Системы управления бензиновым двигателем

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.

Микропроцессорные системы управления бензиновым двигателем

Сейчас практически отказались производители от отдельных электронных систем впрыска и производят электронные системы управления двигателем (МСУД), объединяющие управление впрыском топлива и зажиганием бензинового двигателя. Такие системы обозначаются Motronic. Производятся на современном этапе три типа систем [1]:

M-Motronic — микропроцессорная система управления зажиганием и распределенным впрыском топлива;

ME-Motronic — микропроцессорная система управления зажиганием и распределенным, последовательным впрыском топлива, с λ-регулированием и электронным дросселем (система ETC);

MED-Motronic- микропроцессорная система управления зажиганием и непосредственным впрыском топлива в цилиндры (Direct injection, DT).

Рассмотрим особенности систем ME-Motronic и MED-Motronic.

Кроме основных своих функций система ME-Motronic выполняет и целый ряд дополнительных функций с разомкнутой и замкнутой системами управления. В качестве примера можно назвать следующие:

— регулирование частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу;

— регулирование коэффициента избытка воздуха (замкнутая система управления);

— улавливание топливных паров;

— рециркуляция отработавших газов для снижения содержания оксидов азота;

— контроль за работой вспомогательной воздушной системы для снижения содержания углеводородов в отработавших газах;

— автоматическое регулирование скорости движения (круиз-контроль).

Система ME-Motronic может выполнять еще целый ряд функций: управление работой турбонагнетателя и регулирование параметров впускного трубопровода с целью повышения выходной мощности двигателя; регулирование фаз газораспределения для снижения содержания вредных веществ в отработавших газах и увеличения мощности двигателя; устранение детонации, ограничение частоты вращения коленчатого вала и ограничение скорости движения автомобиля для защиты отдельных узлов и деталей двигателя и самого автомобиля от повреждений.

В системе ME-Motronic применяется координирование крутящего момента, с помощью которого сортируются часто противоречащие друг другу требования в обеспечении определенное значения крутящего момента и затем реализуется наиболее важное из этих требований. Система ME-Motronic через цепь питания бортового контроллера связи (CAN) может подсоединяться к электронным блокам управления (ECU) других систем автомобиля.

Система с электронным управлением дроссельной заслонкой (ETC), интегрированная в единый блок управления зажиганием, впрыском и другими вспомогательными функциями, позволяет определять положение педали газа посредством датчика ее перемещения (потенциометра), рисунок 6.1.

Рисунок 6.1 – Система с электронным управление дроссельной заслонкой (ETC, ETCS)

В соответствии с текущим режимом работы двигателя блок ECU, рассчитав необходимую величину открытия дроссельной заслонки, воздействует на привод этой заслонки — положение контролируется датчиком угла поворота дроссельной заслонки (потенциометром). Таким образом, два потенциометра — педали газа и дроссельной заслонки — образуют элемент управляющей системы ETC, которая при работе двигателя производит непрерывный опрос всех датчиков и анализ расчетных данных, влияющих на угол открытия дроссельной заслонки.

Система MED-Motron ic

При оснащении бензинового двигателя с искровым зажиганием и непосредственным впрыском топлива системой MED-Motronic (рисунок 4.5) расход топлива может быть снижен не менее чем на 20 % по сравнению с двигателем, имеющим впрыск топлива во впускной трубопровод.

При этом может быть достигнут длительный эффект снижения выбросов диоксида углерода (СО₂) во время движения автомобиля.

При непосредственном впрыске топливадолжна осуществляться возможность скоординированного выбора между вариантами применения неоднородной смеси (послойного заряда) при неполной нагрузке и однородной (гомогенной) смеси при полной нагрузке и наоборот.

Основными требованиями при использовании системы MED-Motronic являются:

— точное дозирование потребного количества впрыскиваемого топлива;

— создание необходимого давления впрыска;

— управление моментом впрыска;

— впрыскивание топлива непосредственно в камеру сгорания.

Так же должны быть согласованы требования к величине крутящего момента двигателя, с тем, чтобы затем имелась возможность проведения необходимых регулировочных операций на данном двигателе.

Основной интерфейс системы обеспечивает регулирование крутящего момента двигателя, создаваемого процессом сгорания. Структура управления крутящим моментом может быть разбита на следующие действия: определение крутящего момента; согласование при выборе требуемой величины крутящего момента; изменение крутящего момента.

Наиболее важной при изменении крутящего момента является команда, поступающая через педаль газа от водителя автомобиля, — в зависимости от положения педали газа система определяет конкретную величину крутящего момента.

Так же как и система впрыска топлива во впускной трубопровод двигателя, система непосредственного впрыска топлива выполнена с топливной рампой, по схеме аккумуляторного типа, рисунок 4.5.

В системе MED-Motronic топливо непосредственно впрыскивается в цилиндры в заданный момент времени посредством электромагнитных топливных форсунок высокого давления.

1 — подача топлива (под высоким давлением):

2 — топливная рампа; 3 — топливная форсунка;

4 — катушка зажигания со свечой зажигания;

5 — датчик фаз; б — датчик давления; 7 — датчик детонации; в-датчик частоты вращения коленчатого вала и положения поршня; 9-датчик температуры двигателя; 10-лямбда-зонд; 11 — трехкомпонептиый каталитический нейтрализатор отработавших газов; 12-датчик температуры отработавших газов; 13 — каталитический нейтрализатор оксидов азота (NOy) в отработавших газах; 14 — лям-бда-зонд(диагностический)

Рисунок 4.5 — Схема двигателя с непосредственным впрыском топлива и элементами системы MED-Motronic [1]

Блок управления системы MED-Motronic, как и в системе ME-Motronic, содержит задающий каскад, служащий для включения клапанов регулирования давления топлива. Масса поступающего во впускной трубопровод воздуха регулируется дроссельной заслонкой с электронным управлением (ETC). Точное дозирование массы воздуха контролируется датчиком массового расхода воздуха.

Читать еще: Новый киа мохав

Качественный состав топливовоздушной смеси находится под контролем универсальных лямбда-зондов, размещенных в выпускном тракте перед и за каталитическим нейтрализатором. Лямбда-зонды служат для поддержания коэффициента избытка воздуха в пределах а = 1 и для работы двигателя на обедненных смесях; кроме того, они отвечают за работоспособность каталитического нейтрализатора. Это важно для обеспечения точного дозирования при рециркуляции отработавших газов, особенно в условиях неустановившихся режимов.

Получение высоких мощностных показателей и одновременно с этим низкого удельного расхода топлива для бензинового двигателя с непосредственным впрыском топлива возможно при использовании весьма сложной системы управления его работой. Следует делать различие между режимами работы двигателя в диапазоне малых и больших нагрузок.

Работа системы в диапазоне малых нагрузок

В этом диапазоне нагрузок двигатель работает с зарядом смеси, которая в основном послойно распределена по составу, и при высоком значении коэффициента избытка воздуха, обеспечивающим наименьший расход топлива. За счет задержки впрыска (непосредственно перед моментом зажигания) в идеале можно получить две зоны в камере сгорания: в одной зоне — у свечи зажигания — горючая топливовоздушная смесь находится в мелкодисперсном состоянии, а в другой зоне образуется слой, состоящий из воздуха и остаточных отработавших газов. При таких условиях двигатель может работать почти без дросселирования смеси, при этом исключаются потери энергии па газообмен. Кроме того, благодаря предотвращению тепловых потерь на стенках камеры сгорания увеличивается термодинамический кпд.

Работа системы в диапазоне больших и средних нагрузок

При увеличении нагрузки двигателя возрастает расход топлива — заряд расслоенной по составу смеси становится все более обогащенным. Это приводит к увеличению концентрации токсичных компонентов в отработавших газах и особенно к нагарообразованию. Для предотвращения всех этих нежелательных явлений двигатель в диапазоне высоких нагрузок должен переходить на использование однородной (гомогенной) смеси. Коэффициент избытка воздуха должен находиться между значениями α= 1 и α > 1 для обедненной смеси. Впрыск топлива осуществляется во время такта, впуска для гарантии эффективного смешивания топлива с воздухом.

Изменение состава топливовоздушной смеси по признаку однородности/неоднородности является основным фактором, влияющим па такое регулирование количества впрыскиваемого топлива воздушного заряда и момента зажигания, при котором обеспечивается постоянство крутящего момента, поступающего от двигателя на трансмиссию. В системе MED-Motronic выполнение важных регулирующих функций перекладывается непосредственно на дроссельную заслонку с электронным управлением.

Важно отметить, что при работе двигателя с послойным распределением смеси по составу трехкомпонентный каталитический нейтрализатор содержание оксидов азота (NO_x) в отработавших газах не снижает. Содержание оксидов азота может быть снижено за счет использования системы рециркуляции отработавших газов (EGR) — приблизительно на 70%. Однако при существующих на сегодняшний день нормах предельной токсичности отработавших газов этого недостаточно. Для обеспечения требуемых норм наибольшей эффективностью обладает каталитический нейтрализатор аккумуляторного типа, специально предназначенный для улавливания NO_x и отработавших газов, который устанавливается в системе выпуска за трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором. В завершение следует отметить, что системы непосредственного впрыска бензина в основном обозначаются MED, DI, GDI (Gasoline direct injection), FSI (Fuel Stratified Injection- «послойный» впрыск топлива). В настоящее время идет внедрение систем непосредственного впрыска второго поколения DI-IT, отличающихся повышенным давлением впрыска 2ОМПа, и пьезоэлектрическими форсунками. Производятся также системы распределенного впрыска газообразного топлива: SGI (Sequential Gas Injection), GST (Gaseous Sequential Injection).

Системы управления бензиновыми двигателями

Схемотехника систем управления бензиновыми двигателями

При детальном рассмотрении схему легче поделить на фрагменты. Рис.2

На первом фрагменте вверху показаны две основных шины электрического питания 30 (напряжение аккумуляторной батареи, подается постоянно) и 15 – напряжение аккумуляторной батареи (подается в положении «зажигание включено»). Предохранители F6 (номинал 20 Ампер) и F46 (15A) подают напряжения на реле бензонасоса (К20) и главное реле (К46). При включении зажигания сразу срабатывает главное реле и на несколько секунд включается реле бензонасоса, чтобы обеспечить начальную подкачку топлива. На принципиальных схемах провода обозначены цветом либо как в данном случае подписаны цветовыми сокращениями (rt – красный, sw – черный, rt bl – красно-голубой, руководства содержат сведения о применяемых цветовых сокращениях). Цветовая маркировка помогает отследить нужное электрическое соединение. Рис.3

На следующем фрагменте в нижней части показан блок управления двигателем (А35). Как видно, он имеет многофункциональный разъем, обозначенный символами М и К (по-существу, он состоит из двух разъемов) и цифровыми обозначениями. Необходимо пользоваться справочниками и руководствами, чтобы правильно определить расположение выводов (распиновку). Для конкретного случая она имеет вид на рис.4

На схеме индексом Y102 обозначен intake manifold air control solenoid (соленоид управления потоком впускного воздуха) – это исполнительное устройство регулирует подачу воздуха, соответственно, качество смеси. Т1 – блок управления свечами зажигания. Как правило, на схемах не обозначены сами свечи зажигания. Значок транзистора внутри блока означает, что внутри блока есть электронная схема. Питание блока зажигания (катушки зажигания вместе с коммутаторами) осуществляется через предохранитель 46 на 2-й вывод и в случае, если отсутствует искра, первым делом надо проверить наличие напряжения на этом выводе при включении зажигания. Y3 – инжекторы. Например, если не работает 2-й инжектор, необходимо проверить наличие электрической связи (прозвонить) 2-й вывод инжектора – коричнево-белый провод и 61-й вывод блока управления. А5 – инструментальная панель. А95 – блок управления двигателями охлаждения радиатора. Рис.5

Следующий фрагмент. А16 – блок АБС, А23 – усилитель VSS (датчика скорости автомобиля). Во многих автомобилях скорость измеряется по показаниям датчиков АБС, в данном случае левого переднего. Поэтому, если показания спидометра отсутствуют, горит неисправность блока АБС, проверку необходимо начинать именно с него.
К12 – реле двигателей охлаждения радиаторов. Если на схемах узлы изображены пунктирной линией, в некоторых моделях кузова узлы могут отсутствовать. S92 – блок кондиционера, М142 – насос усилителя руля, S13 –кнопка на педали тормоза, S258 – датчик педали сцепления. Рис.6

M12 – бензонасос. Как правило, расположен в бензобаке. Y4 – клапан EVAP (система улавливания паров бензина). В72-1 и В72-2 – датчики кислорода (лямбда-зонды). При их неисправности потребление бензина может увеличиться до 50%. В данном случае применяются четырехвыводные датчики (с подогревом). В30 – MAF сенсор (датчик массового расхода топлива, расходомер). Очень важный датчик. Если он неисправен, рабочая смесь формируется в неверных пропорциях, и автомобиль может вообще не завестись. В25 – датчик температуры входящего воздуха. Часто эти два датчика объединены в одном узле, как и в данном случае. А177 – привод дроссельной заслонки, совмещенный с датчиками угла заслонки. В138 – датчик педали акселератора (газа). В данном двигателе трос газа отсутствует, его функцию выполняет электроника. Рис.7

На следующем эпизоде схемы изображен В69 – датчик детонации двигателя. В54 – датчик положения коленвала – один из самых главных датчиков двигателя. От него зависит впрыск бензина в инжекторных двигателях и работа свечей зажигания. В132 – датчик распредвала. Его задача определять угол опережения зажигания. В случае обрыва ремня ГРМ он дает сигнал на остановку двигателя. Часто при неправильной установке ремня ГРМ после ремонта он не дает завести двигатель. В24 – датчик температуры охлаждающей жидкости. Это именно тот датчик, который обслуживает блок управления двигателем. Обычно есть еще два датчика температуры ОЖ – для управления работой двигателей вентиляторов радиатора и на приборную панель. S79 – блок круиз-контроля, А161 – многофункциональный дисплей. А162 – иммобилайзер (обездвиживатель). В случае, если автомобиль пытаются завести «неродным» ключом, он блокирует двигатель. X1 – диагностический разъем. В161 – датчик давления хладагента кондиционера.
Рассмотренная схема на аналогична другим системам управления бензиновых двигателей, разница в распиновке блока управления, подключениях, конкретных конструктивных исполнениях узлов. Как правило, руководства по ремонту и эксплуатации включают схемы расположения основных деталей системы управления в подкапотном пространстве. Рис.8

Электронная система управления двигателем (ЭСУД)

Так уж сложилось, что прогресс никогда не стоит на месте. И в погоне за лучшими показателями экономичности и мощности двигателей внутреннего сгорания (ДВС), автомобильным инженерам приходится придумывать новые системы, которые смогли бы оптимизировать работу двигателя до необходимых значений. Не забывая при всем при этом, укладываться в современные нормы токсичности отработавших газов.

Читать еще: Лада Приора Универсал Фаркоп и багажник на крышу

Назначение систем управления двигателем

Если выразиться проще, то главным условием для лучшей работы двигателя, является точное дозирование топливовоздушной смеси, в зависимости от условий работы двигателя. То есть, в нужный момент времени при работе двигателя, необходимо подать точное количество топлива вместе с воздухом и в нужный момент воспламенить его, для получения хороших показателей мощности, топливной экономичности и норм токсичности. Этот момент, является основополагающим при совершенствовании систем управления двигателем.

В прошлом веке, автопроизводители в основном совершенствовали эти системы механическим путем. Пытались модернизировать систему зажигания, поплавковыми камерами карбюраторов регулировали подачу топлива, но все эти попытки оказались тщетны.

Единственно правильным путем оптимизации работы двигателя было создание электронной системы управления двигателем (ЭСУД). Эту систему сейчас используют абсолютно на всех современных автомобилях.

ЭСУД состоит из датчиков, электронного блока управления (ЭБУ), и исполнительных механизмов. То есть ЭСУД нельзя назвать просто компьютером или как его еще называют “инжектором”, так как это в первую очередь система, в которой каждый участник выполняет свою определенную роль.

ЭСУД на разных автомобилях могут отличаться друг от друга, по типу работы датчиков, либо исполнительных механизмов. Но суть всегда остается одной, ЭБУ собирает информацию со всех датчиков о текущем состоянии работы двигателя(положение коленчатого вала, положение и скорость открытия дроссельной заслонки и т.д.), в том числе о намерениях водителя, после чего на основе своего программного обеспечения создает управляющий сигнал на исполнительные механизмы (на топливные форсунки, электробензонасос (ЭБН), регулятор холостого хода (РХХ) и т.д.).

Из чего состоит система управления двигателем

Рассмотрим вкратце каждый датчик:

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) – является одним из основных датчиков, ЭБУ с его помощью синхронизирует положение коленчатого вала и распределительных валов двигателя. При его неисправности автомобиль либо вообще не заводится, либо на некоторых марках автомобилей заводится, но работает в аварийном режиме и соответственно автомобиль не развивает своей полной мощности.

Датчик положения распределительного вала (ДПРВ) – используется для определения положения распределительного вала, соответственно так же как и ДПКВ, участвует в синхронизации коленчатого вала и распределительного вала. Нужен для осуществления фазированного впрыска.

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) — отслеживает угловое положение дроссельной заслонки и преобразует его в сигнал постоянного напряжения. Используется для стабилизации всех режимов работы двигателя, от холостого хода до полной нагрузки.

Датчик кислорода (ДК) — определяет количество кислорода в выхлопных газах, после чего ЭБУ корректирует подачу топлива пытаясь достичь стехиометрической смеси.

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) — один из основных датчиков, измеряет количество воздуха которое попадает в двигатель. На основе этого параметра определяется необходимое количество топлива для соответствующего режима работы двигателя.

Датчик положения педали сцепления — его основная функция заключается в том, что он снижает рывки при переключении передач.

Датчик положения педали тормоза — используется для переключения режимов АКПП и для системы ABS.

Датчик абсолютного давления во впускном коллекторе (ДАД либо MAP) – как правило используется либо он, либо ДМРВ. Назначение у них одинаковое, отличие в принципе работы. МАР измеряет величину разрежения во впускном коллекторе, и на основе этого ЭБУ делает выводы о расходе воздуха в двигателе.

Датчик детонации – определяет в двигателе детонацию, и смещает при необходимости угол опережения зажигания в более раннюю сторону, т.е. искра на контактах свечи зажигания появляется немного раньше во избежание детонации.

Из исполнительных механизмов стоит отметить:

Регулятор холостого хода (РХХ) – здесь название говорит само за себя, регулирует холостой ход при закрытой дроссельной заслонке.

Топливные форсунки – в момент подачи электрического сигнала от ЭБУ, подают топливо в двигатель.

Катушка зажигания – также в необходимый момент принимает электрический сигнал от ЭБУ, и подает электрический разряд высокого напряжения на свечи зажигания.

Клапан фазорегулятора – на определенных режимах работы двигателя, получает сигнал на смещение шестерни распределительного вала, для получения более высоких показателей мощности двигателя.

Электронный дроссельный узел – применяется в паре с электронной педалью акселератора , в котором присутствует электрический мотор изменяющий угол открытия дроссельной заслонки, при его наличии отсутствуют такие компоненты как РХХ и ДПДЗ, так как они встроены в данный узел.

Ну и наконец, электронный блок управления (ЭБУ) – это так называемые “мозги” системы управления двигателем, именно он определяет какое количество топлива подать в цилиндры двигателя, в определенный момент времени.

Это конечно же не полный список по всем компонентам системы управления двигателем, но наличие каждой из этих деталей является важным условием правильной работы двигателя, более подробно мы их рассмотрим в отдельных статьях.

Система управления ДВС

Впрыск (от английского injection) сегодня – это комплексная система управления, обеспечивающая оптимальные режимы работы двигателя с целью снижения токсичности отработавших газов, повышения мощностных и экономических показателей двигателя.

В системе управления двигателем можно выделить следующие составные части:

— контроллер (от английского control – управление) – это мозг системы, оценивающий информацию от датчиков о текущем режиме работы двигателя, управляющий исполнительными механизмами;

— датчики – глаза системы, информирующие контроллер о том, что происходит с двигателем и автомобилем в целом в данный момент;

— исполнительные механизмы – руки системы, выполняющие команды контроллера.

Для того чтобы двигатель нормально работал, необходимо:

— определить оптимальное количество топлива и момент времени, когда его необходимо подать в цилиндр;

— определить оптимальный момент времени, когда необходимо подать в цилиндр искру; доставить в цилиндр топливно–воздушную смесь в нужной пропорции и обеспечить искру.

Первые две задачи решает тандем «датчики–контроллер», третью – «контроллер–исполнительные механизмы».

Назвать все существующие на сегодняшний день разновидности систем управления для отечественных двигателей гораздо труднее из–за их многочисленности. Поэтому, чтобы не запутаться, разобьем их на группы по нескольким критериям:

1. производитель (разработчик) системы управления двигателем (СУД). За всю историю развития впрыска на ВАЗе на главном конвейере устанавливали СУД фирм General Motors, Bosch, а также системы отечественного производства. Ряд компонентов систем GM и Bosch (например, контроллеры, датчики кислорода, датчики массового расхода воздуха, жгуты проводов и другие) не являются взаимозаменяемыми между собой. Среди отечественных СУД существуют системы, использующие датчики и исполнительные

Рис. 5.1. Принципиальная схема системы распределенного впрыска топлива с двумя датчиками кислорода, датчиком неровной дороги, нейтрализатором и системой улавливания паров бензина (ЕВРО–3):

1 – датчик массового расхода воздуха; 2 – патрубок дроссельный; 3 – датчик положения дроссельной заслонки; 4–топливный фильтр; 5 – электробензонасос; 6 – топливный бак; 7 – сепаратор; 8 – гравитационный клапан; 9 – электромагнитный клапан продувки адсорбера; 10 – адсорбер; 11 – лампа контроля; 12 – колодка диагностики; 13 – аккумулятор; 14 – датчик неровной дороги; 15 – замок зажигания; 16 – иммобилизатор АПС –4; 17 – контроллер; 18 – датчик скорости; 19 – модуль зажигания; 20 – задающий диск; 21 – датчик положения коленчатого вала; 22 – управляющий датчик кислорода; 23 – нейтрализатор; 24 – диагностический датчик кислорода; 25 – регулятор холостого хода; 26 – регулятор давления топлива; 27 – топливная рампа; 28 – форсунки; 29 – датчик фаз; 30 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 31 – свечи зажигания; 32 – датчик детонации; 33 – реле электробензонасоса; 34 – главное реле; 35 – реле электровентилятора; 36 – электровентилятор системы охлаждения двигателя.

2. нормы токсичности. В связи с тем, что значительная доля вазовских автомобилей шла и продолжает идти на экспорт, сегодня на главном конвейере можно встретить комплектации СУД, которые нацелены на удовлетворение требований трех стандартов по токсичности отработанных газов: Евро–0, Евро–II и Евро–III. Автомобили под нормы токсичности Евро‑0 идут без нейтрализаторов, датчиков кислорода, системы улавливания паров бензина. Отличить комплектацию Евро–III от комплектации Евро–II можно по количеству датчиков кислорода в выпускной системе двигателя (в комплектации Евро–III их два), по внешнему виду адсорбера, а также по наличию датчика неровной дороги;

3. тип впрыска. По этому критерию следует различать системы распределенного и центрального впрыска. В системах распределенного (многоточечного) впрыска (рис. 5.2.а) каждый цилиндр имеет свою форсунку, которая подает топливо непосредственно перед впускным клапаном. В системе центрального (одноточечного) впрыска (рис. 5.2.б) форсунка подает топливо во впускной трубопровод перед дроссельной заслонкой. Системы распределенного впрыска могут быть фазированными и нефазированными, в нефазированных системах впрыск топлива может осуществляться одновременно всеми форсунками или парами форсунок. В фазированных системах впрыск топлива осуществляется последовательно каждой форсункой;

Читать еще: Почему глохнет машина при нажатии на газ

4. контроллер. На вазовских автомобилях можно встретить следующие типы контроллеров: ISFI–2S, General Motors; EFI–4, General Motors; «Январь ‑4», Россия (все вышеперечисленные контроллеры на главном конвейере уже не устанавливают); «Январь–5», Россия; «Вист–5», Россия; М1.5.4, Bosch; МР7.0, Bosch.

Казалось бы, контроллеров не так уж и много, но это только на первый взгляд. Например, контроллер М1.5.4 для системы без нейтрализатора не подходит для системы с нейтрализатором. Это два невзаимозаменяемых контроллера. Вышесказанное справедливо для «Январей» и «Вистов». Контроллер МР7.0 для системы Евро–II не может быть установлен на автомобиль Евро–Ill, обратная замена возможна, потребуется только изменить программное обеспечение. Контроллер МР7.0 от «Нивы» не может быть установлен на переднеприводной автомобиль.

Рис. 5.2. Система впрыска топлива: а –распределенного; б –центрального.

1 – топливо, 2 – воздух; 3 – дроссельная заслонка,
4 – впускной коллектор, 5 – форсунки, 6 – двигатель.

В таблицу 1 сведена (для примера) информация о системах впрыска для автомобилей «десятого» семейства и «Нив».

Таблица 1. Системы впрыска для автомобилей семейства ВАЗ–2110 и ВАЗ–21214.

Системы управления двигателем

Основные принципы управления двигателем

Автомобильный двигатель представляет собой систему, состоящую из отдельных подсистем: системы топливоподачи, зажигания, охлаждения, смазки и т.д. Все системы связаны друг с другом и при функционировании они образуют единое целое (рис. 1).

Рис. 1 Схема электронной системы управления двигателем:

1 — аккумуляторная батарея; 2 — выключатель зажигания; 3 — главное реле; 4 — коммутационный блок; 5 — реле включения кондиционера; 6 — реле малой скорости вентилятора системы охлаждения; 7 — блок управления вентиляцией, отоплением и кондиционированием; 8 — вентилятор; 9 — комбинация приборов; 10 — реле большой скорости вентилятора системы охлаждения; 11 — датчик давления хладагента; 12 — датчик давления усилителя рулевого управления; 13 — диагностический разъем (колодка диагностики); 14 — электронный блок управления двигателем; 15 — реле питания топливного насоса и катушки зажигания; 16 — топливный модуль; 17 — адсорбер системы улавливания паров бензина; 18 — датчик скорости автомобиля; 19 — датчик детонации; 20 — датчик абсолютного давления воздуха; 21 — регулятор холостого хода; 22 — датчик температуры воздуха на впуске; 23 — датчик положения дроссельной заслонки; 24 — форсунка; 25 — датчик положения коленчатого вала; 26 — катушка зажигания; 27 — датчик температуры охлаждающей жидкости; 28 — свеча зажигания; 29 — датчик концентрации кислорода; 30 — компрессор кондиционера

Управление двигателем нельзя рассматривать в отрыве от управления автомобилем. Скоростные и нагрузочные режимы работы двигателя зависят от скоростных режимов движения автомобиля в различных условиях эксплуатации, которые включают в себя разгоны и замедления, движение с относительно постоянной скоростью, остановки.

Водитель изменяет скоростной и нагрузочный режим двигателя, воздействуя на дроссельную заслонку. Выходные характеристики двигателя при этом зависят от состава топливо-воздушной смеси и угла опережения зажигания, управление которыми обычно осуществляется автоматически.

Входные параметры — это те параметры, которые влияют на протекание рабочего цикла двигателя. Их значения определяются внешними воздействиями на двигатель со стороны водителя или системы автоматического управления, поэтому они называются также управляющими.

Выходные параметры, называемые управляемыми, характеризуют состояние двигателя в рабочем режиме. К ним относятся: частота вращения коленчатого вала, крутящий момент, показатель топливной экономичности и токсичности отработавших газов (например, содержания СО), а также многие другие.

Электронные системы впрыскивания бензина

Применение систем впрыскивания топлива взамен традиционных карбюраторов обеспечивает повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов. Они позволяют в большей степени по сравнению с карбюраторами с электронным управлением оптимизировать процесс смесеобразования. Однако следует отметить, что системы впрыскивания топлива сложнее систем топливоподачи с использованием карбюраторов из-за большего числа подвижных прецизионных механических элементов и электронных устройств и требуют более квалифицированного обслуживания в эксплуатации.

По мере развития систем впрыскивания топлива на автомобили устанавливались механические, электронные и цифровые системы. К настоящему времени структурные схемы систем впрыскивания топлива в основном стабилизировались При распределенном впрыскивании топливо подается в зону впускных клапанов каждого цилиндра группами форсунок без согласования момента впрыскивания с процессами впуска в каждый цилиндр (несогласованное впрыскивание) или каждой форсункой в определенный момент времени, согласованный с открытием соответствующих впускных клапанов цилиндров (согласованное впрыскивание). Системы распределенного впрыскивания топлива позволяют повысить приемистость автомобиля, надежность пуска, ускорить прогрев и увеличить мощность двигателя.

При распределенном впрыскивании топлива появляется возможность применения газодинамического наддува, расширяются возможности в создании различных конструкций впускного трубопровода. Однако у таких систем по сравнению с центральным впрыскиванием больше погрешность дозирования топлива из-за малых цикловых подач.

Идентичность составов горючей смеси по цилиндрам в большей степени зависит от неравномерности дозирования топлива форсунками, чем от конструкции впускной системы. При центральном впрыскивании топливо подается одной форсункой, устанавливаемой на участке до разветвления впускного трубопровода. Существенных изменений в конструкции двигателя нет. Система центрального впрыскивания практически взаимозаменяема с карбюратором и может применяться на уже эксплуатируемых двигателях. При центральном впрыскивании обеспечивается большая точность и стабильность дозирования топлива.

Особенно эффективна в отношении повышения топливной экономичности система распределенного впрыскивания топлива в сочетании с цифровой системой зажигания.

В мировой практике разработкой электронных систем впрыска топлива занимаются многие фирмы, однако наиболее известны в Европе: BOSCH, Siemens, поэтому чаще всего используют их обозначение систем. Общепринятым международным обозначением электронных систем впрыска является Jetronic. В настоящее время в массовом производстве преобладает система под названием LH-Jetronic, которая является системой распределенного впрыска топлива во впускной трубопровод. Применяется как синхронный и асинхронный впрыск топлива. Главной чертой этой системы является термоанемометрический расходомер воздуха, взамен расходомера на основе потенциометра с заслонкой.

Микропроцессорные системы управления бензиновым двигателем

— M-Motronic — микропроцессорная система управления зажиганием и распределенным впрыском топлива;

— ME-Motronic — микропроцессорная система управления зажиганием и распределенным, последовательным впрыском топлива, с X- регулированием и электронным дросселем (система ETC);

— MED-Motronic- микропроцессорная система управления зажиганием и непосредственным впрыском топлива в цилиндры (Direct injection, DI).

Рассмотрим особенности систем ME-Motronic и MED-Motronic.

— регулирование частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу; регулирование коэффициента избытка воздуха (замкнутая система управления);

— улавливание топливных паров; рециркуляция отработавших газов для снижения содержания оксидов азота;

— автоматическое регулирование скорости движения (круиз-контроль).

При оснащении бензинового двигателя с искровым зажиганием и непосредственным впрыском топлива системой MED-Motronic расход топлива может быть снижен не менее чем на 20 % по сравнению с двигателем, имеющим впрыск топлива во впускной трубопровод.

При этом может быть достигнут длительный эффект снижения выбросов диоксида углерода (СО2) во время движения автомобиля.

При непосредственном впрыске топлива должна осуществляться возможность скоординированного выбора между вариантами применения неоднородной смеси (послойного заряда) при неполной нагрузке и однородной (гомогенной) смеси при полной нагрузке и наоборот.

Основными требованиями при использовании системы MED-Motronic являются:

— точное дозирование потребного количества впрыскиваемого топлива;

— создание необходимого давления впрыска;

— управление моментом впрыска;

— впрыскивание топлива непосредственно в камеру сгорания.

голоса

Рейтинг статьи