Электронные системы управления двигателем современных автомобилей

Электронная система управления двигателем (ЭСУД)

Так уж сложилось, что прогресс никогда не стоит на месте. И в погоне за лучшими показателями экономичности и мощности двигателей внутреннего сгорания (ДВС), автомобильным инженерам приходится придумывать новые системы, которые смогли бы оптимизировать работу двигателя до необходимых значений. Не забывая при всем при этом, укладываться в современные нормы токсичности отработавших газов.

Назначение систем управления двигателем

Если выразиться проще, то главным условием для лучшей работы двигателя, является точное дозирование топливовоздушной смеси, в зависимости от условий работы двигателя. То есть, в нужный момент времени при работе двигателя, необходимо подать точное количество топлива вместе с воздухом и в нужный момент воспламенить его, для получения хороших показателей мощности, топливной экономичности и норм токсичности. Этот момент, является основополагающим при совершенствовании систем управления двигателем.

В прошлом веке, автопроизводители в основном совершенствовали эти системы механическим путем. Пытались модернизировать систему зажигания, поплавковыми камерами карбюраторов регулировали подачу топлива, но все эти попытки оказались тщетны.

Единственно правильным путем оптимизации работы двигателя было создание электронной системы управления двигателем (ЭСУД). Эту систему сейчас используют абсолютно на всех современных автомобилях.

ЭСУД состоит из датчиков, электронного блока управления (ЭБУ), и исполнительных механизмов. То есть ЭСУД нельзя назвать просто компьютером или как его еще называют “инжектором”, так как это в первую очередь система, в которой каждый участник выполняет свою определенную роль.

ЭСУД на разных автомобилях могут отличаться друг от друга, по типу работы датчиков, либо исполнительных механизмов. Но суть всегда остается одной, ЭБУ собирает информацию со всех датчиков о текущем состоянии работы двигателя(положение коленчатого вала, положение и скорость открытия дроссельной заслонки и т.д.), в том числе о намерениях водителя, после чего на основе своего программного обеспечения создает управляющий сигнал на исполнительные механизмы (на топливные форсунки, электробензонасос (ЭБН), регулятор холостого хода (РХХ) и т.д.).

Из чего состоит система управления двигателем

Рассмотрим вкратце каждый датчик:

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) – является одним из основных датчиков, ЭБУ с его помощью синхронизирует положение коленчатого вала и распределительных валов двигателя. При его неисправности автомобиль либо вообще не заводится, либо на некоторых марках автомобилей заводится, но работает в аварийном режиме и соответственно автомобиль не развивает своей полной мощности.

Датчик положения распределительного вала (ДПРВ) – используется для определения положения распределительного вала, соответственно так же как и ДПКВ, участвует в синхронизации коленчатого вала и распределительного вала. Нужен для осуществления фазированного впрыска.

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) — отслеживает угловое положение дроссельной заслонки и преобразует его в сигнал постоянного напряжения. Используется для стабилизации всех режимов работы двигателя, от холостого хода до полной нагрузки.

Датчик кислорода (ДК) — определяет количество кислорода в выхлопных газах, после чего ЭБУ корректирует подачу топлива пытаясь достичь стехиометрической смеси.

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) — один из основных датчиков, измеряет количество воздуха которое попадает в двигатель. На основе этого параметра определяется необходимое количество топлива для соответствующего режима работы двигателя.

Датчик положения педали сцепления — его основная функция заключается в том, что он снижает рывки при переключении передач.

Датчик положения педали тормоза — используется для переключения режимов АКПП и для системы ABS.

Датчик абсолютного давления во впускном коллекторе (ДАД либо MAP) – как правило используется либо он, либо ДМРВ. Назначение у них одинаковое, отличие в принципе работы. МАР измеряет величину разрежения во впускном коллекторе, и на основе этого ЭБУ делает выводы о расходе воздуха в двигателе.

Датчик детонации – определяет в двигателе детонацию, и смещает при необходимости угол опережения зажигания в более раннюю сторону, т.е. искра на контактах свечи зажигания появляется немного раньше во избежание детонации.

Из исполнительных механизмов стоит отметить:

Регулятор холостого хода (РХХ) – здесь название говорит само за себя, регулирует холостой ход при закрытой дроссельной заслонке.

Топливные форсунки – в момент подачи электрического сигнала от ЭБУ, подают топливо в двигатель.

Катушка зажигания – также в необходимый момент принимает электрический сигнал от ЭБУ, и подает электрический разряд высокого напряжения на свечи зажигания.

Клапан фазорегулятора – на определенных режимах работы двигателя, получает сигнал на смещение шестерни распределительного вала, для получения более высоких показателей мощности двигателя.

Электронный дроссельный узел – применяется в паре с электронной педалью акселератора , в котором присутствует электрический мотор изменяющий угол открытия дроссельной заслонки, при его наличии отсутствуют такие компоненты как РХХ и ДПДЗ, так как они встроены в данный узел.

Ну и наконец, электронный блок управления (ЭБУ) – это так называемые “мозги” системы управления двигателем, именно он определяет какое количество топлива подать в цилиндры двигателя, в определенный момент времени.

Это конечно же не полный список по всем компонентам системы управления двигателем, но наличие каждой из этих деталей является важным условием правильной работы двигателя, более подробно мы их рассмотрим в отдельных статьях.

Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/id/5be1db2d18686000ae9df710/elektronnaia-sistema-upravleniia-dvigatelem-esud-5be1de3724a82300aa9b67b3

УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ

Система управления двигателем (ЭСУД) – это электронная система, задача которой обеспечить правильную работу одной и более систем двигателя. Электронная система управления двигателем – это своеобразный компьютер, который отвечает за контроль и выполнение необходимых задач для правильного функционирования. Толчок в развитии электронная система управления получила благодаря поиску и решению технических задач системы впрыска и системы зажигания. Но в процессе совершенствования, электронная система управления отвечает не только за работу вышеупомянутых систем, но и управляет топливной системой, системой охлаждения, системой впуска топливной смеси и выпуска отработавших газов, системой тормозов, системой улавливания паров бензина и др.

Электронный блок управления считывает данные с различных датчиков двигателя и управляет его системами. Контроль работы двигателя и управление его системами позволяет работать в оптимальном режиме и сохранять требуемые нормы токсичности и расхода топлива. Лидирующие позиции в производстве электронных систем управления занимают компании Bosch и General Motors.

Устройство электронной системы управления двигателем

1– адсорбер; 2- запорный клапан системы управления паров бензина; 3 – датчик давления во впускном коллекторе; 4 — топливный насос высокого давления; 5 — датчик давления топлива в контуре низкого давления; 6 — датчик давления топлива в контуре высокого давления; 7 – форсунка впрыска; 8 — клапан регулирования фаз газораспределения; 9 — катушка зажигания; 10 — датчик Холла; 11 — датчик температуры воздуха на впуске; 12 — блок управления дроссельной заслонкой с датчиком положения; 13 — управляющий клапан системы рециркуляции отработавших газов; 14 — потенциометр заслонки впускного коллектора; 15 — датчик детонации; 16 — датчик частоты вращения коленчатого вала; 17 — кислородный датчик; 18 — датчик температуры охлаждающей жидкости; 19 — блок управления; 20 — диагностический интерфейс; 21 – датчик положения педали акселератора; 22 – топливный насос; 23 — кислородный датчик; 24 — датчик температуры отработавших газов; 25 — датчик оксидов азота.

Как работает электронная система управления двигателем

Принцип работы электронной системы управления двигателем заключается в комплексном управлении величины крутящего момента двигателя. Если говорить проще, система управления двигателем регулирует величину крутящего момента в зависимости от режима работы двигателя.

Изменение величины крутящего момента производиться путем регулирования наполнения цилиндров воздухом и регулированием угла опережения зажигания.

Источник статьи: http://www.autoezda.com/electr/%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F-%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0-%D1%83%D0%BF%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F-%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BC

ЭСУД: что это такое в автомобиле

Одним из главных элементов современного автомобиля является ЭСУД – электронная система управления двигателем. Именно она обеспечивает работу двигателя в оптимальном режиме мощности и, потребления топлива, кроме того, на нее возложена функция управления многочисленными функциями и рабочими процессами, протекающими в автомобиле. В общем смысле ЭСУД представляет собой компьютер ДВС, в котором обрабатываются показания датчиков и в соответствии с ними подаются те или иные команды на прочие системы и агрегаты. Однако это определение слишком общее, поэтому для понимания сущности и роли данного элемента следует разобраться в тонкостях его работы.

• Что такое ЭСУД в автомобиле
• Из чего состоит ЭСУД
• Какие задачи выполняет ЭСУД

С чего всё началось?

Точкой отсчёта в истории электронных систем управления двигателем автомобиля можно считать середину 60-х годов минувшего столетия. Именно тогда компания Bosch предложила заменить механический способ контроля зажигания транзисторным.

Дальше электронная система управления двигателем развивалась семимильными шагами, и через несколько лет, а если быть точнее, то в 1979 году эта же немецкая фирма представила объединённую систему впрыска и зажигания.

Современные блоки контроля мотора машины наблюдают и управляют гораздо большим количеством параметров и узлов. Помимо этого, существуют системы, власть которых не ограничивается двигателем – это так называемые совместные блоки управления. Под их началом работают практически все агрегаты авто, например, тормоза, адаптивная подвеска, трансмиссия и т.д.

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.

Из чего состоит ЭСУД

В состав электронной системы управления двигателем входят самые разные компоненты, в совокупности обеспечивающие комплексную регулировку рабочих параметров ДВС. К основным ее элементам относятся следующие:

• электронный контроллер – основная часть всей системы, именно здесь анализируются показания датчиков, проводятся вычисления и формируются команды исполнительным агрегатам и подсистемам;
• датчик массового расхода воздуха – фиксирует количество поступающего в цилиндры воздуха и в соответствии с этими данными изменяет объем подаваемого топлива;
• датчик скорости – фиксирует текущую скорость и преобразует полученное значение в электронный сигнал;
• кислородные датчики – определяет количество кислорода в выхлопных газах до и после стадии нейтрализации;
• датчик неровной дороги – важный элемент современных электронных подвесок, анализирует силу вибрации кузова и преобразует полученное значение в сигнал;
• датчик фаз – подает на контроллер сигнал при поднятии первого поршня в высшую точку на такте сжатия;
• датчик температуры жидкости в системе охлаждения;
• датчик положения коленчатого вала – фиксирует величину угла при повороте вала;
• датчик дроссельной заслонки – определяет угол открытия заслонки;
• датчик детонации – определяет интенсивность детонационных процессов в двигателе по уровню поступающих шумов;
• модуль зажигания – в нем аккумулируется энергия, необходимая для поджигания топливовоздушной смеси, а также обеспечивает требуемое напряжение свечей;
• форсунки – отвечают за распределение топлива между цилиндрами;
• регулятор топливного давления – поддерживает требуемое давление при подаче топлива;
• модуль бензонасоса – отвечает за избыточное давление в питающей двигатель системе;
• адсорбер – необходим для улавливания бензиновых испарений;
• нейтрализатор – уменьшает токсичность выхлопа двигателя за счет каталитических реакций;
• датчик холостого хода – регулирует питание двигателя при холостой работе;
• диагностический сигнал – лампа на приборной панели, загорание которой свидетельствует о той или иной неисправности в работе двигателя;
• диагностический интерфейс – позволяет подключать к ЭСУД специализированное диагностическое оборудование.

Как видно, электронная система управления двигателем включает в себя внушительное количество самых разных датчиков и регуляторов. При этом все поступающие с них данные анализируются в едином электронном блоке, который представляет собой полноценный микрокомпьютер.

Читайте также: Что такое CAN шина в автомобиле и для чего она нужна.

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.

Сигналы о неисправности

Отдельного абзаца заслуживает система самодиагностики бортового компьютера. Когда она находит некоторые неисправности, то она выдает сигнал на одну из ламп или дисплей в комбинации приборов у водителя перед глазами. Однако, нужно еще быть уверенным, что и сама система исправна. Когда водитель включает зажигание, то все лампы сигнализатора должны загореться одновременно. В этот момент вся ЭСУД проверяет правильность работы диагностического механизма, активность сигнализатора и всей управляющей цепи. После того как двигатель запускается все лампы должны немедленно погаснуть. Как правило, если при движении автомобиля снова загораются какие-то лампы сигнализатора, то это обозначает, что возникли некие нарушения в работе двигателя, и работа машины происходит в аварийном режиме, когда система готова в любой момент отключить мотор. Желательно перестать эксплуатировать машину, когда лампы постоянно горят или мигают уже очень долго. Конечно, если лампочки загорелись, когда вы едите за сотню километров от цивилизации и СТО, то прекращать движение не стоит, нужно доехать до места, где можно хотя бы вызвать эвакуатор или вам смогут оказать любую помощь, и вы не останетесь на улице.

Конечно, доехать до станции технического обслуживания самостоятельно можно, каких-то сверх неполадок это не вызовет, но лучше все же минимизировать движение автомобиля. В случае движения машины в аварийном режиме может упасть экономичность двигателя или максимальная скорость, но, главное, в этом случае доехать. После того как устранится неполадка все лампы должны будут погаснуть через определенное время. За этот период контроллер самостоятельно удостоверится в том, что неполадки исчезли бесследно и тогда лампочки на приборной панели окончательно погаснут. Хорошим подспорьем при ремонте машины могут стать коды неисправностей, которые можно считать с блока управления и изучить. Также сигнализатор может подать свой голос, если просто произошел сбой в системе работы блока управления, так что в любом случае паниковать и думать, что вашей машине пришел конец однозначно не стоит. Все неполадки устраняются на СТО, конечно, это потребует денег, но благодаря ЭСУД хотя бы не займет много времени.

Источник статьи: http://scart-avto.ru/remont/elektronnaya-sistema-upravleniya-dvigatelem-optimizatsiya/