Система управления двигателем - Теория, обучающий материал

Сообщение

Корпус дроссельной заслонки с электрическим управлением ETC

: Корпус дроссельной заслонки с электрическим управлением ETC; Screenshot_17.jpg (193.45 КБ) 2171 просмотр

Благодаря электрическому управлению добиваются точного дозирования поступающего в двигатель воздуха и управления оборотами двигателя, что обеспечивает высокий ездовой комфорт. Более того, заслонка ETC задействована в системах курсовой устойчивости ESP, антипробуксовочной системе TCS, системе холостого хода и т. д. Вдобавок, благодаря отсутствию большого количества проводов и соединений, вероятность возникновения неисправности становится меньше, а надежность системы ETC — больше. При возникновении неисправности под действием пружины, расположенной в корпусе, заслонка занимает некоторое промежуточное положение, соответствующеe углу ее поворота в 5 градусов. Если раньше управление круиз-контролем или антипробуксовочной системой осуществлялось механически или путем изменения угла опережения зажигания, то теперь с установкой электрических дроссельных заслонок делать это стало гораздо проще.

Сообщение

Блок-схема управления электрической дроссельной заслонкой ETC

: Блок-схема управления электрической дроссельной заслонкой ETC; Screenshot_18.jpg (156.93 КБ) 2170 просмотров

Поскольку электрическая дроссельная заслонка механически не связана с педалью акселератора, на последней установлен датчик положения педали акселератора. Сигнал от датчика педали акселератора APS поступает в ЭБУ двигателя, который, в свою очередь, посылает сигнал управления на электродвигатель дроссельной заслонки. В результате по сигналу от блока управления электродвигатель открывает или закрывает заслонку. Точность управления и защита от поломок обеспечивается потенциометрическим датчиком положения дроссельной заслонки TPS, который посылает сигнал обратной связи в ЭБУ двигателя. Благодаря этому обеспечивается точность управления и высокая надежность работы дроссельного механизма. Эта система с легкостью выполнит запрос на снижение крутящего момента двигателя, полученный от других систем автомобиля. Здесь также не требуется дополнительных устройств (регуляторов) для управления холостым ходом.

Сообщение

Система впуска воздуха изменяемой геометрии

: Система впуска воздуха изменяемой геометрии; Screenshot_19.jpg (138.69 КБ) 2161 просмотр

Благодаря применению системы впуска изменяемой геометрии улучшается наполняемость цилиндров двигателя топливовоздушной смесью. В зависимости от исполнения в системе меняется длина впускного тракта или внутренний объем ресивера. Возможно применение сразу двух решений. Системой изменяемой геометрии VIS управляет ЭБУ двигателя с целью оптимизации работы двигателя на разных режимах, прежде всего в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель. На автомобилях KIA установлены системы разных типов. Это зависит от модели автомобиля и двигателя. Первый тип системы, показанный на данном рисунке, имеет два режима работы. При низких и средних оборотах двигателя заслонка находится в закрытом положении. Поэтому воздух, поступающий в двигатель, проходит по длинной впускной трубе коллектора. За счет резонансного эффекта, достигаемого при таком движении впускного воздуха, обеспечивается лучшее наполнение цилиндров на малых оборотах. Но на высоких оборотах резонансные колебания, распространяющиеся в потоке воздуха, незначительны, и создается сопротивление движению воздуха на впуске, что снижает КПД двигателя. Поэтому на этих режимах работы двигателя заслонка открывается, воздух проходит через короткую впускную трубу, что способствует повышению наполняемости цилиндров на высоких оборотах. Для получения сведений о критериях оценки работы системы на интересующем двигателе следует обращаться к заводской инструкции.

: Благодаря применению системы впуска изменяемой геометрии улучшается наполняемость цилиндров двигателя топливовоздушной смесью. В зависимости от исполнения в системе меняется длина впускного тракта или внутренний объем ресивера. Возможно применение сразу двух решений. Системой изменяемой геометрии VIS управляет ЭБУ двигателя с целью оптимизации работы двигателя на разных режимах, прежде всего в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель. На автомобилях KIA установлены системы разных типов. Это зависит от модели автомобиля и двигателя. Первый тип системы, показанный на данном рисунке, имеет два режима работы. При низких и средних оборотах двигателя заслонка находится в закрытом положении. Поэтому воздух, поступающий в двигатель, проходит по длинной впускной трубе коллектора. За счет резонансного эффекта, достигаемого при таком движении впускного воздуха, обеспечивается лучшее наполнение цилиндров на малых оборотах. Но на высоких оборотах резонансные колебания, распространяющиеся в потоке воздуха, незначительны, и создается сопротивление движению воздуха на впуске, что снижает КПД двигателя. Поэтому на этих режимах работы двигателя заслонка открывается, воздух проходит через короткую впускную трубу, что способствует повышению наполняемости цилиндров на высоких оборотах. Для получения сведений о критериях оценки работы системы на интересующем двигателе следует обращаться к заводской инструкции.

Система впуска воздуха изменяемой геометрии; Screenshot_20.jpg (223.55 КБ) 2161 просмотр

Показанная система имеет три режима работы: низкий, средний и высокий. На низких оборотах двигателя резонансная и переключающая заслонки закрыты, что исключает влияние одного цилиндра на работу другого и улучшает наполняемость цилиндров. На средних режимах (около 3000 об/мин, точная информация приведена в заводской инструкции) резонансная заслонка открывается и соединяет оба ряда впускных каналов (левый и правый). За счет пульсации давления во впускной системе, созданной противоположным рядом цилиндров, происходит «докачка» дополнительной порции воздуха в данный ряд и наоборот. На высоких оборотах также открывается переключающая заслонка во впускном коллекторе (примерно при 5000 об/мин, точная информация приведена в заводской инструкции) и сокращает длину впускного тракта, повышая наполняемость цилиндров. Для получения сведений о критериях оценки работы системы на интересующем двигателе следует обращаться к заводской инструкции.

: Система впуска воздуха изменяемой геометрии; Screenshot_21.jpg (208.01 КБ) 2161 просмотр

Данный тип системы изменяемой геометрии впускного трубопровода VIS позволяет повысить наполняемость цилиндров в диапазоне малых и средних оборотов двигателя. При частоте вращения двигателя ниже и выше заданного значения заслонка VIS открыта. В среднем диапазоне частот она закрыта, если датчик положения дроссельной заслонки TPS показывает превышение определенного значения угла ее поворота. Воздух поступает в каждый ряд цилиндров раздельно. Приведены значения рабочих параметров: частота вращения двигателя 1400-3950 об/мин, угол открытия заслонки по датчику TPS выше 25%. При этих условиях переключающая заслонка закрыта, в противном случае — открыта. Для получения сведений о критериях оценки работы системы на интересующем двигателе следует обращаться к заводской инструкции.

Сообщение

Управление изменением фаз газораспределения (CVVT)

: Управление изменением фаз газораспределения (CVVT); Screenshot_22.jpg (225.05 КБ) 2160 просмотров

Непрерывное регулирование фаз газораспределения — это новейшая технология, которая позволяет влиять на количество поступающего в двигатель свежего заряда. В этой системе фазы газораспределения изменяются с помощью подвижного лопастного колеса. Например: в исходном состоянии лопастное колесо занимает крайнее левое положение, возникает задержка открытия впускного клапана, что приводит к полному отсутствию перекрытия клапанов. Соответственно, уменьшается перетекание части впускного воздуха через выпускной клапан. На высоких оборотах подобная установка фаз газораспределения может привести к тому, что отработавший газ вследствие инерции не успеет полностью покинуть камеру сгорания двигателя, что приведет к снижению объема свежего заряда. Поэтому на этих режимах необходимо увеличить перекрытие клапанов для повышения КПД двигателя. В обычном двигателе найден компромисс меду этими двумя целями, но в двигателе с системой CVVT решаются обе задачи: благодаря изменяемому углу перекрытия клапанов достигается высокая наполняемость свежим зарядом на разных оборотах двигателя. Наиболее широкое распространение получили системы, в которых изменяется момент открытия впускных клапанов. Вместе с тем, данная технология позволяет также одновременно регулировать фазы впускных и выпускных клапанов. Положением подвижного лопастного колеса управляет блок ЭБУ двигателя при помощи электромагнитного клапана. ЭБУ управляет степенью открытия клапана, изменяя сигнал широтно-импусльсной модуляции. Если он равен 0%, устройство CVVT работает в режиме задержки, так как в полость камеры запаздывания подается масло, а полость камеры опережения соединена со сливом. Если сигнал широтно-импульсной модуляции равен 100%, то фазорегулятор выходит на режим опережения. Для повышения надежности работы системы ЭБУ осуществляет цикл ее самоочистки всякий раз при включении зажигания. При этом клапан фазорегулятора OCV 10 раз быстро перемещается, что приводит к удалению масляных отложений. Если водитель запустил двигатель до окончания самоочистки, этот цикл будет выполнен при выключении зажигания.

Сообщение

Диаграмма режимов системы CVVT

: Диаграмма режимов системы CVVT; Screenshot_23.jpg (166.31 КБ) 2166 просмотров

Как показано на рисунке, момент открытия и закрытия впускных клапанов зависит от частоты вращения двигателя и его нагрузки. Помимо увеличения выходной мощности система позволяет снизить выбросы вредных веществ отработавших газов, прежде всего оксидов азота NOX за счет эффекта внутренней рециркуляции газов, возникающего при перекрытии клапанов. Кроме того, повышается топливная экономичность благодаря снижению потерь на дросселирование вследствие увеличения перекрытия на высоких оборотах и снижения — на низких. Малое перекрытие клапанов обеспечивает стабильное протекание процесса сгорания и более устойчивую работу двигателя на холостом ходу. Основные преимущества: повышаются выходная мощность и крутящий момент на низких оборотах двигателя, снижаются выбросы вредных веществ.

Сообщение

Контроль за снижением токсичности

: Контроль за снижением токсичности; Screenshot_24.jpg (229.5 КБ) 2162 просмотра

Самым важным условием снижения уровня вредных веществ является организация замкнутого контура управления распределенным впрыском топлива MPI. Он позволяет системе в режиме обратной связи контролировать состав отработавшего газа и путем адаптации количества впрыскиваемого топлива поддерживать состав рабочей смеси, близкий к стехиометрическому. Если эти циклы непрерывны, такое регулирование называют замкнутым контуром управления. Стехиометрическое соотношение обеспечивает максимальный уровень преобразования токсичных компонентов отработавших газов в трехкомпонентном катализаторе:  = 1. Состав отработавшего газа, а именно содержание в нем остаточного кислорода, измеряется кислородным датчиком. На некоторых типах двигателей и определенных системах впрыска может устанавливаться несколько кислородных датчиков. На отдельных рабочих режимах, прежде всего на холостом ходу и при равномерном движении, ЭБУ двигателя корректирует продолжительность впрыска по сигналам от кислородного датчика. Кислородный датчик контролирует содержание кислорода в потоке отработавшего газа и вырабатывает сигнал напряжения для ЭБУ двигателя. ЭБУ постоянно получает сигнал напряжения от датчика, который позволяет ему определить насколько обогащена или обеднена смесь по сравнению с  = 1. В замкнутом контуре управления сигнал кислородного датчика быстро изменяется от минимального до максимального значения и наоборот в зависимости от состава смеси. Это связано с тем, что в результате корректирования количества впрыскиваемого топлива невозможно достичь значения , равного единице. Поэтому скорректированный состав рабочей смеси получается чуть богаче или беднее, чем  = 1, что и регистрирует кислородный датчик. Но если изменения состава смеси происходят быстро, а отработавшие газы интенсивно смешиваются при движении в выпускном коллекторе и катализаторе, среднее значение коэффициента избытка воздуха будет равным единице.

: Контроль за снижением токсичности; Screenshot_25.jpg (167.46 КБ) 2162 просмотра

Приблизительно 20% всех выбросов углеводородов в автомобиле возникает в результате испарения топлива, например из топливного бака. Система улавливания паров топлива EVAP предназначена для хранения и удаления паров топлива, возникающих в топливной системе, прежде всего — в топливном баке в результате испарения. Пары топлива не выпускаются в атмосферу, тем самым загрязняя воздух, а накапливаются в адсорбере не только при движении автомобиля, но и во время его стоянки с выключенным двигателем. Затем система EVAP направляет пары топлива во впускной коллектор, где они одновременно с топливовоздушной смесью сгорают в цилиндрах двигателя. Процессом подачи паров топлива во впускной коллектор управляет ЭБУ двигателя с помощью электромагнитного клапана продувки адсорбера. Этот клапан обеспечивает рециркуляцию паров топлива только при замкнутом контуре управления составом смеси. В этом случае дополнительное обогащение смеси парами топлива компенсируется снижением количества впрыскиваемого топлива. Поэтому для работы клапана продувки адсорбера должны быть соблюдены следующие условия: температура охлаждающей жидкости двигателя выше 80°C, контур управления составом смеси замкнут, отсутствует максимальная нагрузка на двигатель. ЭБУ двигателя контролирует работу клапана по следующим параметрам: частота вращения двигателя, температура охлаждающей жидкости, напряжение кислородного датчика, расход воздуха и проверка системы продувки. Клапан продувки адсорбера приводится в действие системой управления с помощью разрежения во впускном коллекторе. Создание разрежения прекращается и возобновляется электромагнитным клапаном с управлением в виде широтно-импульсной модуляции. Отслеживая показания кислородного датчика и контролируя продолжительность впрыска топлива при продувке адсорбера, ЭБУ двигателя фиксирует снижение содержания остаточного кислорода в отработавшем газе и моментально реагирует на обогащение смеси. Работу электромагнитного клапана можно проверить: измерением формы управляющего сигнала (импульсная модуляция), проверкой клапана с помощью вакуумметра. Неправильная работа системы EVAP может привести к: затрудненному запуску двигателя, ухудшению эксплуатационных качеств автомобиля, обогащению топливовоздушной смеси.

Сообщение

Управление продолжительностью впрыска

: Управление продолжительностью впрыска; Screenshot_26.jpg (316.23 КБ) 2161 просмотр

Для того чтобы точнее осуществлять подачу топлива в цилиндры двигателя, расчет продолжительности впрыска производится в три этапа:
Этап 1, базовая величина продолжительности впрыска
Для ее определения используются сигналы следующих датчиков: датчика массового расхода воздуха, абсолютного давления во впускном коллекторе и частоты вращения коленчатого вала двигателя (CKP). ЭБУ двигателя рассчитывает базовую продолжительность впрыска в зависимости от оборотов двигателя и расхода воздуха, который определяет нагрузку на двигатель. При увеличении любого из этих параметров продолжительность впрыска также возрастает.

[justify]Этап 2, условия коррекции продолжительности впрыска
Для коррекции продолжительности впрыска используются показания следующих датчиков: датчика температуры охлаждающей жидкости двигателя ECT, температуры воздуха на впуске IAT, положения дроссельной заслонки TPS и кислородного датчика (только при замкнутом контуре управления). Базовая продолжительность впрыска корректируется при изменении этих параметров. Если температуры двигателя и впускного воздуха повышаются, продолжительность впрыска снижается. При открытии дроссельной заслонки одновременно увеличивается и количество впрыскиваемого топлива. Количество впрыскиваемого топлива периодически увеличивается и уменьшается в зависимости от сигнала кислородного датчика.
[/justify]

Этап 3, компенсация напряжения аккумуляторной батареи
Последний этап состоит в компенсации напряжения аккумуляторной батареи. Между моментом подачи сигнала на открытие форсунки со стороны ЭБУ двигателя и ее фактическим открытием возникает временная задержка. Она зависит от нарастания силы магнитного поля в катушке форсунки. При снижении напряжения аккумуляторной батареи продолжительность задержки возрастает. В этих условиях ЭБУ увеличивает продолжительность впрыска, а значит и управляющего сигнала на форсунку.

Сообщение

Коррекция топливоподачи

: Коррекция топливоподачи; Screenshot_27.jpg (166.49 КБ) 2160 просмотров

Коррекция по температуре воздуха на впуске
Плотность воздуха зависит от его температуры; топливоподача корректируется при изменении температуры воздуха относительно базового значения в 20°C. Поэтому показателем изменения температуры является количество впрыскиваемого топлива: 1. Увеличение объема топливоподачи выражается цифрами, превышающими значение равное единице. Например, 1,1 означает, что топливоподача увеличилась на 10%. Уменьшение объема топливоподачи, соответственно, выражается величинами меньше единицы. Среди параметров, выдаваемых ЭБУ в процессе диагностики, этих показателей нет.

Коррекция по температуре охлаждающей жидкости (обогащение при прогреве)
Когда двигатель не прогрет, топливо испаряется медленно. При температурах ниже 70°C степень обогащенности топливовоздушной смеси зависит от температуры охлаждающей жидкости. Это сделано для того, чтобы не возникало проблем с приемистостью и управляемостью. При очень низких температурах продолжительность впрыска увеличивается почти в два раза по сравнению с прогретым двигателем.

Коррекция по нагрузке
В диапазоне средних и высоких нагрузок на двигатель продолжительность подачи топлива форсунками увеличивается на 30%. Коррекция выполняется по сигналам датчиков расходомера воздуха, угла поворота дроссельной заслонки и частоты вращения вала двигателя. По мере увеличения нагрузки на двигатель растет и продолжительность впрыска.

Компенсация напряжения аккумуляторной батареи
Если бортовое напряжение питания низкое, время открытия форсунок необходимо увеличить, так как в этом случае требуется больше времени для подъема иглы клапана и полного открытия распылителя форсунки. Поэтому продолжительность впрыска должна быть отрегулирована в зависимости от коэффициента коррекции по напряжению, чтобы обеспечить требуемый объем топливоподачи.