Jednostką sterującą w systemie jest elektroniczna jednostka sterująca (ECU). Na podstawie informacji otrzymanych z czujników, ECU oblicza parametry regulujące wtrysk paliwa i sterujące momentem zapłonu. Ponadto, zgodnie z wbudowanym algorytmem, ECU steruje pracą silnika elektrycznego wentylatora układu chłodzenia silnika, sprzęgła elektromagnetycznego sprężarki klimatyzacji, realizuje funkcję autodiagnostyki elementów układu i powiadamia kierowcę o zaistniałych usterkach.
Układ zarządzania silnikiem, wraz z elektroniczną jednostką sterującą, obejmuje czujniki, siłowniki, złącza i bezpieczniki.
Jednostka sterująca elektroniczna (ECU, kontroler) połączone przewodami elektrycznymi ze wszystkimi czujnikami systemu. Otrzymując od nich informacje, blok wykonuje obliczenia zgodnie z parametrami i algorytmem sterowania zapisanymi w pamięci programowalnej pamięci stałej (ROM) oraz steruje urządzeniami wykonawczymi systemu. Wersja programu zapisana w pamięci ROM oznaczona jest numerem przypisanym danej modyfikacji ECU.
Jednostka sterująca wykrywa usterkę, identyfikuje ją i zapisuje jej kod, nawet jeśli usterka jest niestabilna i znika.
Po naprawie należy usunąć kod błędu zapisany w pamięci jednostki sterującej.
Jednostka dostarcza napięcie stałe 5 i 12 V do różnych czujników i przełączników układu sterowania. Ze względu na dużą rezystancję elektryczną obwodów zasilania, lampka kontrolna podłączona do zacisków systemu nie świeci. Aby określić napięcie zasilania na zaciskach ECU, należy użyć woltomierza o dużej impedancji (10 MΩ). Jednostka sterująca znajduje się w komorze silnika za akumulatorem, pod wspólną pokrywą z przekaźnikiem i bezpiecznikami. Jest ona podłączona do wiązki przewodów za pomocą jednego 40-stykowego złącza. ECU nie nadaje się do naprawy; w razie awarii należy je wymienić.
Czujnik temperatury płynu chłodzącego montowany jest w układzie chłodzenia silnika. Czułym elementem czujnika jest termistor, którego rezystancja elektryczna zmienia się odwrotnie proporcjonalnie do temperatury.
Układ elektroniczny zasila obwód czujnika stałym napięciem "referencyjnym". Napięcie sygnału czujnika jest najwyższe, gdy silnik jest zimny i spada, gdy się nagrzewa. Na podstawie wartości napięcia układ elektroniczny ustala temperaturę silnika i uwzględnia ją przy obliczaniu parametrów regulacji wtrysku i zapłonu.
Czujnik temperatury powietrza w kolektorze dolotowym ma podobną konstrukcję do czujnika temperatury płynu chłodzącego i również wykorzystuje termistor, którego rezystancja zmienia się w zależności od temperatury.
ECU dostarcza do obwodu czujnika stałe napięcie "referencyjne". Napięcie sygnału czujnika jest najwyższe, gdy powietrze w kolektorze dolotowym jest zimne, i spada w miarę wzrostu jego temperatury. Na podstawie wartości napięcia jednostka sterująca ustala temperaturę powietrza wlotowego i dokonuje korekt przy obliczaniu kąta wyprzedzenia zapłonu.
Czujnik położenia górnego martwego punktu i prędkości obrotowej wału korbowego typu indukcyjnego przeznaczony jest do synchronizacji pracy jednostki sterującej elektronicznej z górnym martwym położeniem tłoka 1. cylindra i położeniem kątowym wału korbowego.
Czujnik montowany jest z tyłu silnika, naprzeciwko pierścienia rozrządu na kole zamachowym silnika. Korona jest kołem zębatym z wgłębieniami. Dwa zęby są nacinane w celu wytworzenia impulsu synchronizacyjnego (impulsu "referencyjnego"), który jest niezbędny do skoordynowania pracy jednostki sterującej z górnym martwym położeniem tłoków w 1. i 4. cylindrze.
Podczas obrotu wału korbowego zęby zmieniają pole magnetyczne czujnika, indukując impulsy napięcia przemiennego. Jednostka sterująca na podstawie sygnałów z czujników ustala prędkość obrotową wału korbowego i wysyła impulsy do wtryskiwaczy.
W przypadku awarii czujnika uruchomienie silnika nie będzie możliwe.
Czujnik położenia przepustnicy zamontowany jest z boku przepustnicy i połączony z wałkiem przepustnicy.
Czujnikiem jest potencjometr, do którego jednego końca doprowadzony jest "plus" napięcia zasilania, drugi koniec podłączony jest do "masy".
Z trzeciego wyjścia potencjometru (z suwaka) sygnał wyjściowy trafia do jednostki sterującej elektronicznej.
Gdy przepustnica jest przekręcona (od uderzenia w pedał sterujący), napięcie na wyjściu czujnika ulega zmianie. Przy zamkniętej przepustnicy jest ona minimalna. Gdy zawór się otwiera, napięcie na wyjściu czujnika wzrasta i osiąga maksymalną wartość, gdy zawór jest całkowicie otwarty.
Sterownik monitoruje napięcie wyjściowe czujnika i reguluje dawkę paliwa w zależności od kąta otwarcia przepustnicy (te. według uznania kierowcy).
Czujnik położenia przepustnicy nie wymaga regulacji, ponieważ jednostka sterująca wykrywa prędkość biegu jałowego (te. całkowite zamknięcie przepustnicy) jako zero.
Czujnik ciśnienia bezwzględnego (rozrzedzenie) w rurze dolotowej zamienia ciśnienie panujące w tej rurze na napięcie elektryczne, którego wartość sterownik elektroniczny określa obciążenie silnika. Czujnik montowany jest na rurze dolotowej. Gdy silnik nie pracuje, jednostka sterująca wykorzystuje napięcie czujnika do ustalenia ciśnienia atmosferycznego i dostosowuje parametry sterowania wtryskiem do konkretnej wysokości nad poziomem morza. Wartości ciśnienia atmosferycznego zapisane w pamięci są okresowo aktualizowane podczas stałego ruchu pojazdu oraz przy pełnym otwarciu przepustnicy.
Czujnik prędkości pojazdu zamontowany jest na skrzyni biegów. Zasada działania czujnika opiera się na efekcie Halla. Czujnik wysyła prostokątne impulsy napięciowe do układu sterowania elektronicznego, których częstotliwość jest proporcjonalna do prędkości obrotowej kół napędowych.
Czujnik kontroli stężenia tlenu (sonda lambda) jest on stosowany w zamkniętym układzie wtrysku paliwa i wkręca się go w gwintowany otwór kolektora wydechowego. Informacje o obecności tlenu w spalinach służą do korygowania obliczeń czasu trwania impulsu wtrysku. Tlen zawarty w spalinach reaguje z czułym elementem czujnika, powodując różnicę potencjałów na wyjściu czujnika. Różnica potencjałów waha się od około 0,1 V (wysoka zawartość tlenu - mieszanka chuda) do 0,9 V (mieszanka bogata w tlen).
Informacje z czujnika przesyłane są do elektronicznej jednostki sterującej w postaci sygnałów niskiego i wysokiego poziomu. Gdy sygnał jest niski, jednostka sterująca otrzymuje informację o wysokiej zawartości tlenu i tym samym o ubogiej mieszance. Wysoki poziom sygnału wskazuje na niską zawartość tlenu w spalinach, a co za tym idzie, na zbyt bogatą mieszankę.
Poprzez ciągły monitoring napięcia sygnału czujnika jednostka sterująca reguluje ilość paliwa wtryskiwanego przez wtryskiwacze. Gdy poziom sygnału czujnika jest niski (uboga mieszanka paliwowo-powietrzna) ilość dostarczanego paliwa wzrasta, gdy poziom sygnału jest wysoki (bogata mieszanka) - maleje.
Sonda lambda jest najbardziej podatnym na uszkodzenia czujnikiem układu wtryskowego pojazdu. Jego żywotność wynosi od 20 do 80 tys. km w zależności od jakości benzyny i oleju w silniku, warunków eksploatacji, stylu jazdy, stanu silnika itp. Zły stan pierścieni zgarniających olej, przedostawanie się płynu niezamarzającego do cylindrów i rur wydechowych, wzbogacona mieszanka paliwowo-powietrzna i awarie układu zapłonowego znacznie skracają jego żywotność. Według zaleceń producenta czujnik stężenia tlenu należy wymieniać, niezależnie od jego stanu, co 75 tys. km.
Aplikacja. Stosowanie benzyny ołowiowej jest surowo zabronione: ołów "zatruwa" elektrody czujników po wielokrotnym tankowaniu benzyny ołowiowej. Ołów uszkadza katalizator.
Na skutek starzenia się czujnika stężenia tlenu jego wyjściowa rezystancja elektryczna maleje przy znacznie wyższej temperaturze elementu pomiarowego, do wartości, przy której czujnik nabywa zdolność do odrzucania napięcia odniesienia. W wyniku wzrostu wyjściowego oporu elektrycznego, wahania napięcia wyjściowego sygnału czujnika ulegają zmniejszeniu. Starzejący się czujnik można łatwo zidentyfikować na podstawie oscylogramu napięcia jego sygnału wyjściowego w trybach pracy silnika, gdy zmniejsza się przepływ i temperatura spalin. Są to tryby bezczynności i niskiego obciążenia. Jak pokazała praktyka, uszkodzony czujnik stężenia tlenu pracuje przy dużych prędkościach obrotowych silnika, ale gdy tylko obciążenie silnika spada, (tryb bezczynności), amplituda sygnału zaczyna szybko spadać, aż do zaniku oscylacji.
Lista możliwych usterek czujnika stężenia tlenu jest dość długa i niektóre z nich (utrata czułości, zmniejszona wydajność) nie są rejestrowane przez autodiagnostykę pojazdu, dlatego ostateczną decyzję o wymianie czujnika można podjąć dopiero po dokładnym sprawdzeniu, które najlepiej pozostawić specjalistom.
Aplikacja. Nie ma technologii pozwalającej na naprawę uszkodzonych sond lambda - jeśli ulegną uszkodzeniu, należy je wymienić.
Jeżeli czujnik stężenia tlenu jest uszkodzony, ECU przełącza się w tryb, w którym jego napięcie nie jest brane pod uwagę przy określaniu parametrów mieszanki, tj. w trybie sterowania bez sprzężenia zwrotnego na napięciu wyjściowym czujnika. W tym trybie ECU nadal kontroluje skład mieszanki, biorąc pod uwagę temperaturę silnika, obciążenie i parametry innych czujników.
Czujnik diagnostyczny stężenia tlenu działa na tej samej zasadzie co czujnik kontrolny. Sygnał generowany przez diagnostyczny czujnik stężenia tlenu wskazuje na obecność tlenu w spalinach za katalizatorem. Skuteczność neutralizatora oceniana jest przez sterownik silnika poprzez porównanie sygnałów z czujników sterujących i diagnostycznych. Jeżeli neutralizator działa prawidłowo, odczyty z czujnika diagnostycznego będą się znacząco różnić od odczytów z czujnika kontrolnego. Identyczne odczyty wskazują na uszkodzenie neutralizatora.
Czujnik spalania stukowego, zamocowany do bloku cylindrów pomiędzy cylindrami 2 i 3, wykrywa nietypowe drgania (uderzenia detonacyjne) w silniku.
Elementem czujnikowym czujnika jest płytka piezokrystaliczna. Gdy dochodzi do detonacji, na wyjściu czujnika generowane są impulsy napięcia, które rosną wraz ze wzrostem intensywności wstrząsów detonacyjnych. ECU reguluje wyprzedzenie zapłonu zgodnie z sygnałem czujnika, aby wyeliminować detonacyjne uderzenia paliwa.
Aplikacja. Detonacja w silniku to samoprzyspieszający się proces przejścia spalania mieszanki paliwowo-powietrznej w wybuch detonacyjny bez wykonania pracy, z zamianą energii spalania paliwa na temperaturę i ciśnienie gazów. Front płomienia rozprzestrzenia się z prędkością eksplozji, tj. przekracza prędkość rozchodzenia się dźwięku w danym środowisku i powoduje silne obciążenia udarowe części zespołów cylinder-tłok i korbowód, powodując tym samym zwiększone zużycie tych części. Wysoka temperatura gazów powoduje wypalenie den tłoków i spalenie zaworów.
Złącze diagnostyczne znajduje się w schowku na rękawiczki, na jego tylnej ściance. Do złącza diagnostycznego można podłączyć urządzenie skanujące, które odczytuje informacje i wyświetla z pamięci ECU kody błędów wykryte podczas pracy układu sterowania silnikiem.