими газами во впускном коллекторе. Датчик установлен во впускном коллекторе головки цилиндров. Сигнал датчика используется ЭБУ для контроля эффективности радиатора отработавших газов.
