Электронная система управления двигателем

Электронная система управления двигателем: секрет эффективности современных авто

Друзья, вы наверняка, неоднократно замечали, что в статьях посвящённых мотору автомобиля, а также и другим важным узлам, зачастую упоминается электронная система управления двигателем.

А вот что это за устройство, к сожалению, объясняется не всегда. Восполним этот пробел и разберёмся с секретами, которые таит в себе данный блок.

С чего всё началось?

Точкой отсчёта в истории электронных систем управления двигателем автомобиля можно считать середину 60-х годов минувшего столетия. Именно тогда компания Bosch предложила заменить механический способ контроля зажигания транзисторным.

Дальше электронная система управления двигателем развивалась семимильными шагами, и через несколько лет, а если быть точнее, то в 1979 году эта же немецкая фирма представила объединённую систему впрыска и зажигания.

Современные блоки контроля мотора машины наблюдают и управляют гораздо большим количеством параметров и узлов. Помимо этого, существуют системы, власть которых не ограничивается двигателем – это так называемые совместные блоки управления. Под их началом работают практически все агрегаты авто, например, тормоза, адаптивная подвеска, трансмиссия и т.д.

Электронная система управления двигателем — мозг, глаза и руки системы

Нужно отметить, что подобные системы управления используются и у бензиновых двигателей, и у дизельных агрегатов. В этот раз уделим внимание первым. Итак, современный блок контроля мотора управляет такими узлами:

  • впрыск;
  • зажигание;
  • топливная система;
  • впуск и выпуск;
  • система охлаждения;
  • вакуумный усилитель тормозов;
  • рециркуляция выхлопных газов;
  • устройства улавливания паров бензина.

Электронный мозг, заключённый в блоке где-то между мотором и салоном автомобиля – это лишь часть системы. Чтобы обеспечить контроль и управление параметрами силового агрегата, нужны ещё кое-какие приспособления – датчики и исполнительные устройства. Датчики являются глазами и ушами системы управления двигателем и их поистине огромное количество.

Так, к примеру, у технологии MED-Motronic (технология непосредственного впрыска), презентованной компанией Bosch в 2000 году, используется их более 13, расположившихся во всех уголках мотора. Среди них такие: датчик давления горючего в контуре низкого давления, положения педали газа, оборотов силового агрегата, температуры масла, воздуха во впускном коллекторе и охлаждающей жидкости, кислородные датчики и множество других.

На основе информации, поступившей от них и в соответствии с программами, заложенными в памяти, электронный блок принимает решение о тех или иных действиях и посылает сигналы на исполнительные устройства.

Если датчики – это глаза и уши, то исполнительные устройства – это руки электронной системы управления двигателем. Подчиняются ей самые разные элементы, например, топливный насос, катушки зажигания, форсунки цилиндров мотора, дроссельная заслонка, термостаты охлаждающей системы, вентилятор и ещё много, много других.

Может, обойдёмся без электроники?

Так ради чего затеяны все эти сложности с электроникой?

Во-первых, эффективный контроль над параметрами двигателя обеспечивает его надёжную и долговечную работу. Во-вторых, появилась возможность создавать поистине экономичные и экологичные агрегаты.

Достигаются эти плюшки путём комплексного и всеобъемлющего управления величиной крутящего момента мотора. В зависимости от того, в каком режиме функционирует двигатель (запуск, холостой ход, агрессивное движение, переходной режим во время переключения передачи и т.д.) формируется различное наполнение цилиндров воздушно-топливной смесью, а также регулируются углы опережения зажигания.

По всей видимости, уважаемые читатели, электроника в дальнейшем будет лишь усложняться и усложняться, а забот у водителя наоборот – со временем становиться всё меньше. Наверное, такие перспективы могут только радовать, или нет?

Оставляйте ваши комментарии, подписывайтесь на рассылку и изучайте автомобили вместе с нами!

Описание системы управления двигателем

Инструменты:

Детали и расходники:

  • Маслянный фильтр
  • Моторное масло
  • Ветошь

Схема электронной системы управления двигателем:

1 – аккумуляторная батарея;

2 – выключатель зажигания;

3 – главное реле;

4 – коммутационный блок;

5 – реле малой скорости вентилятора системы охлаждения;

6 – реле включения кондиционера;

8 – реле большой скорости вентилятора системы охлаждения;

9 – блок управления вентиляцией, отоплением и кондиционированием;

10 – комбинация приборов;

11 – датчик давления хладагента;

12 – датчик давления усилителя рулевого управления;

13 – управляющий датчик концентрации кислорода;

14 – диагностический датчик концентрации кислорода;

15 – диагностический разъем (колодка диагностики);

16 – электронный блок управления двигателем;

17 – реле питания топливного насоса и катушки зажигания;

18 – топливный модуль;

19 – адсорбер системы улавливания паров бензина;

20 – датчик скорости автомобиля;

21 – датчик детонации;

22 – датчик абсолютного давления воздуха;

23 – регулятор холостого хода;

24 – датчик температуры воздуха на впуске;

25 – датчик положения дроссельной заслонки;

27 – датчик положения коленчатого вала;

28 – катушка зажигания;

29 – датчик температуры охлаждающей жидкости;

30 – свеча зажигания;

31 – компрессор кондиционера

Система управления двигателем состоит из электронного блока управления (ЭБУ) двигателем, датчиков параметров работы двигателя и автомобиля, а также исполнительных устройств.

ЭБУ представляет собой мини-компьютер специального назначения, в его состав входят оперативное запоминающее устройство – ОЗУ и программируемое постоянное запоминающее устройство – ППЗУ.

ОЗУ служит для временного хранения текущей информации о работе двигателя (измеряемых параметров) и расчетных данных. Из ОЗУ блок управления двигателем берет исходные данные для обработки. В ОЗУ записываются также коды возникающих неисправностей. Эта память энергозависима, т. е. при прекращении электрического питания (отключении аккумуляторной батареи или отсоединении от ЭБУ колодки жгута проводов) ее содержимое стирается.

Элементы электронной системы управления двигателем (ЭСУД):

1 – катушка зажигания;

2* – диагностический разъем;

4* – датчик детонации;

5 – регулятор холостого хода;

6* – диагностический датчик концентрации кислорода;

7 – датчик положения дроссельной заслонки;

8 – датчик температуры воздуха на впуске;

9 – датчик абсолютного давления воздуха;

10* – датчик скорости автомобиля;

11 – электронный блок управления двигателем;

12 – блок предохранителей и реле в моторном отсеке;

13 – датчик температуры охлаждающей жидкости;

14* – датчик положения коленчатого вала;

15 – управляющий датчик концентрации кислорода;

16* – свечи зажигания

* Элемент на фото не виден.

Электронный блок управления двигателем

Сигнализатор неисправности системы управления двигателем расположен в комбинации приборов. Если система исправна, то при включении зажигания сигнализатор загорается и затем гаснет – таким образом ЭБУ проверяет исправность бортовой системы диагностики. Включение сигнализатора при работе двигателя информирует о том, что бортовая система диагностики обнаружила неисправность, и дальнейшее движение автомобиля происходит в аварийном режиме.

Запрещается эксплуатация автомобиля с постоянно горящим или мигающим сигнализатором в комбинации приборов. Допускается самостоятельное движение автомобиля (при этом могут ухудшиться некоторые параметры работы двигателя – мощность, приемистость, экономичность) до СТО для устранения неисправности. Если неисправность носит временный характер, ЭБУ выключит сигнализатор через 10 с при условии, что в памяти блока отсутствуют другие коды неисправностей, требующие включение сигнализатора.

Диагностический разъем (крышка открыта)

Коды неисправностей остаются в памяти ЭБУ и могут быть считаны с помощью диагностического прибора, подключаемого к диагностическому разъему.

Диагностический разъем установлен в вещевом ящике панели приборов. Разъем закрыт пластмассовой крышкой.

Датчик положения коленчатого вала

Датчик выдает ЭБУ информацию о частоте вращения и угловом положении коленчатого вала.

Датчик – индуктивного типа, реагирует на прохождение вблизи своего сердечника зубьев, выполненных на маховике. Зубья расположены на диске с интервалом 6 °. Для синхронизации с ВМТ поршней 1–4 цилиндров один зуб из 60 срезан, образуя впадину, и один зуб двойной. При прохождении двойного зуба и впадины мимо датчика в нем генерируется так называемый «опорный» импульс синхронизации. При вращении маховика изменяется магнитный поток в магнито-проводе датчика – в его обмотке наводятся импульсы напряжения переменного тока. По количеству и частоте этих импульсов ЭБУ рассчитывает фазу и длительность импульсов управления форсунками и катушкой зажигания.

При выходе из строя ДПКВ или его цепей двигатель не работает.

Датчик температуры охлаждающей жидкости

Датчик представляет собой терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом, т. е. его сопротивление уменьшается при повышении температуры. ЭБУ подает на датчик стабилизированное напряжение +5 В и по падению напряжения на датчике рассчитывает температуру охлаждающей жидкости, значения которой используются в большинстве функций управления двигателем.

При возникновении неисправности датчика или его цепей ЭБУ включает вентилятор системы охлаждения на постоянный режим работы и рассчитывает значение температуры по обходному алгоритму.

Датчик положения дроссельной заслонки

На один конец его обмотки подается от ЭБУ стабилизированное напряжение +5 В, а другой соединен с «массой» ЭБУ. С третьего вывода потенциометра (ползунка) снимается сигнал для ЭБУ. Периодически измеряя выходное напряжение сигнала ДПДЗ, ЭБУ определяет текущее положение дроссельной заслонки для расчета угла опережения зажигания и длительности импульсов впрыска топлива, а также для управления регулятором холостого хода.

При выходе из строя датчика или его цепей ЭБУ рассчитывает предполагаемое значение положения дроссельной заслонки по частоте вращения коленчатого вала, абсолютному давлению и температуре воздуха на впуске.

Пьезокерамический чувствительный элемент датчика генерирует сигнал напряжения переменного тока, амплитуда и частота которого соответствуют параметрам вибраций двигателя. При возникновении детонации амплитуда вибраций определенной частоты возрастает. При этом для гашения детонации ЭБУ корректирует угол опережения зажигания.

Датчик концентрации кислорода

Датчик концентрации кислорода может быть «отравлен» в результате применения этилированного бензина или использования при сборке двигателя герметиков, содержащих в большом количестве силикон (соединения кремния) с высокой летучестью. Испарения силикона могут попасть через систему вентиляции картера в камеру сгорания. Присутствие соединений свинца или кремния в отработавших газах может привести к выходу датчика из строя. В случае выхода из строя датчика или его цепей ЭБУ заносит в свою память соответствующий код неисправности и управляет топливоподачей по разомкнутому контуру.

Датчик скорости автомобиля

Принцип действия датчика скорости основан на эффекте Холла. Датчик выдает на ЭБУ прямоугольные импульсы напряжения с частотой, пропорциональной скорости вращения ведущих колес. Количество импульсов датчика пропорционально пути, пройденному автомобилем. ЭБУ определяет скорость автомобиля по частоте импульсов. При выходе из строя датчика или его цепей ЭБУ заносит в свою память код неисправности.

Датчик абсолютного давления воздуха

На резистор датчика ЭБУ подает стабилизированное напряжение +5 В. Пьезо-элемент датчика реагирует на изменение давления (разрежения) во впускном трубопроводе и изменяет эталонное напряжение, подаваемое на нагрузочный резистор. Это изменение напряжения ЭБУ учитывает при расчете количества воздуха, поступившего в двигатель.

При выходе из строя датчика или его цепей ЭБУ заносит в свою память код неисправности.

Датчик температуры воздуха на впуске

Датчик изменяет свое сопротивление в зависимости от температуры воздуха во впускном трубопроводе. Информацию, поступающую от датчика, ЭБУ учитывает при расчете состава топливовоздушной смеси и для регулировки угла опережения зажигания. При выходе из строя датчика или его цепей ЭБУ заносит в свою память код неисправности.

Система зажигания входит в состав системы управления двигателем и состоит из катушки зажигания, высоковольтных проводов и свечей зажигания. При эксплуатации система не требует обслуживания и регулирования, за исключением замены свечей.

Управление током в первичных обмотках катушек осуществляется ЭБУ в зависимости от режима работы двигателя. К выводам вторичных (высоковольтных) обмоток катушек подключены свечные провода: к одной обмотке – 1-го и 4-го цилиндров, к другой – 2-го и 3-го. Таким образом, искра одновременно проскакивает в двух цилиндрах (1–4 или 2–3) – в одном в конце такта сжатия (рабочая искра), в другом – в конце такта выпуска (холостая). Катушка зажигания – неразборная, при выходе из строя ее заменяют.

Работа системы управления

При включении зажигания ЭБУ активирует систему управления: включает топливный насос для создания необходимого давления в топливной рампе и обрабатывает сигналы датчиков температуры охлаждающей жидкости и положения дроссельной заслонки для расчета состава топливовоздушной смеси при пуске двигателя. Если в течение этого времени проворачивание коленчатого вала стартером не началось, ЭБУ через 2 с выключает топливный насос и вновь включает его после начала проворачивания.

При работе двигателя ЭБУ обрабатывает информацию датчиков (положения коленчатого вала, положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости, абсолютного давления воздуха, температуры воздуха на впуске, скорости автомобиля, концентрации кислорода в отработавших газах, давления хладагента, давления гидроусилителя руля). ЭБУ в зависимости от режима работы двигателя управляет работой форсунок, катушки зажигания, регулятора холостого хода, клапана продувки адсорбера, вентилятора системы охлаждения двигателя. При включении кондиционера ЭБУ увеличивает частоту вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу и подает сигнал на включение муфты компрессора кондиционера.

Угол опережения зажигания ЭБУ рассчитывает в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя, нагрузки на двигатель и температуры охлаждающей жидкости. Состав смеси регулируется длительностью управляющего импульса, подаваемого на форсунки, – чем длиннее импульс, тем больше подача топлива, и наоборот. В нормальных условиях работы двигателя впрыск топлива производится поочередно, в каждый цилиндр в момент начала такта впуска. Для этого ЭБУ использует информацию от датчика положения коленчатого вала, который определяет ВМТ поршней 1-го и 4-го, а также 2-го и 3-го цилиндров. В системе отсутствует датчик положения распределительного вала (датчик фаз). Поэтому, чтобы определить, в какой из двух цилиндров нужно произвести впрыск топлива, ЭБУ использует следующий алгоритм. При каждой остановке двигателя в памяти ЭБУ фиксируется последняя задействованная форсунка, и при повторном пуске двигателя команда сначала подается на эту форсунку. Если топливо впрыскивается цилиндр не в момент начала такта впуска, ЭБУ включает проверочную программу и определяет нужный порядок впрыска топлива в цилиндры.

При отсутствии сигнала с датчика положения коленчатого вала (вал не вращается или неисправен датчик и его цепи) ЭБУ отключает подачу топлива в цилиндры. Подача топлива отключается и при выключении зажигания, что предотвращает самовоспламенение смеси в цилиндрах двигателя.

Во время торможения двигателем (при включенной передаче и сцеплении), когда дроссельная заслонка полностью закрыта, а частота вращения коленчатого вала двигателя велика, впрыск топлива не производится для снижения токсичности отработавших газов.

При падении напряжения в бортовой сети автомобиля ЭБУ увеличивает время накопления энергии в катушке зажигания (для надежного поджигания горючей смеси) и длительность импульса впрыска (для компенсации увеличения времени открытия форсунки). При возрастании напряжения в бортовой сети время накопления энергии в катушке зажигания и длительность подаваемого на форсунки импульса уменьшаются.

ЭБУ управляет включением электро-вентилятора системы охлаждения (через реле) в зависимости от температуры двигателя, частоты вращения коленчатого вала и работы кондиционера (если он установлен). Электро-вентилятор системы охлаждения включается, если температура охлаждающей жидкости превысит допустимое значение.

При обслуживании и ремонте системы управления двигателем всегда выключайте зажигание (в некоторых случаях необходимо отсоединить клемму провода от «минусового» вывода аккумуляторной батареи). При проведении сварочных работ на автомобиле отсоединяйте жгуты проводов системы управления двигателем от ЭБУ. Перед сушкой автомобиля в сушильной камере (после окраски) снимите ЭБУ. На работающем двигателе не отсоединяйте и не поправляйте колодки жгута проводов системы управления двигателем, а также клеммы проводов на выводах аккумуляторной батареи. Не пускайте двигатель, если клеммы проводов на выводах аккумуляторной батареи и наконечники «массовых» проводов на двигателе не закреплены или загрязнены. ЭБУ содержит электронные компоненты, которые могут быть повреждены статическим электричеством, поэтому не прикасайтесь руками к его выводам.

Электронные системы управления двигателями внутреннего сгорания (ЭСУД)

Наиболее полно реализуют алгоритм управления двигателем внутреннего сгорания цифровые системы и системы на основе микроконтроллера (рис. 3.94). Такие системы обеспечивают оптимальную мощность, максимальную долговечность, максимальную экономичность двигателя, а также минимальную токсичность выхлопных газов [44, 49].

Схематично устройство одного цилиндра бензинового двигателя внутреннего сгорания приведено на рис. 3.92 [54].

Через впускной клапан смесь топлива с воздухом попадает в цилиндр. При движении поршня вверх происходит сжатие смеси в цилиндре. Проскакивающая искра свечи поджигает смесь. Смесь сгорает. Возникает большое давление на поршень, который по схеме движется вниз, заставляя вращаться посредством шатуна коленчатый вал двигателя. Через выпускной клапан происходит выход продуктов горения. Шатун вместе с коленчатым валом называют кривошипно-шатунным механизмом. Обычно у автомобильного двигателя имеется 4 цилиндра, работающие на один коленчатый вал.

Рис. 3.92. Устройство одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания

Время поджига смеси должно быть оптимальным. Слишком раннее зажигание приводит к тому, что поршень принимает сильные встречные удары (детонация). Это приводит к потере мощности и к форсированному износу деталей двигателя. При позднем зажигании максимальное давление в цилиндре создается после перехода поршнем верхней мертвой точки. Смесь горит в такте расширения и в процессе выпуска. Давление газов не достигает своей максимальной величины, в силу чего мощность и экономичность двигателя снижаются. Происходит повышение токсичности выхлопных газов и повышение температуры двигателя.

Угол опережения зажигания, при котором двигатель развивает максимальную мощность на данном скоростном и нагрузочном режимах, называют оптимальным. Угол опережения увеличивается по определенному закону с увеличением скорости вращения коленчатого вала (рис. 3.93).

Рис. 3.93. Зависимость угла опережения зажигания от скорости вращения коленчатого вала [53, 55]

Такой закон может быть реализован механическими методами, но более точно можно это сделать электронной регулировкой. Мы не будем рассматривать классическую, но устаревшую механическую систему зажигания (с кулачками и механическим распределителем), а рассмотрим типовую современную электронную систему зажигания, упрощенная структура которой представлена на рис. 3.94. Основой электронной системы управления является плата микроконтроллера, построенная с использованием СБИС микроконтроллера, микросхем памяти (IN24LC04), логических микросхем (IN74HC14AD, IN74HC573ADW), интегрального стабилизатора напряжения ILE4267G и пары ИМС усилителей-формирователей сигнала с датчиков IL1815. Эта плата обрабатывает многочисленные сигналы, поступающие от датчиков (положения коленчатого вала, частоты вращения вала, температур охлаждающей жидкости и воздуха во впускном трубопроводе, детонации, положения дроссельной заслонки, расхода воздуха и др.). Как видно из рис. 3.94, в качестве датчика температуры здесь используются ИМС IL135 или IL235, а в датчике массового расхода воздуха — ИМС операционного усилителя IL9002.

Рис. 3.94. Структура электронной системы управления двигателем

В зависимости от текущего положения и скорости вращения коленчатого вала, температуры охлаждающей жидкости и поступающего в двигатель воздуха, наличия или отсутствия детонации, положения дроссельной заслонки (педаль газа), скорости поступления воздуха в двигатель и др. микроконтроллер вырабатывает соответствующую последовательность сигналов и задает время формирования сигнала поджига каждой свечи (I—IV). Т.е. для каждого цилиндра микроконтроллер определяет «правильный» угол опережения зажигания. Кроме того, микроконтроллер управляет временем подачи смеси топлива в цилиндры путем открывания в соответствующие моменты форсунок, управляет электробензонасосом и др. Двухканальный коммутатор IL1055DWусиливает сигналы поджига свечи, формирует правильную форму, длительность и амплитуду импульса (обычно это 0,2 до 0,6 мс, 290-400 В на первичной обмотке катушки зажигания, 20—25 кВ на вторичной обмотке катушки зажигания). Коммутатор содержит также в своем составе микросхему управления и выходные высоковольтные ключи (каскады Дарлингтона или IGBT).

Что в общем случае может быть отнесено к ИМС и полупроводниковым приборам силовой электроники? Как было сказано выше, силовая электроника сформировалась для эффективного управления, регулирования преобразованием электрической энергии. А любую систему преобразования электрической энергии можно представить в виде блока реализации алгоритмов управления, блока сопряжения, выходного блока преобразования и управления исполнительным устройством. Микросхемы и дискретные приборы, выполняющие функции этих блоков систем преобразования электрической энергии, относятся непосредственно к элементной базе силовой электроники (ИМС формирователя импульсов — микроконтроллер, ИМС коммутатора, ключи коммутатора – каскады Дарлингтона или IGBT). Электрическая энергия аккумулятора или генератора с их помощью преобразуется в электрические высоковольтные импульсы поджига. Кроме того, к силовой электронике можно отнести схему управления форсунками (форсунка работает как электромагнитное реле), схему управления двигателем бензонасоса.

Так, в известных специалистам по автоэлектронике ЭСУД типа «МИКАС», «Январь», «АВТРОН» и др. используются микросхемы IL1815N, IL1815D — усилителя-формирователя сигнала с датчиков, IN24LC04 — энергонезависимой памяти 5128 бит с управлением по 1 2 С шине, ILE4267G — специализированного стабилизатора напряжения, стандартной логики IN74HC14AD (шесть триггеров Шмитта) и IN74HC573ADW (восьмиразрядный регистр), IL135Z, IL235Z прецизионных датчиков температуры, IL1055DW — управления коммутатором зажигания. Микросхемы прецизионного операционного усилителя IL9002 широко применяются в конструкции электронного модуля датчика массового расхода воздуха.

Следует упомянуть и микросхему IL1055DW, которая предназначена для управления двумя мощными IGBT-транзисторами по сигналу от микропроцессора. Она осуществляет формирование управляющих импульсов по сигналам микропроцессора на входе мощного выходного ключа (IGBT — транзистор), задающего ток через катушку зажигания, обеспечивает автоматическое ограничение тока через катушку зажигания на уровне, достаточном для гарантированного формирования искры, обеспечивая при этом равенство токов через каждую катушку зажигания. Микросхема применяется в составе двухканального коммутатора модуля зажигания автомобилей с микропроцессорным управлением двигателя внутреннего сгорания.

Источник: Белоус А.И., Ефименко С.А., Турцевич А.С., Полупроводниковая силовая электроника, Москва: Техносфера, 2013. – 216 с. + 12 с. цв. вкл.

Электронная система управления двигателем

Принцип работы электронной системы управления двигателем заключается в том, что электронный блок управления (ЭБУ) получает непрерывную информацию о всех параметрах работы систем и механизмов двигателя, а также об окружающей среде. Мгновенно оценивая информацию, ЭБУ выдает команду на впрыск определенной порции топлива и подачу высоковольтного разряда на электроды свечи зажигания в строго определенный момент времени.

Изменение температуры двигателя и воздуха, оборотов коленчатого вала и давления воздуха мгновенно определяется и передается ЭБУ, который изменяет команду "о дозе топлива и угле опережения зажигания". Неважно, что температура изменилась на один градус, а число оборотов коленчатого вала уменьшилось на один или два. Блок управления "посчитает" все точно и изменит свою команду.

Рис. 28. Схема электронной системы управления двигателем

Если электронный блок не получил данные от какого-то из датчиков, он возьмет "непослушную железку на карандаш", запишет сбой в работе и "наябедничает" хозяину или мастеру в автосервисе. Система контролирует свою работу, диагностирует неисправности, записывает их. Она может даже отключить неработающий контур, задействовав резервный. И это не фантастика, а предусмотренный режим работы системы.

Основные неисправности электронных систем управления двигателем

Все неисправности электронных систем управления двигателем могут быть поделены на два основных вида.

Первый вид неисправностейзаключается в невозможности запуска двигателя и, соответственно, самостоятельного перемещения, хотя бы до места ремонта. В этом случае вызывается эвакуатор для доставки автомобиля на станцию техобслуживания.

Второй вид неисправностей,при котором существует возможность добраться до места возможного ремонта, но это движение будет с "неправильным", аварийным режимом работы отдельной системы или узла. При втором типе неисправности предварительно рекомендуется получить совет у специалиста по телефону о целесообразности самостоятельного движения.

Дело в том, что в некоторых случаях "докатывание" к месту оказания квалифицированной помощи может полностью вывести систему из строя с последующим крупным ремонтом и заменой деталей. Поэтому водитель современного автомобиля должен серьезно подумать, прежде чем принимать решение о движении в аварийном режиме.

Причина может быть в неработающем топливном насосе, сгоревшем предохранителе, неисправном реле насоса, датчике массового расхода воздуха, обрыве или потере контакта в электрической цепи форсунки.

Устранение неисправностей заключается в проверке электрических цепей топливного насоса, замене реле насоса и сгоревшего предохранителя, очистки от грязи разъемов форсунок и восстановлении электрической цепи.

Двигатель работает с перебоями, глохнет, плохо "тянет".

Причиной может оказаться плохой контакт разъемов датчиков, топливного насоса, форсунок, загрязнение топливных фильтров, подсос воздуха в систему.

Для устранения неисправностей необходимо проверить разъемы датчиков, топливного насоса, форсунок, заменить элементы фильтров, устранить негерметичность впускного тракта.

Электронное управление двигателем Электронные системы управления топливоподачей бензиновых двигателей

Применение ЭСАУ топливоподачей бензиновых двигателей обусловлено не­обходимостью снижения токсичности отработавших газов и повы­шения экономичности ДВС. ЭСАУ позволяют оптимизировать процесс сме­сеобразования; применять трехкомпонент­ные нейтрализаторы, работающие при коэффициенте избытка воздуха а близком к 1.

Повысить приеми­стость автомобиля, надежность холодного пуска, ускорить прогрев и увеличить мощность двигателя.

ЭСАУ топливоподачей разделяют на сис­темы впрыска (во впускной трубопровод или непосредственно в камеру сгорания) и карбюраторные системы с электронным управлением.

Принцип действия системы электронного управления карбюра­тором заключается в согласованном управлении воздушной и дрос­сельной заслонками.

Т.к Система Ecotronic фирмы Bosch поддерживает стехиометрический состав рабочей смеси, обеспечивает необходимое обогащение смеси на режимах пуска и прогрева двига­теля. В системе предусмотрены функции отключения подачи топлива на принудительном холостом ходу и поддержания на заданном уров­не частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу.

Наибольшее распространение получили системы впрыска во впускной трубопровод. Они разделяются на системы с впрыском в зону впускных клапанов и с центральным впрыском (рис. 6.1, где: а — центральный впрыск; б — распределенный впрыск в зону впускных клапанов;в — непосредственный впрыск в цилиндры двигателя; 1 — подача топлива; 2 — подача воздуха; 3 — дроссельная заслонка; 4 — впускной трубопровод; 5 — форсунки; 6 — двигатель ).

Система с впрыском в зону впускных клапанов (другое название распределенный или многоточечный впрыск) включает в себя ко­личество форсунок равное числу цилиндров, система с централь­ным впрыском — одну или две форсунки на весь двигатель. Форсун­ки в системах с центральным впрыском устанавливаются в специ­альной смесительной камере, откуда полученная смесь распреде­ляется по цилиндрам. Подача топлива форсунками в системе рас­пределенного впрыска может быть согласована с процессом впуска в каждый цилиндр (фазированный впрыск) и несогласованна — форсунки работают одновременно или группой (нефазированный впрыск).

Системы с непосредственным впрыском из-за сложности конст­рукции долгое время не применялись на бензиновых двигателях. Однако ужесточение экологических требований к двигателям дела­ет необходимым развитие этих систем.

Современные ЭСАУ двигателем объединяют в себе функции управления впрыском топлива и работой системы зажигания, по­скольку принцип управления и входные сигналы (частота вращения, нагрузка, температура двигателя) для этих систем являются общими.

В ЭСАУ двигателем используется программно-адаптивное управление. Для реализации программного управления в ПЗУ бло­ка управления (БУ) записывается зависимость длительности впры­ска (количества подаваемого топлива) от нагрузки и частоты вра­щения коленчатого вала двигателя. На рис. 6.2 представлена обобщенная регулировочная характеристика бензинового двигателя по составу смеси.

Зависимость задается в виде таблицы (характеристической карты) разработанной на ос­новании всесторонних испытаний двигателя. Данные в таблице представлены с определенным шагом, например 5 мин -1 , промежуточные значения БУ получает интерполяцией. Аналогичные табли­цы используются и для определения угла опережения зажигания. Выбор данных из готовых таблиц является более быстрым процес­сом, чем выполнение вычислений.

Непосредственное измерение крутящего момента двигателя на автомобиле связано с большими техническими трудностями, по­этому основным датчиком нагрузки являются датчики расхода воз­духа и (или) датчик давления во впускном трубопроводе. Для опре­деления частоты вращения коленчатого вала двигателя обычно используется счетчик импульсов от датчика положения коленчатого вала индукционного типа или от датчика-распределителя системы зажигания.

Полученные по таблицам значения корректируются в зависимо­сти от сигналов датчиков температуры охлаждающей жидкости, по­ложения дроссельной заслонки, температуры воздуха, а также на­пряжения бортовой сети и других параметров.

Адаптивное управление (управление по обратной связи) исполь­зуется в системах с датчиком кислорода (λ-зондом). Наличие ин­формации о содержании кислорода в отработавших газах позволя­ет поддерживать коэффициент избытка воздуха а (в мировой прак­тике принято обозначение λ.) близким к 1. При управлении топливоподачей по обратной связи БУ первоначально определяет дли­тельность импульсов по данным датчиков нагрузки и частоты вращения коленчатого вала двигателя, а сигнал от датчика кислорода используется для точной корректировки. Управление впрыском то­плива по обратной связи осуществляется только на прогретом дви­гателе и в определенном диапазоне нагрузки.

Принцип адаптивного управление применяется также для ста­билизации частоты вращения коленчатого вала в режиме холостого хода и для управления углом опережения зажигания по пределу детонации.

Современные ЭСАУ топливоподачей бензиновых двигателей имеют функцию самодиагностики. БУ проверяет работу датчиков и исполнительных устройств и может идентифицировать определен­ный перечень неисправностей. При обнаружении неисправности БУ заносит в память соответствующий код и включает аварийную лампу CHECK ENGINE на панели приборов. Для получения информа­ции от БУ используется диагностический прибор, подключаемый к отдельному разъему. Через разъем для диагностики кроме считы­вания кодов неисправностей возможно определение текущих зна­чений параметров двигателя, и активизация исполнительных меха­низмов, однако функции диагностического прибора ограничены возможностями БУ.

Применение ЭСАУ повышает надежность работы двигателя за счет обеспечения возможности его работы в «усеченном» режиме. В случае возникновения неисправности в одном или нескольких датчиках, БУ определяет, что их показания не соответствуют действительности и отключает эти датчики. В «усеченном» режиме ра­боты информация от неисправных датчиков замещается эталон­ным значением или косвенно рассчитывается по данным от других датчиков. Например, при неисправности датчика положения дрос­сельной заслонки его показания можно имитировать расчетом по частоте вращения коленчатого вала и расходу воздуха. При выходе из строя одного из исполнительных механизмов используется ин­дивидуальный алгоритм обхода неисправности. При дефекте в це­пи зажигания, например, отключается впрыск в соответствующий цилиндр, с целью предотвращения повреждения каталитического нейтрализатора.

При работе двигателя в «усеченном» режиме возможно сниже­ние мощности, ухудшение приемистости, затрудненный пуск холод­ного двигателя, увеличение расхода топлива и др.

Для компенсации технологического разброса в характеристиках элементов ЭСАУ и двигателя, учета их изменения при эксплуата­ции в программе БУ предусмотрен алгоритм самообучения. Как упоминалось выше, сигнал от датчика кислорода используется для корректировки значения длительности впрыска полученного по таб­лице из ПЗУ БУ. Однако при значительных расхождениях такой процесс занимает много времени.

Самообучение заключается в сохранении в памяти БУ значений коэффициента корректировки. Весь диапазон работы двигателя разбивается, как правило, на четыре характерные зоны обучения:

холостой ход, высокая частота вращения при малой нагрузке, час­тичная нагрузка, высокая нагрузка.

При работе двигателя в любой из зон, происходит корректировка длительности импульсов впрыска до тех пор, пока реальный состав смеси не достигнет оптимального значения. Полученные таким об­разом коэффициенты корректировки характеризуют конкретный двигатель и участвуют в формировании длительности импульса впрыска на всех режимах его работы. Процесс самообучения при­меняется также для управления углом опережения зажигания при наличии обратной связи по детонации. Основная проблема функ­ционирования алгоритма самообучения заключается в том, что ино­гда неправильный сигнал датчика может быть воспринят системой как изменение параметра двигателя. Если ошибка сигнала датчика недостаточно велика, чтобы был зарегистрирован код неисправно­сти, повреждение может остаться необнаруженным. В большинстве систем корректирующие коэффициенты не сохраняются при отклю­чении питания БУ.

Рассмотрим устройство некоторых ЭСАУ двигателем, получив­ших широкое распространение. Ведущим производителем систем впрыска бензиновых двигателей является фирма Bosch, начавшая разработку таких систем в 1912 г.

Первая модификация электронной системы L-Jetronic появилась в 1973 г. — это система распределенного нефазированного впрыска топлива рис. 6.3. Она состоит из: 1 — топливный бак; 2 — электрический топливный насос; 3 — топливный . фильтр; 4 — электронный блок управления; 5- форсунка; 6 — топливная рампа с регулятором давления топлива; 7- впускной трубопровод; 8- клапан холодного пуска; 9-датчик положения дроссельной заслонки; 10- датчик расхода воздуха; 11 — датчик кислорода (λ-зонд); 12 — термо­реле; 13 — датчик температуры двигателя; 14 — датчик-распределитель системы зажигания; 15- регулятор добавочного воздуха (регулятор холо­стого хода); 16 -аккумуляторная батарея; 17- выключатель зажигания.

Топливо из бензобака 1 электрическим топливным насосом 2 через топливный фильтр 3 подается под давлением 250 кПа в топливную рампу и распределяется по форсункам 5. На конце топливной рампы расположен регулятор давления топлива, который поддерживает разность давления в топливной рампе и впускном коллекторе на постоянном уровне 0,5 атм. Таким образом, количество подаваемого топлива однозначно определяется дли­тельностью открытия форсунки. Остатки топлива возвращаются в бак по сливной магистрали. В БУ 4 поступают сигналы от датчика расхода воздуха 10, датчика положения дроссельной заслонки 9 по которым определяет нагрузка двигателя. Датчик положения дрос­сельной заслонки позволяет различать режим холостого хода и полной нагрузки. Информация о частоте вращения коленчатого ва­ла двигателя поступает от датчика-распределителя системы зажи­гания. Для обогащения смеси при пуске холодного двигателя ис­пользуется клапан холодного пуска 8, который управляется термо­реле 12. Термореле обеспечивает 8 с работы клапана при темпе­ратуре -20°С. Датчик температуры двигателя 13 подключенный к БУ позволяет обогащать смесь на режиме прогрева двигателя.

Управление частотой вращения на режиме холостого хода осу­ществляется регулятором добавочного воздуха 15 с заслонкой управляемой биметаллической пластиной.

При комплектовании системы каталитическим нейтрализатором для корректировки качества рабочей смеси используется датчик кислорода 11.

Система L3-Jetronic (рис. 6.4) является модификацией представленной системы. Основное отличие от L-Jetronic — БУ выпол­ненный в одном корпусе с датчиком расхода воздуха и располо­женный в моторном отсеке.

Конфигурация системы: 1 — топливный бак; 2 — электрический топливный насос; 3 — топливный фильтр; 4 — форсунка; 5 — топливная рампа; 6 — регулятор давления топ­лива; 7- впускной трубопровод; 8 — датчик положения дроссельной за­слонки; 9- датчик расхода воздуха; 10- электронный блок управления; 11 — датчик кислорода (λ — зонд); 12 — датчик температуры двигателя; 13 — датчик-распределитель системы зажигания; 14 — регулятор добавочного воздуха (регулятор холостого хода); 15- аккумуляторная батарея; 16- выключатель зажигания

В системе используется алгоритмы диагностики датчиков и «усеченного» режима работы. В системе отсутствует клапан холод­ного пуска. Обогащение смеси при пуске холодного двигателя осуществляется увеличением подачи топлива через ос­новные форсунки.

В системе LH-Jetronic (рис. 6.5) для определения нагрузки двига­теля используется датчик массового расхода воздуха термоанемометрического типа. В отличие от датчика системы L-Jetronic, опре­деляющего объем проходящего воздуха этот датчик определяет непосредственно массу воздуха, и не требует дополнительной кор­ректировки по его плотности.

Рис. 6.5. Система LH-Jetronic:

Система представляет собой: 1 — топливный бак; 2- электрический топливный насос; 3— топливный фильтр; 4 — электронный блок управления; 5-форсунка; 6 — топливная рампа; 7— регулятор давления топлива; 8- впускной трубопровод; 9-датчик положения дроссельной заслонки; 10 -датчик массового расхода воздуха; 11- датчик кислорода (λ — зонд); 12 — датчик температуры двигателя; 13 -датчик-распределитель системы зажигания; 14 — поворотный регулятор холостого хода; 15- аккумуляторная батарея; 16- выключатель зажигания

Для регулировки частоты вращения коленчатого вала на холо­стом ходу в системе LH-Jetronic используется поворотный клапан с приводом от реверсивного электродвигателя (трехпроводной). БУ периодически переключает направление вращения электродвига­теля, что предотвращает заброс клапана в любую из крайних пози­ций. Требуемое положение клапана регулируется изменением соотношения времени включения электродвигателя в различных на­правлениях.

В 1982 г. фирмой Bosch была предложена система KE-Jetronic (рис. 6.6), прототипом которой явилась гидромеханическая система K-Jetronic, дополненная электронным блоком управления и датчи­ком кислорода. Система включает в себя: 1 — топливный бак; 2 — электрический топливный насос; 3 — топливный аккумулятор; 4— топливный фильтр; 5— регулятор начального давления; 6 — форсунка; 7— впускной трубопровод; 8- клапан холодного пуска; 9 -дозатор-распределитель топлива; 10- датчик расхода воздуха; 11 — электрогидравлическое управляющее устройство; 12- датчик кисло­рода (λ -зонд); 13- термореле; 14 — датчик температуры двигателя; 15 — датчик-распределитель системы зажигания; 16- регулятор добавоч­ного воздуха (регулятор холостого хода); 17— электронный блок управле­ния; 18 — датчик положения дроссельной заслонки; 19 — аккумуляторная батарея; 20- выключатель зажигания.

В БУ поступают сигналы о положении паруса рас­ходомера, крайних положениях дроссельной заслонки, частоте вращения двигателя, температуре охлаждающей жидкости и со­держании кислорода в отработавших газах. Воздействие БУ на со­став рабочей смеси осуществляется с помощью электрогидравли­ческого управляющего устройства закрепленного на дозаторе-распределителе топлива (рис. 6.7, где: 1 — парус расходомера; 2 — дозатор-распределитель топлива; 3 — поступ­ление топлива от регулятора начального давление; 4 — подача топлива к форсункам; 5 — возврат топлива в регулятор начального давления; 6 — жиклер; 7— верхняя камера дифференциального клапана; 8- нижняя камера дифференциального клапана; 9 — диафрагма; 10 — регулятор дав­ления; 11 — управляющая пластина; 12 — выпускной канал; 13 — электромагнит; 14 — воздушный зазор). Так для обогащения смеси по сигналу от БУ управляющая пластина 11 закрывает выпускной ка­нал 12 тем самым, снижая давление в нижних камерах дифферен­циального клапана 8. Мембраны 9 прогибаются вниз, и количество топлива поступающего к форсункам 4 увеличивается. Управляющее устройство сконструировано таким образом, что при выходе из строя цепи электромагнита будет обеспечиваться стехиометрический состав смеси и двигатель сохранит работоспособность.

Появившаяся в 1983 г. недорогая система центрального впрыска Mono-Jetronic получила широкое распространение, в том числе и на компактных автомобилях. Эта система имеет всего одну топливную форсунку, расположенную перед дроссельной заслонкой (рис. 6.8). Она содержит: 1 — топливный бак; 2 — электрический топливный насос; 3 — топливный фильтр; 4 — регулятор давления топлива; 5 — форсунка; 6 — датчик темпе­ратуры воздуха; 7— электронный блок управления; 8 — электропривод дроссельной заслонки (регулятор холостого хода); 9 — потенциометрический датчик положения дроссельной заслонки; 10 — клапан продувки адсорбера; 11 — угольный адсорбер; 12- датчик кислорода (λ — зонд); 13 — датчик температуры двигателя; 14 — датчик-распределитель системы зажигания; 15-аккумуляторная батарея; 16- выключатель зажигания; 17 — реле; 18 -диагностический разъем; 19 -устройство центрального впрыска.

Качество смеси задается длительностью импульса открытия фор­сунки. Топливо в системе Mono-Jetronic подается под более низким давлением, нежели в описанных выше системах — около 0,1 МПа.

Измерения расхода воздуха система Mono-Jetronic не произво­дит. Необходимое количество топлива вычисляется по положению дроссельной заслонки и частоте вращения коленчатого вала. Элек­тронный блок управления обрабатывает информацию от потенциометрического датчика положения дроссельной заслонки, датчи­ка-распределителя системы зажигания, датчиков температуры воз­духа и охлаждающей жидкости, а также датчика кислорода.

Топливно-воздушная смесь обогащается при холодном пуске и прогреве двигателя увеличением длительности цикла топливоподачи. Минимальная частота вращения в режиме холостого хода поддерживается путем изменения положения дроссельной заслон­ки с помощью шагового электродвигателя.

При средних нагрузках и прогретом двигателе подача топлива корректируется обратной связью по датчику кислорода.

Полное открытие дроссельной заслонки переводит БУ в режим обогащения рабочей смеси. Для обеспечения приемистости авто­мобиля БУ определяет ускорение перемещения педали управления дроссельной заслонкой и адекватно изменяет подачу топлива.

В режиме принудительного холостого хода система Моnо-Jetronic работает по общепринятой схеме.

Для ограничения выделения углеводородов (СН) из топливного бака в Mono-Jetronic используется система улавливания паров бен­зина, к которой относятся емкость с активированным углем — ад­сорбер 11 и электромагнитный клапан продувки адсорбера 10. Па­ры бензина из топливного бака поступают в адсорбер. При работе двигателя БУ открывает клапан продувки адсорбера и накопившие­ся пары топлива удаляются во впускной трубопровод. БУ регулиру­ет степень продувки адсорбера в зависимости от режима работы двигателя.

К комплексным системам управления двигателем, применяю­щимся на большинстве современных автомобилей, относятся сис­темы семейства Motronic. Основная функция всех систем Motronic — согласованное управление зажиганием и впрыском топлива. При­нятие законодательных требований к снижению вредных эмиссий и расхода топлива расширяет базовые функции системы Motronic и делает необходимым контроль всех компонентов влияющих на со­став отработавших газов. Система Motronic обеспечивает:

— регулировку частоты вращения холостого хода;

— поддержание стехиометрического состава смеси по сигналу датчика кислорода;

— управление системой улавливания паров топлива;

— регулирование угла опережения зажигания по сигналу датчика детонации;

— рециркуляцию отработавших газов для снижения эмиссии ок­сидов азота (NOx);

— управление системой подачи вторичного воздуха для сниже­ния эмиссии углеводородов (СН);

— поддержание заданной скорости движения (круиз-контроль). При более высоких требованиях система может дополняться функциями:

— управление турбонагнетателем, а также изменением конфигу­рации впускного тракта для повышения мощности двигателя;

— управление фазами газораспределения для снижения токсич­ности отработавших газов, расхода топлива и повышения мощно­сти двигателя;

— детонационное регулирование, ограничение частоты вращения и скорости для защиты двигателя и автомобиля.

Система Motronic поддерживает работу блоков управления дру­гих систем автомобиля. Так совместно с БУ автоматической короб­кой передач посредством снижения крутящего момента двигателя при изменении передачи обеспечивается предохранение коробки передач. Взаимодействуя с антиблокировочной (АБС) и противобуксовочной (ПБС) системами Motronic создает повышенную безо­пасность при езде. Современные требования к противоугонным автомобильным системам делают необходимым интеграцию БУ двигателем и иммобилайзера.

Одной из последних разработок фирмы Bosch является система ME-Motronic (рис. 6.9). ME-Motronic сочетает в себе систему рас­пределенного фазированного впрыска топлива в зону впускных клапанов и систему зажигания с низковольтным распределением и индивидуальными катушками. Конструкция: 1 — угольный адсорбер; 2 — отключающий клапан; 3 — клапан продувки адсорбера; 4 — датчик давления во впускном коллекторе; 5 — топливная рам­па с форсунками; 6 — свеча зажигания с индивидуальной катушкой; 7 — фазовый дискриминатор; 8- насос вторичного воздуха; 9 — клапан вторичного воздуха; 10 — пленочный датчик массового расхода воздуха; 11- модуль дроссельной заслонки; 12 — клапан рециркуляции; 1 3- датчик детонации; 14 — датчик положения коленчатого вала; 15 — датчик темпера­туры двигателя; 16 — датчик кислорода (λ — зонд); 17- электронный блок управления; 18 — диагностический интерфейс; 19- аварийная лампа; 20 — к иммобилайзеру; 21 — датчик давления в бензобаке; 22- погружной электрический топливный насос; 23 — модуль педали управления дроссельной заслонкой; 24 – аккумулятор.

Определение частоты вращения коленчатого вала и синхрони­зация системы осуществляется по сигналу индукционного датчика положения коленчатого вала 14. Для определения такта впуска в каждом цилиндре, что необходимо при организации фазированно­го впрыска топлива и зажигания, используется датчик положения распределительного вала — фазовый дискриминатор 7.

Для расчета нагрузки двигателя используется пленочный датчик массового расхода воздуха 10, датчик давления во впускной трубе 4, и датчик положения дроссельной заслонки. Основным отличием системы является отсутствие жесткой механической связи между дроссельной заслонкой и педалью, ею управляющей. Положение педали управления дроссельной заслонкой определяется с помо­щью двух закрепленных на ней потенциометров 23. БУ устанавли­вает дроссельную заслонку 11 в оптимальное положение в зависи­мости от нагрузки и других параметров двигателя.

В системе используется два датчика кислорода 16. Установка дополнительного датчика после каталитического нейтрализатора повышает надежность работы обратной связи по содержанию ки­слорода, так как этот датчик лучше, защищен от загрязнения отра­ботавшими газами. Кроме того, наличие второго датчика позволяет системе проводить самодиагностику основного датчика стоящего перед нейтрализатором.

БУ ME-Motronic имеет интерфейс последовательной передачи данных (CAN) для взаимодействия с БУ других систем автомобиля.

На базе системы ME-Motronic фирма Bosch разработала систе­му непосредственного впрыска топлива в цилиндры двигателя MED-Motronic (рис. 6.10, где: 1 -топливо под высоким давлением; 2- топливная рейка (аккумулятору давления); 3— форсунка; 4— свеча зажигания с индивидуальной катушкой; 5— фазовый дискриминатор; 6— датчик давления топлива; 7— датчик детонации; 8- датчик положения коленчатого вала; 9 -датчик температуры двигателя; 10 -датчик кислорода (перед катализатором); 11 — трехкомпонентный каталитический нейтрализатор; 12 — датчик температуры выхлоп­ных газов; 13-х каталитический нейтрализатор; 14- датчик кислорода (после нейтрализатора)). В сравнении с традиционными системами впрыска бензиновых двигателей, системы непосредственного впрыска позволяют снизить расход топлива до 20% и уменьшить выбросы оксидов углерода.

Как и впрыск во впускной коллектор, непосредственный впрыск под высоким давлением спроектирован как система с топливной рампой — аккумулятором давления. В подобных системах топливо может быть непосредственно впрыснуто в цилиндр в любой момент времени с помощью электромагнитных форсунок.

Масса поступающего воздуха может свободно регулироваться с помощью электронного модуля дроссельной заслонки. Точное из­мерение массы всасываемого воздуха выполняется с помощью пленочного датчика расхода воздуха.

Состав топливо-воздушной смеси контролируется датчиками ки­слорода в выпускной системе, расположенными перед и после ка­талитического нейтрализатора.

Электрический топливоподкачивающий насос и регулятор дав­ления, расположенные в бензобаке, обеспечивают подачу топлива под давлением 0,35 МПа к топливному насосу высокого давления.

Задача насоса высокого давления состоит в увеличении давле­ния топлива с исходных 0,35 МПа до 12 МПа, после чего топливо поступает в топливную рампу. На топливной рампе расположен ре­гулятор давления, который поддерживает давление в системе во всем диапазоне работы двигателя независимо от количества впры­скиваемого топлива и производительности насоса.

Для измерения давления топлива используется датчик, предо­ставляющий собой сварную диафрагму из высококачественной стали с тензорезисторами.

Важным компонентом системы непосредственного впрыска топ­лива являются форсунки высокого давления, которые подсоединя­ются непосредственно к рампе. Время начала впрыска и количест­во топлива определяются сигналами от блока управление.

Низкое потребление топлива и высокая мощность двигателя, присущие системе непосредственного впрыска, достигаются путем различной организации двух основных режимов работы: режима малой нагрузки и режима высокой нагрузки.

При малой нагрузке двигатель работает с неоднородной смесью и большим избытком воздуха. Поздний впрыск, прямо перед подачей • искры, позволяет создать в зоне свечи область богатой топливо-воздушной смеси, в то время как остальной объем цилиндра запол­няет смесь воздуха и оставшихся .отработавших газов. Благодаря этому расслоению заряда, достигается работа двигателя на очень бедной смеси, кроме того, даже при малых нагрузках дроссельная заслонка остается открытой, что уменьшает потери на газообмен.

При повышении нагрузки увеличивается и количество впрыски­ваемого топлива, неоднородное облако смеси становится все бо­лее богатым. Это может вызвать увеличение содержания вредных веществ в отработавших газах, особенно выбросов сажи. Поэтому на высоких нагрузках двигатель переводится на работу на гомоген­ной смеси.

Во время перехода между этими режимами для стабилизации момента необходимо контролировать количество впрыскиваемого топлива, поступающего воздуха и угол опережения зажигания. Та­кое управление моментом возможно благодаря использованию электроуправляемой дроссельной заслонки, как и в системе ME-Motronic. Дроссельная заслонка должна быть закрыта вплоть до фактического переключения режима работы с неоднородной на гомогенную смесь.

Особенностью системы непосредственного впрыска является об­разование оксидов азота (NOx), содержание которых в условиях из­бытка кислорода не может быть уменьшено с использованием тра­диционного трехкомпонентного каталитического нейтрализатора. Для уменьшения содержания NOx в выхлопе используется специальный каталитический нейтрализатор аккумулирующего действия.

Система управления двигателем

Системой управления двигателем называется электронная система управления, которая обеспечивает работу двух и более систем двигателя. Система является одним из основных электронных компонентов электрооборудования автомобиля.

Генератором развития систем управления двигателем в мире является немецкая фирма Bosch. Технический прогресс в области электроники, жесткие нормы экологической безопасности обусловливают неуклонный рост числа подконтрольных систем двигателя.

Свою историю система управления двигателем ведет от объединенной системы впрыска и зажигания. Современная система управления двигателем объединяет значительно больше систем и устройств. Помимо традиционных систем впрыска и зажигания под управлением электронной системы находятся: топливная система, система впуска, выпускная система, система охлаждения, система рециркуляции отработавших газов, система улавливания паров бензина, вакуумный усилитель тормозов.

Термином "система управления двигателем" обычно называют систему управления бензиновым двигателем. В дизельном двигателе аналогичная система называется система управления дизелем.

Система управления двигателем включает входные датчики, электронный блок управления и исполнительные устройства систем двигателя.

Входные датчики измеряют конкретные параметры работы двигателя и преобразуют их в электрические сигналы. Информация, получаемая от датчиков, является основой управления двигателем. Количество и номенклатура датчиков определяется видом и модификацией системы управления. Например, в системе управления двигателем Motronic-MED применяются следующие входные датчики: давления топлива в контуре низкого давления, давления топлива, частоты вращения коленчатого вала, Холла, положения педали акселератора, расходомер воздуха (при наличии), детонации, температуры охлаждающей жидкости, температуры масла, температуры воздуха на впуске, положения дроссельной заслонки, давления во впускном коллекторе, кислородные датчики и др. Каждый из датчиков используется в интересах одной или нескольких систем двигателя.

Электронный блок управления двигателем принимает информацию от датчиков и в соответствии с заложенным программным обеспечением формирует управляющие сигналы на исполнительные устройства систем двигателя. В своей работе электронный блок управления взаимодействует с блоками управления автоматической коробкой передач, системой ABS (ESP), электроусилителя руля, подушками безопасности и др.

Исполнительные устройства входят в состав конкретных систем двигателя и обеспечивают их работу. Исполнительными устройствами топливной системы являются электрический топливный насос и перепускной клапан. В системе впрыска управляемыми элементами являются форсунки и клапан регулирования давления. Работа системы впуска управляется с помощью привода дроссельной заслонки и привода впускных заслонок.

Катушки зажигания являются исполнительными устройствами системы зажигания. Система охлаждения современного автомобиля также имеет ряд компонентов, управляемых электроникой: термостат (на некоторых моделях двигателей), реле дополнительного насоса охлаждающей жидкости, блок управления вентилятора радиатора, реле охлаждения двигателя после остановки.

В выпускной системе осуществляется принудительный подогрев кислородных датчиков и датчика оксидов азота, необходимый для их эффективной работы. Исполнительными устройствами системы рециркуляции отработавших газов являются электромагнитный клапан управления подачей вторичного воздуха, а также электродвигатель насоса вторичного воздуха. Управление системой улавливания паров бензина производится с помощью электромагнитного клапан продувки адсорбера.

Принцип работы системы управления двигателем основан на комплексном управлении величиной крутящего момента двигателя. Другими словами, система управления двигателем приводит величину крутящего момента в соответствия с конкретным режимом работы двигателя. Система различает следующие режимы работы двигателя:

  • запуск;
  • прогрев;
  • холостой ход;
  • движение;
  • переключение передач;
  • торможение;
  • работа системы кондиционирования.

Изменение величины крутящего момента производиться двумя способами — путем регулирования наполнения цилиндров воздухом и регулированием угла опережения зажигания.

Электронная система управления двигателя

Система обеспечивает выполнение следующих функций:

  • нормирование пусковой подачи топлива;
  • коррекция цикловой подачи топлива для ограничения дымности отработавших газов;
  • ограничение цикловой подачи топлива при достижении предельной температуры охлаждающей жидкости;
  • управление муфтой включения вентилятора системы охлаждения;
  • защита двигателя по минимальному давлению масла;
  • управление реле блокировки стартера;
  • отключение подачи топлива в режиме «горный тормоз»;
  • функция «круиз-контроль»;
  • ограничение максимальной скорости автомобиля;
  • обеспечение аварийного останова двигателя;
  • осуществление взаимодействия с другими системами изделия по линии CAN;
  • осуществление диагностических функций и передача диагностической информации через диагностический разъем по линии K-line и CAN;
  • индикация о неисправности ЭСУД контрольной лампой «Check Engine»;
  • обеспечение взаимодействия с другими системами управления автомобиля;
  • обеспечение аварийно-предупредительной сигнализации и защиты и др.

Полный перечень выполняемых ЭСУД функций определяется при проектировании изделия, на котором применен двигатель.

В состав ЭСУД входят:

  • электронный блок управления (ЭБУ);
  • жгуты проводов в комплекте с датчиками, переключателями и разъемами для подключения устройств диагностирования системы в условиях эксплуатации.