МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ
МСУД стали устанавливать на автомобили с середины 80-х годов прошлого века. Система управляет двигателем по оптимальным характеристикам и не требует каких-либо регулировок и обслуживания в эксплуатации, т.е. автомобиль оборудуется системой внутреннего диагностирования, в которой на колодку выводятся следующие контрольные точки системы электрооборудования:"+" аккумуляторной батареи, клемма "30" генератора, корпус ("масса") автомобиля, клеммы низкого напряжения катушки зажигания и датчик ВМТ поршня первого цилиндра. С помощью мотор-тестера система диагностирования позволяет определить: уменьшение компрессии в цилиндрах; степень разреженности и состояние аккумуляторной батареи; исправность генератора, стартера и системы зажигания.
Системы (управления, диагностирования) довольно сложные. Необходимо применять их только при максимальной надежности комплектующих изделий.
МСУД включает коммутатор и контроллер с различными датчиками. Применяемые у нас МСУД предназначены для управления зажиганием (моментом и энергией искрообразования) и электромагнитным клапаном карбюратора.
Управление зажиганием по оптимальным характеристикам осуществляется в зависимости от:
• частоты вращения коленчатого вала двигателя;
• давления во впускном коллекторе;
• температуры охлаждающей жидкости;
• положения дроссельной заслонки карбюратора.
Управление электромагнитным клапаном карбюратора осуществляется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя и положения дроссельной заслонки карбюратора.
Электромагнитный запорный клапан топливного жиклера холостого хода появился у нас впервые на ВАЗ-2103 (1973 г.). Он ограничивает поступление топлива и обеспечивает мгновенную остановку двигателя после выключения зажигания, т.е. предотвращает работу горячего двигателя после выключения зажигания. На автомобилях ВАЗ-2108, -2109 электромагнитный запорный клапан и концевой выключатель регулировочного винта количества смеси холостого хода в комплекте с электронным блоком управления уже составляли экономайзер принудительного холостого хода (ЭПХХ). ЭПХХ — первое управляемое устройство в системе питания карбюраторного двигателя.
ЭПХХ предназначен для экономии бензина при режимах принудительного холостого хода, когда педаль "газа" отпущена, а вращение коленчатого вала происходит принудительно "от колес" (торможение двигателем). При этом в связи с большим разряжением двигатель просто "высасывает" бензин из карбюратора.
Если электромагнитный клапан реагировал только на включение (открыт) и выключение (закрыт) зажигания, то при ЭПХХ клапан дополнительно отключается (закрыт) при 2100 мин-1, а включается (открыт) при 1900 мин~1. Блок управления отключает клапан только в том случае, если замкнут концевой выключатель карбюратора, т.е. если не нажат акселератор. При нажатом акселераторе клапан отключаться не будет (или включится, если был отключен).
Микрокомпьютер в МСУД выполняет следующие функции:
• с помощью датчиков измеряет частоту вращения коленчатого вала двигателя, давление во впускном коллекторе, температуру охлаждающей жидкости и определяет степень открытости дроссельной заслонки карбюратора;
• на основе информации, полученной от датчиков, выбирает из запоминающего устройства оптимальные углы опережения зажигания и требуемое состояние (закрытое или открытое) электромагнитного клапана карбюратора;
• производит интерполяцию (расчет промежуточных значений) углов опережения зажигания и вырабатывает управляющие сигналы для работы коммутатора.
Рассмотрим основные элементы МСУД: коммутатор и микрокомпьютер. В связи с миниатюризацией коммутатора его часто объединяют с микрокомпьютером. Такая схема МСУД, когда микрокомпьютер объединяет в себе функции микрокомпьютера и коммутатора.
Датчики синхронизации индуктивные, они генерируют импульс напряжения при прохождении в их магнитном поле штифта или зуба. Установочные зазоры датчиков в пределах 0,3—1,2 мм. Датчик начала отсчета 3 установлен на картере сцепления так, что он генерирует импульс напряжения в момент прохождения в его магнитном поле маркерного штифта, запрессованного в маховик. И этот момент соответствует положению ВМТ поршней первого и четвертого цилиндров (интервал между импульсами 360"). Датчик угловых импульсов 12 реагирует на зубья маховика, т.е. если число зубьев 128, то сигнал посылается 128 раз за оборот коленчатого вала или через 2,8125 градуса.
Датчик положения дроссельной заслонки и электромагнитный клапан относятся к карбюратору. Датчик сообщает о положении дроссельной заслонки (открыта, закрыта). Электромагнитный клапан, как отмечалось, управляется микрокомпьютером в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и положения дроссельной заслонки.
Иногда с целью увеличения надежности работы системы зажигания на каждый цилиндр устанавливают свою катушку, чтобы получить бесконтактное распределение высоковольтного напряжения при двухканальном коммутаторе. Одна катушка генерирует высоковольтные импульсы на свечи первого и четвертого цилиндров, а другая — на свечи второго и третьего цилиндров. Причем искровой разряд происходит одновременно на двух свечах зажигания, т.е. на два оборота коленчатого вала (4 такта) в каждом цилиндре происходит два искровых разряда: один рабочий (конец такта сжатия), а второй холостой (конец такта выпуска отработавших газов).
Рассмотренная МСУД, применяемая на части автомобилей ВАЗ, является наиболее простой как по объектам управления системой зажигания (не полностью электронная) и питания (карбюратор), так и по параметрам, учитываемым при обеспечении оптимального управления двигателем. К более сложным МСУД относится, например, система фирмы Bosch "Мотроник" (модификации 1.1; 1.3; 1.7; 2.7; 3.1; МЕ и др.) (рис. 21).
Цифровая система управления двигателем "Мотроник" объединяет системы управления зажиганием и питанием (впрыском). Управление осуществляется контроллером, представляющим собой специализированный микрокомпьютер, обрабатывающий по программе импульсы датчиков систем зажигания и питания согласно заложенному алгоритму.
В названии — "микропроцессорная система управления двигателем" (МСУД) упомянут микропроцессор, который представляет собой "мыслящую" часть микрокомпьютера.
При рассмотрении системы "Мотроник" воспользуемся терминологией, принятой в Европе. Главная часть системы управления двигателем (рис. 21) — контроллер (рис. 22). В состав контроллера входит микрокомпьютер (рис. 23), а в него, в свою очередь, входит процессор 8.
Система "Мотроник" объединяет в себе систему впрыска топлива "Джетроник" (модификации: К, КЕ, L, LЕ, 1.3, 14, LН, LH2.2 и др.) и систему полного электронного зажигания (У32) без распределителя с числом катушек зажигания, равным числу цилиндров.
Контроллер системы "Мотроник" выполняет следующие функции:
• управление системой впрыска топлива;
• управление системой зажигания и регулирование момента зажигания;
• распределение тока высокого напряжения;
• управление пуском холодного двигателя;
• регулирование холостого хода двигателя;
• регулирование частоты вращения коленчатого вала двигателя;
• самодиагностика.
Для упрощения рассмотрения системы "Мотроник" в функциональной схеме контроллера (рис. 22) выделено устройство управления (процессор), являющийся микрокомпьютером, что позволяет, не загромождая функциональную схему контроллера, показать отдельно функциональную схему микрокомпьютера (см. рис. 23).
Рассмотрим назначение основных датчиков системы "Мотроник".
Датчик положения коленчатого вала двигателя является общим для систем впрыска и зажигания. Он установлен на блоке цилиндров двигателя напротив зубчатого обода маховика и генерирует импульсы напряжения при прохождении в его магнитном поле обода маховика.
Датчик угловых импульсов установлен рядом с датчиком положения коленчатого вала двигателя и выдает на контроллер импульсы углового положения коленчатого вала, реагируя на зубья венца маховика. Одновременно по сигналам (импульсам) этого датчика можно определить положение поршней относительно ВМТ.
Датчик температуры охлаждающей жидкости имеет отрицательный температурный коэффициент, т.е. его сопротивление падает при увеличении температуры. Он установлен в головке цилиндров и выдает на контроллер сигналы температуры охлаждающей жидкости.
Датчик температуры поступающего воздуха также имеет отрицательный температурный коэффициент. Он встроен в измеритель расхода воздуха и с его выводов на контроллер поступают сигналы о температуре всасываемого воздуха.
Измеритель расхода воздуха определяет объем всасываемого воздуха за счет перемещения напорного диска, на оси которого установлен потенциометр, "преобразующий" угловое положение напорного диска в электрический сигнал. На основе информации, полученной от этого потенциометра, контроллер определяет нагрузку двигателя, поэтому измеритель расхода воздуха с потенциометром — это датчик нагрузки двигателя.
Появились датчики расхода (измерители массы) воздуха чисто электрические без громоздкой механической системы с напорным диском. Масса воздуха, поступающего в двигатель, измеряется по напряжению, необходимому для поддержания постоянной температуры проводника, чувствительного к изменениям температуры проходящего мимо него потока воздуха. Изменение "напряжения поддержания постоянной температуры" и является сигналом датчика расхода воздуха. Измерители массы воздуха, где воздух обдувает нагреваемый проводник, получили название термоанемо-метрических.Датчик углового положения дроссельной заслонки представляет собой потенциометр, установленный на оси заслонки.
Датчик детонации обеспечивает защиту двигателя от детонации. При этом имеется ввиду не детонация, вызванная низкооктановым бензином, а детонация, связанная с режимом работы двигателя. Например, при высокой температуре наружного воздуха в случае превышения нормальной рабочей температуры охлаждающей жидкости датчик детонации подает импульсы на контроллер, который вырабатывает команды на смещение угла опережения зажигания в сторону запаздывания до наступления детонации. Есть также датчики детонации, которые реагируют на увеличение жесткости сгорания смеси в цилиндрах двигателя. Общей особенностью датчиков детонации является то, что они предупреждают детонацию, реагируя на признаки скорого ее появления.
Система самодиагностики обнаруживает нарушения работы контроллера, элементов системы "Мотроник" и вводит их в запоминающее устройство контроллера.
При неисправности датчиков температуры охлаждающей жидкости, температуры поступающего воздуха, потенциометра измерителя расхода воздуха, контроллер начинает работать согласно величинам, принимаемым по "умолчанию" ("умолчание" — это выбор программой среднего значения переменной при отсутствии указаний извне). После возвращения контроллера к нормальному режиму использование величин, принимаемых по "умолчанию", прекращается.
Для облегчения поиска неисправностей предусмотрена возможность затребования текущих параметров с помощью контроллера и приведения в действие того или иного элемента системы.
Для поиска неисправностей, введенных в запоминающее устройство контроллера, необходимо использование диагностических стендов на фирменных СТОА.
В системе "Мотроник" (см. рис. 21) установлено дополнительное оборудование для пуска холодного двигателя. Горючая смесь обогащается при помощи электромагнитной пусковой форсунки, которая работает до тех пор, пока температура охлаждающей жидкости остается ниже определенного значения. Продолжительность работы пусковой форсунки ограничивается тепловым реле времени.
Бесперебойная работа двигателя на холостом ходу во время прогрева обеспечивается специальным клапаном, управляемым регулятором холостого хода и подводящим к двигателю дополнительное количество воздуха, минуя дроссельную заслонку.При работе прогретого двигателя на холостом ходу воздух подводится также по дополнительному воздушному каналу параллельно дроссельной заслонке.
Дата добавления: 2016-07-09; просмотров: 3003;