Электронная система управления двигателем — мозг, глаза и руки системы
Нужно отметить, что подобные системы управления используются и у бензиновых двигателей, и у дизельных агрегатов В этот раз уделим внимание первым. Итак, современный блок контроля мотора управляет такими узлами:
- впрыск;
- зажигание;
- топливная система;
- впуск и выпуск;
- система охлаждения;
- вакуумный усилитель тормозов;
- рециркуляция выхлопных газов;
- устройства улавливания паров бензина.
Электронный мозг, заключённый в блоке где-то между мотором и салоном автомобиля – это лишь часть системы. Чтобы обеспечить контроль и управление параметрами силового агрегата, нужны ещё кое-какие приспособления – датчики и исполнительные устройства. Датчики являются глазами и ушами системы управления двигателем и их поистине огромное количество.
Так, к примеру, у технологии MED-Motronic (технология непосредственного впрыска), презентованной компанией Bosch в 2000 году, используется их более 13, расположившихся во всех уголках мотора. Среди них такие: датчик давления горючего в контуре низкого давления, положения педали газа, оборотов силового агрегата, температуры масла, воздуха во впускном коллекторе и охлаждающей жидкости, кислородные датчики и множество других.
На основе информации, поступившей от них и в соответствии с программами, заложенными в памяти, электронный блок принимает решение о тех или иных действиях и посылает сигналы на исполнительные устройства.
Если датчики – это глаза и уши, то исполнительные устройства – это руки электронной системы управления двигателем. Подчиняются ей самые разные элементы, например, топливный насос, катушки зажигания, форсунки цилиндров мотора, дроссельная заслонка, термостаты охлаждающей системы, вентилятор и ещё много, много других.
Устройство ЭСУД
В этом разделе мы рассмотрим то, что входит в состав контроллера, как он работает и за счет чего происходит контроль над мотором и прочими элементами. Если же брать как пример электронных систем максимально простой автомобиль, те же самые первые инжекторные автомобили ВАЗ, где компьютер управляет только мотором, то здесь все остальные элементы машины чисто механические. А блок выглядит чуть больше коммутатора от бесконтактного зажигания.
Устройство контроллера
Электронная система управления двигателем включает в себя массу различных элементов, главным из которых, конечно же, является бортовой компьютер. Представляет он из себя микропроцессорное устройство имеющие специальное назначение. Внутри располагается почти то же самое, что и у обычного настольного компьютера: оперативное запоминающие устройство (ОЗУ) и программируемое постоянное устройство запоминания (ППЗУ). ОЗУ необходимо компьютеру, чтобы хранить постоянно изменяющуюся информацию, например, характер работы двигателя в определенный момент. Здесь же храниться и все ошибки, что возникают в процессе работы машины, отсюда берутся эти показания и высвечиваются на приборной панели водителя в виде специальных ламп, или же, при наличии экрана, пишется непосредственно кода ошибки. При отключении питания все, что было записано в ОЗУ стирается.
Постоянная память хранит в себе заложенную программу по управлению двигателем на все случаи жизни. Это программа представляет собой алгоритм команд для правильно работы мотора, все калибровочные настройки. Это своеобразный жесткий диск компьютера, который независимо от наличия питания хранит всю заложенную информацию в себе. К слову, неоднозначный чип-тюнинг занимается именно изменением программы машины на более комфортабельную. Так, в зависимости от пожеланий клиента может быть установлена программа, которая бы увеличивала мощность мотора, но при этом повышался бы расход. С другой стороны, посредство замены программы можно добиться повышения экономичности автомобиля, но упадет тяга. Это очень удобно: можно подкорректировать работу мотора в зависимости от насущных потребностей.
Принцип работы
В свое работе компьютер использует показания с датчиков, основываясь на них, формируется задача для всех исполнительных устройств. В их число входят такие элементы, как топливный насос, форсунки в головке блока, система зажигания и прочее. К тому же. В задачи контроллера входит и диагностика правильности работы всех систем машины. Так называемая система самодиагностики. Если же находится какая-то неисправность, то загорается соответствующая лампа на приборной панели, или же просто запоминается код ошибки.
Говоря о контроле над мотором, то здесь главной задачей является непосредственно управление впрыском топлива. Происходить это должно в точный момент и в определённой последовательности, в зависимости от порядка работы двигателя и от нагрузки на двигатель в этот момент. Среди датчиков можно обнаружить такие: датчик положения распределительного и коленчатого вала, датчик массового расхода воздуха, датчик положения педали акселератора, датчик положения дроссельной заслонки, и масса прочих. Все они вкладывают свою лепту в процесс смесеобразования и момента впрыска топлива в цилиндры. К слову, консистенция топлива также регулируется компьютером. Топливно-воздушная смесь образовывается во впускном коллекторе, и она всегда готова к впрыску. Впрыск происходит посредством форсунок. Система зажигания также контролируется блоком управления, искра подается точно в момент, когда поршень находится в верхней мертвой точке, топливо уже впрыснуто, а все клапана закрыты.
Соленоидный исполнительный механизм для управления количеством впрыскиваемого топлива
Соленоидный исполнительный механизм (2) соединен с втулкой управления (6) через вал. Подобно управляемому механически ТНВД, поперечные каналы открываются или закрываются в зависимости от положения втулки управления. Количество впрыскиваемого топлива может изменяться между нулевым и максимальным значениями (т.е. запуска холодного двигателя). Пользуясь датчиком угла поворота (т.е. потенциометром), угол поворота вращающегося исполнительного механизма (привода) и, таким образом, положение втулки ynpaвления (1 — датчик положения втулки управления) сообщаются ECU и используется для определения количества впрыскиваемого топлива в зависимости от оборотов двигателя. Когда к исполнительному механизму не приложено напряжение, его возвратные пружины уменьшают количество впрыскиваемого топлива до нуля. (3 — электромагнитный клапан остановки двигателя, 4 — плунжер подачи).
Дизельное чудо Bosch. Как оно устроено?
Конструктивно систему Common Rail можно разделить на такие основные элементы:
- контур низкого давления;
- топливный насос высокого давления (ТНВД);
- регулятор и датчик давления;
- топливную рампу;
- форсунки;
- блок управления.
Контур низкого давления, в принципе, ничего особенного собой не представляет. Тут стандартный набор – бак, подкачивающий насос, несколько фильтров и подогревающие приспособления.
Главная цель этого узла предоставить ТНВД нужное количество горючего, которое затем под его напором будет вкачано в топливную рампу.
Задача рампы — накапливание большого количества топлива под высоким давлением.
В рампу встраиваются датчик и регулятор давления. Первый контролирует параметры топлива, а второй – поддерживает необходимое давление для оптимальной работы двигателя в конкретный момент времени.
Ну и конечно, форсунки. В системе Common Rail их можно назвать настоящим произведением технического искусства.
Так как форсункам приходится функционировать в условиях высокого давления и температуры, к ним предъявляются особые конструктивные требования.
К тому же, они должны очень быстро реагировать на команды блока управления.
Описанными чертами обладают пьезофорсунки и электрогидравлические форсунки – быстрые, надёжные, крепкие.
Управляет всем этим безобразием на основе разработанных программ и информации, поступающей от россыпи всевозможных датчиков, ЭБУ.
Отдельного внимания заслуживает алгоритм впрыска дизельного топлива в системе Common Rail. Как мы уже говорили, форсунки в ней открываются и закрываются очень быстро, что позволило реализовать довольно хитрую схему.
Так, процесс впрыска разбит на несколько этапов – предварительный, основной и финальный (дополнительный).
Благодаря такой разбивке инженеры добились максимальной эффективности сгорания солярки, меньшей шумности мотора и наилучшей экологичности.
И в завершении несколько слов и плюсах и минусах Common Rail.
О некоторых положительных сторонах мы сказали в предыдущем абзаце – двигатели, оборудованные данной технологией, экономичны, работают тихо и имеют низкий уровень выбросов вредных веществ.
В дополнение ко всему, такие моторы могут похвастаться завидными эксплуатационными характеристиками.
Всё это повлияло на выбор автопроизводителей – более 80% всех машин с дизельным мотором, выпущенных в последние годы, оборудованы именно Common Rail.
Недостатки тоже имеются. Например, сложность обслуживания, дороговизна запчастей, зависимость работоспособности системы от герметичности каждого её элемента.
Надеюсь, друзья, эта статья «Система впрыска Common Rail» была полезна для вас.
Подписывайтесь на наш блог, делитесь ссылками на него со своими знакомыми, а мы будем радовать Вас новыми и интересными статьями.
Кстати, почитайте про насос-форсунки!
Успокоитель потока
В магистрали наддува после турбонагнетателя установлен успокоитель потока. Он предназначен для снижения шума от работы турбонагнетателя.
Конструкция и принцип действия
При необходимости разгона с максимальным ускорением турбонагнетатель должен как можно быстрее создать давление наддува. Колесо турбины и насосное колесо быстро ускоряются, и мощность турбонагнетателя достигает своего предела. В результате в воздушном потоке могут возникать перепады давления, создающие шум в магистрали наддува.
Поток наддувочного воздуха приводит в колебание воздух в резонансных полостях. Эти колебания имеют частоту, близкую к частоте шумов наддувочного воздуха. При сложении звуковые колебания от наддувочного воздуха и от резонансных полостей успокоителя подавляют друг друга, и интенсивность шума снижается до минимума.
Устройство и принцип работы системы Common Rail
Схема и детали системы
Высокое давление 230-1800 бар.
Давление в обратной магистрали форсунок, 10 bar.
Давление в напорной магистрали, Давление в обратной магистрали.
1. Подкачивающий топливный насос. Осуществляет постоянную подкачку топлива в напорную магистраль.
2. Топливный фильтр с клапаном предварительного подогрева. Клапан предварительного подогрева препятствует при низких температурах окружающей среды засорению фильтра кристаллизующимися парафинами.
3. Дополнительный топливный насос. Подаёт топливо из напорной магистрали к топливному насосу.
4. Сетчатый фильтр. Предохраняет насос высокого давления от попадания инородных частиц.
5. Датчик температуры топлива. Измеряет текущую температуру топлива.
6. Насос высокого давления (ТНВД). Создаёт давление, необходимое для работы системы впрыска.
7. Клапан дозирования топлива. Регулирует количество топлива, которое необходимо подать в аккумулятор высокого давления.
8. Регулятор давления топлива. Регулирует давление топлива в магистрали высокого давления.
9. Аккумулятор давления (топливная рампа). Накапливает под высоким давлением топливо,необходимое для впрыска во все цилиндры.
10. Датчик давления топлива. Измеряет текущее давление топлива в магистрали высокого давления.
11. Редукционный клапан. Поддерживает давление в обратной магистрали форсунок системы впрыска на уровне 10 бар. Такое давление необходимо для работы форсунок.
12. Форсунки.
Система впрыска Common Rail
Система впрыска Common Rail представляет систему впрыска топлива для дизельных двигателей с аккумулятором высокого давления. Термин «Common Rail» означает «общая балка или рампа» и служит для обозначения общей топливной рампы (аккумулятора давления) для всех форсунок ряда цилиндров.
В данной системе процесс впрыска отделён от процесса создания высокого давления. Необходимое для системы впрыска высокое давление создаётся с помощью отдельного топливного насоса высокого давления (ТНВД). Топливо, находящееся под высоким давлением, накапливается в аккумуляторе давления (топливной рампе) и через короткие топливопроводы высокого давления подаётся к форсункам. Управление системой впрыска Common Rail осуществляется системой управления двигателя Bosch EDC.
Система впрыска Common Rail располагает большими возможностями для регулирования давления и параметров впрыска в соответствии с режимом работы двигателя. Это создает хорошие предпосылки для удовлетворения постоянно растущих требований к системе впрыска в плане улучшения экономичности, снижения токсичности ОГ и шумности двигателя.
В данной системе впрыска Common Rail используются пьезоэлектрические форсунки.
Управление форсунками осуществляется исполнительным механизмом, основанном на использовании пьезоэлемента. Скорость переключения такого механизма во много раз выше, чем у форсунки с электромагнитным клапаном.
Кроме того, масса подвижной иглы у распылителя пьезоэлектрической форсунки примерно на 75 % меньше, чем у форсунки с электромагнитным приводом.
Это обеспечивает пьезоэлектрическим форсункам следующие преимущества:
* короткое время переключения * возможность произвести несколько впрысков в течение рабочего такта * точность дозировки впрыска
Работа пьезофорсунки Common Rail
И для интереса. Как изготавливается форсунка Common Rail Piezo на заводе.
Процесс впрыска
Высокая скорость переключения пьезоэлектрической форсунки позволяет гибко и с высокой точностью управлять фазами впрыска и дозировать подачу топлива. Благодаря этому управление процессом впрыска топлива может осуществляется в точном соответствии с потребностью двигателя в определённый момент времени. За время такта может быть произведено до пяти отдельных впрысков.
ТНВД
Насос высокого давления представляет собой одноплунжерный насос. Привод насоса осуществляется через зубчатый ремень коленвала с частотой, равной частоте оборотов двигателя. ТНВД предназначен для создания в топливной магистрали давления до 1800 бар, необходимого для работы системы впрыска. С помощью двух кулачков, развёрнутых на приводном вале на 180°, скачок давления формируется синхронно с впрыском во время рабочего такта конкретного цилиндра. Это обеспечивает равномерную нагрузку привода насоса и снижает колебания давления в области высокого давления. Для снижения трения при передаче усилия от приводных кулачков к плунжеру насоса между ними установлен ролик.
Устройство насоса высокого давления
Схематическое представление насоса высокого давления.
Источник
Таблица масс ЭСУД в различных автомобилях
Массой в ЭСУД обычно выступает корпус машины. Если какой-то из контактов с массой теряет надежность, электросхема нарушается, качество работы системы падает. Например, двигатель начинает произвольно менять режим работы, набирая или сбрасывая обороты без участия водителя. Чтобы справиться с такой проблемой, надо знать места заземления ЭСУД.
| Модели | Точки заземления |
| Семейство АвтоВАЗ 2108-9 и 13-15 1. | Масса ЭСУД берется с двигателя, с болтов, крепящих заглушку с правой стороны головки блока. В контроллерах BOSCH 7.9.7 или Январь 7.2, масса берется со шпильки, крепящей каркас центральной консоли приборной панели к тоннелю пола (внутри центральной консоли, под пепельницей). |
| Семейство ВАЗ 2110-12, 1,5L. | С болтов на левой стороне головки блока. |
| Семейство ВАЗ 2114, 21124 1,6L. | Контроллеры BOSCH 7.9.7 или Январь 7.2. Масса на четыре катушки зажигания с болта М6, масса на ЭСУД – со шпильки на кронштейне крепления ЭБУ, слева. На шпильку – от моторного щита. Здесь возможны проблемы, надо подтянуть постоянно разбалтывающуюся гайку. |
| Нива с контроллером Bosch MP 7.0. | С болтов, крепящих заглушку, на месте распределителя зажигания – трамблера. |
| Нива с контроллером Bosch М 7.9.7. | Масса берется с кузова, со шпилек его крепления. Частая проблема – клемма намного толще, чем нужно для равномерного прижатия корончатой шайбы к кузову. |
| Шевроле Нива с контроллером Bosch MP 7.0. | Масса берется с двигателя, со шпилек М8 в его нижней левой части, под модулем зажигания. |
| Приора | С на крепления ЭБУ (на кронштейне). |
| Калина | Контакт для массы находится справа на двигателе, на кронштейне крепления впускного коллектора. |
| Модельный ряд 2104-07. | Старые контроллеры. Масса берется с болта, притягивающего кронштейн крепления модуля зажигания к мотору. |
| Газель с двигателем 405, 406 | С приварной шпильки на площадке над правым лонжероном, под свесом моторного щита. |
| УАЗ Патриот с Микас 11 Е2 | Контакт от кузова через приварную шпильку в нижней части левого брызговика. |
ЭБУ — устройство, принцип работы
ЭБУ — электронный блок управления двигателем автомобиля, его другое название — контроллер. Он принимает информацию от многочисленных датчиков, обрабатывает ее по особым алгоритмам и, отталкиваясь от полученных данных, отдает команды исполнительным устройствам системы.
Обмен информацией ведется посредством CAN-шины, которая объединяет все электронные и цифровые системы современного автомобиля в одну сеть.
Благодаря такому подходу можно оптимизировать работу двигателя: расход топлива, подачу воздуха, мощность, крутящий момент и др.
Основными функциями ЭБУ являются:
- управление и контроль за впрыском топлива в инжекторных двигателях;
- контроль за зажиганием;
- управление фазами газораспределения;
- регулировка и поддержание температуры в охлаждающей системе двигателя;
- контроль за положением дроссельной заслонки;
- анализ состава выхлопных газов;
- контроль за работой системы рециркуляции отработанных газов.
Кроме того на контроллер поступает информация о положении и частоте вращения коленчатого вала, текущей скорости движения транспортного средства, о напряжении в бортовой сети автомобиля. Также ЭБУ оснащен системой диагностики и в случае обнаружения каких-либо неполадок или сбоев информирует о них владельца посредством кнопки Check-Engine.
При проведении диагностики специалисты подключают к контроллеру через разъем сканирующее устройство, на экран которого выводятся все коды ошибок, а также информация о состоянии двигателя.
Устройство электронного блока управления двигателем.
Контроллер представляет из себя электронную плату с микропроцессором и запоминающим устройством, заключенную в пластиковый или металлический корпус. На корпусе имеются разъемы для подключения к бортовой сети автомобиля и сканирующему устройству. ЭБУ обычно устанавливается либо в подкапотном пространстве, либо в переднем торпедо со стороны пассажира, за бардачком. В инструкции обязательно должно быть указано место расположения контроллера.
Для нормального функционирования в блоке управления применяется несколько типов памяти:
- ППЗУ — программируемое постоянное запоминающие устройство — здесь содержатся основные программы и параметры работы двигателя;
- ОЗУ — оперативная память, используется для обработки всего массива данных, сохранения промежуточных результатов;
- ЭРПЗУ — электрически репрограммируемое запоминающее устройство — применяется для хранения различной временной информации: коды доступа и блокировки, а также считывает информацию о пробеге, времени работы двигателя, расходе топлива.
Программное обеспечение ЭБУ состоит из двух модулей: функционального и контрольного. Первый отвечает за прием данных и их обработку, отправляет импульсы на исполняющие устройства. Контрольный модуль отвечает за корректность входящих сигналов от датчиков и в случае обнаружения каких-либо расхождений с заданными параметрами проводит корректирующие воздействия, либо полностью блокирует работу двигателя.
Необходимость в перепрограммировании может возникать при проведении чип-тюнинга двигателя для повышения его мощности и улучшения технических характеристик. Провести данную операцию можно только при наличии сертифицированного программного обеспечения. Однако, производители автомобилей очень неохотно делятся данной информацией, поскольку не в их интересах, чтобы пользователи самостоятельно изменяли настройки.
Ремонт и замена ЭБУ.
Если контроллер выходит из строя или работает некорректно, то прежде всего это отображается в провалах в работе двигателя, а иногда и в полной его блокировке. Check Engine может постоянно высвечивать ошибку, которую невозможно удалить. Основные причины выхода ЭБУ из строя это:
- перегрузка, воздействие короткого замыкания;
- влияние внешних факторов — влага, коррозия, удары, вибрация.
Кроме того любой микропроцессор перегревается, если система охлаждения выходит из строя.
Ремонт, равно как и замена блока управления обойдутся не дешево. Оптимальным вариантом будет приобретение нового блока. Чтобы его подобрать, нужно знать все параметры машины
