В состав системы входят: комплект датчиков (входная периферия), электронный блок управления (ЭБУ), набор исполнительных устройств (выходная периферия) и жгут проводов с соединителями (выполняет функции простейшего интерфейса).
В системе МИКАС применяются семь датчиков, которые в совокупности образуют входную периферию.
Датчик температуры воздуха во впускном трубопроводе (ДТВ) и датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТД) являются интегральными датчиками. Они представляют собой термочувствительные полупроводниковые элементы на одном кристалле с периферийными электронными микросхемами. ДТВ установлен в канале впускной трубы 4-го цилиндра, а ДТД — на корпусе термостата, слева. Выходным сигналом в каждом из датчиков является падение напряжения на полупроводниковом элементе, которое зависит от измеряемой температуры. По этим сигналам ЭБУ корректирует характеристики топливоподачи и угла опережения зажигания. При возникновении неисправностей в датчиках или в их цепях в комбинации приборов загорается контрольная лампа.
Датчик положения коленчатого вала (ДКВ) индукционного типа. Он предназначен для определения частоты вращения двигателя, а также для синхронизации впрыска топлива форсунками и момента зажигания с рабочими процессами двигателя (ДВС). ДКВ установлен в передней части двигателя с правой стороны, напротив зубчатого диска синхронизации. Диск синхронизации закреплен на шкиве коленчатого вала и представляет собой зубчатое колесо с 58 зубьями, расположенными по его периферии с шагом 6°. Для синхронизации два зуба отсутствуют. Номер зуба на диске отсчитывается от места пропуска двух зубьев (от впадины) против часовой стрелки. При совмещении середины первого зуба диска синхронизации с осью датчика коленчатый вал двигателя находится в положении 120° (20 зубьев) до верхней мертвой точки 1-го и 4-го цилиндров. При вращении коленчатого вала (следовательно, диска синхронизации) в обмотке датчика наводятся импульсы напряжения переменного тока. По количеству и частоте следования этих импульсов в ЭБУ определяется положение и частота вращения коленвала, по которым рассчитывается момент срабатывания форсунок и катушек зажигания. Для экономии топлива уже давно применяется устройство под названием экономайзер бензина fuel shark.
В случае выхода из строя ДКВ или его электрической цепи двигатель перестает работать и ЭБУ заносит в свою память код неисправности, а также включает дампу диагностики, сигнализируя о неисправности. Датчик массового расхода воздуха (ДММ) термоанемометрического типа (массметр) установлен во впускном тракте после воздушного фильтра и служит для определения количества массы воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. Чувствительным элементом датчика является платиновая нить (ПН), которая во время работы двигателя разогревается до температуры 150°С. Воздух, всасываемый в цилиндры двигателя, охлаждает нить, а электронная схема датчика поддерживает температуру нити постоянной (150°С). На поддержание температуры платиновой нити на прежнем уровне затрачивается определенная электрическая мощность, которая является параметром для определения массового расхода воздуха. В состав ДММ включен термокомпенсационный резистор, с помощью которого учитывается влияние температуры проходящего воздуха на степень охлаждения платиновой нити. Выходной сигнал ДММ представляет собой напряжение постоянного тока, величина которого зависит от количества воздуха, проходящего через датчик. На режиме холостого хода двигателя массовый расход воздуха должен быть в пределах 13...15 кг/ч. Сигналы датчика поступают в ЭБУ, где используются для определения длительности впрыска топлива форсунками.
Для очистки платиновой нити датчика от загрязнений периодически (после каждой остановки ДВС) на нее кратковременно подается повышенное напряжение, вызывающее нагрев до 1000°С. При этом все отложения на нити сгорают.
В электронной схеме датчика предусмотрен потенциометр, с помощью которого можно провести регулировку содержания окиси углерода (СО) в отработавших газах в режиме работы двигателя на холостом ходу.
При выходе из строя датчика или его электрических цепей система управления переходит на резервный режим работы. В этом случае ЭБУ заменяет сигнал ДММ сигналом от схемы электронного резервирования (СЭР), значение которого рассчитывается по частоте вращения коленчатого вала и сигналу датчика положения дроссельной заслонки. При этом затрудняется пуск двигателя, ухудшается его приемистость, повышается расход топлива и токсичность отработавших газов. О возникшей неисправности ДРВ ЭБУ через определенное время заносит в свое запоминающее устройство (ЗУ) код неисправности и включает на комбинации приборов контрольную лампу диагностики.
Датчик положения дроссельной заслонки (ДПД) потенциометрического типа, подвижная часть которого соединена с осью дроссельной заслонки. Выходным сигналом ДПД является падение напряжения на переменном резисторе датчика, которое изменяется в зависимости от угла поворота дроссельной заслонки. По сигналу датчика о положении дроссельной заслонки в ЭБУ корректируются длительность электрического импульса, подаваемого на форсунки, и значение угла опережения зажигания. Полностью закрытому положению дроссельной заслонки соответствует выходное напряжение датчика не ниже 1,25 В, а полностью открытому — не более 4,8 В. ДПД в системе управления выполняет также функцию идентификации отдельных режимов работы двигателя (холостой ход, частичная или полная нагрузка, разгон автомобиля).
При выходе из строя ДПД или его электрических цепей система управления работает по резервной программе, заложенной в памяти ЭБУ, используя данные ДРВ. При этом в комбинации приборов загорается контрольная лампа диагностики.
Датчик положения распределительного вала (фазы) (ДРВ) предназначен для определения момента нахождения поршня 1-го цилиндра в верхней мертвой точке при такте сжатия. Он выполняет функции датчика начала отсчета и установлен в задней части головки блока цилиндров с левой стороны. Принцип работы ДРВ основан на эффекте Холла. При прохождении мимо торца ДРВ металлической пластины (отметчика датчика), закрепленной на распределительном валу выпускных клапанов, формируется электроимпульсный сигнал, который после усиления подается в ЭБУ. ЭБУ обрабатывает этот сигнал и выдает команду на впрыск топлива форсункой 1-го цилиндра. Дальнейшая подача импульсов на форсунки осуществляется в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя 1-3-4-2.
Если ДРВ или его электрические цепи неисправны, то ЭБУ переходит на резервный режим работы. При этом впрыск топлива осуществляется одновременно во все цилиндры двигателя, что существенно повышает расход бензина. О наличии неисправности датчика сигнализирует контрольная лампа в комбинации приборов.
Датчик детонации (ДД) пьезоэлектрического типа установлен на блоке цилиндров двигателя с правой стороны. Чувствительным элементом ДД является кварцевый пьезоэлемент, который при работе двигателя воспринимает возникающую вибрацию через инерционную массу (шайбу) датчика. В результате на его обкладках за счет пьезоэффекта появляется электрический сигнал в виде переменного напряжения. При детонационном сгорании топливовоздушной смеси в блоке цилиндров двигателя возникают звуковые колебания, что вызывает увеличение амплитуды напряжения электрического сигнала датчика. По этому сигналу ЭБУ корректирует угол опережения зажигания до прекращения детонации. В случае выхода из строя датчика или наличия неисправности в его электрических цепях изменение угла опережения зажигания оптимизируется.
Электронный блок управления (ЭБУ) является центральным звеном всей системы. Он получает аналоговую информацию от датчиков, обрабатывает ее с помощью аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и по заложенной в 3V программе реализует управление исполнительными устройствами.
Связь ЭБУ с электрической схемой системы осуществляется посредством 55-контактного штекерного разъема (соединителя). ЭБУ имеет три типа памяти: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ или ROM), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM) и электрически перезаписываемое энергонезависимое запоминающее устройство (ЭПЗУ или EEPROM).
ПЗУ — энергонезависимая память, в которой "зашита" общая программа управления (алгоритмы) и исходная (базовая) информация. Эта информация представляет собой данные по продолжительности впрыска топлива форсунками, времени наполнения энергии в катушках зажигания и углу опережения зажигания при определенных режимах работы ДВС. Содержимое ПЗУ не может быть изменено после программирования. Эта память не нуждается в электропитании для сохранения в ней информации, т.е. не стирается при отключении аккумуляторной батареи (АКБ) от бортсети автомобиля.
ОЗУ — энергозависимая память, которая используется для временного хранения измеренных параметров, результатов расчетов и кодов неисправностей. Микропроцессор ЭБУ может по мере необходимости вносить в ОЗУ данные или считывать их. При прекращении подачи питания на ЭБУ содержащиеся в ОЗУ расчетные данные (в том числе и диагностические коды) стираются.
ЭПЗУ — память, в которую на заводе-изготовителе или станции технического обслуживания записывается информация паспортного характера, а также информация о параметрах начальной настройки системы. Эта память не требует питания для хранения в ней информации.
В выходную периферию системы МИКАС входят пять исполнительных устройств.
Электробензонасос роликового типа с приводом от электродвигателя постоянного тока, который предназначен для подачи бензина к форсункам под давлением. Бензонасос и его приводной электродвигатель размещаются в одном герметичном корпусе. Прокачиваемый насосом бензин обеспечивает охлаждение электродвигателя и смазку трущихся поверхностей. В насосе имеются два клапана. Предохранительный клапан защищает топливную систему от чрезмерного повышения давления (свыше 4 бар), а обратный клапан препятствует сливу топлива из бензомагистрали в бак после остановки насоса, что предотвращает образование паровых и воздушных пробок. Электробензонасос подключен к бортовой сети автомобиля через электромагнитное реле. Если в течение 3...5 с после включения зажигания прокручивание коленчатого вала двигателя не начинается, ЭБУ отключает реле электробензонасоса. Дальнейшее включение бензонасоса произойдет при пуске двигателя стартером. Электрическая цепь электробензонасоса защищена плавким предохранителем на 15 А. Производительность насоса составляет 130 л/ ч, потребляемый ток 6,5 А.
Топливные форсунки, которые представляют собой электромагнитные устройства и служат для впрыска под давлением рассчитанного в ЭБУ количества топлива на впускные клапаны двигателя. Количество топлива, впрыскиваемого форсункой, зависит от длительности электрического импульса, подаваемого в обмотку электромагнитного клапана форсунки от ЭБУ. В двигателе форсунки реализуют фазированный (согласованный) способ впрыскивания топлива, когда подача топлива в зону впускных клапанов каждого цилиндра осуществляется в определенной фазе рабочего цикла. Каждая форсунка включается один раз за оборот коленчатого вала или два раза за полный рабочий цикл двигателя.
Катушки зажигания — двухвыводные, с замкнутым магнитопроводом, "сухие", реализуют статический (низковольтный) способ распределения импульсов высокого напряжения по свечам в цилиндрах двигателя.
Свечи зажигания типа имеют встроенный помехоподавительный резистор сопротивлением 4... 10 кОм.
Регулятор дополнительного воздуха (РДВ) поддерживает неизменной заданную частоту вращения в режиме холостого хода двигателя при его пуске, прогреве, движении "накатом" и изменении нагрузки, вызванной включением вспомогательного оборудования. Регулятор установлен на ресивере впускного трубопровода и представляет собой золотниковый клапан, который регулирует подачу воздуха во впускную систему, минуя дроссельную заслонку. Основным элементом регулятора является двухобмоточный электродвигатель с неподвижным якорем и вращающимся постоянным магнитом. ЭБУ подает на обмотки неподвижного якоря электрические сигналы частотой 100 Гц. Электрический ток, проходя по обмоткам, возбуждает магнитное поле, которое взаимодействует с потоком постоянного магнита. В результате постоянный магнит занимает определенное угловое положение, а вместе с ним и заслонка, которая изменяет проходное сечение регулятора. При выходе из строя РДВ или его электрических цепей частота вращения холостого хода двигателя становится нестабильной и в комбинации приборов загорается контрольная лампа диагностики.
