Система управления двигателем - Теория, обучающий материал

Пт июн 13, 2025 9:44 am

Диаграмма режимов системы CVVT

: Диаграмма режимов системы CVVT; Screenshot_23.jpg (166.31 КБ) 190 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.

Пт июн 13, 2025 9:46 am

Контроль за снижением токсичности

: Контроль за снижением токсичности; Screenshot_24.jpg (229.5 КБ) 186 просмотров

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) 186 просмотров

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.

Пт июн 13, 2025 9:48 am

Управление продолжительностью впрыска

: Управление продолжительностью впрыска; Screenshot_26.jpg (316.23 КБ) 185 просмотров

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.

Пт июн 13, 2025 9:49 am

Коррекция топливоподачи

: Коррекция топливоподачи; Screenshot_27.jpg (166.49 КБ) 184 просмотра

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.

Пт июн 13, 2025 10:06 am

Управление пуском и прогревом двигателя

: Управление пуском и прогревом двигателя; Screenshot_28.jpg (159.96 КБ) 179 просмотров

Для обеспечения точного впрыска топлива при пуске/прокручивании двигателя стартером ЭБУ задействует программу расчета количества впрыскиваемого топлива в зависимости от температуры охлаждающей жидкости двигателя. Как только базовое значение продолжительности впрыска определено, осуществляются корректировки по температуре окружающего воздуха и напряжению батареи, которое в момент пуска снижается. Для работы форсунок необходимы следующие два сигнала: сигнал датчика положения коленчатого вала CKP и сигнал датчика положения распределительного вала CMP. Если при пуске сигнал от датчика положения коленчатого вала не приходит, ЭБУ не может рассчитать моменты открытия форсунок. Датчик положения распределительного вала CMP необходим для определения момента впрыска в каждый цилиндр (определяет положение ВМТ 1 го цилиндра). Его сигнал необходим во время пуска двигателя; как только он получен, ЭБУ начинает проводить расчеты исключительно по сигналам датчика угла поворота коленчатого вала. Если в момент пуска двигателя сигналы о частоте вращения вала двигателя и объеме подаваемого воздуха ошибочны, все форсунки начинают работать в асинхронном режиме сразу после получения сигналов от датчиков CMP и CKP. Затем режим впрыска изменяется, но схема обогащения при пуске сохраняется. Следует обратить внимание на то, что при отрицательных температурах, базовая продолжительность впрыска увеличивается для компенсации слабого процесса испарения топлива. На графике видно, что ЭБУ двигателя применяет в этих условиях основную схему обогащения. Чтобы стабилизировать частоту вращения двигателя после пуска, за короткий промежуток времени ЭБУ двигателя подает дополнительное количество топлива в двигатель, необходимое для плавного перехода от режима прокручивания стартером к режиму рабочего вращения. Максимальное обогащение зависит от температуры охлаждающей жидкости двигателя. Следует обратить внимание на то, что при отрицательных температурах базовая продолжительность впрыска увеличивается для компенсации слабого процесса испарения топлива. Как только двигатель вышел на рабочий режим, информация о частоте его вращения и объеме поступающего воздуха используется для расчетов базовой продолжительности впрыска.

Пт июн 13, 2025 10:06 am

Коррекция при разгоне и торможении

: Коррекция при разгоне и торможении; Screenshot_29.jpg (126.03 КБ) 175 просмотров

При увеличении оборотов двигателя возникает обеднение смеси, так как дроссельная заслонка открывается, а топливо, имеющее более высокую плотность по сравнению с воздухом, медленно заполняет цилиндр. Для предотвращения толчков и вибраций ЭБУ двигателя включает режим обогащения при ускорении. Как только концевой выключатель холостого хода размыкается, начинает подаваться дополнительная порция топлива. При сменах режимов движения и работы двигателя, связанных с переходом от разгона к торможению, объем впрыскиваемого топлива изменяется мало, что обеспечивает более высокий КПД двигателя и топливную экономичность. При торможении с закрытой дроссельной заслонкой нет необходимости в подаче топлива в цилиндры двигателя. Фактически, подача топлива на данном режиме может вызвать увеличение токсичных выбросов и ухудшение топливной экономичности. Моменты прекращения и возобновления подачи топлива зависят от температуры охлаждающей жидкости и состояния муфты компрессора кондиционера А/С. Если муфта компрессора А/С включена, скорость прекращения и возобновления подачи топлива увеличивается. При включении выключателя стоп-сигналов скорость прекращения и возобновления подачи топлива снижается (применяется на некоторых моделях). Если частота вращения двигателя очень высокая, прекращается подача топлива для предотвращения превышения максимальных оборотов двигателя и его выхода из строя. Максимальная частота вращения двигателя зависит от его конструкции и условий установки на автомобиль.

Пт июн 13, 2025 10:09 am

Метод впрыскивания и опережение зажигания

: Метод впрыскивания и опережение зажигания; Screenshot_30.jpg (220.74 КБ) 174 просмотра

В современных системах впрыска топлива могут быть организованы разные режимы подачи топлива форсунками в двигатель.
Существует два основных режима впрыскивания, реализуемых ЭБУ двигателя при разных условиях работы двигателя. Их называют синхронным и асинхронным впрыском. При синхронном впрыске момент подачи топлива в цилиндр согласован с подачей искры при определенных углах поворота коленчатого вала. Этот режим является основным рабочим режимом управления топливоподачей. Асинхронный впрыск применяется при ускорении, торможении и во время пуска. В этом случае момент подачи топлива определяется по изменениям показаний датчика положения дроссельной заслонки TPS и не привязан к зажиганию и углам поворота коленчатого вала. Кроме этого, впрыск может быть одновременным, параллельным и последовательным. При одновременном впрыске все форсунки подают топливо в цилиндры в одно и то же время. Параллельный впрыск заключается в том, что несколько форсунок одновременно впрыскивают топливо в цилиндры, например во 2 й и 3 й цилиндры 4 цилиндрового двигателя. И, наконец, последовательный впрыск означает, что все форсунки имеют индивидуальное управление в зависимости от положения поршня в соответствующем цилиндре.

Пт июн 13, 2025 10:09 am

Описание системы зажигания

: Описание системы зажигания; Screenshot_31.jpg (154.41 КБ) 172 просмотра

В системах зажигания, управляемых компьютером, достигается высокая точность установки момента опережения зажигания. ЭБУ двигателя рассчитывает момент опережения зажигания на основе входных сигналов ряда датчиков. В памяти ЭБУ двигателя содержатся данные по оптимальным углам опережения для всех режимов работы двигателя. Несмотря на то, что система зажигания является частью общей системы управления двигателем, ряд компонентов системы работает независимо от системы впрыска. Некоторые входные сигналы этих систем отличаются. Кроме того, у системы зажигания имеются свои собственные датчики. Поэтому рассмотрим систему зажигания более подробно. Системы зажигания бывают двух типов: распределительного типа и статического DLI. Все современные модели автомобилей оснащены статической системой зажигания DLI.

Пт июн 13, 2025 10:11 am

Основные компоненты

В зависимости от типа системы зажигания ее основными компонентами являются:

IGT: сигнал о моменте зажигания

IGF: сигнал о неисправности в зажигании

: Основные компоненты системы зажигания; Screenshot_32.jpg (126.05 КБ) 170 просмотров

Основное назначение системы зажигания состоит в воспламенении топливовоздушной смеси в камере сгорания в строго определенное время. Для повышения мощности двигателя топливовоздушную смесь следует поджечь так, чтобы максимальное давление сгорания было достигнуто в момент угла поворота коленчатого вала, равного 10° до верхней мертвой точки. Момент зажигания зависит от: частоты вращения двигателя, состава смеси и т. д. На рисунке приведены входные сигналы датчиков, необходимые для управления моментом зажигания: датчика положения дроссельной заслонки, массового расходомера воздуха и датчика абсолютного давления во впускном коллекторе, датчика температуры охлаждающей жидкости двигателя, датчика положения коленчатого вала, выключателя зажигания, датчика положения распределительного вала и датчика детонации. Основываясь на информации от этих датчиков, блок управления посылает сигнал для установки угла опережения зажигания IGT в модуль зажигания (силовой транзистор). После прохождения сигнала IGT силовой каскад модуля зажигания замыкает и размыкает первичную обмотку катушки зажигания, создавая высокое напряжение, необходимое для возникновения электрической искры (7 кВ – 35 кВ).

Пт июн 13, 2025 10:12 am

Управление углом опережения зажигания и замкнутого состояния первичной обмотки

: Управление углом опережения зажигания и замкнутого состояния первичной обмотки; Screenshot_33.jpg (113.55 КБ) 169 просмотров

Управление углом замкнутого состояния первичной обмотки катушки зажигания
Чаще всего с увеличением оборотов двигателя время замкнутого состояния первичной обмотки катушки зажигания сокращается. Это приводит также к снижению вторичного напряжения. Чтобы предотвратить это негативное явление и обеспечить высокое вторичное напряжение, блок управления временно увеличивает, насколько это возможно, угол замкнутого состояния первичной обмотки.

Защитная блокировка
Силовой транзистор отключается, если по первичной обмотке протекает ток в течение времени, которое больше заданного. Это защищает катушку зажигания и силовой транзистор от перегрева и выхода из строя. Цепь защиты от перенапряжения отключает силовой транзистор, если напряжение питания становится слишком высоким. Это обеспечивает защиту катушки зажигания и силового транзистора.