Как блок управления решает, сколько топлива впрыснуть, и что он делает, когда сломался датчик? Двигай педаль, меняй высоту и температуру, обрывай провода датчиков и смотри на карту впрыска, замещающие значения и коды ошибок.
Водитель педалью не открывает топливо, а только просит мощность. ЭБУ берет обороты, положение педали, давление наддува и атмосферы, температуры и по карте впрыска находит подачу. Потом поправляет ее: на высоте меньше воздуха, холодному двигателю нельзя полную нагрузку. И главное, ЭБУ сторожит двигатель. Перегрев, низкое давление масла, слишком горячий выпуск: он сначала снижает мощность, а если опасно, глушит двигатель. Если сломался сам датчик, ЭБУ замечает это по странному напряжению, пишет код ошибки и подставляет замещающее значение, чтобы машина доехала до мастерской.
Как ЭБУ выбирает подачу из нескольких ограничений, как подача превращается в киловатты и по какому правилу он отличает поломку датчика от беды с двигателем. Числа под формулами берутся из опыта.
Сколько топлива впрыснуть?
ЭБУ считает, сколько просит водитель, и сколько можно. Побеждает меньшее. Поэтому на высоте или при перегреве педаль в пол уже не дает полной мощности.
Сколько это киловатт?
За два оборота каждый цилиндр впрыскивает один раз. Умножаем подачу на число цилиндров и впрысков в секунду, получаем расход топлива, а удельный расход ge говорит, сколько топлива уходит на киловатт (см. характеристику двигателя).
Сломан датчик или двигатель?
Исправный датчик никогда не дает ровно 0 или 5 В. Если напряжение вышло из окна, виноваты датчик или провод: FMI 3 или 4, нужна подстановка. Если напряжение в окне, а величина опасная, ЭБУ верит и защищает двигатель: FMI 0 или 1.
Датчик температуры это терморезистор. ЭБУ подает на него 5 В через свой резистор и меряет напряжение посередине (как это устроено, смотри в теме «Датчики и реле»). Оборвался провод: ток не течет, на входе все 5 В. Замкнуло на массу: 0 В. Таких температур не бывает, и ЭБУ это знает.
Дальше у каждого датчика своя запасная стратегия, ее пишет производитель. Вместо температуры ОЖ ЭБУ берет температуру масла и включает вентилятор на полную, чтобы точно не перегреть. Без датчика атмосферного давления считает, что машина высоко, и снижает мощность с запасом. Без датчика давления в рампе держит аварийное давление и пускает двигатель только на половину мощности. Без датчика коленвала считает обороты по распредвалу.
Самый коварный случай, когда сигнал неправильный, но правдоподобный. Датчик давления масла показывает 0 бар: может, сгорел датчик, а может, правда нет масла. ЭБУ не может проверить и выбирает безопасное: глушит двигатель. Лучше постоять, чем расплавить вкладыши.
Механик подключает сервисную программу к разъему диагностики и видит активные и сохраненные коды, живые значения датчиков и счетчики: сколько часов двигатель работал перегретым или на ограничении.
Коды по J1939 уходят по радио диспетчеру. Он видит SPN 100 FMI 1 у самосвала раньше, чем водитель доедет до мастерской (подробно в теме «Телеметрия»).
Большинство кодов FMI 3 и 4 на карьерной технике дает не датчик, а разъем: вода, окисленные контакты, перетертый жгут. Сначала смотрят разъем и меряют 5 В питания, потом меняют датчик.
Для рудника на 4000 м производитель ставит в ЭБУ свои таблицы: высотные поправки, пределы температуры выпуска, обороты турбины. Неверная калибровка дает или дым, или лишнюю потерю мощности.
Перемычка вместо датчика давления масла или «тюнинг» без ограничения по выпуску убирают коды, но не причину. Двигатель, который стоит в тысячи раз дороже любого датчика, погибает за минуты без масла.
Терморезистор проверяют омметром по таблице сопротивления от температуры, активный датчик давления по напряжению сигнала на работающем двигателе: при нуле давления около 0,5 В.
Дизель V16 класса QSK60 или MTU 4000: 1900 кВт при 1900 об/мин, 16 цилиндров. Карта впрыска упрощена: подача пропорциональна педали и ограничена внешней характеристикой, обороты задаются ползунком, а не регулятором. Высотная поправка начинается ниже 70 кПа атмосферного давления, температура выпуска оценивается по подаче и высоте, предел 750 °C. Защита по ОЖ начинается со 103 °C, остановка со 112 °C; минимальное давление масла растет с оборотами от 0,7 до 1,7 бар. Номера SPN и FMI взяты из стандарта J1939, но запасные стратегии, пороги и проценты ограничения у каждого производителя свои; здесь показаны типичные. В жизни ЭБУ подтверждает неисправность несколько секунд и включает остановку с задержкой и предупреждением.