Mazda: пропуски зажигания двигателя [SKYACTIV-G ]
Как работает система контроля пропусков зажигания и для чего нужна коррекция профиля ротора коленчатого вала двигателя [SKYACTIV-G] Mazda
Под пропуском зажигания в контексте этого материала следует понимать отсутствие воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя. Помимо хорошо известных причин пропусков зажигания таких, как проблемы с искрообразованием, нарушения состава топливовоздушной смеси при неисправностях форсунок, низкая компрессия в цилиндрах двигателя, есть ряд причин, связанных с методикой определения пропусков и неучитываемых при диагностике этой распространенной неисправности.
Как будет показано ниже, воздействие на частоту вращения коленчатого вала силы или момента сил со стороны любой из систем а/м: системы зарядки или кондиционирования через ремнь привода вспомогательных агрегатов, усилителя руля, трансмиссии и других, неотфильтрованное алгоритмами системы контроля пропусков зажигания, может привести к фиксированию ложного пропуска. В статье использованы данные, основанные на работе системы бортовой диагностики
Входным сигналом для системы контроля пропусков зажигания (монитора пропусков зажигания) является сигнал датчика положения коленчатого вала (СКР), формируемый при вращении ротора. Сигнал принимается и обрабатывается блоком управления двигателем (PCM) и передается монитору пропусков зажигания в виде длительности сигнала датчика СКР. Монитор использует величину изменения длительности сигнала для расчета ускорения коленчатого вала с целью обнаружения пропусков зажигания.
Вся обработка пропусков зажигания выполняется программным обеспечением блока РСМ. Для контроля пропусков зажигания используются две разные системы. Система с низкой скоростью передачи данных (LDR) и система с высокой скоростью передачи данных (HDR).
Система с низкой скоростью передачи данных
Монитор пропусков зажигания LDR использует сигнал положения коленчатого вала с низкой скоростью передачи данных (т. е. однократный опорный сигнал для каждого события в цилиндре). PCM вычисляет скорость вращения коленчатого вала для каждого цилиндра на основе этого референсного сигнала положения коленчатого вала.
Ускорение поршня каждого цилиндра можно рассчитать, используя последовательные значения скорости. Изменения общих оборотов двигателя устраняются путем вычитания среднего ускорения поршней за полный цикл работы двигателя. Затем ускорение коленчатого вала обрабатывается тремя алгоритмами.
Первый алгоритм оптимизирован для обнаружения нерегулярных паттернов пропусков зажигания (PC signal). Алгоритм изучает нормальную схему ускорения поршней на основе наиболее хороших событий зажигания и горения смеси в цилиндрах, а затем может точно обнаружить отклонения от этой схемы.
Второй алгоритм оптимизирован для паттернов работы парных цилиндров (PC-rev signal). Алгоритм сравнивает ускорение поршня с противофазным ему поршнем при чередовании тактов их работы. Алгоритм изучает нормальные закономерности, повторяющиеся при каждом обороте двигателя, и затем может точно обнаружить отклонения между парными цилиндрами.
Третий алгоритм представляет собой обработку нефильтрованного сигнала ускорения (Non-filtered signal), который является сигналом общего назначения для всех схем, включая многоцилиндровые схемы двигателей.
Система с высокой скоростью передачи данных
Монитор пропусков зажигания с высокой скоростью передачи данных (HDR) использует сигнал положения коленчатого вала с высокой скоростью передачи данных (т. е. один опорный сигнал измерения длительности на каждые 2 зуба, всего 36 измерений за два оборота коленчатого вала двигателя на колесе с зубьями 36-1).
Этот сигнал высокого разрешения обрабатывается цифровым фильтром нижних частот. Фильтр нижних частот фильтрует сигнал скорости коленчатого вала с высоким разрешением, чтобы удалить часть крутильных колебаний коленчатого вала, которые превращают сигнал в шум. Два фильтра нижних частот используются для повышения способности обнаружения: «базовый» фильтр и более агрессивный фильтр для повышения эффективности определения пропусков конкретного цилиндра на высоких оборотах.
Это значительно улучшает возможности обнаружения непрерывных пропусков зажигания в отдельных цилиндрах вплоть до красной линии отсечки оборотов. Затем ускорение с высоким разрешением можно рассчитать, используя последовательные значения скорости. Изменения общих оборотов двигателя устраняются путем вычитания среднего ускорения двигателя за полный цикл работы двигателя.
Затем ускорение коленчатого вала обрабатывается тремя алгоритмами, аналогичными системе LDR. Заключительный этап заключается в децимации сигналов высокого разрешения путем выбора пиковых значений ускорения в пределах окна для каждого цилиндра. Полученные в результате значения отклонения от ускорения цилиндров используются для оценки пропусков зажигания.
Общий алгоритм обработки сигналов пропуска зажигания
Ускорение, которому подвергается поршень во время нормального зажигания и горения смеси в каждом из цилиндров, напрямую связано с величиной крутящего момента, создаваемого цилиндром. Вычисленные значения ускорения поршня сравниваются с пороговым значением ускорения для пропуска зажигания, которое постоянно корректируется на основе предполагаемого крутящего момента двигателя. Отклоняющиеся ускорения, превышающие порог, условно маркируются как пропуски.
Пороговый коэффициент используется для компенсации порогов снижения амплитуды сигнала в условиях позднего угла опережения зажигания. Регулировки пороговых значений также могут применяться для компенсации снижения крутящего момента во время переключения передач, а также для компенсации изменений при передаче крутящего момента в трансмиссии, связанных с включением муфты блокировки гидротрансформатора.
Вычисленные значения девиантного ускорения также оцениваются на предмет шума. Обычно пропуски зажигания приводят к несимметричной потере ускорения цилиндров. Механический шум, такой как неровная дорога или колебания коленчатого вала при низких оборотах и высокой нагрузке, будет вызывать симметричные положительные изменения ускорения.
Пределы шума рассчитываются путем применения отрицательного коэффициента к порогу пропуска зажигания. Если пределы шума превышены, создается шумовой сигнал, и контроль пропусков зажигания приостанавливается на короткий промежуток времени. Отклоняющееся ускорение без шума, превышающее заданный порог, считается пропуском зажигания.
Количество пропусков зажигания за период 200 и 1000 оборотов коленчатого вала
Количество пропусков зажигания подсчитывается за непрерывный период 200 и 1000 оборотов коленчатого вала двигателя. (Счетчики оборотов не сбрасываются, если контроль пропусков зажигания временно отключен, например, в режиме отрицательного крутящего момента при торможении двигателем и т. д.) В конце периода оценки (блока) вычисляется общая частота пропусков зажигания и частота пропусков зажигания для каждого отдельного цилиндра.
Частота пропусков зажигания оценивается каждые 200 оборотов (тип A) и сравнивается с пороговым значением, полученным из таблицы частоты вращения/нагрузки двигателя. Этот порог пропуска зажигания предназначен для предотвращения повреждения нейтрализатора отработавших газов из-за длительного воздействия слишком высокой температуры (870 °C для обычного покрытия Pt/Pd/Rh, 900 °C для улучшенного покрытия Pt/Pd/Rh и 1000 °C для покрытия, содержащего только палладий).
Когда порог пропуска зажигания превышен, температурная модель нейтрализатора рассчитывает температуру его среднего слоя. Если температура превышает порог повреждения нейтрализатора, индикатор неисправности двигателя (MIL) мигает с частотой 1 Гц, пока присутствуют пропуски зажигания. Если пропуски зажигания возникают снова в следующем цикле движения, загорается индикатор MIL.
При высоких оборотах и больших нагрузках двигателя монитор постоянно оценивает частоту пропусков зажигания в течение каждых 200 оборотов. Если в блоке на 200 оборотов накопилось достаточное количество пропусков зажигания, и порог пропуска зажигания уже превышен до достижения конца блока, монитор немедленно объявит о неисправности, а не будет ждать окончания блока. Это улучшает способность монитора предотвращать повреждение катализатора.
Если в одном цилиндре установлено, что пропуски зажигания постоянно превышают критерии повреждения нейтрализатора отработавших газов ( > 90% пропусков зажигания, относящихся к одному цилиндру), монитор инициирует управление функциями режима отказа (FMEM), чтобы предотвратить повреждение нейтрализатора. Топливная форсунка этого цилиндра будет отключена минимум на 30 секунд. Одновременно на 6- и 8-цилиндровых двигателях можно отключить до двух цилиндров, а на 4-цилиндровых двигателях отключить один цилиндр.
Регулирование подачи топлива перейдет в разомкнутый контур, а целевое значение лямбда будет немного обеднено (~ 1,05). Программное обеспечение также может использовать дроссельную заслонку для ограничения потока воздуха (ограничения наддува) на двигателях GTDI для дополнительной защиты компонентов выхлопной системы.
Через 30 секунд инжектор снова включается, и система возвращается к нормальной работе. На некоторых автомобилях программное обеспечение может продолжать работу FMEM дольше 30 секунд, если в конце 30-секундного периода двигатель работает на высоких оборотах или под нагрузкой. Программное обеспечение будет ждать состояния низкого расхода воздуха (от 1 до 5 секунд), чтобы выйти из FMEM. Это защищает катализатор, если ошибка пропуска зажигания все еще присутствует, когда топливная форсунка снова включается.
Если пропуски зажигания в этом цилиндре снова обнаруживаются после 200 оборотов (около 5–10 секунд), топливная форсунка снова отключается, и процесс повторяется до тех пор, пока пропуски зажигания не исчезнут. Обратите внимание, что неисправности первичной цепи катушки зажигания приводят к такому же типу отключения топливных форсунок.
Если конкретный цилиндр не может быть определен, система управления подачей топлива все равно будет работать в разомкнутом контуре и ориентироваться на небольшое обеднение лямбды (~ 1,05), чтобы ограничить температуру нейтрализатора. Если уровень топлива в баке ниже 15%, устройство контроля пропусков зажигания продолжает оценивать пропуски зажигания в течение каждых 200 оборотов, чтобы определить, присутствуют ли пропуски зажигания, повреждающие нейтрализатор с целью задействования FMEM и в этом случае. Количество пропусков по типу А отображает параметр двигателя PID: MF_CAT.
Частота пропусков зажигания также оценивается каждые 1000 оборотов и сравнивается с пороговым значением загрязняющих выбросов в атмосферу (тип B), которая может представлять собой либо одно превышение на 1000 оборотов при запуске, либо четыре последующих превышения на 1000 оборотов в цикле езды после перезапуска двигателя.
Если пропуск зажигания обнаружен, но не может быть отнесен к конкретному цилиндру, сохраняется ошибка P0300. Это может произойти на некоторых автомобилях при более высоких оборотах двигателя, например, выше 3500 об/мин. Количество пропусков по типу В отображает параметр двигателя PID: MF_EMI.
Обнаружение неровной дороги
Монитор пропусков зажигания включает в себя систему обнаружения неровной дороги (RRD) для устранения ложных показаний пропусков зажигания из-за плохого дорожного покрытия или движения по бездорожью, которые могу привести к изменению частоты вращения коленчатого вала. Система RRD использует данные датчиков скорости колес ABS для оценки неровных дорожных покрытий при движении по ним. Это более точный метод определения неровной дороги по сравнению с другими методами, основанными на обратной связи трансмиссии и двигателя посредством измерения скорости коленчатого вала.
В случае сбоя системы RRD выходной сигнал RRD будет игнорироваться, а монитор пропусков зажигания останется активным. Отказ системы RRD может быть вызван сбоем любого из входных сигналов алгоритма. Сюда входят датчики скорости колес ABS, датчик педали тормоза или аппаратные сбои шины CAN. Конкретные коды DTC указывают на источник неисправностей этих компонентов.
В системе RRD также выполняется резервная проверка, чтобы убедиться, что RRD не зависла в активированном состоянии из-за других непредвиденных причин. Если система RRD указывает на неровную дорогу в условиях низкой скорости автомобиля, когда этого не ожидается, выходной сигнал RRD будет игнорироваться, а монитор пропусков зажигания останется активным.
Коррекция профиля ротора коленчатого вала
Программное обеспечение «Коррекция профиля» используется для изучения и исправления механических неточностей в положении коленчатого вала при технологическом отклонении расстояния между зубьями ротора коленвала.
Поскольку сумма всех углов между зубьями ротора коленчатого вала должна равняться 360°, для каждого интервала выборки пропусков зажигания можно рассчитать поправочный коэффициент, который сделает все углы между отдельными зубьями равными. Система пропуска зажигания LDR запоминает один поправочный коэффициент профиля на каждый цилиндр (например, 4 поправочных коэффициента для 4-цилиндрового двигателя), а система HDR запоминает 36, 40 или 60 поправочных коэффициентов в зависимости от количества зубьев колеса коленчатого вала (например, 35 для некоторых двигателей V6).
Поправки рассчитываются на основе данных интервала выборки пропусков зажигания в течение нескольких циклов двигателя. Поправочные коэффициенты представляют собой среднее значение выбранного количества выборок. Чтобы гарантировать точность этих поправок, на входящие значения устанавливается допуск, так что индивидуальный поправочный коэффициент должен повторяться в пределах допуска во время обучения. Это необходимо для уменьшения возможности обучения неверным корректировкам из-за изменений скорости коленчатого вала.
Неточности в расстоянии между зубьями колеса могут привести к ложной индикации пропуска зажигания. Поэтому после сброса модуля PCM (сброса Keep Alive Memory, отключения аккумуляторной батареи), монитор контроля пропусков зажигания неактивен до тех пор, пока не будут внесены новые данные профиля. Используются два метода коррекции профиля обучения:
• Коррекция нейтрального профиля и энергонезависимая память
• Коррекция профиля при движения а/м с замедлением
Коррекция нейтрального профиля и энергонезависимая память
Обучение нейтральному профилю используется в конце линии сборки а/м для обучения коррекции профиля с помощью серии одного или нескольких изменений положения дроссельной заслонки в режиме принудительного холостого хода. Это позволяет активировать монитор пропусков зажигания на сборочном заводе.
Поправочные коэффициенты профиля обучения при нейтральных условиях на высокой скорости (3000 об/мин) по сравнению с замедлением оптимизируют поправочные коэффициенты для более высоких оборотов там, где они больше всего необходимы, и устраняют эффекты трансмиссии и дорожного шума. Это улучшает характеристики сигнал/шум, что означает улучшение возможностей обнаружения.
Коэффициенты коррекции профиля, полученные на сборочном заводе, сохраняются в энергонезависимой памяти. Это устраняет необходимость в определенных циклах езды клиента на а/м.
Однако, возможно, потребуется повторно изучить профили ротора в сервисном центре с использованием процедуры обслуживания, если выполняются основные работы с двигателем или заменяется PCM. На некоторых автомобилях стратегия коррекции нейтрального профиля является единственным методом, используемым для обучения коррекции профиля.
В случае потери содержимого энергонезависимой памяти (установлен новый PCM) поправочные коэффициенты теряются и их необходимо заново запомнить. Стратегия коррекции нейтрального профиля доступна на большинстве автомобилей с бензиновыми двигателями. Он недоступен на автомобилях с гибридными электродвигателями и дизельными двигателями.
Коррекция профиля при движения а/м с замедлением
Этот метод был традиционным методом обучения коррекции профиля до введения коррекции нейтрального профиля. Сейчас он используется только как дополнительный метод. Для а/м Ford выполняется при движении со скоростью 97–64 км/ч.
Чтобы предотвратить влияние различий в качестве топлива при его заправке или сгорании при воздействии корректирующих факторов, обучение выполняется во время отключения подачи топлива при замедлении (DFSO). Это можно сделать при закрытой дроссельной заслонке, без торможения при отсечке подачи топлива в диапазоне скоростей от 97 до 64 км/ч (для а/м Ford ) после превышения скорости 97 км/ч (вероятно, это соответствует условиям выезда с автострады).
Чтобы минимизировать время обучения поправочным коэффициентам, при наличии условий для обучения можно использовать более агрессивную стратегию DFSO. Коррекции обычно запоминаются при одном замедлении на скорости от 97 до 64 км/ч, но может потребоваться до трех таких замедлений или большее количество более коротких замедлений. Для а/м Mazda эта процедура называется проверкой повторяемости пропусков зажигания.
Процедура проверки повторяемости
1. Управляйте автомобилем со скоростью 40 км/ч {25 миль в час} или выше.
2. Переключитесь на 3-ю передачу и резко разгоните автомобиль до скорости 60 км/ч {37 миль/ч} (чтобы включить систему контроля пропусков зажигания).
3. Отпустите педаль акселератора и замедлите скорость автомобиля до 40 км/ч {25 миль/ч} без нажатия педали тормоза.
4. Повторите шаги с 1 по 3 выше 5 раз.
Описание кодов DTC, регистрируемых монитором пропусков:
• P0300:00: Обнаружены нерегулярные пропуски зажигания
• P0301:00: Обнаружен пропуск зажигания в цилиндре №1
• P0302:00: Обнаружен пропуск зажигания в цилиндре №2
• P0303:00: Обнаружен пропуск зажигания в цилиндре №3
• P0304:00: Обнаружен пропуск зажигания в цилиндре №4
Условия определения:
• Выполняется одно из следующих условий:
– Частота пропусков зажигания на каждые 200 оборотов коленчатого вала превышает специфицируемое значение (пропуски зажигания, которые могут повредить каталитический нейтрализатор ОГ)
– Частота пропусков зажигания на каждые 1000 оборотов коленчатого вала превышает специфицируемое значение (количество пропусков зажигания не соответствует экологическим нормам выбросов ОГ)
Предварительные условия:
• Напряжение батареи: 9—18 В*1
• Частота вращения двигателя: 500—4500 об/мин*1
• Температура охлаждающей жидкости двигателя: 20 °C {68 °F} или выше*1
• Отсутствие прокрутки коленчатым валом
• Отсутствие заглохания двигателя
• Контроль отсечки подачи топлива не реализован
• Изучение допусков на профиль вращения ротора коленчатого вала завершено
• Частота оборотов двигателя стабилизирована (не сразу после переключения передачи)
*1: Значение можно проверить, отобразив PID с помощью M-MDS.
Период определения неисправности:
• 200 оборотов коленчатого вала (пропуски зажигания, которые могут повредить каталитический нейтрализатор)
• 1000 оборотов коленчатого вала (пропуски зажигания, противоречащие нормам выбросов)
Ездовой цикл:
• 2 последовательных ездовых цикла (1 ездовой цикл = «завел-поехал-заглушил»)
Тип самопроверки:
• Самопроверка CMDTC (по кодам постоянной памяти)
Используемый датчик для определения DTC:
• Датчик положения коленчатого вала (CKP)
• Датчик массового расхода воздуха (MAF)
• Датчик абсолютного давления (MAP)
Отказобезопасная функция:
• Ограничивает количество всасываемого воздуха
• Выполняет отсечку подачи топлива (если каталитический нейтрализатор может быть поврежден, выполняет отсечку подачи топлива в цилиндр, где обнаружено больше всего пропусков зажигания)
Состояние автомобиля при определении DTC:
• Пропуски зажигания, которые могут повредить каталитический нейтрализатор (количество ездовых циклов: 1):
– Мигает лампочка индикатора Check Engine (MIL) и записывается неподтвержденный код DTC
• Ездовой цикл сразу после вышеуказанного ездового цикла (количество ездовых циклов: 2):
– Неисправность определена (код подтвержден): горит индикатор проверки двигателя Check Engine (MIL)
– Неисправность не определена: неподтвержденный код, записанный в ездовом цикле 1, очищен из памяти
• Неустойчивые обороты холостого хода, плохая динамика а/м, заглохание двигателя
Возможная причина:
• Неправильная работа системы зажигания:
– Неисправность свечи зажигания
– Неисправность жгута проводов или разъема, связанного с катушкой зажигания
– Неисправность катушки зажигания
• Неисправность топливной форсунки:
– Неправильная работа топливной форсунки
– Неисправность жгута проводов, связанного с топливной форсункой
• Неустойчивый входной сигнал блока PCM:
– Неисправность сигнала датчика CKP
– Неисправность сигнала датчика ЕСТ
– Неисправность сигнала датчика массового расхода воздуха MAF
– Неисправность сигнала датчика MAP
– Неисправность сигнала датчика IAT №1
– Неисправность сигнала датчика APP
– Неисправность сигнала датчика TP
– Неисправность сигнала VSS
– Неисправность соответствующего разъема или контактов
– Сопутствующая неисправность жгута проводов
• Неисправность трехходового электромагнитного клапана
• Износ приводного ремня или попадание на него масла
• Неисправность автоматического натяжителя приводного ремня
• Подсос воздуха в системе впуска воздуха (между впускным коллектором и головкой блока цилиндров)
• Неисправность двигателя:
– Недостаточная компрессия двигателя
– Утечка охлаждающей жидкости двигателя в камеру сгорания
• Неисправность РСМ
