ЭСУД - это электронная система управления двигателемили по-простому компьютер двигателя. Он считывает данные с датчиков двигателя и передает указания на исполнительные системы. Это все делается, что двигатель работал в оптимальном для него режиме и сохранял нормы токсичности и потребления топлива.
Система управления содержит в себе такие основные элементы:
- входные датчики;
- электронный модуль управления;
- исполнительные элементы.
Посредством входных датчиков осуществляется измерение параметров работы силовой установки и преобразование соответствующих сигналов в электронные импульсы. Число и номенклатура входных датчиков определяются в большинстве случаев разновидностью и особенностями системы управления. Каждый из датчиков применяется для контроля за той или иной системой двигателя.
Электронный модуль управления принимает сигналы от датчиков и на основании заложенной в него программы обрабатывает, формирует и передает сигналы управления к исполнительным элементам двигателя. В своей работе модуль взаимодействует с системой управления коробкой передач, антиблокировочной системой тормозов, электроусилителем рулевого управления и т.п.
Исполнительные элементы входят в состав определенных систем силовой установки и обеспечивают нормальную их работу. Так, в топливной системе основными исполнительными устройствами являются топливный насос и перепускной клапан. В системе зажигания исполнительными элементами являются катушки зажигания. В системе охлаждения это – термостат, реле насоса циркуляции охладительной жидкости, модуль управления вентилятором, а также реле остановки системы охлаждения после остановки мотора.
Принцип действия системы управления двигателем базируется на комплексном управлении величиной крутящего момента силового агрегата. Иными словами, система управления приводит выработанный крутящий момент к той величине, которая соответствует конкретному режиму работы двигателя. Системой различаются такие режимы работы силовой установки:
- запуск,
- прогревание,
- холостой ход,
- начало и продолжение движения,
- переключение передач,
- осуществление торможения,
- работа системы отопления и кондиционирования.
Изменение величины крутящего момента осуществляется двумя методами: посредством изменения наполнения рабочих цилиндров воздухом, а также посредством изменения углов опережения зажигания.
Датчик детонации служит для контроля степени детонации при работе бензинового двигателя внутреннего сгорания. Датчик устанавливается на блоке цилиндров двигателя. Он является важным компонентом системы управления двигателем, т.к. позволяет реализовать максимальную мощность двигателя и обеспечить топливную экономичность.
Принцип действия датчика детонации основан на пьезоэффекте. В конструкцию датчика включена пьезоэлектрическая пластина, в которой при возникновении детонации на концах возникает напряжение. Чем больше амплитуда и частота колебаний, тем выше напряжение. Когда напряжение на выходе датчика превышает заданный уровень, соотвествующий определенной степени детонации, электронный блок управления корректирует характеристику работы системы зажиганияв сторону уменьшения угла опережения зажигания. Таким образом, достигается оптимальная характеристика работы системы для конкретных условий эксплуатации.
При неисправности датчика детонации (отсутствии сигнала) на панели приборов загорается соответствующая сигнальная лампа, двигатель при этом продолжает работать.
Вышедший из строя датчик детонации влияет на динамику и экономичность двигателя. Принцип работы электронного блока управления таков, что при возникновении неисправности датчика он устанавливает заведомо позднее зажигание в целях безопасности, чтобы исключить вероятность разрушения мотора. В результате силовой агрегат работает, но начинает потреблять гораздо больше топлива, и ухудшается динамика машины. Второе особенно заметно при повышенных нагрузках.
Основные симптомы, указывающие на то, что данное устройство вышло из строя:
падение мощности;
ухудшение разгонных характеристик и резкое увеличение «аппетита» двигателя;
дымный выхлоп.
Проверка датчика детонации заключается в том, что датчик с присоединенными щупами зажимается в ладони, которой затем нужно несильно постучать по какой-нибудь поверхности. При ударах мультиметр должен фиксировать появление напряжения (обычно оно составляет порядка 30-40 мВ). Принцип прост: чем сильнее удар, тем большая разность потенциалов возникнет между электродами. Поскольку напряжение невелико, не каждый прибор способен его замерить, поэтому предварительно нужно убедиться, что имеющееся под рукой измерительное устройство рассчитано на подобные замеры. Полное отсутствие разности потенциалов свидетельствует о том, что датчик детонации неисправен.
studfiles.net
Электронная система автоматического управления двигателем (ЭСАУ-Д) состоит из датчиков для постоянного контроля за его параметрами и параметрами окружающей среды, электронного блока управления (ЭБУ) на основе микропроцессора и исполнительных устройств, с помощью которых ЭБУ управляет двигателем по заложенной в его память программе и в соответствии с информацией от датчиков.
Электронное управление необходимо:
для удовлетворения высоких требований по экологичности,
топливной экономичности,
эксплуатационным характеристикам,
удобству обслуживания и диагностики, предъявляемым к двигателям законодательно и потребителями.
В выхлопных газах содержатся:
остатки углеводородного топлива (СН),
окись углерода (СО),
двуокись углерода (СО2),
окислы азота NOx азот (N) и кислород (О2).
Содержание углеводородов измеряется в частях на миллион по объему (РРМ или млн). Нормально работающий двигатель сжигает в цилиндрах практически все топливо. Допустимое содержание СН должно быть менее 50 РРМ. Бензин является канцерогеном.
Окись углерода—неустойчивое химическое соединение, вступающее в реакцию с кислородом, в результате образуется двуокись углерода СО2. СО —ядовитый газ, вызывает сильное отравление. Уровень СО измеряется в процентах и не должен превышать 0,5%.
Двуокись углерода СО2—результат соединения углерода с кислородом. Допустимое содержание 12...15%. Высокие значения свидетельствуют о хорошей работе двигателя. Низкий уровень СО2 говорит о том, что топливно-воздушная смесь (ТВ-смесь) богатая или бедная. Повышение концентрации СО2 в атмосфере способствует развитию парникового эффекта.
Кислород—в воздухе его 21% и большая часть вступает в реакцию с топливом. Уровень кислорода в выхлопных газах должен быть низким, менее 0,5%.
Группа окислов азота, NOx.
Окись азота NO — бесцветный газ без вкуса и запаха. При соединении окислов азота с углеводородом СН в атмосфере под воздействием солнечных лучей образуется фотохимический смог, вредный для органов дыхания человека;
Двуокись азота NOx — рыжеватый газ с кислым едким запахом, слабо токсичен.
При полном сжигании I кг (I л) бензина в 14,7 кг (10 м3) воздуха образуются нетоксичные вещества—вода и двуокись углерода.
Стехиометрическим называется соотношение между массой воздуха и топлива равное 14,7:1.
Коэффициентом избытка воздуха 
, называется отношению фактического состава ТВ-смеси к ее стехиометрическому составу.
Полное сгорание топлива имеет место при 
= 1;
Сгорание богатой ТВ-смеси (
<1) приводит к появлению избыточного количества СО, Н2 и СН;
Бедные ТВ-смеси (
> 1) сгорают с образованиемNO2 и приводят к пропускам воспламенения.
В каталитическом газонейтрализаторе происходят химические реакции, уменьшающие концентрацию токсичных веществ в выхлопных газах:
Катализаторы химических реакций – это благородные металлы, нр., платина.
Для нормальной эксплуатации газонейтрализатора требуется поддержание стехиометрического состава ТВ-смеси с высокой точностью — менее 1%, иначе нейтрализатор деградирует (точность дозирования без ЭБУ недостижима). Нейтрализатор перерабатывает до 90% токсичных веществ в нетоксичные.
studfiles.net
Системы электронного управления работой дизельного двигателя (EDC) обладают интегральными функциями регулирования, обеспечивая изменение подачи топлива насосом в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, нагрузки и рабочей температуры двигателя [1, 24].
Для управления нагрузкой и частотой вращения коленчатого вала дизеля используется только изменение цикловой подачи топлива; количество воздуха на впуске не дросселируется. Так как дизель на малых нагрузках при увеличении цикловой подачи топлива может увеличивать частоту вращения, превышающую допустимую, важно иметь устройство, ограничивающее это увеличение. Необходимо также иметь регулятор частоты вращения на режиме холостого хода.
Распределительные насосы с электромагнитным управлением. При использовании таких насосов количество подаваемого топлива отмеряется электромагнитным клапаном высокого давления, что обеспечивает большую гибкость при дозировании количества топлива и выборе момента начала впрыска, рисунок 4.16.
Основными элементами распределительных насосов нового поколения являются:
— электромагнитный клапан высокого давления;
— электронный блок управления;
— система управления работой электромагнитного клапана, в которой используются датчики угла поворота кулачкового вала насоса и момента впрыска топлива.
Закрытие электромагнитного клапана определяет начало подачи топлива, которая продолжается до момента открытия клапана. Количество впрыскиваемого топлива зависит от времени, в течение которого клапан остается закрытым. Такой метод обеспечивает быстрое регулирование подачи топлива независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя, улучшение герметизации полостей высокого давления и в конечном итоге увеличение эффективности насоса.
| 1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 1 — ЭБУ двигателя; 2 — блок управления работой свечами накаливания; 3 — датчик массового расхода воздуха; 4 — датчик положения педали газа; 5 — форсунка; 6 — свеча накаливания; 7 — роторный ТНВД распределительного типа с блоком ЭБУ; 8 — топливный фильтр; 9 — датчик температуры; 10 — датчик частоты вращения коленчатого вала Рисунок 4.16 Система впрыскивания топлива с роторным топливным насосом высокого давления (ТНВД) распределительного типа [1] |
Насос снабжен собственным ЭБУ для точной установки момента начала подачи топлива и его дозирования. В памяти ЭБУ хранится программа работы конкретного насоса и информация о данных его калибровки. Электронный блок управления работой двигателя определяет начало впрыска топлива и его подачу на основе рабочих характеристик двигателя и отправляет эту информацию по каналу связи в блок ЭБУ насоса. С использованием такой системы можно управлять как моментом начала впрыска, так и началом нагнетания. ЭБУ насоса также получает сигнал о количестве впрыскиваемого топлива через шину данных. Этот сигнал затем обрабатывается в ЭБУ двигателя в соответствии с сигналами, поступающими от педали газа, и другими параметрами, определяющими потребное количество топлива.
ЭБУ насоса сигналы о количестве впрыскиваемого топлива и скоростном режиме работы насоса на момент начала подачи топлива принимаются в качестве входных переменных для диаграммы рабочих характеристик насоса, на основании которых соответствующий период срабатывания сохраняется в виде угла поворота кулачкового вала. И наконец, момент срабатывания электромагнитного клапана высокого давления и продолжительность его закрытия определяются по данным угла поворота датчика, интегрированного в ТНВД распределительного типа (VE). Сигнал от датчика угла поворота кулачкового вала используется для управления этим углом поворота и временем закрытия клапана. Датчик состоит из магниторезистивного сенсора и кольцевого элемента, обладающего магнитным сопротивлением и имеющего метки, расставленные через 3°, для каждого цилиндра двигателя. Датчик с высокой точностью определяет угол поворота распределительного вала, при котором электромагнитный клапан открывается и закрывается. Это позволяет ECU насоса преобразовывать данные по моменту начала подачи топлива в данные по соответствующему этому моменту углу поворота кулачкового вала и наоборот.
Мягкое протекание процесса подачи топлива в начале впрыскивания, которое зависит от конструктивных особенностей насоса распределительного типа, еще больше реализуется при использовании двухпружинной форсунки. При работе прогретого двигателя с турбонаддувом такое протекание топли — воподачи позволяет снизить уровень шума работающего двигателя.
Новое поколение систем впрыскивания топлива на основе одного насоса, регулируемого по времени, для современных легковых и грузовых автомобилей с дизелями с непосредственным впрыском характеризуется модульной конструкцией; эти системы включают электронно-управляемый блок, насос-форсунки (UIS) и блок насоса (UPS) [1].
Система с блоком насос-форсунок (UIS) для грузовых автомобилей. Электронно-управляемый блок насос-форсунки представляет собой одноцилиндровый ТНВД, рисунок 4.17. Этот блок характеризуется интегральным соленоидным клапаном и предназначен для установки непосредственно на головке цилиндров дизеля. Кронштейны, работающие на растяжение, удерживают отдельные модули, которые имеют раздельные цепи подачи топлива для каждого из цилиндров двигателя.
Соленоидный клапан включается во время хода подачи плунжера насоса, перекрывая перепускной клапан, таким образом, герметизируя цепь высокого давления. Топливо затем подается к форсунке, как только превышается давление открытия распылителя. То есть впрыск топлива начинается, когда соленоидный клапан закрывается. Насос-форсунка используется при давлениях впрыскивания топлива до 160 МПа (180 МПа для перспективных моделей). Эта конструкция также может применяться для выборочного индивидуального отключения цилиндра (при частичных нагрузках).
Система с топливным насосом высокого давления, встроенным в блок цилиндров (UPS) для грузовых автомобилей. Система единичного насоса, объединенного с форсункой, также является модульной конструкцией с устройством впрыскивания топлива и управлением по времени, рисунок 4.18.
|
1 — упор перемещения иглы клапана; 2 — головка блока цилиндров двигателя; 3 — корпус насоса; 4 — плунжер; 5 — возвратная пружина; 6 — роликовый толкатель; 7 — диск якоря; 8 — статор; 9 — игла клапана; 10 — фильтр; 11 — подача топлива; 12 — возврат топлива; 13 — фиксатор; 14 — установочный паз |
|
I — пружина; 2 — корпус насоса; 3 — плунжер насоса; 4 — головка цилиндра; 5 — держатель пружины; 6 — стяжная гайка; 7 — статор; 8 — якорная пластина; 9 — игла соленоидного клапана; 10 — стяжная гайка соленоидного клапана; II заглушка канала высокого давления; 12 — заглушка канала низкого давления; 13 — упор иглы соленоида; 14 — сужение; 15 — возврат топлива; 16 — подача топлива; 17 — инжектор; 18 — нажимной штифт: 19 — прокладка; 20 — распылитель Рисунок 4.17 — Блок насос- форсунки (UIS) [1] |
Рисунок 4.18 — Индивидуальный ТНВД с электромагнитным клапаном (UPS) [1]
Каждый цилиндр двигателя питается отдельным модулем со следующими компонентами:
— выполненный заодно с электромагнитным клапаном насос высокого давления;
— быстродействующий электромагнитный клапан;
— короткая линия высокого давления; корпус форсунки в сборе.
Индивидуальные системы насоса и форсунки обеспечивают прямую зависимость между параметрами топливоподачи и положением коленчатого вала. Согласование обеспечивается посредством зубчатого диска на коленчатом валу, в то время как импульсный датчик, установленный на распределительном валу, синхронизирует впрыскивание топлива в соответствии с каждым отдельным цилиндром. Управление процессом впрыскивания по типуобратной замкнутой связи протекает в соответствии с программой, хранящейся в памяти ЭБУ.
Электронный блок управления позволяет обеспечивать управление соленоидами насос-форсунок. Он контролирует и обрабатывает различные входящие сигналы измерительных датчиков. ЭБУ может хранить в памяти информацию, содержащую специфические схемы работы для получения разнообразных параметров. Основными данными являются частота вращения коленчатого вала двигателя и нагрузка, на которые водитель может оказывать непосредственное влияние посредством педали газа. Контролируемые параметры также включают температуру воздуха, топлива, охлаждающей жидкости и давление турбокомпрессора. Эти основные функции могут дополняться разнообразием других операций, предназначенных для повышения удобства. ЭБУ удовлетворяет строгим требованиям надежности работы компенсацией и выявлением неисправностей функционирования отдельных составных частей. Он также предназначен для облегчения диагностики неисправностей работы дизеля и его системы топливоподачи.
Индивидуальный для каждого цилиндра ТНВД устанавливается непосредственно в блок цилиндров дизеля, где он приводится в движение от кулачкового вала газораспределительного механизма.
Электромагнитный клапан осуществляет точное управление временем начала и продолжительностью впрыскивания топлива в соответствии с программой. В открытом состоянии электромагнитный клапан позволяет плунжеру насоса заполнять рабочую полость во время такта впуска и впрыскивать топливо в заданное время. Область высокого давления герметизируется только во время такта подачи, когда электромагнит срабатывает на закрытие клапана. Впрыскивание топлива начинается в тот момент, когда давление перед форсункой станет выше давления начала подъема иглы. Индивидуальные для каждого цилиндра ТНВД могут создавать давление до 180 МПа (в перспективе 200 МПа). Такие высокие давления впрыскивания топлива согласуются с электронным управлением с обратной связью, которое основывается на данных, записанных в памяти ЭБУ, для значительного сокращения расхода топлива и токсичности.
Данная система впрыскивания также обеспечивает получение дополнительных функций, например электроуправляемый предварительный впрыск и отсечку подачи топлива в отдельные цилиндры.
Система с блоком насос-форсунок (UIS) для легковых автомобилей. Система создана для удовлетворения требований, предъявляемых к современным дизельным двигателям с непосредственным впрыском топлива, обладающим высокой удельной мощностью. Система характеризуется компактностью конструкции, высоким давлением впрыскивания на выходе из форсунки (до 200 МПа) и наличием гидромеханического устройства для предварительного впрыскивания, осуществляемого по программе на всем рабочем диапазоне, что позволяет значительно снизить шум при сгорании топлива.
Эта система впрыскивания содержит несколько подсистем (по числу цилиндров двигателя), каждая из которых содержит насос высокого давления, форсунку и электромагнитный клапан. Насос-форсунка каждого цилиндра располагается в головке блока цилиндров между клапанами, и носик распылителя входит непосредственно в камеру сгорания двигателя. Насос — форсунки приводятся в действие коромыслами, которые, в свою очередь, приводятся от верхнего распределительного вала. Для получения компактности системы электромагнитный клапан расположен поперек.
Система впрыскивания заполняется топливом во время хода всасывания плунжера, пока электромагнитный клапан обесточен и, таким образом, открыт. Период впрыскивания топлива начинается, когда наступает момент закрытия электромагнитного клапана (при поступлении на него электрического тока), — это происходит во время хода подачи плунжера. Предварительное впрыскивание начинается, когда давление в системе высокого давления повышается до уровня, обеспечивающего открытие форсунки, а заканчивается, когда механический перепускной клапан открывается и резко снижает давление в камере высокого давления, обеспечивая закрытие форсунки. Ход и диаметр этого клапана определяют продолжительность так называемого интервала впрыскивания (между окончанием предварительного впрыскивания топлива и началом основного). Перемещение поршня перепускного клапана также воздействует на пружину форсунки, за счет чего быстро отсекается подача топлива в конце предварительного впрыскивания. Демпфер, расположенный между иглой и пружиной форсунки, позволяет гасить большие пульсации топлива при его подаче. Период времени, когда игла оставляет форсунку открытой, оказывается во время предварительного впрыскивания очень коротким. Основное впрыскивание начинается при достижении определенного давления, обеспечивающего открытие форсунки. Однако, из — за воздействующего на пружину форсунки дополнительного усилия, это давление оказывается в 2 раза выше, чем в момент начала предварительного впрыскивания. Впрыскивание топлива заканчивается, когда электромагнитный клапан обесточивается и, следовательно, открывается. Промежутком времени между повторным открытием форсунки и открытием электромагнитного клапана определяется количество впрыскиваемого топлива во время фазы основного впрыскивания.
Применение электронного управления позволяет делать выборку из целого ряда хранящихся в памяти ЭБУ запрограммированных значений начала впрыскивания и количества впрыскиваемого топлива. Эта особенность системы, вместе с высокими давлениями впрыскивания, дает возможность получить очень высокую удельную мощность двигателя при низких значениях содержания токсичных веществ в отработавших газах и исключительно низком расходе топлива.
Аккумуляторная топливная система типа Common Rail (CRS). Системы с аккумулятором делают возможным объединение системы впрыскивания топлива дизеля с различными дистанционно выполняемыми функциями
и в то же время позволяют повышать точность управления процессом сгорания топлива, рисунок 4.19 [1]. Отличительная характеристика системы с общим трубопроводом заключается в разделении узла, создающего давление, и узла впрыскивания. Это делает возможным повысить величину давления впрыскивания топлива.
Основной особенностью системы является то, что давление впрыскивания не зависит от частоты вращения коленчатого вала и количества впрыскиваемого топлива.
Основу системы составляет резервуар (аккумулятор). Этот резервуар включает компоненты распределительного трубопровода, линии подачи топлива и форсунки. Плунжерный насос высокого давления (насос рядного типа на грузовых автомобилях, радиальное плунжерное устройство на легковых автомобилях) создает давление; этот насос требует для работы низких значений крутящего момента и существенно уменьшает потребности в тяговом усилии.
|
1 — топливный бак; 2 — фильтр; 3 — топливоподкачивающий насос; 4 — насос высокого давления; 5 — редукционный клапан; 6 — датчик давления; 7 — аккумулятор; 8 — форсунки; 9 — ввод данных от измерительных датчиков; 10 — ЭБУ Рисунок 4.19 Система впрыска Common Rail с аккумулятором давления |
Количество впрыскиваемого топлива определяется периодом открытия распылителя и давлением в системе.
Система Common Rail позволяет контролировать движение иглы форсунки, а вместе с ней и схему впрыскивания в пределах определенного диапазона. Система управления стала практически полностью электронной. Педаль акселератора больше не связана механически с ТНВД (ее положение контролируется датчиком), на шкивах коленчатого вала и распределительного вала появились, соответственно, датчики положения коленчатого и рас-
|
|
| пределительного валов (первый также является и датчиком ВМТ), рисунок 4.20. |
1 — датчик положения педали акселератора, 2 — от замка зажигания, 3 — сигнал стартера, 4 — сигнал кондгщионера, 5 — от датчика скорости, 6 — от генератора, 7 — от разъема DLC, 8 — электронный блок управления двигателем, 9 — топливный бак, 10 — датчик температуры топлива, 11 — топливный фильтр, 12 — ТНВД, 13 — клапан SCV, 14 — датчик давления топлива, 15 — топливная рампа, 16 — промежуточный охладитель (интеркулер), 17 — реле блока управления форсунками, 18 — блок управления форсунками (усилитель форсунок), 19 — расходомер воздуха, 20 — датчик атмосферной температуры, 21 — клапан EGR, 22 — форсунка, 23 — охладитель EGR, 24 — пневмопривод управления турбокомпрессором, 25 — датчик положения распределительного вала, 26 — клапан управления разрежением (пневмопривода турбокомпрессора), 2 7 — вакуумный насос, 28 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 29 — датчик положения коленчатого вала, 30 — дроссельная заслонка, 31 — датчик температуры воздуха на впуске, 32 — датчик давления наддува, 33 — электропневмоклапан датчика давления наддува, 34 — свеча накаливания, 35 — реле свечей накаливания
Рисунок 4.20 — Схема системы управления дизелем TOYOTA с системой
Common Rail [29]
В насосах для легковых автомобилей необходимое давление в системе поддерживается регулировочным клапаном, расположенным на корпусе на-coca. Насосы высокого давления для грузовых автомобилей имеют систему регулирования количества нагнетаемого топлива. В последних моделях таких насосов для легковых автомобилей также применяется устройство для регулирования количества нагнетаемого топлива. Это позволяет снизить температуру топлива, циркулирующего внутри системы. Давление системы, создаваемое ТНВД, распространяется через аккумулятор и топливопроводы к форсунке. Форсунка обеспечивает подачу нужного количества топлива в камеру сгорания. В точно установленный момент ЭБУ передает сигнал возбуждения к соленоиду форсунки, означающий начало подачи топлива.
Эта система расширяет область оптимизации процесса сгорания посредством разделения функций создания давления и впрыскивания. Давление впрыскивания остается постоянным на период продолжительности процесса впрыска топлива при давлении (с минимальными отклонениями) 140 МПа для грузовых автомобилей и 135 МПа для легковых.
Такая способность управлять характером сгорания может использоваться для многоимпульсного впрыскивания в целях уменьшения вредных компонентов отработавших газов; также это может обеспечить снижение шума.
eljbi.ru
Структурная схема типовой электронной системы управления двигателем
Поскольку работа всех систем управления впрыском топлива, которые будут рассматриваться ниже, так или иначе определяется работой ЭБУ, есть смысл сначала, объяснить работу всей системы электронного управления двигателя, а потом рассмотреть отличия и методы диагностики различных систем впрыска. Структурная схема типовой системы управления двигателем изображена на рисунке.В электронную систему управления двигателя, кроме самого ЭБУ, входят датчики, которые подразделяются на аналоговые и цифровые. Расположение датчиков на двигателе показано на рисунке ниже.
Аналоговые датчики – это датчики, выходным параметром которых является величина напряжения. К ним относятся:- датчик положения дроссельной заслонки ДПДЗ (поз. 2). Представляет собой потенциометр, движок которого механически соединен с дроссельной заслонкой. При повороте дроссельной заслонки меняется положение движка потенциометра, а следовательно, и выходное напряжение. По величине и скорости изменения этого напряжения ЭБУ определяет степень нажатия на педаль газа;- датчик абсолютного давления в трубопроводе (датчик МАР) (поз. 21) – это кремниевый кристалл, на поверхности которого сформирован мостик сопротивлений. Ток через мостик изменяется под действием деформаций (пьезорезистивный эффект), вызванных изменением давления. Этот ток усиливается и вводится температурная компенсация. Датчик измеряет изменение давления во впускном трубопроводе, которое зависит от изменения нагрузки двигателя и скорости автомобиля, и преобразует его в напряжение на выходе.Датчик МАР также используется для измерения барометрического давления при запуске двигателя и других определенных условиях, что позволяет ЭБУ автоматически регулировать качество горючей смеси. ЭБУ подает на вход датчика МАР напряжение 5 В и отслеживает напряжение на линии сигнала. Датчик связан с «массой» через переменный резистор. Сигнал с датчика МАР влияет на подачу топлива и опережение зажигания, определяемые ЭБУ.- датчик температуры поступающего воздуха (поз. 19) сделан на базе терморезистора с отрицательным коэффициентом сопротивления. По его показаниям ЭБУ корректирует объем впрыска топлива, так как воздух меняет вес в зависимости от температуры.- датчик температуры охлаждающей жидкости расположен на рубашке охлаждения двигателя (поз. 7) и аналогичен датчику температуры воздуха. По его сигналу ЭБУ оценивает температуру двигателя и обеспечивает обогащение топливной смеси при запуске холодного двигателя.К цифровым датчикам относятся датчики, выходной сигнал которых имеет форму импульсов. Это следующие датчики:- датчик скорости и положения коленчатого вала (поз. 3). Работа датчика основана на эффекте Холла. По частоте и фазе выходных импульсов ЭБУ определяет скорость вращения и положения коленвала в конкретной точке. Также при поступлении импульсов с датчика ЭБУ получает информацию о прокрутке двигателя. Если сигнала нет, то подачи бензина не происходит и двигатель не заведется. Тоже происходит, когда частота вращения коленатого вала превышает допустимую.- датчик положения распределительного вала (поз. 1) определяет верхнюю мертвую точку в первом цилиндре на такте сжатия, и, получив сигнал с этого датчика ЭБУ определяет последовательность впрыска топлива.- датчик скорости автомобиля представляет собой язычковое реле. Оно встроено в спидометр и на выходе имеет последовательность импульсов, частота которых пропорциональна скорости вращения привода прибора.- датчик детонации (поз. 20) подсоединен к блоку цилиндров и отслеживает возникновение детонации в двигателе. Детонационные вибрации фиксируются чувствительным пьезоэлементом.При возникновении детонации время опережения зажигания будет корректироваться системой, чтобы предотвратить детонацию.- датчик кислорода – λ-зонд устанавливается в выпускной системе. Он выдает данные о концентрации кислорода в отработанных газах. В датчике используется сильная зависимость ЭДС твердотелого гальванического элемента из двуокиси циркония или титана от концентрации кислорода. Такая электрохимическая ячейка, реагируя на атомы кислорода, создает на полюсах разность потенциалов до 1 В. Это напряжение является управляющим. Оно поступает в ЭБУ, которое корректирует состав ДВС до тех пор, пока в отработанных газах не останется свободного, не вступившего в реакцию кислорода, т.е. добивается стехиометрического состава смеси.
Описание работы электронного блока управленияТак как сигналы, поступающие с датчиков, не годятся для непосредственной обработки в центральном процессоре, который понимает, как правило, только последовательность прямоугольных TTL импульсов, информация датчиков проходит дополнительную обработку. При этом сигналы аналоговых датчиков преобразуются в цифровой вид с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Сигналы цифровых датчиков тоже нуждаются в обработке, поскольку форма и амплитуда сигнала, получаемая с них, тоже отличается от нужного вида. Поэтому информация от этих устройств проходит через систему обработки входных сигналов, где импульсы, генерируемые датчиками приводятся к виду TTL импульсов.Сигнал с датчика детонации проходит отдельную обработку и поступает на специальный восьмиразрядный контроллер. После чего обработанный цифровой сигнал подается на центральный процессор, который получив эти данные, а также проанализировав показания датчиков положения коленатого вала, распредвала, определяет цилиндр в котором происходит детонация и производит изменения количества впрыска в конкретных форсунках или увеличивает угол опережения зажигания.Структурная схема центральной ЭВМ стандартна для подобных устройств. Она состоит из:- центрального процессора,- оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), в котором содержится информация, необходимая для текущей работы двигателя,- постоянного запоминающего устройства (энергонезависимое ПЗУ). В нем содержится вся информация о параметрах автомобиля – тип двигателя, его параметры, установочный угол опережения зажигания, параметры системы питания, тип используемого топлива, нормальные показания датчиков, коды противоугонного устройства и многое другое.Обрабатывая показания датчиков и сравнивая их значения с данными, хранящимися в ОЗУ и ПЗУ, процессор осуществляет необходимую коррекцию работы систем двигателя. Воздействовать непосредственно на исполнительные механизмы центральный контроллер не может, поскольку токи переключателей достаточно велики и могут вывести из строя микросхему, поэтому используется система обработки выходных сигналов. Она состоит из цифрово-аналогового преобразователя (ЦАП), предназначенного для перевода цифровых сигналов центральной ЭВМ в сигналы, пригодные для работы микросхем-драйверов. Эти микросхемы в соответствии с полученной информацией воздействуют на мощные электронные транзисторные ключи, которые и запускают исполнительные внешние устройства.Для связи и синхронизации работы ЭБУ с внешними электронными устройствами – контроллерами автоматической коробки передач, автоблокировочной системы, климат контроля, устройств диагностики, используется особый протокол передачи данных, поддерживаемый специальным контроллером.Питание ЭБУ производится от бортовой электрической сети. Напряжение 12 поступающее на вход преобразуется в стабилизированное напряжение 5 В внутренним источником питания. К исполнительным устройствам относятся:- Схема зажигания, в которой замыкание и размыкание катушек зажигания происходит ключами ЭБУ в зависимости от сигналов, поступающих на них с центрального контроллера.- Механизмы управления частотой вращения холостого хода (Механизм ISC) имеет две катушки, управляемые раздельно с помощью инверсных сигналов, поступающих с ЭБУ и обеспечивающих взаимодействие электромагнитных сил на катушках. Результатом такого взаимодействия будут различные углы поворота шагового электродвигателя. При наличии механизма управления частотой вращения холостого хода организуется перепускной шланг, подключенный параллельно дроссельной заслонке.- Клапаны (соленоиды) инжекторов (поз. 18). Инжекторы впрыскивают топливо по сигналам, поступающим с ЭБУ. Количество топлива, впрыскиваемого инжектором, определяется временем, в течении которого подается напряжение на электромагнитный клапан. Меняя время открытия инжекторов, ЭБУ регулирует количество и качество смеси, добиваясь максимальной мощности работы двигателя во всех режимах.- Для уменьшения количества вредных импульсов в современных автомобилях применяются различные экологические системы. Они воздействуют на двигатель путем дожигания паров бензина, рециркуляцией отработанных газов, подачей дополнительного воздуха. Подробно о них я расскажу в следующих статьях.Во всех современных двигателях предусмотрено подключение диагностического сканера, работающего по протоколу OBD-2. Для этого в салоне автомобиля предусмотрен специальный диагностический разъем, к которому подключается сканер С его помощью можно произвести полную диагностику автомобиля, считать ошибки, просмотреть в графическом виде основные параметры.
Функционирование ЭБУ в различных режимах работы двигателя.Работа ЭБУ будет описана для распределенной импульсной системы впрыска, применяемой в четырехцилиндровом двигателе. Она наиболее часто используется в современных автомобилях среднего класса. В этой системе количество топлива, подаваемое форсунками, регулируется импульсным сигналам на соленоиды инжекторов. ЭБУ отслеживает данные о состоянии двигателя, рассчитывает потребность в бензине и определяет необходимое время открытия форсунок. Для увеличения подачи топлива длительность импульса увеличивается, а для уменьшения сокращается.Контроллер ЭБУ оценивает результаты своих действий с помощью датчиков, запоминает ошибки и вводит коррективы в свою работу. Самообучение процессора является непрерывным и действует в течении всего срока службы автомобиля.Подача топлива происходит по разным методам:- Синхронному, когда впрыск топлива происходит при определенном положении коленчатого вала.- Асинхронному, т.е. без синхронизации с вращение коленчатого вала.Наиболее часто применяется синхронный способ подачи топлива. Асинхронный используется в основном при пуске двигателя и режиме ускорения.Форсунки включаются попарно и поочередно: сначала форсунки 14 цилиндров, а после поворота коленчатого вала на 180º форсунки 2 и 3 цилиндра. Таким образом каждая форсунка включается один раз за полный оборот коленчатого вала два раза за полный цикл работы двигателя.Количество впрыснутого топлива определяет ЭБУ в зависимости от состояния двигателя и следующих режим работы:1.Первоначальный впрыск топлива происходит, когда коленчатый вал начинает прокручивается стартером. При этом на ЭБУ происходит первых импульс от датчика вращения коленчатого вала. Получив этот сигнал, ЭБУ дает команду на включение сразу всех форсунок, чем ускоряется пуск двигателя. Такая команда следует каждый раз при пуске двигателя. Причем время открытия форсунок зависит от температуры: на холодном двигателя импульс длиннее, на горячем короче. После первоначального впрыска ЭБУ переходит в синхронный режим управления форсунками.2.Пуск двигателя. При включении зажигания контроллер дает команду на включение реле бензонасоса для создания давления в магистрали подачи топлива к топливной рампе. Соотношение воздух/топливо при пуске ЭБУ определяет к зависимости от показания датчиков температуры охлаждающей жидкости и входящего воздуха. После начала вращения коленвала ЭБУ работает в пусковом режиме, пока скорость не превысит 400 об/мин, или не наступит режим продувки «залитого» двигателя.3.Режим продувки двигателя. Если двигатель «залит» топливом (т.е. топливо намочило свечи зажигания), он может быть очищен путем полного открытия дроссельной заслонки при одновременном проворачивании коленчатого вала. При этом ЭБУ не подает импульсы впрыска на форсунки и свечи должны очиститься. Процессор поддерживает этот режим до тех пор, пока обороты коленчатого вала ниже 400 об/мин, и датчик положения дроссельной заслонки показывает, что она полностью открыта. Если Дроссельная заслонка удерживается почти полностью открытой при пуске двигателя, то он не запуститься, т. к. при полностью открытой дроссельной заслонке импульсы вспрыска на форсунку на подаются.4.Рабочий режим управления топливоподачей. После пуска двигателя (обороты превышают 400 об/мин) ЭБУ переходит в рабочий режим. При этом контроллер рассчитывает длительность импульса на форсунки по сигналам датчика положения коленчатого вала, массового расхода воздуха, датчика температуры охлаждающей жидкости и положения дроссельной заслонки. При холодном двигателе (менее 50º С) система работает без обратной связи (датчик кислорода отключен). Это необходимо в связи с тем, что при прогреве двигателя требуется более богатая смесь и соотношение воздух/топливо будет отличаться от стехиометрического. Этот же режим включается при резком ускорении и в мощностном режиме.5.Рабочий режим для систем вспрыска с обратной связью. В этом режиме на работу ЭБУ влияют показания датчика кислорода. От его показаний зависит длительность импульсов вспрыска. При этом если сигнал имеет низкое напряжение (обедненная смесь) или высокое напряжение (обогащенный состав смеси), то корректировка продолжается до достижения напряжения сигнала, соответствующему стехиометрическому составу смеси (режим постоянных переключений, свидетельствующих о работе датчика в нормальных условиях). Считается нормальным диапазоном регулировки топливоподачи по замкнутому контуру в пределах 20% коррекции топливной смеси. Значения выходящие за этот диапазон являются признаками неисправности компонентов системы. Если корректировка топливоподачи в режиме замкнутого контура вышла за пределы регулирования, то через какое-то время ЭБУ определит, что работа системы подачи топлива нарушилась и контроллер дает команду на включение лампы «проверь двигатель» и внесет в память соответствующий код ошибки, например, «обогащенная смесь». При этом система программно переключается в режим разомкнутого контура. В этом случае коррекцию топливной смеси ЭБУ осуществляет в соответствии показания датчиков расхода воздуха и частоты вращения коленвала, пользуясь с заложенными в ОЗУ ЭБУ данными.6.Режим обогащения при ускорении. ЭБУ контролирует не только положение дроссельной заслонки, но и скорость ее перемещения. При резком изменении показания датчика процессор выдает команду о переходе в кратковременный режим резкого обогащения смеси. При этом длительность импульсов на форсунках увеличивается, что обеспечивает автомобилю быстрое ускорение. Датчик кислорода при этом отключается.7.Режим мощностного обогащения. Для достижения максимальной мощности требуется обогащенная горючая смесь, и ЭБУ изменяет соотношение воздух/топливо приблизительно 12/1. Система в этом случае работает в режиме разомкнутого контура.8.Режим обеднения при торможении. При торможении автомобиля с закрытой дроссельной заслонкой может увеличиться выброс в атмосферу токсичных веществ. Для предотвращения этого ЭБУ уменьшает подачу топлива в уменьшении угла открытия дроссельной заслонки и количества расхода воздуха.9.Режим отключения подачи топлива при торможении двигателем. При торможении двигателем, т.е. при движении со включенной передачей и закрытой дроссельной заслонкой, ЭБУ может на короткое время полностью отключать импульсы впрыска. Условиями отключения импульсов вспрыска при торможении являются:- Закрытая дроссельная заслонка.- Скорость автомобиля выше 30 км/ч.- Частота вращения коленчатого вала выше 1800 об/мин.- Температура охлаждающей жидкости не ниже 20ºC.ЭБУ отменяет режим отключения подачи топлива при торможении, если изменились следующие параметры.- Дроссельная заслонка открылась на 2% и более.- Скорость автомобиля ниже 30 км/час.- Частота вращения коленчатого вала ниже 1800 об/мин.- Выключение сцепление (резкое падение частоты вращения коленчатого вала).10.Компенсация падение напряжения питания в бортовой сети. При падении напряжения схема зажигания может давать слабую искру, а время срабатывания клапанов форсунки увеличивается. ЭБУ компенсирует это увеличением длительности открытия форсунок и времени замкнутого состояния первичных обмоток катушек зажигания.11.Режим аварийного отключения подачи топлива. При включенном зажигании топливо форсункой не подается, во избежание самовоспламенении смеси при перегретом двигателе. Кроме того импульсы вспрыска не подаются, если ЭБУ не получает сигналов с датчика положения коленчатого вала, что воспринимается как остановка ДВС. Отключение питания также происходит при превышении предельно допустимой частоты вращения коленчатого вала двигателя, равной примерно 6500 об/мин, для защиты двигателя от перегрузки.12.Управление электровентилятором системы охлаждения. Электровентилятор включается и выключается ЭБУ в зависимости от температуры двигателя, частоты вращения коленчатого вала, работы кондиционера и других факторов. Электровентилятор включается с помощью вспомогательного реле в том случае, если температура охлаждающей жидкости превысит 101ºC или будет дан запрос на включение кондиционера. Выключение происходит после падения температуры охлаждающей жидкости ниже 97ºC, отключения кондиционера, или выключения двигателя. (Температура включения и выключения вентилятора зависит от программы в ЭБУ двигателя.)13.Обнаружение и регистрация неисправностей. ЭБУ постоянно выполняет самодиагностику по некоторым функциям управления. При обнаружении неисправности ЭБУ заносит код ошибки в память, и включатся контрольная лампочка «CHECK ENGINE». О том, как правильно диагностировать неисправности в этих системах будет подробно рассказано в следующих статьях.
Как провести диагностику двигателя автомобиля своими силами? Читайте в следующем материале:
Диагностика инжекторных двигателей. Учебный курс для начинающих.
скачать dle 10.6фильмы бесплатноwww.motorhelp.ru
Управляющие воздействия подаются ЭБУ на исполнительные устройства.
Этими устройствами являются форсунки и топливный насос системы топливоснабжения, модуль катушек системы зажигания.
Микропроцессор под управлением программы обрабатывает входные сигналы и в соответствии с алгоритмом (законом управления системой) выдает управляющие воздействия на соответствующие драйверы.
В качестве драйвера форсунок в этой ЭСУД используется микросхема TLE6220GP фирмы Infineon (США). Микросхема TLE6220GP имеет четыре интеллектуальных ключа. Каждый ключ рассчитан на номинальный ток в 1А и имеет сопротивление 0,4 Ом. Для включения индуктивных нагрузок в ключе имеется специальный элемент (трансил), ограничивающий выходное напряжение на уровне 60 В. Ключ имеет защиту от перегрузки,как по току, так и по напряжению. Следует отметить, что в случае возникновения перегрузки во внутреннем регистре драйвера записывается код неисправности, а также формируется соответствующий сигнал «Fault» на выходе этой микросхемы. Драйвер имеет выводы для подключения к последовательной SPI шине. При этом управление ключами происходит через синхронный SPI порт. При работе системы ключи этого драйвера управляются от таймера ЭСУД.
Для управления моментным электродвигателем регулятора дополнительного воздуха используется еще одна микросхема TLE6220GP. При этом ШИМ сигнал (импульсы модулированные по их ширине), соответствующий степени открытия шторки регулятора дополнительного воздуха, подается с выхода PWM микропроцессора.
Для управления нагрузками до 500 мА в ЭСУД используется микросхема TLE6230GP фирмы Infineon (США). Микросхема TLE6230GP имеет восемь интеллектуальных ключей. Каждый ключ рассчитан на номинальный ток в 1 А и имеет сопротивление 0,4 Ом. В драйвере TLE6230GP восемь выходов управляются через последовательную SPI шину, а четыре из них могут управляться через параллельные входы.
В качестве ключей для подключения обмоток катушек зажигания используются VB921 SGS фирмы Thompson (Великобритания). Ключи имеют функцию ограничения тока и напряжения.
Следует отметить, что все входные и выходные цепи ЭСУД имеют встроенную защиту от обратной полярности и перенапряжения. Все выходные ключи имеют встроенную защиту от перенапряжения, короткого замыкания на массу и на источник напряжения (кроме ключей зажигания).
Собственное потребление электроэнергии у электронного блока управления при работе ЭСУД не более 50 мА, а в выключенном положении (режим ожидания) потребление блока не более 1 мА.
www.uniexo.ru
Количество просмотров публикации Электронное управление двигателем - 55
Работа управления двигателем и система регулирования подачи топлива, включая
электронное управление двигателем (FADEC).
Планы и элементы систем.
Электронно-цифровая система управления двигателем (ЭСУД) с полной ответственностью (англ. Full Authority Digital Engine Control system) — система автоматизированного управления параметрами впрыска топлива, воздуха и зажигания в работе авиадвигателя для поддержания оптимальных характеристик работы авиадвигателя с минимальным расходом топлива.
Система управления электронного двигателем состоит из подсистемы управления распределенной подачей топлива (впрыском топлива) и подсистемы управления зажиганием. Обе подсистемы управляются электронным блоком управления (контроллером ) и обеспечивают работоспособность двигателя.
Система включает в себя топливный бак, бензонасос, реле бензонасоса, топливный фильтр, распределитель (аккумулятор) топлива, механический регулятор давления топлива, инжекторы ( по одному на каждый цилиндр двигателя ), датчик массового расхода воздуха (ДМРВ), датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ), потенциометр обратной связи (СО-потенциометр), датчик детонации (ДД), датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ), датчик положения коленчатого вала (ДПКВ), электронный блок управления, модуль зажигания, аккумулятор, замок зажигания, контрольную лампу "CHECK ENGINE", вентилятор системы охлаждения двигателя (ВСОД), регулятор холостого хода (РХХ).
Подсистема управления подачей топлива функционирует следующим образом: топливный насос через топливный фильтр подает топливо из топливного бака к рампе (распределителю) топлива, на которой установлен регулятор давления топлива подаваемого к форсункам.
Мембранный регулятор давления топлива устанавливает уровень давления в системе около 300 мПа и возвращает излишки топлива в топливный бак через обратный топливопровод. Вместе с тем, давление топлива в системе зависит от разрежения во впускном тракте, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ подведено к регулятору давления. На диафрагму перепускного клапана регулятора давления топлива с одной стороны воздействует давление топлива, а с другой - давление пружины и давление всасываемого воздуха. За счёт этого обеспечивается оптимальное давление топлива в системе в прямой зависимости от положения дроссельной заслонки и нагрузки двигателя.
Топливные форсунки управляются контроллером и обеспечивают одновременную подачу топлива во впускной коллектор каждого цилиндра двигателя при каждом обороте коленчатого вала. Количество поступающего в камеры сгорания топлива пропорционально времени открытия форсунок. Контроллер, в свою очередь, регламентирует это время определяя его по сигналам датчиков установленных на двигателе. Момент подачи управляющего сигнала на форсунки контроллер определяет по сигналу датчика положения коленчатого вала.
В режиме пуска двигателя контроллер переходит в асинхронный режим управления форсунками до достижения оборотов двигателя на уровне 400 об/мин.
Подача топлива в камеры сгорания прекращается в режиме продувки двигателя (дроссельная заслонка открыта более чем на 75% , а вращение коленчатого вала при этом - менее 400 об/мин.) и может кратковременно прекращаться в режиме торможения двигателем исходя из температуры охлаждающей жидкости, частоты вращения коленчатого вала, скорости движения автомобиля и угла открытия дроссельной заслонки.
Обогащение топливной смеси в режимах повышенной нагрузки двигателя и ускорений контроллер производит увеличивая время открытия форсунок, регламентируя его по сигналам датчика положения дроссельной заслонки и датчика массового расхода воздуха, учитывая при этом скорость движения автомобиля, по сигналам датчика скорости.
Электронный блок управления контролирует напряжение питания в бортовой сети автомобиля и при его значительном снижении увеличивает время открытия форсунок, компенсируя (из-за низкого напряжения питания) замедленное включение электромеханических клапанов форсунок.
На всех режимах работы двигателя по сигналам датчиков положения дроссельной заслонки и массового расхода воздуха контроллер определяет количество поступающего в двигатель воздуха и регулирует подачу топлива форсунками для обеспечения крайне важно го состава топливной смеси. При прогреве холодного двигателя и на холостом ходу контроллер управляет работой регулятора холостого хода и исходя из нагрузки и температуры двигателя обеспечивает обороты коленчатого вала на крайне важно м уровне. При быстром закрытии дроссельной заслонки на ходу автомобиля контроллер увеличивает подачу воздуха регулятором холостого хода. Таким образом обедняется топливная смесь для обеспечения снижения токсичности выхлопных газов.
Управление зажиганием осуществляет контроллер по сигналам датчика положения коленчатого вала и учитывая текущий режим работы двигателя по сигналам других датчиков.
Электронный блок управления (контроллер) является микропроцессорной системой с энергонезависимым постоянным запоминающим устройством (ПЗУ), энергонезависимым перепрограммируемым запоминающим устройством (ППЗУ) и оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) сохраняющим данные только при наличии напряжения питания. В данных ПЗУ хранятся программа работы микропроцессора и таблицы параметров двигателя. Для хранения промежуточных значений микропроцессор использует ОЗУ. Контроллер управляет исполнительными устройствами впрыска топлива (зажигание, форсунки и т.д.) и кроме того, осуществляет диагностику работы датчиков. При обнаружении неисправности контроллер зажигает лампу "CHECK ENGINE" и сохраняет в ОЗУ код ошибки, который должна быть считан мультитестером или индицирован лампой "CHECK ENGINE" в режиме сканирования кодов диагностики.
Рис. 4.33. Схема электронной системы управления двигателем:
1. Модуль кондиционера
2. Иммобилизатор
3. Диагностический разъем
4. Главное реле
5. Контроллер
6. Аккумулятор
7. Замок зажигания
8. Воздушный фильтр
9. Лампа "CHECK ENGINE"
10. СО-потенциометр
11. Расходомер воздуха
12. Датчик положения др. Размещено на реф.рфзаслонки
13. Регулятор холостого хода
14. Датчик скорости
15. Распределитель топлива (рампа)
16. Регулятор давления топлива
17. Топливная форсунка (инжектор)
18. Датчик положения колен вала
19. Топливный фильтр
20. Датчик детонации
21. Термодатчик охлаждающей жидкости
22. Реле включения вентилятора
23. Модуль зажигания
24. Топливный бак
25. Топливный насос
26. Реле включения бензонасоса
referatwork.ru
