Описание ЯМЗ - Автозапчасти и автоХитрости

Перейти к контенту

Главное меню:

Хитрости > - ALL - > Двигатели > ЯМЗ
Описание двигателей ЯМЗ 5340 / 536 и их модификаций

ВВЕДЕНИЕ
Для выполнения требований законодательства по ограничению токсичности отработавших газов, требуется очень точное регулирование количества впрыскиваемого топлива и момента начала впрыска в зависимости от таких параметров, как температура окружающего воздуха, частота вращения коленчатого вала, нагрузка, высота над уровнем моря и других. Даже самые небольшие отклонения в управлении подачей топлива отрицательно сказываются на плавности, шумности и экологических показателях работы двигателя.
В аккумуляторной топливной системе Common Rail (CR) процессы создания высокого давления и впрыска разделены. Высокое давление создается независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя и количества впрыскиваемого топлива. Топливо, готовое для впрыска, находится под высоким давлением в аккумуляторе. Начало подачи (угол опережения впрыска) и количество впрыскиваемого топлива (цикловая подача) рассчитываются программой, заложенной в электронном блоке управления. ЭБУ выдает управляющий сигнал на соответствующие электромагнитные клапаны, в результате чего осуществляется впрыск форсункой в каждый цилиндр в соответствии с порядком их работы. Такое управление форсунками позволяет устанавливать оптимальную характеристику впрыска.
Таким образом, задачей топливной системы является обеспечение точной дозировки, а также равномерное распределение цикловой подачи топлива по цилиндрам двигателя.
В свою очередь, выполнение этой задачи может быть обеспечено только при помощи электронных систем управления, которые еще осуществляют непрерывный мониторинг функций системы впрыска топлива, влияющих на содержание вредных веществ в отработавших газах транспортного средства.
Регулирование количества впрыскиваемого топлива и момента начала подачи осуществляется электронной системой управления двигателем при помощи электромагнитных клапанов.

СОКРАЩЕНИЯ
АКБ – аккумуляторная батарея;
АКП – автоматическая коробка передач;
БД – бортовая диагностика;
ВМТ – верхняя мертвая точка;
ИС – инструкция специальная;
КП – коробка передач;
ОГ – отработавшие газы;
ОЖ – охлаждающая жидкость;
ОНВ – охладитель наддувочного воздуха;
РОГ – рециркуляция отработавших газов;
РЭ – руководство по эксплуатации;
ТКР – турбокомпрессор;
ТНВД – топливный насос высокого давления;
ТС – транспортное средство;
СЦ – сервисный центр;
ЭБУ – электронный блок управления;
ЭДС – электродвижущая сила;
ЭСУД – электронная система управления работой двигателем;
ABS – Anti-lock braking system - антиблокировочная система, предотвращающая блокировку колёс транспортного средства при торможении;
ASR –Automatic Slip Regulation - автоматическая антипробуксовочная система, основной функцией которой служит предотвращение пробуксовки ведущих колес автомобиля;
CAN - Controller Area Network - сеть контроллеров. Это название стандарта промышленной сети, ориентированного, прежде всего на объединения в единую сеть различных устройств и датчиков. Применительно к автомобилю, CAN - это устройство, которое дает возможность объединить и использовать максимально большое количество функций и свойств различных электронных устройств;
CR - Common Rail - общая магистраль;
EEPROM - Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory - электрически стираемая перепрограммируемая энергонезависимая память;
ECU – Electronic Control Unit - электронный блок управления;
EDC – Elektronic Diesel Control - электронная система управления работой двигателем;
EGR – Exhaust Gas Recirculation - рециркуляция отработавших газов.
EOBD - European On Board Diagnosis – Европейская система бортовой диагностики;
ESC - European steady state cycle - европейский цикл испытаний в установившихся режимах. Определяет уровень выбросов вредных веществ в ОГ и состоит из 13 установившихся режимов;
NTC - Negative Temperature Coefficient - отрицательный коэффициент сопротивления;
MIL – Malfunction Indicator Lamp - лампа сигнализации неисправностей системы EOBD;
MProp – (Magnet Proportional - пропорциональный электромагнитный клапан) - дозирующее устройство с электромагнитным клапаном;
MeUn – (Metering Unit – дозатор) - дозирующее устройство с электромагнитным клапаном;
RAM - Random Access Memory - память с произвольным доступом или оперативная память, иначе ОЗУ - оперативное запоминающее устройство.

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ
Электронная система управления двигателем (ЭСУД или EDC – Electronic Diesel Control) позволяет точно и дифференцированно регулировать параметры процесса впрыскивания топлива, что обеспечивает выполнение многочисленных требований, которые ставятся перед современными двигателями.
Снижение расхода топлива и содержания вредных веществ (NOx - оксиды азота, СО - окись углерода, СН - углеводороды, «твердые» частицы) в отработавших газах являются главными задачами, стоящими перед разработчиками двигателей. Кроме того, большое влияние на развитие современных двигателей оказывают возросшие требования к уровню комфорта современных транспортных средств (ТС). В связи с этим постоянно ужесточаются ограничения по уровню шума работы двигателя.
В результате, возросли требования к системам управления двигателем и впрыска топлива в области:
• высоких давлений впрыскивания;
• формирования процесса впрыскивания;
• многофазного впрыскивания (основного, предварительного и дополнительного);
• регулирования количества впрыскиваемого топлива, давления наддувочного воздуха и момента начала впрыска в зависимости от условий работы двигателя;
• подачи дополнительного количества топлива при пуске двигателя в зависимости от температуры окружающего воздуха;
• регулирования частоты вращения коленчатого вала при работе двигателя на холостом ходу независимо от нагрузки;
• регулирования рециркуляции отработавших газов;
• регулирования скорости движения ТС;
• высокой точности регулирования момента начала впрыскивания и количества впрыскиваемого топлива на протяжении всего срока службы двигателя.
ЭСУД способна обеспечить выполнение всех вышеупомянутых требований благодаря применению микропроцессоров.
В отличие от механических систем регулирования, где водитель, нажимая педаль акселератора, непосредственно задает цикловую подачу, в ЭСУД задается величина крутящего момента, при этом в ЭБУ передается положение педали акселератора. Запрошенная водителем величина крутящего момента корректируется, исходя из текущего режима работы двигателя и показаний датчиков системы. В калибровочных таблицах программного обеспечения ЭБУ заложены характеристики впрыска, такие как начало подачи топлива, ее величина, давление и различные корректирующие факторы (температурный режим и текущие ограничения) для каждой порции топлива (пилотная или предварительное впрыскивание, основная и поствпрыск или дополнительное впрыскивание).
Электронная система двигателя может интегрироваться в единую бортовую сеть управления автомобилем, что позволяет, например, снижать крутящий момент двигателя при переключении передач в автоматической коробке или изменять его при пробуксовке колес, отключать устройство блокировки движения и т.д. Она соответствует всем требованиям протоколов диагностики OBD (On-Board Diagnostic– система бортовой диагностики) и EOBD (Европейский протокол OBD для получения информации о неисправностях двигателя, связанных с отработавшими газами).

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ЭСУД
Аккумуляторная топливная система CR включает в себя электронную систему управления двигателем. ЭСУД состоит из трех главных системных блоков:
1 Датчики и задающие устройства 2, 4 регистрируют условия эксплуатации (например, частоту вращения коленчатого вала) и задаваемые величины (например, датчик положения педали акселератора). Они преобразуют физические величины в электрические сигналы. Информация о работе систем двигателя передается в электронный блок управления – это входные сигналы.
2 Электронный блок управления (ЭБУ) 1 обрабатывает сигналы датчиков и задающих устройств по калибровочным таблицам. Он управляет исполнительными механизмами с помощью электрических выходных сигналов. Кроме того, ЭБУ взаимодействует с другими системами автомобиля 5-7, а также участвует в его диагностике 8.
ЭБУ контролирует все текущие эксплуатационные режимы двигателя. При выходе из допустимых пределов какого-либо из параметров двигателя ЭБУ немедленно дает соответствующее управляющее действие.
3 Исполнительные механизмы 3 преобразуют электрические выходные сигналы блока управления в действие механических устройств (например, клапана-дозатора ТНВД), управляющих впрыском топлива.
ЭБУ обеспечивает самодиагностику и диагностику компонентов электронной системы управления. ЭСУД постоянно проверяет сигналы всех соединенных с ЭБУ датчиков и исполнительных механизмов по таким параметрам, как выход за границы рабочей области, нарушение контакта, короткие замыкания на «массу» или устойчивость по отношению к другим сигналам.
При обнаружении отклонений параметров работы двигателя от заданных загорается лампа «ДИАГНОСТИКА», а при наличии на панели приборов ТС контрольно-диагностического прибора, на его экране появляется сообщение о неисправности с указанием диагностического кода и ее характера.
ЭСУД при определенных условиях может выполнять следующие действия: 
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ, ОГРАНИЧЕНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ и/или ВЕЛИЧИНЫ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ДВИГАТЕЛЯ и ОСТАНОВ ДВИГАТЕЛЯ.
Размещение датчиков и прокладка электрических жгутов на двигателе показаны на рисунках 4 – 7, а также в разделах «Техническая характеристика» и «Датчики и жгуты» руководств по эксплуатации соответствующих моделей двигателей семейства ЯМЗ-530.
После поворота ключа Выключателя приборов и стартера в фиксированное положение «I» ЭБУ двигателя производит диагностику ЭСУД. При исправной системе лампа диагностики ЭСУД на приборной панели ТС должна кратковременно загореться (на 1-2 с) и погаснуть.
ВНИМАНИЕ! ЕСЛИ СИГНАЛЬНАЯ ЛАМПА ГОРИТ И НЕ ГАСНЕТ, ТО В ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ЗАФИКСИРОВАНА НЕИСПРАВНОСТЬ, КОТОРУЮ НЕОБХОДИМО УСТРАНИТЬ
Коды неисправностей могут быть двух видов: активные (неустраненные) и неактивные (устраненные).
Большинство диагностических кодов регистрируются и хранятся в памяти ЭБУ.

ЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК УПРАВЛЕНИЯ (ЭБУ)
Электронный блок управления (ЭБУ или ECU – Electronic Control Unit) модели EDC7UC31-14.HO, рисунок 2, со встроенным охлаждающим каналом, устанавливается на блок цилиндров двигателя с левой стороны. Обозначение ЭБУ - 650.3763010 (обозначение фирмы BOSCH - 0 281 020 111).

1 - разъем жгута промежуточного (транспортного средства), 2 - разъем жгута датчиков; 3 - разъем жгута форсунок
Основными задачами блока управления являются получение информации от датчиков, ее обработка и управление исполнительными механизмами в соответствии с записанной в нем управляющей программой. ЭБУ регулирует количество впрыскиваемого топлива и начало подачи, работу системы рециркуляции отработавших газов. На основании полученной от датчиков информации о расходе топлива, частоте вращения коленчатого вала и температуре жидкости в системе охлаждения ЭБУ определяет оптимальное начало подачи топлива и передает соответствующий сигнал на дозирующее устройство ТНВД. Кроме того ЭБУ двигателя может взаимодействовать с блоками управления других систем транспортного средства.

УСТРОЙСТВО И ХАРАКТЕРИСТИКА
Печатная плата с электронными элементами помещается в металлическом корпусе ЭБУ. Датчики, исполнительные механизмы и кабели подачи напряжения соединяются с блоком управления через многоштыревые разъёмы 1, 2 и 3, рисунок 2. Все контакты в этих разъёмах пронумерованы. Охлаждение ЭБУ осуществляется топливом, которое омывает блок управления по каналу внутри корпуса.
В корпусе ЭБУ установлен датчик атмосферного давления. Этот датчик участвует в вычислении коррекции подачи топлива при эксплуатации ТС в высокогорье.
Основные характеристики:
1 Масса ЭБУ приблизительно 1,6 кг
2 На блоке располагаются:
- разъём 1 – разъем жгута промежуточного с 89 контактами;
- разъём 2 – разъем жгута датчиков с 36 контактами;
- разъём 3 – разъем жгута форсунок с 16 контактами.
К контактам разъёмов подключены:
- 17 аналоговых входов, 4 частотных входа и 14 цифровых входов для получения параметров двигателя;
- 4 ШИМ-выхода для управления исполнительными механизмами,
- 8 (или 10 для двигателя ЯМЗ-536) высоковольтных выходов для управления форсунками,
- 8 дискретных выходов для включения реле и сигнальных ламп и один частотный выход.
3 Время программирования при скорости передачи данных 38,4 кбод – 490 с
4 Напряжения питания, определяемые на контактных разъемах ЭБУ:
а) номинальное напряжение:
- VBAT+       +28,8 В (+14,4 В);
- VBAT–        0 В;
б) номинальная сила тока:
- ЭБУ функционирует без нагрузки (T15 включен) < 350 мА (VBAT+ = 12 В);
< 260 мА (VBAT+ = 24 В);
- ЭБУ в режиме ожидания (T15 выключен) < 7,5 мА (VBAT+ = 24 В);
в) рабочий диапазон напряжения питания ЭБУ:
- VBATstartmin (при холодном пуске двигателя) 6,0 В;
- VBAT (диапазон) 9,0 В – 32 В;
- VBATmax (не более 5 мин. работы) 36,0 В (Tc < 40°С);
5 Центральный процессор:
- внутренняя флэш-память 512 кБ;
- тактовая частота 56 МГц;
6 Память:
- внешняя флэш-память 2 МБ;
- энергонезависимая память (EEPROM) 32 кБ.
7 Температурный диапазон работы ЭБУ минус 40 – плюс 105 (кратковременно до плюс 120)°C.

ИНТЕРФЕЙСЫ СВЯЗИ
Для взаимодействия ЭБУ двигателя с внешними устройствами используются интерфейсы K-Line (работа с диагностическим и инженерным оборудованием) и CAN (работа с диагностическим и инженерным оборудованием, а также с другими ЭБУ транспортного средства).
Физический уровень K-Line описан в стандарте ISO 9141, протокол передачи данных – в стандарте ISO 14230.
Физический, канальный и прикладной уровни CAN, используемого программного обеспечения ЭБУ двигателей ЯМЗ-530, описаны в стандартах SAE J 1939. Шина CAN обеспечивает сокращение количества проводов на ТС и одновременно с этим повышает надежность. Шина передачи данных состоит из двух проводов: CAN H и CAN L. К этим проводам подключены несколько различных систем, которые образуют коммуникационную сеть.
ВНИМАНИЕ! С ПОМОЩЬЮ МУЛЬТИМЕТРА НЕВОЗМОЖНО ИЗМЕРИТЬ ИЛИ ПРОВЕРИТЬ СИГНАЛ, ПЕРЕДАВАЕМЫЙ ПО ШИНЕ CAN. ДЛЯ ТОГО ЧТОБЫ УСТАНОВИТЬ ПРИЧИНУ НЕИСПРАВНОСТИ, СЛЕДУЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ КОДЫ НЕИСПРАВНОСТЕЙ.
Колодка диагностического разъёма OBD-II с 16-ю контактами (2×8) для подключения диагностического оборудования, имеет форму трапеции.

В соответствии со схемой ЭБУ двигателя, используются следующие контакты разъема:
- 4 – «масса» кузова;
- 5 – сигнальное заземление;
- 6 – верхний провод CAN H (CAN High) высокоскоростной шины CAN Highspeed (ISO 15765-4, SAE-J2284);
- 7 – K-Line (ISO 9141-2 и ISO 14230);
- 14 – нижний провод CAN L (CAN Low) высокоскоростной шины CAN Highspeed (ISO 15765-4, SAE-J2284);
- 16 – питание «+» от АКБ;
- остальные контакты использует производитель ТС.

ДАТЧИКИ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ
Датчики температуры представляют собой термозависимый резистор с отрицательным коэффициентом сопротивления (NTC), т.е. сопротивление уменьшается с повышением температуры окружающей среды. Напряжение сигнала датчика обратно пропорционально температуре. Чем выше температура, тем ниже напряжение сигнала и наоборот.
Датчики давления измеряют абсолютное давление, т.е. сумму атмосферного и избыточного давления. Напряжение сигнала датчика прямо пропорционально давлению. Высокое давление соответствует высокому напряжению сигнала и наоборот.
Характеристики датчиков хранятся в памяти ЭБУ, которая определяет температуру и давление как функцию полученного значения напряжения.
Схема подключения датчиков и исполнительных механизмов к жгуту датчиков и форсунок для двигателей семейства ЯМЗ-530 одинакова. Некоторые датчики и исполнительные механизмы, связанные с электрической схемой ТС, например, датчики педали акселератора, подключены к промежуточному жгуту ТС. Поскольку потребители могут устанавливать собственный промежуточный жгут, то схема подключения некоторых датчиков в этом жгуте, в зависимости от модели двигателя и ТС, может отличаться.
ОТКАЗЫ ДАТЧИКОВ
Отказ любого из датчиков может быть вызван следующими неисправностями:
  •  Выходная цепь датчика разомкнута или имеет обрыв.
  •  Короткое замыкание вывода датчика на "+" или на массу аккумуляторной батареи.
  •  Показания датчика выходят за пределы регламентированного диапазона.


Расположение датчиков на четырехцилиндровых двигателях типа ЯМЗ-5340. Вид слева

Расположение датчиков на четырехцилиндровых двигателях типа ЯМЗ-5340. Вид справа

Расположение датчиков на шестицилиндровых двигателях типа ЯМЗ-536. Вид слева

Расположение датчиков на шестицилиндровых двигателях типа ЯМЗ-536. Вид справа
1 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 
2 - датчик частоты вращения коленчатого вала; 
3 - датчик температуры и давления масла; 
4 - датчик температуры и давления воздуха; 
5 - датчик температуры и давления топлива; 
6 - датчик частоты вращения распределительного вала

Датчики контроля параметров работы двигателя



* Для двигателей, оборудованных системой рециркуляции отработавших газов.
** Для двигателей с системой бортовой диагностики.

СХЕМА ПРОКЛАДКИ ЖГУТОВ
На рисунках приведена схема прокладки жгутов и места их крепления хомутами и кабельными хомутами. Для лучшего восприятия виды двигателей на рисунках несколько упрощены.

Прокладка жгута форсунок на четырехцилиндровых двигателях типа ЯМЗ-5340

Прокладка жгута форсунок на шестицилиндровых двигателях типа ЯМЗ-536

Прокладка жгута датчиков на четырехцилиндровых двигателях типа ЯМЗ-5340. Вид слева

Прокладка жгута датчиков на четырехцилиндровых двигателях типа ЯМЗ-5340. Вид справа

Прокладка жгута датчиков на шестицилиндровых двигателях типа ЯМЗ-536. Вид слева

Прокладка жгута датчиков на шестицилиндровых двигателях типа ЯМЗ-536. Вид справа

Прокладка жгута промежуточного на четырехцилиндровых двигателях типа ЯМЗ-5340, устанавливаемых на автомобили 
ОАО «АЗ «УРАЛ»

Прокладка жгута промежуточного на шестицилиндровых двигателях типа ЯМЗ-536, устанавливаемых на автомобили 
ОАО «АЗ «УРАЛ»

Прокладка жгута промежуточного на шестицилиндровых двигателях типа ЯМЗ-536, устанавливаемых на автомобили ОАО «МАЗ». Вид слева

Прокладка жгута промежуточного на шестицилиндровых двигателях типа ЯМЗ-536, устанавливаемых на автомобили ОАО «МАЗ». Вид спереди

Прокладка жгута промежуточного на шестицилиндровых двигателях типа ЯМЗ-536, устанавливаемых на автомобили 
ПАО «АвтоКрАЗ»

Двигатели, поставляемые на автобусы ООО «ЛиАЗ» и ООО «ПАЗ», автомобили ООО «ОИЦ» и ООО «ВИЦ», промежуточным жгутом не комплектуются.
 
 
Назад к содержимому | Назад к главному меню