Микропроцессорные системы управления автомобильными двигателями

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 X — регулированием и электронным дросселем (система ЕТС);

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

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. Так, подсоединение к блоку ECU автоматической трансмиссии среди прочих функций позволяет снизить крутящий момент в момент изменения переда­точного отношения в трансмиссии, благодаря чему уменьшаются нагрузки на трансмиссию и ее износ. Система регулирования тягового усилия на колесах (TCS), входящая в блок ECU, при проскальзывании колес выдает системе ME-Metronic сигналы для уменьшения создаваемого крутящего момента.

Система ME-Motronic содержит компоненты бортового мониторинга (OBD). Они отвечают наиболее строгим экологическим нормам и требовани­ям интегрированной диагностики.

Система с электронным управлением дроссельной заслонкой (ЕТС), интегрированная в единый блок управления зажиганием, впрыском и други­ми вспомогательными функциями, позволяет определять положение педали газа посредством датчика ее перемещения (потенциометра), рисунок 4.4.

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 ЕТС, которая при работе двигателя производит не­прерывный опрос всех датчиков и анализ расчетных данных, влияющих на угол открытия дроссельной заслонки.

Рисунок 4.4 — Система с электронным управлением дроссельной заслонкой (ETC, ETCS) [1]

Датчики Исполнительные механизмы

Блок ECUl управляющий работой двигателя

1 — подача топлива (под высоким давлением);

2 — топливная рампа; 3 — топливная форсунка;

4 — катушка зажигания со свечой зажигания;

5 — датчик фаз; 6 — датчик давления; 7 — дат­чик детонации; 8-датчик частоты вращения коленчатого вала и положения поршня; 9- датчик температуры двигателя; 10-лямбда — зонд; 11 — трехкомпонентнът каталитиче­ский нейтрализатор отработавших газов; 12- датчик температуры отработавших газов; 13 — каталитический нейтрализатор оксидов азота (NО^ в отработавших газах; 14 — лям- бда-зонд(диагностический)

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

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 топлива должна осуществляться воз­можность скоординированного выбора между вариантами применения неод-

нородной 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.

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 (ЕТС). Точное дозирование массы воздуха контролируется датчиком массового рас­хода воздуха.

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 не — установившихся режимов.

Процессы смесеобразования и сгорания

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 на газообмен. Кроме того, благодаря предотвращению тепловых потерь на стенках камеры сгорания увеличивается термодинамический кпд.

Читайте также:  Переключатель задней скорости калина

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 а = 1 и а > 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 на 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 (NOx) 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 NOx 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 — «no — слойный» впрыск топлива). В настоящее время идет внедрение систем непо­средственного впрыска второго поколения DI-II, отличающихся повышен­ным давлением впрыска 20МПа, и пьезоэлектрическими форсунками. Произ­водятся также системы распределенного впрыска газообразного топлива: SGI (Sequential Gas Injection), GSI (Gaseous Sequential Injection).

Отечественные производители ВАЗ, ГАЗ оснащают автомобили систе­мами класса M-Motronic, схема представлена на рисунке 4.6.

1 — реле зажигания; 2 — центральный переключатель; 3 — аккумуляторная батарея; 4 — нейтрализатор ОГ; 5 — датчик кислорода; 6 — воздушный фильтр; 7 — датчик массового расхода воздуха; 8 — диагностический разъем; 9 — регулятор холостого хода; 10 — датчик положения дроссельной заслонки; 11 — дроссельный патрубок; 12 — модуль зажигания; 13 — датчик фаз; 14 — топливная форсунка; 15 — регулятор давления топлива; 16 — датчик температуры охлаждаюгцей жидкости; 17 — свеча зажигания; 18 — датчик положения коленчатого вала; 19 — датчик детонации; 20 — топливный фильтр; 21 — контроллер (ЭБУ, ECU); 22 — датчик скорости; 23 — топливный насос; 24 — реле включения топливного насоса; 25 — бензобак

Рисунок 4.6 — Схема микропроцессорной системы управления двигателем МСУД с последовательным впрыском топлива ВАЗ, ГАЗ [27]

Рассмотрим компонентный состав микропроцессорных систем управ­ления двигателем (МСУД) "МИКАС" автомобилей ГАЗ [20].

В состав системы входят: комплект датчиков (входная периферия), электронный блок управления (ЭБУ), набор исполнительных устройств (вы­ходная периферия) и жгут проводов с соединителями (выполняет функции простейшего интерфейса). В системе могут применяться комплектующие из­делия как отечественного производства, так и фирмы BOSCH.

На основе полученной от входных датчиков информации и в соответ­ствии с заложенной в ЗУ программой ЭБУ управляет следующими подсисте­мами и устройствами:

— подсистемой топливоподачи (электробензонасосом (ЭБН) через реле);

— свечами зажигания (через модуль зажигания);

— подсистемой стабилизации оборотов на холостом ходу (регулятором до­полнительного воздуха, РДВ (регулятор холостого хода, РХХ));

— подсистемой диагностики (диагностический разъем и лампа «check engine»). В системе МИКАС применяются семь датчиков, которые в сово­купности образуют входную периферию.

Датчик температуры воздуха (ДТВ) во впускном трубопроводе и дат­чик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) являются интегральными датчиками. Они представляют собой термочувствительные полупроводнико­вые элементы на одном кристалле с периферийными электронными микро­схемами. ДТВ установлен в канале впускной трубы 4-го цилиндра, а ДТОЖ — на корпусе термостата. Выходным сигналом в каждом из датчиков является падение напряжения на полупроводниковом элементе, которое зависит от измеряемой температуры. По этим сигналам ЭБУ корректирует характери­стики топливоподачи и угла опережения зажигания. При возникновении не­исправностей в датчиках или в их цепях в комбинации приборов загорается контрольная лампа.

1- сердечник; 2 — обмотка; 3 — кронштейн крепления; 4 — постоянный магнит Рисунок 4.7 — Датчик положения коленчатого вала [27]

Датчик положения коленчатого вала (ДКВ) индукционного типа, рису­нок 4.7.

Датчик положения коленчатого вала предназначен для определения частоты вращения двигателя, а также для синхронизации впрыска топлива форсунками и момента зажигания с рабочими процессами двигателя. ДКВ установлен в передней части двигателя с правой стороны напротив зубчатого диска синхронизации. Диск синхронизации закреплен на шкиве коленчатого вала и представляет собой зубчатое колесо с зубьями. Для синхронизации два зуба отсутствуют. Номер зуба на диске отсчитывается от места пропуска двух зубьев (от впадины) против часовой стрелки. При совмещении середи­ны первого зуба диска синхронизации с осью датчика коленчатый вал двига­теля находится в положении 120° (20 зубьев) до верхней мертвой точки 1-го и 4-го цилиндров.

При вращении коленчатого вала (следовательно, диска синхронизации) в обмотке датчика наводятся импульсы напряжения переменного тока. По количеству и частоте следования этих импульсов в ЭБУ определяется поло­жение и частота вращения коленчатого вала, по которым рассчитывается мо­мент срабатывания форсунок и катушек зажигания.

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) термоанемометрического типа (массметр) установлен во впускном тракте после воздушного фильтра и служит для определения количества массы воздуха, поступающего в цилинд­ры двигателя, рисунок 4.8.

Чувствительным элементом датчика является платиновая нить, которая во время работы двигателя разогревается до температуры 150°С. Воздух, вса­сываемый в цилиндры двигателя, охлаждает нить, а электронная схема дат­чика поддерживает температуру нити постоянной (150°С). На поддержание температуры платиновой нити на прежнем уровне затрачивается оп­ределенная электрическая мощность, которая является параметром для опре­деления массового расхода воздуха.

1 — колыша; 2 — платиновая нить; 3 — термокомпенсаг/ионное сопротивление; 4 — крон­штейн крепления колыша; 5 — корпус электронного модуля; 6 — предохранительная сетка; 7 — стопорное колы/е, 8 — корпус датчика, 9 — винт регулировки СО, 10 — крышка, 11 — ко­лодка электрического разъема, 12 — штекер, 13 — уплотнитель, 14 — электронный модуль Рисунок 4.8 — Датчик массового расхода воздуха [14]

В состав ДМРВ включен термокомпенсационный резистор, с помощью которого учитывается влияние температуры проходящего воздуха на степень охлаждения платиновой нити. Выходной сигнал ДМРВ представляет собой напряжение постоянного тока, величина которого зависит от количества воз — уха, проходящего через датчик. Сигналы датчика поступают в ЭБУ, где ис­пользуются для определения длительности впрыска топлива форсунками.

Для очистки платиновой нити датчика от загрязнений периодически (после каждой остановки ДВС) на нить кратковременно подается повышен­ное напряжение, вызывающее нагрев до 1000°С. При этом все отложения на нити сгорают.

Читайте также:  Царапина на машине как убрать самостоятельно карандашом

При выходе из строя датчика или его электрических цепей система управления переходит на резервный режим работы. В этом случае ЭБУ заме­няет сигнал ДМРВ сигналом от схемы электронного резервирования (СЭР), значение которого рассчитывается по частоте вращения коленчатого вала и сигналу датчика положения дроссельной заслонки.

Ряд зарубежных производителей, в основном фирмы США, применяют ДМРВ иного типа — датчики Кармана, рисунок 4.9. Датчики Кармана отно­сятся к вихревым расходомерам воздуха. Если узкий стержень (рассекатель) разместить поперек равномерного воздушного потока, то за стержнем начнут образовываться завихрения. Принцип работы датчика Кармана основан на измерении частоты вращения вихревых потоков, которые образуются за по­перечным стержнем в потоке всасываемого воздуха.

• Описание
• Характеристики
• Рекомендуем 15
• Скидки дня 15
• Новинки 15
• Довольные покупатели

В наличии на складе.

Магазин отправит завтра в ваш населенный пункт от 100 .

Оплачивайте при получении или любыми другими способами.

Введение

В настоящее время техническая оснащенность автомобиля различными электронными системами значительно возросла. Последние достижения в области электроники и микропроцессоров способствовали повышению надежности, эргономичное TM и безопасности автомобиля.

Доля электроники в автомобилях постоянно увеличивается – в 2000 году на нее приходилось 22% стоимости автомобиля, а в 2010 – 35%.

Еще более возрастает роль электронных и микропроцессорных систем, которые во многом определяют активную и пассивную безопасность автомобиля. Так 1 июля 2004 года в Европейском союзе вступило в силу коллективное обязательство автопроизводителей не поставлять на рынок автомобили без антиблокировочных систем. Как ожидается, вскоре аналогичное решение будет принято и по подушкам безопасности.

Не меньшее внимание уделяется экологическим показателям автомобиля, выполнить которые без микропроцессорного управления силовым агрегатом невозможно.

1. Общие сведения об электронных и микропроцессорных системах автомобиля

Понятие электронной системы является более общим, нежели понятие микропроцессорной системы. В самом общем смысле под электронной системой понимается система, построенная на радиоэлектронных элементах.

Электронная система автомобиля – система (узел) автомобиля, алгоритм функционирования которой определяется принципиальной электрической схемой блока управления или всего узла. При этом технически электронный блок управления (ЭБУ) или весь узел может быть выполнен на дискретных и (или) интегральных радиоэлементах, а изменение алгоритма работы системы или узла невозможно без изменения электрической схемы.

Микропроцессорная система автомобиля – система автомобиля, алгоритм функционирования которой определяется программой процессора электронного блока управления (ЭБУ). Таким образом, в данной системе всегда есть блок управления на основе микропроцессора и для изменения алгоритма работы системы требуется изменить программу микропроцессора.

Основные компоненты электронных и микропроцессорных систем автомобиля.

Современный автомобиль обладает значительным количеством электронных и микропроцессорных систем различного назначения и уровня сложности, что определило разнообразие в элементной базе устройств и технологиях их изготовления.

Рассмотрим основные критерии классификации электронных компонентов автомобиля.

По типу элементов: дискретные и интегральные электронные компоненты.

По типу рабочего сигнала: цифровые и аналоговые компоненты.

По условиям применения: стандартные (универсальные) и специальные компоненты.

Более подробно рассмотрим интегральные микросхемы (ИС), которые в настоящее время являются преобладающими в автомобильной электронике.

В подавляющем большинстве сейчас используются монолитные интегральные микросхемы (1С- integrated circuit), то есть выполненные на едином кристалле полупроводника (чаще кремния) по планарной технологии. Данная технология позволяет производить в микросборке все полупроводниковые элементы, а также пассивные компоненты, такие как резисторы и конденсаторы. Выделяют пять уровней интеграции микросхем:

В настоящее время производятся последние три группы интегральных микросхем. Аналоговые интегральные микросхемы чаще всего делятся по назначению: операционные усилители, стабилизаторы напряжения, усилители низкой частоты, компараторы и т. д.

Цифровые интегральные микросхемы имеют, как правило, два критерия классификации:

– по технологии полупроводников: биполярные, на основе полевых транзисторов и гибридные.

– по назначению: логические, триггеры, регистры, шифраторы, мультиплексоры, микросхемы памяти, высокомощные микросхемы.

Отдельным классом цифровых интегральных микросхем стоят микропроцессоры.

Микропроцессор (МП) – это программно управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки цифровой информации и управление этим процессом, реализованное в одной или нескольких больших интегральных схемах (БИС).

Микропроцессорная ЭВМ (или микроЭВМ) – это ЭВМ, включающая микропроцессор, полупроводниковую память, средства связи с периферийными устройствами и, при необходимости, пульт управления и блок питания, объединенные одной несущей конструкцией.

В зависимости от способа конструирования микроЭВМ делят на:

– однокристальные, выполненные на одном кристалле,

– одноплатные, реализованные на одной плате,

– многоплатные, когда микропроцессор и основная память располагаются на одной плате, средства связи с периферийными устройствами – на других.

Микропроцессорная система (МПС) – информационная, измерительная, управляющая или другая специализированная цифровая система, включающая микроЭВМ и средства сопряжения с обслуживаемым объектом.

Программное обеспечение МПС (ПО МПС) – совокупность программ, которые находятся в памяти системы и реализуют алгоритм функционирования системы.

2. Системы управления двигателем

2.1 Основные принципы управления двигателем

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

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 .

Схема двигателя как объекта автоматического управления приведена на рис.2.

Входные параметры (угол открытия дроссельной заслонки j др, угол опережения зажигания q , цикловой расход топлива Gт и др.) – 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 Ме, показатель топливной экономичности gе и токсичности отработавших газов (например, содержания СО), а также многие другие.

Кроме входных управляющих параметров, на двигатель во время его работы воздействуют случайные возмущения, которые мешают управлению. К случайным возмущениям можно отнести изменение параметров состояния внешней среды (температура Т, атмосферное давление р, влажность), свойств топлива и масла и т.д.

Для двигателя внутреннего сгорания характерна периодическая повторяемость рабочих циклов. Как объект управления двигатель считается нелинейным, так как реакция на сумму любых внешних воздействий не равна сумме реакций на каждое из воздействий в отдельности. Учитывая, что двигатель в условиях городской езды работает на нестационарных режимах, возникает проблема оптимального управления им. Возможность оптимального управления двигателем на нестационарных режимах появилась с развитием электронных систем управления.

Читайте также:  Почему при торможении машину тянет влево

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.

2.2 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.

2.3 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:

– 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.

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

– 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).

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.

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

Принцип работы электронной системы управления двигателем

Развитие электронных систем управления ДВС стало возможным благодаря активному внедрению в конструкцию силовых агрегатов электронных компонентов. Еще одним фактором развития электронного управления стали экологические нормы и стандарты, полного соответствия которым можно добиться только при условии высокоточной работы управляющих систем.

На раннем этапе система управления двигателем представляла собой решение, в котором конструктивно были объединены система зажигания и система впрыска топлива. Сегодня ЭБУ двигателем контролирует большое количество систем и механизмов ДВС, среди которых:

• система впуска;
• система топливного впрыска;
• система зажигания;
• система охлаждения;
• система EGR;
• система выпуска;
• тормозная система и т.д.

Система управления двигателем работает по следующему принципу. В различных механизмах ДВС установлены входные датчики. Среди основных выделяют:

• датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ);
• датчик расхода воздуха (сегодня используется массовый воздухорасходомер ДМРВ);
• датчик давления топлива;
• датчик положения распредвала (датчик Холла, ДПРВ);
• датчик коленвала;
• датчик детонации;
• кислородные датчики;
• датчики температуры ОЖ, моторного масла, воздуха и т.д.

Указанные датчики осуществляют замер параметров работы мотора, после чего происходит преобразование в электрический сигнал. На современных автомобилях сигнал может быть как аналоговым, так и цифровым. Данные от датчиков являются основой, которая позволяет ЭБУ контролировать работу двигателя на разных режимах. Показания отдельно взятых датчиков могут служить для управления как одной, так и одновременно несколькими системами силового агрегата.

Источник: kalina-2.ru