- •6. Электронные системы автоматического управления агрегатами автомобиля
- •6.2. Электронное управление двигателем
- •Устройство эсау двигателем.
- •Экономайзер принудительного хх с электронным управлением
- •Электронные системы управления, топливоподачей дизелей
- •6.2.4. Основные компоненты эсау двигателем Электробензонасосы
- •Электроуправляемые форсунки
- •Исполнительные механизмы управления частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу
- •Датчики для определения нагрузки двигателя
- •Датчики частоты вращения и положения коленчатого и распределительного валов
- •Датчик кислорода
- •Датчики температуры
- •Датчик детонации
- •Главное реле и реле бензонасоса
Устройство эсау двигателем.
Ведущий производитель систем впрыска фирма Bosch.
Системы L-Jetronic - это система распределенного нефазированного впрыска топлива рис. 6.3. Она состоит из: 1 - топливный бак; 2 - электрический топливный насос; 3 - топливный . фильтр; 4 - электронный блок управления; 5- форсунка; 6 - топливная рампа с регулятором давления топлива; 7- впускной трубопровод; 8- клапан холодного пуска; 9-датчик положения дроссельной заслонки; 10- датчик расхода воздуха; 11 - датчик кислорода (λ-зонд); 12 - термореле; 13 - датчик температуры двигателя; 14 - датчик-распределитель системы зажигания; 15- регулятор добавочного воздуха (регулятор холостого хода); 16 -аккумуляторная батарея; 17- выключатель зажигания.
Рис. 6.3
Топливо из бензобака 1 насосом 2 через фильтр 3 подается под давлением 250 кПа в топливную рампу и распределяется по форсункам 5. На конце топливной рампы расположен регулятор давления поддерживающий разность давления в рампе и впускном коллекторе на уровне 0,5 атм. Т.о, количество подаваемого топлива определяется длительностью открытия форсунки. Остатки топлива возвращаются в бак по сливной магистрали. В БУ 4 поступают сигналы от датчика расхода воздуха 10, датчика положения дроссельной заслонки 9 по которым определяет нагрузка двигателя. Датчик положения дроссельной заслонки позволяет различать режим ХХ и полной нагрузки. Информация о частоте вращения КВ двигателя поступает от датчика-распределителя системы зажигания. Для обогащения смеси при пуске холодного двигателя используется клапан холодного пуска 8, который управляется термореле 12. Термореле обеспечивает 8 с работы клапана при температуре -20°С. Датчик температуры двигателя 13 подключенный к БУ позволяет обогащать смесь на режиме прогрева двигателя.
Управление частотой вращения на режиме ХХ осуществляется регулятором добавочного воздуха 15 с заслонкой управляемой биметаллической пластиной. Для корректировки качества рабочей смеси используется датчик кислорода 11.
Система L3-Jetronic (рис.6.4) является модификацией представленной системы. Отличие от L-Jetronic - БУ выполненный в одном корпусе с датчиком расхода воздуха и расположенный в моторном отсеке.
Рис. 6.4.
Конфигурация системы: 1 - топливный бак; 2 - электрический топливный насос; 3 - топливный фильтр; 4 - форсунка; 5 - топливная рампа; 6 - регулятор давления топлива; 7- впускной трубопровод; 8 - датчик положения дроссельной заслонки; 9- датчик расхода воздуха; 10- электронный блок управления; 11 - датчик кислорода (λ - зонд); 12 - датчик температуры двигателя; 13 — датчик-распределитель системы зажигания; 14 — регулятор добавочного воздуха (регулятор холостого хода); 15- аккумуляторная батарея; 16- выключатель зажигания
В системе используется алгоритмы диагностики датчиков и «усеченного» режима работы. В системе отсутствует клапан холодного пуска. Обогащение смеси при пуске холодного двигателя осуществляется увеличением подачи топлива через основные форсунки.
Система LH-Jetronic (рис.6.5). Нагрузка двигателя определяется датчиком массового расхода воздуха термоанемометрического типа. В отличие от датчика системы L-Jetronic, определяющего объем проходящего воздуха этот датчик определяет непосредственно массу воздуха, и не требует дополнительной корректировки по его плотности.
Рис. 6.5. Система LH-Jetronic:
Система представляет собой: 1 - топливный бак; 2- электрический топливный насос; 3- топливный фильтр; 4 - электронный блок управления; 5-форсунка; 6 - топливная рампа; 7- регулятор давления топлива; 8- впускной трубопровод; 9-датчик положения дроссельной заслонки; 10 -датчик массового расхода воздуха; 11- датчик кислорода (λ - зонд); 12 - датчик температуры двигателя; 13 -датчик-распределитель системы зажигания; 14 - поворотный регулятор холостого хода; 15- аккумуляторная батарея; 16- выключатель зажигания
Для регулировки частоты вращения коленчатого вала на ХХ в системе LH-Jetronic используется поворотный клапан с приводом от реверсивного электродвигателя (трехпроводной). БУ периодически переключает направление вращения электродвигателя, что предотвращает заброс клапана в любую из крайних позиций. Требуемое положение клапана регулируется изменением соотношения времени включения электродвигателя в различных направлениях.
Рис. 6.6.
Система KE-Jetronic (рис.6.6), является прототипом гидромеханической системы K-Jetronic, дополненной ЭБУ и датчиком кислорода. Система включает в себя: 1 - топливный бак; 2 - электрический топливный насос; 3 - топливный аккумулятор; 4- топливный фильтр; 5- регулятор начального давления; 6 - форсунка; 7- впускной трубопровод; 8- клапан холодного пуска; 9 -дозатор-распределитель топлива; 10- датчик расхода воздуха; 11 - электрогидравлическое управляющее устройство; 12- датчик кислорода (λ -зонд); 13- термореле; 14 - датчик температуры двигателя; 15 - датчик-распределитель системы зажигания; 16- регулятор добавочного воздуха (регулятор холостого хода); 17— электронный блок управления; 18 - датчик положения дроссельной заслонки; 19 - аккумуляторная батарея; 20- выключатель зажигания.
В БУ поступают сигналы о положении паруса расходомера, крайних положениях дроссельной заслонки, частоте вращения двигателя, температуре охлаждающей жидкости и содержании кислорода в отработавших газах. Воздействие БУ на состав рабочей смеси осуществляется с помощью электрогидравлического управляющего устройства закрепленного на дозаторе-распределителе топлива (рис. 6.7, где: 1 - парус расходомера; 2 - дозатор-распределитель топлива; 3 - поступление топлива от регулятора начального давление; 4 - подача топлива к форсункам; 5 - возврат топлива в регулятор начального давления; 6 - жиклер; 7- верхняя камера дифференциального клапана; 8- нижняя камера дифференциального клапана; 9 - диафрагма; 10 - регулятор давления; 11 - управляющая пластина; 12 - выпускной канал; 13 - электромагнит; 14 - воздушный зазор). Так для обогащения смеси по сигналу от БУ управляющая пластина 11 закрывает выпускной канал 12 тем самым, снижая давление в нижних камерах дифференциального клапана 8. Мембраны 9 прогибаются вниз, и количество топлива поступающего к форсункам 4 увеличивается. Управляющее устройство сконструировано таким образом, что при выходе из строя цепи электромагнита будет обеспечиваться стехиометрический состав смеси и двигатель сохранит работоспособность.
Рис. 6.7.
Система центрального впрыска Mono-Jetronic.
Cистема имеет одну форсунку, расположенную перед дроссельной заслонкой, рис.6.8,где 1 - топливный бак; 2- топливный насос; 3- фильтр; 4 - регулятор давления топлива; 5- форсунка; 6- датчик температуры воздуха; 7- электронный блок управления; 8 - ЭП дроссельной заслонки (регулятор ХХ); 9 - потенциометрический датчик положения дроссельной заслонки; 10 - клапан продувки адсорбера; 11 - угольный адсорбер; 12- датчик кислорода (λ - зонд); 13 - датчик температуры двигателя; 14 - датчик-распределитель системы зажигания; 15-аккумуляторная батарея; 16- выключатель зажигания; 17 - реле; 18 -диагностический разъем; 19 -устройство центрального впрыска.
Качество смеси задается длительностью импульса открытия форсунки. Топливо подается под более низким давлением, нежели в описанных системах — 0,1 МПа. Измерения расхода воздуха система не производит. Количество топлива вычисляется:
по положению дроссельной заслонки;
частоте вращения КВ.
ЭБУ обрабатывает информацию от датчика положения дроссельной заслонки, датчика-распределителя системы зажигания, датчиков температуры воздуха и ОЖ, а также датчика кислорода.
Топливно-воздушная смесь обогащается при холодном пуске и прогреве двигателя увеличением длительности цикла топливоподачи. Минимальная частота вращения в режиме ХХ поддерживается путем изменения положения дроссельной заслонки с помощью шагового электродвигателя.
При средних нагрузках и прогретом двигателе подача топлива корректируется обратной связью по датчику кислорода.
Рис. 6.8
Полное открытие дроссельной заслонки переводит БУ в режим обогащения рабочей смеси. Для обеспечения приемистости автомобиля БУ определяет ускорение перемещения педали управления дроссельной заслонкой и адекватно изменяет подачу топлива.
В режиме принудительного ХХ система работает по общепринятой схеме.
Для ограничения выделения углеводородов (СН) из топливного бака в используется система улавливания паров бензина, к которой относятся емкость с активированным углем - адсорбер 11 и электромагнитный клапан продувки адсорбера 10. Пары бензина из топливного бака поступают в адсорбер. При работе двигателя БУ открывает клапан продувки адсорбера и накопившиеся пары топлива удаляются во впускной трубопровод. БУ регулирует степень продувки адсорбера в зависимости от режима работы двигателя.
Комплексные системы управления двигателем, Motronic.
Основная функция всех систем Motronic - согласованное управление зажиганием и впрыском топлива. Система обеспечивает:
- регулировку частоты вращения холостого хода;
- поддержание стехиометрического состава смеси по сигналу датчика кислорода;
- управление системой улавливания паров топлива;
- регулирование угла опережения зажигания по сигналу датчика детонации;
- рециркуляцию отработавших газов для снижения эмиссии оксидов азота (NOx);
- управление системой подачи вторичного воздуха для снижения эмиссии углеводородов (СН);
- поддержание заданной скорости движения (круиз-контроль). При более высоких требованиях система может дополняться функциями:
- управление турбонагнетателем, а также изменением конфигурации впускного тракта для повышения мощности двигателя;
- управление фазами газораспределения для снижения токсичности отработавших газов, расхода топлива и повышения мощности двигателя;
- детонационное регулирование, ограничение частоты вращения и скорости для защиты двигателя и автомобиля.
Система поддерживает работу БУ других систем автомобиля. Взаимодействуя с АБС и противобуксовочной (ПБС) системами Motronic создает повышенную безопасность при езде.
Система ME-Motronic
ME-Motronic (рис.6.9) сочетает в себе систему распределенного фазированного впрыска топлива в зону впускных клапанов и систему зажигания с низковольтным распределением и индивидуальными катушками. Конструкция: 1 - угольный адсорбер; 2 - отключающий клапан; 3 - клапан продувки адсорбера; 4 - датчик давления во впускном коллекторе; 5 - топливная рампа с форсунками; 6 - свеча зажигания с индивидуальной катушкой; 7 - фазовый дискриминатор; 8- насос вторичного воздуха; 9 - клапан вторичного воздуха; 10 - пленочный датчик массового расхода воздуха; 11- модуль дроссельной заслонки; 12 - клапан рециркуляции; 1 3- датчик детонации; 14 - датчик положения коленчатого вала; 15 - датчик температуры двигателя; 16 - датчик кислорода (λ - зонд); 17- электронный блок управления; 18 - диагностический интерфейс; 19- аварийная лампа; 20 - к иммобилайзеру; 21 - датчик давления в бензобаке; 22- погружной электрический топливный насос; 23 - модуль педали управления дроссельной заслонкой; 24 – аккумулятор.
Частота вращения КВ и синхронизация системы определяется по сигналу индукционного датчика положения КВ 14. Для определения такта впуска в каждом цилиндре, что необходимо при организации фазированного впрыска топлива и зажигания, используется датчик положения распределительного вала - фазовый дискриминатор 7.
Рис. 6.9.
Для расчета нагрузки двигателя используется пленочный датчик массового расхода воздуха 10, датчик давления во впускной трубе 4, и датчик положения дроссельной заслонки. Основным отличием системы является отсутствие жесткой механической связи между дроссельной заслонкой и педалью, ею управляющей. Положение педали управления дроссельной заслонкой определяется с помощью двух закрепленных на ней потенциометров 23. БУ устанавливает дроссельную заслонку 11 в оптимальное положение в зависимости от нагрузки и других параметров двигателя.
Используется два датчика кислорода 1,. установка датчика после нейтрализатора повышает надежность работы обратной связи по содержанию кислорода, так как этот датчик лучше, защищен от загрязнения отработавшими газами. Наличие второго датчика позволяет системе проводить самодиагностику основного датчика стоящего перед нейтрализатором.
БУ имеет интерфейс последовательной передачи данных (CAN) для взаимодействия с БУ других систем автомобиля.
Система непосредственного впрыска топлива в цилиндры двигателя MED-Motronic рис.6.10, где: 1 -топливо под высоким давлением; 2- топливная рейка (аккумулятору давления); 3- форсунка; 4- свеча зажигания с индивидуальной катушкой; 5- фазовый дискриминатор; 6- датчик давления топлива; 7- датчик детонации; 8- датчик положения коленчатого вала; 9 -датчик температуры двигателя; 10-датчик кислорода (перед катализатором); 11- трехкомпонентный каталитический нейтрализатор; 12 - датчик температуры выхлопных газов; 13- NОх каталитический нейтрализатор; 14- датчик кислорода (после нейтрализатора)). В сравнении с традиционными системами впрыска бензиновых двигателей, системы непосредственного впрыска позволяют снизить расход топлива до 20% и уменьшить выбросы оксидов углерода.
Рис. 6.10
Топливо непосредственно впрыскивается в цилиндр в любой момент времени с помощью электромагнитных форсунок.
Масса воздуха может свободно регулироваться с помощью электронного модуля дроссельной заслонки. Точное измерение массы всасываемого воздуха выполняется с помощью пленочного датчика расхода воздуха.
Состав топливо-воздушной смеси контролируется датчиками кислорода в выпускной системе, расположенными перед и после каталитического нейтрализатора.
Топливоподкачивающий насос и регулятор давления, расположенные в бензобаке, обеспечивают подачу топлива под давлением 0,35 МПа к насосу высокого давления увеличивающего давление с 0,35 МПа до 12 МПа, после чего топливо поступает в топливную рампу. На топливной рампе расположен регулятор давления, который поддерживает давление в системе во всем диапазоне работы двигателя независимо от количества впрыскиваемого топлива и производительности насоса.
Давление топлива измеряется датчиком, предоставляющим собой сварную диафрагму из высококачественной стали с тензорезисторами.
Форсунки высокого давления подсоединяются непосредственно к рампе, время начала впрыска и количество топлива определяются сигналами от БУ.
Низкое потребление топлива и высокая мощность двигателя достигаются путем организации работы в:
режиме малой нагрузки. При повышении нагрузки увеличивается количество впрыскиваемого топлива, облако смеси становится более богатым, что вызвает увеличение содержания вредных веществ в отработавших газах, особенно сажи. Поэтому на высоких нагрузках двигатель переводится на работу на гомогенной смеси;
режиме высокой нагрузки. Во время перехода между этими режимами для стабилизации момента необходимо контролировать количество впрыскиваемого топлива, поступающего воздуха и угол опережения зажигания, используется электроуправляемая дроссельная заслонка, как и в ME-Motronic.
Особенностью системы непосредственного впрыска является образование оксидов азота (NOx), для уменьшения NOx в выхлопе используется каталитический нейтрализатор аккумулирующего действия.