Системы управления работой двигателя.

Управление работой карбюраторного двигателя обеспечивается полуавтоматически: принудительным изменением водителем положения дроссельной заслонки в зависимости от режима движения автомобиля и автоматической подачей топлива нужной концентрации для данных условий работы двигателя, осуществляемой карбюратором с предварительно отрегулированными системами. Одновременно автоматически в зависимости от положения дроссельной заслонки, коленчатого вала и частоты его вращения обеспечивается зажигание топливно-воздушной смеси в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Такая система управления не имеет обратной связи и влиять на изменение характера ее работы не представляется возможным без проведения предварительных регулировок.

Для увеличения топливной экономичности и уменьшения вредных выбросов в атмосферу, т.е. для оптимизации состава топливно-воздушной смеси и наполнения цилиндров на различных режимах работы двигателя, начали применять карбюратор с электронным управлением. Примером такой системы может служить система "Экотроник", разработанная фирмой "Бош". Эта система включает карбюратор с сервоприводами управления образованием топливно-воздушной смеси определенной концентрации, датчики и контроллер, управляющий работой карбюратора в зависимости от поступающей от датчиков информации о режиме работы двигателя.

Однако подобная система с карбюратором обладает определенной инерционностью и не может полностью обеспечить желаемый характер изменения состава смеси в зависимости от режимов работы двигателя. Поэтому дальнейшим развитием устройств образования и подачи в двигатель топливно-воздушной смеси явилась система впрыска топлива, потребовавшая сложной системы управления.

Рис.5. Функциональная схема управления системой впрыска "Л-Джетроник": А — устройство входных параметров; В — устройства управления и обеспечения; С — устройства выходных параметров; 1 — датчик температуры всасываемого воздуха; 2 — расходомер воздуха; 3 — выключатель положения дроссельной заслонки; 4 — высотный корректор; 5 — датчик-распределитель зажигания; 6 — датчик температуры охлаждающей жидкости; 7 — термореле; 8 — ЭБУ; 9 — блок реле; 10 — топливный насос; 11 — аккумуляторная батарея; 12 — выключатель зажигания; 13 — рабочие форсунки; 14 — клапан добавочного воздуха; 15 — пусковая форсунка

В настоящее время разработано и серийно выпускается большое количество разнообразных систем управления ДВС.

По своему назначению они могут быть определенного функционального и многофункционального (комплексного) направлений. Основой этих систем управления являются интегральные схемы — микропроцессоры.

В однофункциональных системах ЭБУ осуществляет управление одной функцией, например, впрыском; в многофункциональных — комплексных системах — ЭБУ управляет несколькими функциями: впрыском топлива, зажиганием, фазами газораспределения, самодиагностированием и т.п.

Блок содержит основные функциональные элементы: постоянно запоминающее устройство (ПЗУ), центральный процессор (ЦП), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и другие устройства, обеспечивающие сравнение поступающей информации от датчиков с записанными в памяти оптимальными значениями соотношений различных параметров и вырабатывающие необходимые данные для коррекции.

Система управления функцией впрыска топлива (рис.5) показана на примере системы распределенного порывистого впрыска топлива через форсунки (инжектора) с электромагнитным управлением "Л-Джетроник".

Впрыск топлива в системе обеспечивают одновременно все форсунки. Для равномерного распределения топлива по цилиндрам впрыск топлива осуществляется полупорциями за каждым| оборот коленчатого вала. Количество впрыскиваемого топлива определяется ЭБУ 8 в зависимости от температуры, давления и объема поступающего воздуха, частоты вращения коленчатого вала, нагрузочного режима работы двигателя и температуры охлаждающей жидкости. Для определения дозировки топлива применяется расходомер воздуха 2, измеряющий количество поступающего воздуха по отклонению измерительной заслонки на определенный угол. С заслонкой связан потенциометр, изменение сопротивления которого преобразуется в напряжение и передается в ЭБУ. Блок управления определяет необходимое количество топлива в данный момент работы двигателя и выдает на электромагнитные форсунки импульсы времени подачи топлива. Независимо от положения впускных клапанов форсунки впрыскивают топливо за один оборот коленчатого вала. В процессе пуска, двигателя для ускорения его прогрева через клапан 14, подводится добавочная порция воздуха, обеспечивая повышение частоты вращения на холостом ходу. Пуск двигателя облегчается также впрыском дополнительной порции топлива через электромагнитную пусковую форсунку 15. Длительность врыска пусковой форсунки определяется температурой охлаждающей жидкости.

Комплексная система управления двигателем объединяет управление впрыском (смесеобразованием) и зажиганием.

Рис.6. Функциональная схема комплексного электронного управления двигателем: 1 — угловое положение коленчатого вала; 2 — частота вращения коленчатого вала; 3 — объем всасываемого воздуха; 4 — температура всасываемого воздуха; 5 — температура охлаждающей жидкости; 6 — напряжение аккумуляторной батареи; 7 — положение дроссельной заслонки; 8 — информация о режиме пуска; 9 — детонация, 10 — компрессия; 11 — лямбда-зонд; 12 — аналого-цифровой преобразователь; 13 — микропроцессор; 14, 15 -постоянный и промежуточный блоки памяти; 16, 17 — каскады усиления; 18 — система питания; 19 — система зажигания

Функциональная схема системы комплексного управления двигателем (рис. 6) обеспечивает оптимизацию процессов зажигания и впрыска (в том числе и смесеобразования), что позволяет значительно улучшить характеристику крутящего момента, уменьшить расход топлива и выброс в атмосферу вредных веществ в отработавших газах, облегчить пуск и прогрев холодного двигателя.

В ЭБУ (контроллер) от датчиков, определяющих изменение различных параметров, характеризующих работу двигателя (положение и частота вращения коленчатого вала, температура всасываемого воздуха и охлаждающей жидкости, количество поступающего воздуха, количество кислорода в отработавших газах), непрерывно поступают электрические сигналы в виде изменения токов и напряжений. Эти сигналы преобразуются в аналоговые в аналого-цифровом преобразователе 12, превращаясь в цифровую (двоичный код) информацию. Микропроцессор 13 обрабатывает полученную информацию по программе, заложенной в блоке памяти 14, с использованием блока оперативной памяти 15.

После усиления сигналов, выработанных контроллером, они поступают в виде команд в системы питания и зажигания, корректируя работу двигателя для данных условий его работы. В ЭБУ заложена система самодиагностики, обнаруживающая нарушения в работе контроллера и элементов системы и вводящая их в запоминающее устройство. При неисправности одного или нескольких датчиков ЭБУ начинает работать согласно заложенной в программе информации о числовых значениях показателей. После получения от датчиков нормальной информации контроллер переходит в штатный режим работы. Данные о неисправностях, введенных в запоминающее устройство контроллера, могут быть использованы при диагностировании в процессе технического обслуживания автомобиля. Такие схемы управления применяются в большинстве систем, в частности, в системах "Феникс", "Матроник" и др.

Управление дизельным двигателем аналогично управлению бензиновым двигателем при исключении управления зажиганием.

На основании данных о частоте вращения коленчатого вала и положении педали подачи топлива ЭБУ рассчитывает количество впрыскиваемого топлива. Это количество топлива уточняется по информации о температуре охлаждающей жидкости, температуре и давлении засасываемого в двигатель воздуха. Блок управления подает сигнал на ТНВД на открытие или закрытие возвратного канала топлива из плунжерной камеры, изменяя интервал времени от начала впрыска до открытия возвратного клапана, тем самым, дозируя количество подаваемого топлива. Исполнительным механизмом, регулирующим количество впрыскиваемого топлива по сигналам ЭБУ, является электромагнитный игольчатый клапан, установленный на распределительной головке ТНВД. Одновременно с управлением впрыском топлива управляется и положение воздушной заслонки, обеспечивая снижение вибраций на переходных режимах и предотвращая "разнос" двигателя.

На двигателях с тремя и четырьмя клапанами на каждом цилиндре обеспечивается электронное управление временем открытия клапанов и величиной их хода по определенной программе. Такие системы управления обеспечивают повышение мощности двигателя и экономичности. Например, на автомобилях фирм "Хонда" и "Мицубиси", на которых применяются системы электронного управления клапанами, повышены мощность и экономичность более чем на 15%.

Применение ЭБУ на автомобиле требует большого внимания и осторожности при проведении технического обслуживания или ремонтных работ. При выполнении необходимых работ, связанных с проверкой работоспособности исполнительных механизмов, систем и электрооборудования, в том числе и электронных систем управления, необходимо строго руководствоваться предупреждениями и правилами, предписанными инструкциями по техническому обслуживанию, эксплуатации и ремонту.

Лекция 9 - 10

ТРАНСМИССИЯ

Общее устройство трансмиссии.Трансмиссия автомобиля служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам и изменения величины и направления этого момента.

Конструкция трансмиссии автомобиля в значительной степени определяется числом его ведущих мостов. Наибольшее распространение получили автомобили с механическими трансмиссиями, имеющие два или три моста.

При наличии двух мостов ведущими могут быть оба или один из них, при наличии трех мостов — все три или два задних. Автомобили со всеми ведущими мостами могут быть использованы в трудных дорожных условиях, поэтому их называют автомобилями повышенной проходимости.

Для характеристики автомобилей применяют колесную формулу, в которой первая цифра указывает общее число колес, а вторая — число ведущих колес.

Рис.1. Схемы трансмиссий автомобилей: а – с одним задним ведущим мостом; б – с передним и задним ведущими мостами; в – с двумя задними мостами; г и д – с тремя ведущими мостами; е – с четырьмя ведущими мостами; 1 – сцепление; 2 – коробка передач; 3 и 6 – карданные валы; 4 и 8 – задние ведущие мосты; 5 – передний ведущий мост; 7 – раздаточная коробка.

Трансмиссия автомобиля с одним ведущим задним мостом (рис. 1)состоит из сцепления 1, коробки передач 2, карданной передачи и заднего ведущего моста 4, в который входят главная передача, дифференциал и полуоси.

У автомобилей с колесной формулой 4 х 4 в трансмиссию входят также совмещенные в один агрегат раздаточная 7 (рис. 1б)и дополнительная коробки, карданная передача к переднему ведущему мосту и передний ведущий мост 5.

В привод передних колес дополнительно входят карданные шарниры, соединяющие их ступицы с полуосями и обеспечивающие передачу крутящих моментов при повороте автомобиля. Если автомобиль имеет колесную формулу 6 х 4, то крутящий момент подводится к первому и второму задним мостом (рис. 1в).

В автомобилях с колесной формулой 6 х 6 крутящий момент ко второму заднему мосту подводится от раздаточной коробки 7 непосредственно через карданную передачу (рис. 1г)или через первый задний мост (рис.1б).

При колесной формуле 8 x 8 крутящий момент передается на все четыре моста. В таких автомобилях часто устанавливают два двигателя, каждый из которых передает крутящий момент на два моста (рис.1е).

Сцепление.