Система управления бензиновым двигателем кратко

Обновлено: 04.07.2024

Схема электронной системы управления двигателем:
1 – аккумуляторная батарея;
2 – выключатель зажигания;
3 – главное реле;
4 – коммутационный блок;
5 – реле малой скорости вентилятора системы охлаждения;
6 – реле включения кондиционера;
7 – вентилятор;
8 – реле большой скорости вентилятора системы охлаждения;
9 – блок управления вентиляцией, отоплением и кондиционированием;
10 – комбинация приборов;
11 – датчик давления хладагента;
12 – датчик давления усилителя рулевого управления;
13 – управляющий датчик концентрации кислорода;
14 – диагностический датчик концентрации кислорода;
15 – диагностический разъем (колодка диагностики);
16 – электронный блок управления двигателем;
17 – реле питания топливного насоса и катушки зажигания;
18 – топливный модуль;
19 – адсорбер системы улавливания паров бензина;
20 – датчик скорости автомобиля;
21 – датчик детонации;
22 – датчик абсолютного давления воздуха;
23 – регулятор холостого хода;
24 – датчик температуры воздуха на впуске;
25 – датчик положения дроссельной заслонки;
26 – форсунка;
27 – датчик положения коленчатого вала;
28 – катушка зажигания;
29 – датчик температуры охлаждающей жидкости;
30 – свеча зажигания;
31 – компрессор кондиционера

Двигатель оснащен системой распределенного впрыска топлива (на каждый цилиндр отдельная форсунка) с электронным управлением и системой снижения токсичности отработавших газов.
Система управления двигателем состоит из электронного блока управления (ЭБУ) двигателем, датчиков параметров работы двигателя и автомобиля, а также исполнительных устройств.
ЭБУ представляет собой мини-компьютер специального назначения, в его состав входят оперативное запоминающее устройство – ОЗУ и программируемое постоянное запоминающее устройство – ППЗУ.
ОЗУ служит для временного хранения текущей информации о работе двигателя (измеряемых параметров) и расчетных данных. Из ОЗУ блок управления двигателем берет исходные данные для обработки. В ОЗУ записываются также коды возникающих неисправностей. Эта память энергозависима, т. е. при прекращении электрического питания (отключении аккумуляторной батареи или отсоединении от ЭБУ колодки жгута проводов) ее содержимое стирается.

Элементы электронной системы управления двигателем (ЭСУД):
1 – катушка зажигания;
2* – диагностический разъем;
3 – форсунки;
4* – датчик детонации;
5 – регулятор холостого хода;
6* – диагностический датчик концентрации кислорода;
7 – датчик положения дроссельной заслонки;
8 – датчик температуры воздуха на впуске;
9 – датчик абсолютного давления воздуха;
10* – датчик скорости автомобиля;
11 – электронный блок управления двигателем;
12 – блок предохранителей и реле в моторном отсеке;
13 – датчик температуры охлаждающей жидкости;
14* – датчик положения коленчатого вала;
15 – управляющий датчик концентрации кислорода;
16* – свечи зажигания
* Элемент на фото не виден.

ППЗУ хранит программу управления двигателем, которая содержит последовательность рабочих команд (алгоритмов) и калибровочных данных (настроек). ППЗУ определяет важнейшие параметры работы двигателя: характер изменения крутящего момента и мощности, расход топлива, угол опережения зажигания, состав отработавших газов и т. п. ППЗУ – энергонезависимо, т. е. содержимое его памяти не изменяется при отключении питания.

Электронный блок управления двигателем

ЭБУ закреплен на задней стенке площадки аккумуляторной батареи. ЭБУ обрабатывает информацию от датчиков системы управления, получает сигналы от выключателя и датчика давления хладагента кондиционера, датчика давления гидроусилителя руля, а также управляет исполнительными устройствами, такими как топливный насос, топливные форсунки, катушка зажигания, регулятор холостого хода, электромагнитный клапан продувки адсорбера, электровентилятор системы охлаждения, сигнализатор перегрева двигателя, электромагнитная муфта компрессора кондиционера, и различными реле системы. При включении зажигания ЭБУ выдает управляющий сигнал на главное реле, а при выключении зажигания – задерживает выключение главного реле на время, необходимое для подготовки к следующему включению (для завершения вычислений, установки регулятора холостого хода, управления электровентилятором системы охлаждения). ЭБУ также выполняет диагностические функции системы управления двигателем (бортовая система диагностики). ЭБУ определяет наличие неисправностей элементов системы управления и сохраняет в своей памяти коды неисправностей. При обнаружении неисправности, во избежание негативных последствий (прогорание поршней из-за детонации, повреждение каталитического нейтрализатора в случае возникновения пропусков воспламенения топливовоздушной смеси, превышение предельных значений по токсичности отработавших газов и пр.), ЭБУ включает сигнализатор неисправности в комбинации приборов и переводит систему на аварийные режимы работы. Суть их состоит в том, что при выходе из строя какого-либо датчика или его цепи ЭБУ для управления двигателем применяет замещающие данные, хранящиеся в ППЗУ.
Сигнализатор неисправности системы управления двигателем расположен в комбинации приборов. Если система исправна, то при включении зажигания сигнализатор загорается и затем гаснет – таким образом ЭБУ проверяет исправность бортовой системы диагностики. Включение сигнализатора при работе двигателя информирует о том, что бортовая система диагностики обнаружила неисправность, и дальнейшее движение автомобиля происходит в аварийном режиме.
Запрещается эксплуатация автомобиля с постоянно горящим или мигающим сигнализатором в комбинации приборов. Допускается самостоятельное движение автомобиля (при этом могут ухудшиться некоторые параметры работы двигателя – мощность, приемистость, экономичность) до СТО для устранения неисправности. Если неисправность носит временный характер, ЭБУ выключит сигнализатор через 10 с при условии, что в памяти блока отсутствуют другие коды неисправностей, требующие включение сигнализатора.

Диагностический разъем (крышка открыта)

Коды неисправностей остаются в памяти ЭБУ и могут быть считаны с помощью диагностического прибора, подключаемого к диагностическому разъему.
Диагностический разъем установлен в вещевом ящике панели приборов. Разъем закрыт пластмассовой крышкой.

Датчик положения коленчатого вала

Датчик температуры охлаждающей жидкости

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) установлен в левом торце головки блока цилиндров. Датчик выдает информацию о температуре охлаждающей жидкости ЭБУ, сигнализатору перегрева и указателю температуры охлаждающей жидкости в комбинации приборов.
Датчик представляет собой терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом, т. е. его сопротивление уменьшается при повышении температуры. ЭБУ подает на датчик стабилизированное напряжение +5 В и по падению напряжения на датчике рассчитывает температуру охлаждающей жидкости, значения которой используются в большинстве функций управления двигателем.
При возникновении неисправности датчика или его цепей ЭБУ включает вентилятор системы охлаждения на постоянный режим работы и рассчитывает значение температуры по обходному алгоритму.

Датчик положения дроссельной заслонки

Датчик детонации (ДД) ввернут в резьбовое отверстие задней стенки блока цилиндров, в районе 3-го цилиндра.
Пьезокерамический чувствительный элемент датчика генерирует сигнал напряжения переменного тока, амплитуда и частота которого соответствуют параметрам вибраций двигателя. При возникновении детонации амплитуда вибраций определенной частоты возрастает. При этом для гашения детонации ЭБУ корректирует угол опережения зажигания.

Датчик концентрации кислорода

Диагностический датчик концентрации кислорода (ДДКК) установлен в трубе системы выпуска отработавших газов после каталитического нейтрализатора. В функции этого датчика входит диагностика (оценка эффективности работы) каталитического нейтрализатора и осуществление второго, более точного контроля обогащения топливовоздушной смеси (система медленного регулирования). Сигнал, генерируемый датчиком, указывает на наличие кислорода в отработавших газах после каталитического нейтрализатора. Если нейтрализатор работает нормально, показания диагностического датчика будут отличаться от показаний управляющего датчика (при постоянной скорости движения автомобиля напряжение на выводах датчика должно меняться в диапазоне 600±100 мВ, а при замедлении движения – ниже 200 мВ). Принцип работы диагностического датчика такой же, как и управляющего датчика концентрации кислорода, но датчики не взаимозаменяемы.

Датчик скорости автомобиля

Датчик скорости автомобиля (ДСА) установлен сверху на картере коробки передач. Датчик приводится от шестерни, установленной на коробке дифференциала.
Принцип действия датчика скорости основан на эффекте Холла. Датчик выдает на ЭБУ прямоугольные импульсы напряжения с частотой, пропорциональной скорости вращения ведущих колес. Количество импульсов датчика пропорционально пути, пройденному автомобилем. ЭБУ определяет скорость автомобиля по частоте импульсов. При выходе из строя датчика или его цепей ЭБУ заносит в свою память код неисправности.

Датчик абсолютного давления воздуха

Датчик абсолютного давления воздуха (ДАД) установлен во впускном трубопроводе слева (по направлению движения автомобиля). Датчик содержит чувствительный пьезо-элемент и нагрузочный переменный резистор.
На резистор датчика ЭБУ подает стабилизированное напряжение +5 В. Пьезо-элемент датчика реагирует на изменение давления (разрежения) во впускном трубопроводе и изменяет эталонное напряжение, подаваемое на нагрузочный резистор. Это изменение напряжения ЭБУ учитывает при расчете количества воздуха, поступившего в двигатель.
При выходе из строя датчика или его цепей ЭБУ заносит в свою память код неисправности.

Датчик температуры воздуха на впуске

Датчик температуры воздуха (ДТВ) установлен во впускном трубопроводе слева (по направлению движения автомобиля). Датчик представляет собой терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом, т. е. его сопротивление уменьшается при повышении температуры.
Датчик изменяет свое сопротивление в зависимости от температуры воздуха во впускном трубопроводе. Информацию, поступающую от датчика, ЭБУ учитывает при расчете состава топливовоздушной смеси и для регулировки угла опережения зажигания. При выходе из строя датчика или его цепей ЭБУ заносит в свою память код неисправности.

Система зажигания входит в состав системы управления двигателем и состоит из катушки зажигания, высоковольтных проводов и свечей зажигания. При эксплуатации система не требует обслуживания и регулирования, за исключением замены свечей.

Четырехвыводная катушка зажигания представляет собой блок из двух катушек.
Управление током в первичных обмотках катушек осуществляется ЭБУ в зависимости от режима работы двигателя. К выводам вторичных (высоковольтных) обмоток катушек подключены свечные провода: к одной обмотке – 1-го и 4-го цилиндров, к другой – 2-го и 3-го. Таким образом, искра одновременно проскакивает в двух цилиндрах (1–4 или 2–3) – в одном в конце такта сжатия (рабочая искра), в другом – в конце такта выпуска (холостая). Катушка зажигания – неразборная, при выходе из строя ее заменяют.

Свечи зажигания с помехоподавительным резистором сопротивлением 4–10 кОм. Зазор между электродами свечи – 0,9–1,0 мм, размер шестигранника под ключ – 16 мм. В связи с постоянным направлением тока во вторичных обмотках катушки ток искрообразования у каждой пары свечей, работающих одновременно, всегда протекает с центрального электрода на боковой – для одной свечи, и с бокового электрода на центральный – для другой.

Реле и предохранители системы впрыска топлива расположены в монтажном блоке, установленном в моторном отсеке.

Работа системы управления

При включении зажигания ЭБУ активирует систему управления: включает топливный насос для создания необходимого давления в топливной рампе и обрабатывает сигналы датчиков температуры охлаждающей жидкости и положения дроссельной заслонки для расчета состава топливовоздушной смеси при пуске двигателя. Если в течение этого времени проворачивание коленчатого вала стартером не началось, ЭБУ через 2 с выключает топливный насос и вновь включает его после начала проворачивания.
При работе двигателя ЭБУ обрабатывает информацию датчиков (положения коленчатого вала, положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости, абсолютного давления воздуха, температуры воздуха на впуске, скорости автомобиля, концентрации кислорода в отработавших газах, давления хладагента, давления гидроусилителя руля). ЭБУ в зависимости от режима работы двигателя управляет работой форсунок, катушки зажигания, регулятора холостого хода, клапана продувки адсорбера, вентилятора системы охлаждения двигателя. При включении кондиционера ЭБУ увеличивает частоту вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу и подает сигнал на включение муфты компрессора кондиционера.
Угол опережения зажигания ЭБУ рассчитывает в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя, нагрузки на двигатель и температуры охлаждающей жидкости. Состав смеси регулируется длительностью управляющего импульса, подаваемого на форсунки, – чем длиннее импульс, тем больше подача топлива, и наоборот. В нормальных условиях работы двигателя впрыск топлива производится поочередно, в каждый цилиндр в момент начала такта впуска. Для этого ЭБУ использует информацию от датчика положения коленчатого вала, который определяет ВМТ поршней 1-го и 4-го, а также 2-го и 3-го цилиндров. В системе отсутствует датчик положения распределительного вала (датчик фаз). Поэтому, чтобы определить, в какой из двух цилиндров нужно произвести впрыск топлива, ЭБУ использует следующий алгоритм. При каждой остановке двигателя в памяти ЭБУ фиксируется последняя задействованная форсунка, и при повторном пуске двигателя команда сначала подается на эту форсунку. Если топливо впрыскивается цилиндр не в момент начала такта впуска, ЭБУ включает проверочную программу и определяет нужный порядок впрыска топлива в цилиндры.
При отсутствии сигнала с датчика положения коленчатого вала (вал не вращается или неисправен датчик и его цепи) ЭБУ отключает подачу топлива в цилиндры. Подача топлива отключается и при выключении зажигания, что предотвращает самовоспламенение смеси в цилиндрах двигателя.
Во время торможения двигателем (при включенной передаче и сцеплении), когда дроссельная заслонка полностью закрыта, а частота вращения коленчатого вала двигателя велика, впрыск топлива не производится для снижения токсичности отработавших газов.
При падении напряжения в бортовой сети автомобиля ЭБУ увеличивает время накопления энергии в катушке зажигания (для надежного поджигания горючей смеси) и длительность импульса впрыска (для компенсации увеличения времени открытия форсунки). При возрастании напряжения в бортовой сети время накопления энергии в катушке зажигания и длительность подаваемого на форсунки импульса уменьшаются.
ЭБУ управляет включением электро-вентилятора системы охлаждения (через реле) в зависимости от температуры двигателя, частоты вращения коленчатого вала и работы кондиционера (если он установлен). Электро-вентилятор системы охлаждения включается, если температура охлаждающей жидкости превысит допустимое значение.

Системы управления бензиновым двигателем обеспечивают передачу на двигатель команд, отдаваемых водителем. Она управляет двигателем таким образом, чтобы двигатель обеспечивал требуемый уровень крутящего момента при минимальных возможных расходе топлива и токсичности отработавших газов.

Описание системы управления бензиновым двигателем

Крутящий момент, производимый двигателем, определяется в основном следующими переменными:

Массой воздуха, доступного для сжигания топлива после закрытия клапанов;
Массой топлива в цилиндре;
Моментом зажигания.

В меньшей степени оказывают влияние на крутящий момент также состав топливновоздушной смеси (количество остаточных отработавших газов) или процессы сгорания топлива.

Основной функцией системы управления двигателем является координация работы различных подсистем с целью регулирования крутящего момента, производимого двигателем, с соблюдением требований к ограничению токсичности отработавших газов, расходу топлива, выходной мощности и уровню комфорта и безопасности. Система управления двигателем также выполняет диагностику различных подсистем.

Обзор системы управления бензиновым двигателем

Электронная система управления бензиновым двигателем

Сигналы низкого уровня, выходящие из микропроцессора, посредством задающего каскада усилителя мощности преобразуются в сигналы тех мощностей, которые требуются различным исполнительным устройствам.

Еще одной важной функцией системы Motronic является мониторинг работоспособности всех систем с использованием системы бортовой диагностики (OBD). В целях выполнения дополнительных требований, предъявляемых к системе Motronic нормативными положениями, примерно половины вычислительной мощности системы Motronic расходуется на выполнение задач, связанных с диагностикой.

Функции системы управления бензиновым двигателем

Система определения требуемого крутящего момента (TD)

Водитель выдает прямую команду управления посредством изменения положения педали акселератора. Положение педали акселератора преобразуется в значение уставки для системы определения требуемого крутящего момента.

Кроме прямого ввода команды водитель также может отдавать команды косвенным образом, используя систему круиз-контроля. Требуемый крутящий момент вычисляется, исходя из текущих условий движения.

Если педаль акселератора не нажата, система вычисляет крутящий момент, необходимый для поддержания оборотов холостого хода.

Функция демпфирования, электрическая система (стартер, генератор, аккумуляторная батарея) и другие электрические потребители, такие как система кондиционирования воздуха, предъявляют дополнительные требования в отношении крутящего момента.

Система управления величиной крутящего момента (TS)

Переменное значение требуемого крутящего момента, определенное системой TD, потребности трансмиссии, потребности динамики движения и прочие потребности двигателя (например, нагрев каталитического нейтрализатора) координируются в подсистеме управления величиной крутящего момента. Результатом является определение общего требуемого крутящего момента двигателя внутреннего сгорания.

Исходя из значения общего крутящего момента, генерируются заданные значения объема заряда топлива, впрыска топлива и момента зажигания.

Объем заряда вводится как относительная масса воздуха. Относительная масса воздуха (стандартизованная для всех классов двигателей) представляет собой отношение фактической массы воздуха в цилиндре к максимально возможной массе воздуха при данной частоте вращения коленчатого вала.

Заданное значение момента зажигания описывается углом опережения зажигания.

Снижение крутящего момента может производиться посредством пропуска впрысков топлива (например, в соответствии с требованиями системы контроля тягового усилия). С этой целью определяется количество пропусков впрыска.

В системах с прямым впрыском топлива можно задать режимы работы на обедненной смеси (например, с послойным распределением заряда топлива в камере сгорания). В этих режимах работы также можно задать значение крутящего момента двигателя посредством ввода заданного значения коэффициента избытка воздуха λ.

Исходя из значений сигналов различных датчиков, физические модели генерируют требуемое фактическое значение крутящего момента на сцеплении. Это значение фактического крутящего момента используется для контроля системы Motronic, а также требуется для других систем, таких как системы управления трансмиссией.

Система управления воздухоподачей (AS)

Относительное значение массы воздуха, введенное из подсистемы управления величиной крутящего момента, преобразуется в конкретное количество, требуемое для исполнительных устройств, используемых для регулирования количества подаваемой в цилиндры смеси.

Основным исполнительным устройством является дроссельная заслонка. Для вычисления угла открытия дроссельной заслонки, исходя из заданного значения массы воздуха, используются модели. В свою очередь, исходя из значения угла открытия, осуществляется управление приводом дроссельной заслонки с использованием широтно-импульсной модуляции.

Имеются подсистемы, в которых основным методом регулирования является активация впускных и выпускных клапанов. В таких системах Дроссельная заслонка обычно остается постоянно открытой. Только в особых случаях (например, в аварийном режиме) дроссельная заслонка используется в качестве регулятора заряда смеси.

В случае двигателей с турбонаддувом также учитывается активация перепускной заслонки нагнетателя, приводимого в действие отработавшими газами, или управление нагнетателем с механическим приводом.

Еще одним видом исполнительных устройств являются системы регулирования положения распределительных валов и клапаны системы рециркуляции отработавших газов.

Кроме того, определяется фактическая текущая величина заряда смеси, подаваемого в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Для этой цели в качестве основных переменных используются сигналы датчиков температуры и давления во впускном трубопроводе.

Система топливной системы (FS)

Функцией топливной системы является подача топлива из топливного бака в топливную магистраль в требуемом количестве и под предписанным давлением.

Используя текущее фактическое значение заряда смеси, давление топлива в топливной магистрали и впускном трубопроводе, и продолжительность открытия форсунок вычисляются, исходя из заданного значения λ.

В целях оптимизации состава топливновоздушной смеси топливные форсунки активируются синхронно с углом поворота коленчатого вала.

Долгосрочная адаптация фактического значения λ обеспечивает повышение точности дозирования топлива.

Система зажигания (IS)

Результирующий момент (угол) опережения зажигания вычисляется, исходя из заданного значения входного сигнала зажигания, условий работы двигателя и внешних воздействий (например, системы контроля детонации). Таким образом, искра генерируется на электродах свечи зажигания в требуемый момент.

Угол опережения зажигания устанавливается таким образом, чтобы двигатель работал с оптимальным расходом топлива. Система отступает от этого принципа только в некоторых особых ситуациях (например, при нагреве каталитического нейтрализатора или быстром снижении крутящего момента во время переключения передач).

Система предотвращения детонации непрерывно контролирует процесс сгорания топлива в цилиндрах. Она обеспечивает работу двигателя с оптимальным расходом топлива, вблизи порога возникновения детонации. В то же время система позволяет избежать повреждений, обычно вызываемых детонацией. Система предупреждения детонации подлежит непрерывному мониторингу с тем, чтобы в случае неисправности момент опережения зажигания мог быть скорректирован надлежащим образом и установлен на достаточном расстоянии от порога возникновения детонации.

Система выпуска отработавших газов (ES)

В системе выпуска отработавших газов выполняется вычисление воздействий в замкнутой или разомкнутой системах регулирования, необходимых для обеспечения оптимальной работы трехкомпонентного каталитического нейтрализатора. Состав топливно-воздушной смеси должен регулироваться в узком диапазоне, вблизи стехиометрического соотношения воздух/топливо.

Подсистема также осуществляет мониторинг каталитического нейтрализатора. В качестве основы для этого мониторинга служат сигналы датчиков системы выпуска отработавших газов (например, кислородного датчика).

Функция защиты компонентов предотвращает тепловую перегрузку системы выпуска отработавших газов. Фактические значения температур в системе выпуска отработавших газов, требуемые для этой цели, обычно моделируются.

В режиме работы на обедненной смеси с послойным распределением заряда топлива (в случае бензинового двигателя с прямым впрыском топлива) также регулируется состав топливно-воздушной смеси с целью обеспечения оптимальной работы каталитического нейтрализатора NО_х аккумуляторного типа.

Cистема координации режимов работы двигателя (СЕ)

В случае бензинового двигателя с прямым впрыском топлива система координирует и переключает режимы работы двигателя (например, работа с гомогенной смесью или послойным распределением заряда топлива в камере сгорания). Для определения требуемого режима работы необходимо координировать потребности различных функций на основе определенных приоритетов.

Система рабочих данных (OD)

Cистема рабочих данных оценивает значения переменных величин, характеризующих состояние двигателя (например, частоты вращения коленчатого вала, температуры), выполняет цифровую обработку сигналов и проверку достоверности и делает результат доступным для других подсистем.

Адаптация допусков определения частоты вращения позволяет более точно регулировать впрыск топлива и момент зажигания.

Определяется необходимость в пропусках зажигания в качестве функции защиты каталитического нейтрализатора.

Система управления вспомогательными агрегатами (АС)

В систему управления двигателем часто встраиваются такие дополнительные функции, как управление компрессором кондиционера воздуха, управление вентилятором или регулирование температуры двигателя. Эти функции координируются в подсистеме управления вспомогательными агрегатами.

Система обмена данными (СО)

Электрическая сеть автомобиля содержит большое количество других систем (например, система управления трансмиссией или электронная система курсовой устойчивости), а также систему Motronic. Обмен данными между системами осуществляется через стандартизованные интерфейсы (например, по шине CAN), Кроме того, сигналы из системы управления двигателем могут считываться диагностическими тестерами, при помощи которых также можно выполнять определенные настройки исполнительных устройств.

Система диагностики (DS)

Система мониторинга (МО)

Мониторингу подлежат электронные системы автомобиля. Основной функцией системы мониторинга является сравнение величин крутящего момента. При этом сравнивается величина допустимого крутящего момента, вычисляемая, исходя из величины задания, т.е. сигнала, выдаваемого водителем, с величиной фактического крутящего момента, вычисляемого, исходя из параметров двигателя На следующих уровнях мониторингу подлежат ядро процессора и его периферийные устройства.

Система управления системой (SC)

Определенные функции (например, функциональная диагностика выходных каскадов) выполняются перед пуском двигателя. Функция последовательного управления также управляет операциями сброса и повторного запуска электронного блока управления (ECU).

Подсистема системной документации (SD)

В дополнение к функциям замкнутого или разомкнутого регулирования, выполняемым системой Motronic, для детального описания конкретного проекта требуются многочисленные документы. Эти документы включают описания аппаратуры и программного обеспечения ECU, монтажные схемы, данные двигателя, описания компонентов и назначения контактов разъемов.

Версии системы Motronic

Первоначально система Motronic включала электронные системы управления впрыском топлива и зажигания, объединенные в одном блоке управления. В дальнейшем, в связи с постоянным ужесточением требований к ограничению токсичности отработавших газов, снижению расхода топлива и уровням комфорта и безопасности система постепенно приобретала все новые функции. Примерами этих дополнительных функций являются:

Регулирование частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу;
Регулирование коэффициента избытка воздуха λ;
Управление системой улавливания паров топлива;
Управление системой рециркуляции отработавших газов с целью снижения содержания NO_x и расхода топлива;
Управление системой подачи дополнительного воздуха с целью снижения количества выбросов НС на стадиях пуска и прогрева двигателя;
Управление турбокомпрессором, приводимым в действие отработавшими газами и впускным трубопроводом с изменяемой геометрией с целью улучшения рабочих характеристик двигателя;
Регулирование положения распределительного вала с целью снижения токсичности отработавших газов и улучшения рабочих характеристик двигателя;
Защита компонентов (например, контроль детонации, ограничение частоты вращения коленчатого вала, регулирование температуры двигателя).

Система управления двигателем Motronic, со времени ее первого появления в 1979 году, подверглась существенным усовершенствованиям. В дополнение к электронным системам многоточечного впрыска топлива были разработаны следующие, более простые и экономичные системы, позволяющие использовать систему Motronic на автомобилях среднего класса и компактных автомобилях:

Система KE-Motronic на основе системы непрерывного впрыска топлива KE-Jetronic;
Система Mono-Motronic на основе системы одноточечного впрыска топлива Мопо-Jetronic.

В настоящее время на новых автомобилях устанавливаются только многоточечные системы впрыска топлива:

Схемотехника систем управления бензиновыми двигателями

В настоящее время двигатели комплектуются блоками управления различных производителей, наиболее известные из которых BOSCH, SIEMENS и др. Как правило, схемотехника блоков управления двигателей различна, однако есть общая сформировавшаяся архитектура устройств, многие датчики и другие элементы схем имеют одинаковый принцип работы и назначение, несмотря на конструктивные особенности.
В качестве примера возьмем систему управления двигателем Z18XE объемом 1,8л, устанавливаемыйна автомобили OPEL ASTRA-G 2000-2006 годов выпуска. Блок управления – Simtec 7101. Полная принципиальная схема изображена на рис.1

При детальном рассмотрении схему легче поделить на фрагменты. Рис.2

На следующем фрагменте в нижней части показан блок управления двигателем (А35). Как видно, он имеет многофункциональный разъем, обозначенный символами М и К (по-существу, он состоит из двух разъемов) и цифровыми обозначениями. Необходимо пользоваться справочниками и руководствами, чтобы правильно определить расположение выводов (распиновку). Для конкретного случая она имеет вид на рис.4

На схеме индексом Y102 обозначен intake manifold air control solenoid (соленоид управления потоком впускного воздуха) – это исполнительное устройство регулирует подачу воздуха, соответственно, качество смеси. Т1 – блок управления свечами зажигания. Как правило, на схемах не обозначены сами свечи зажигания. Значок транзистора внутри блока означает, что внутри блока есть электронная схема. Питание блока зажигания (катушки зажигания вместе с коммутаторами) осуществляется через предохранитель 46 на 2-й вывод и в случае, если отсутствует искра, первым делом надо проверить наличие напряжения на этом выводе при включении зажигания. Y3 – инжекторы. Например, если не работает 2-й инжектор, необходимо проверить наличие электрической связи (прозвонить) 2-й вывод инжектора – коричнево-белый провод и 61-й вывод блока управления. А5 – инструментальная панель. А95 – блок управления двигателями охлаждения радиатора. Рис.5

Следующий фрагмент. А16 – блок АБС, А23 – усилитель VSS (датчика скорости автомобиля). Во многих автомобилях скорость измеряется по показаниям датчиков АБС, в данном случае левого переднего. Поэтому, если показания спидометра отсутствуют, горит неисправность блока АБС, проверку необходимо начинать именно с него.
К12 – реле двигателей охлаждения радиаторов. Если на схемах узлы изображены пунктирной линией, в некоторых моделях кузова узлы могут отсутствовать. S92 – блок кондиционера, М142 – насос усилителя руля, S13 –кнопка на педали тормоза, S258 – датчик педали сцепления. Рис.6

M12 – бензонасос. Как правило, расположен в бензобаке. Y4 – клапан EVAP (система улавливания паров бензина). В72-1 и В72-2 – датчики кислорода (лямбда-зонды). При их неисправности потребление бензина может увеличиться до 50%. В данном случае применяются четырехвыводные датчики (с подогревом). В30 – MAF сенсор (датчик массового расхода топлива, расходомер). Очень важный датчик. Если он неисправен, рабочая смесь формируется в неверных пропорциях, и автомобиль может вообще не завестись. В25 – датчик температуры входящего воздуха. Часто эти два датчика объединены в одном узле, как и в данном случае. А177 – привод дроссельной заслонки, совмещенный с датчиками угла заслонки. В138 – датчик педали акселератора (газа). В данном двигателе трос газа отсутствует, его функцию выполняет электроника. Рис.7

Системой управления двигателем называется электронная система управления, которая обеспечивает работу двух и более систем двигателя. Система является одним из основных электронных компонентов электрооборудования автомобиля.

Генератором развития систем управления двигателем в мире является немецкая фирма Bosch. Технический прогресс в области электроники, жесткие нормы экологической безопасности обусловливают неуклонный рост числа подконтрольных систем двигателя.

Свою историю система управления двигателем ведет от объединенной системы впрыска и зажигания. Современная система управления двигателем объединяет значительно больше систем и устройств. Помимо традиционных систем впрыска и зажигания под управлением электронной системы находятся: топливная система, система впуска, выпускная система, система охлаждения, система рециркуляции отработавших газов, система улавливания паров бензина, вакуумный усилитель тормозов.

Термином "система управления двигателем" обычно называют систему управления бензиновым двигателем. В дизельном двигателе аналогичная система называется система управления дизелем.

Система управления двигателем включает входные датчики, электронный блок управления и исполнительные устройства систем двигателя.

Электронный блок управления двигателем принимает информацию от датчиков и в соответствии с заложенным программным обеспечением формирует управляющие сигналы на исполнительные устройства систем двигателя. В своей работе электронный блок управления взаимодействует с блоками управления автоматической коробкой передач, системой ABS (ESP), электроусилителя руля, подушками безопасности и др.

Исполнительные устройства входят в состав конкретных систем двигателя и обеспечивают их работу. Исполнительными устройствами топливной системы являются электрический топливный насос и перепускной клапан. В системе впрыска управляемыми элементами являются форсунки и клапан регулирования давления. Работа системы впуска управляется с помощью привода дроссельной заслонки и привода впускных заслонок.

Катушки зажигания являются исполнительными устройствами системы зажигания. Система охлаждения современного автомобиля также имеет ряд компонентов, управляемых электроникой: термостат (на некоторых моделях двигателей), реле дополнительного насоса охлаждающей жидкости, блок управления вентилятора радиатора, реле охлаждения двигателя после остановки.

В выпускной системе осуществляется принудительный подогрев кислородных датчиков и датчика оксидов азота, необходимый для их эффективной работы. Исполнительными устройствами системы рециркуляции отработавших газов являются электромагнитный клапан управления подачей вторичного воздуха, а также электродвигатель насоса вторичного воздуха. Управление системой улавливания паров бензина производится с помощью электромагнитного клапан продувки адсорбера.

Принцип работы системы управления двигателем основан на комплексном управлении величиной крутящего момента двигателя. Другими словами, система управления двигателем приводит величину крутящего момента в соответствия с конкретным режимом работы двигателя. Система различает следующие режимы работы двигателя:

запуск;
прогрев;
холостой ход;
движение;
переключение передач;
торможение;
работа системы кондиционирования.

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

Электрооборудование

Сегодня подавляющее количество автомобилей, выпускающихся во всем мире, оборудованы ЭСУД. Это позволяет сделать работу двигателя более эффективной, а саму езду на автомобиле более безопасной и комфортной. Бензиновый мотор или дизельный – не важно.

ЭСУД что такое, расшифровка

ЭСУД – электронная система управления двигателем. Представляет собой комплект электронно-вычислительного оборудования, отвечающего за работу только двигателя или двигателя вместе с другими системами легковой машины. По сути это автомобильный бортовой компьютер.

Виды систем

ЭСУД делятся на два типа, имеющие свои преимущества и недостатки:

В первом случае, который часто называют английской аббревиатурой ECM (Engine Control Module), компьютер управляет только мотором.
Во втором, ECU (Electronic Control Unit), он отвечает за все системы машины: двигатель, подвеску и т. д.

ВАЖНО! Общий для всех систем блок применяется чаще, поскольку это упрощает внутреннее устройство автомобиля с конструктивной точки зрения и удешевляет сборку. То есть, проще провести все провода от всех датчиков в одно место, чем устанавливать их в разные места.

Единый блок управления состоит из следующих элементов:

Моторно-трансмиссионный блок.
Блок контроля тормозной системы.
Центральный блок управления.
Синхронизационный блок.
Блок контроля кузова.
Блок контроля подвески.

Где находится ЭСУД

В подавляющем большинстве случаев ЭСУД, точнее – ЭБУ (электронный блок управления), находится под приборной панелью. В разных моделях автомобилей он может находиться по центру или в районе руля. Как правило, добраться до него достаточно просто с помощью обычной отвертки. Такое расположение сделано для облегчения доступа. Визуально как отечественный, так и зарубежный ЭБУ представляет собой небольшой (обычно размером примерно с две ладони) плоский ящик с гнездами для проводов.

Устройство ЭСУД

Поскольку электронная система управления двигателем это, по сути, компьютер, технически она устроена примерно так же, как стандартный ПК. Система помнит базовые установки, заложенные производителем и следит за соблюдением этих параметров в процессе работы двигателя.

На техническом уровне блок состоит из:

Постоянного запоминающего устройства (ППЗУ). Это память, которая содержит базовый алгоритм управления мотором. Его можно изменить вручную. При отключении двигателя установки не удаляются.
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Память, которая обрабатывает оперативные данные, поступающие от систем: соответствие заданным в ППЗУ параметрам, ошибки и т.п. Устройство имеет дополнительный источник питания – от аккумулятора, поэтому оно может сохранять данные, даже если прерывать питание.
Электрически программируемое запоминающее устройство (ЭРПЗУ). Память, где хранятся коды противоугонной системы. Также отвечает за функционирование иммобилайзера.

Принцип работы ЭСУД

Главная задача системы – эффективная работа движка. Она на основании получаемой от различных узлов информации она регулирует крутящий момент, мощность и другие показатели в зависимости от режима работы мотора, комплектации ЭСУД и ее типа (самые популярные – м20, м73, м74, м86).

Стандартные режимы мотора, которые различает ЭСУД:

Запуск и прогревание.
Холостой ход.
Движение, торможение.
Смена передач.

Схема источников, от которых получает данные ЭСУД, зависит от модели авто и его комплектации. Обычно это датчики: положения коленвала, фаз, расхода воздуха, температуры охлаждающей жидкости, положения дроссельной заслонки, скорости, кислорода и детонации.

Кроме того, ЭСУД постоянно проводит самодиагностирование, также на основе показателей датчиков.

Диагностика

Помимо автоматической проверки корректности функционирования ЭСУД, специалисты рекомендуют проводить регулярное диагностирование системы. В среднем обслуживание стоит делать каждые 15 тыс км пробега. Диагностика ЭСУД проводится с помощью специального тестера, подключаемого в специальный разъем. Иногда используется беспроводной адаптер, использующий специальный протокол.

ВАЖНО! Лучше всего, если показатели будут расшифровываться специалистом, который на основании полученных данных может сделать вывод – какой конкретно элемент ЭСУД барахлит. После предварительных выводов, проводится более точная проверка вызывающего подозрения элемента.

Перед проведением тестов с помощью сканера, надо проверить питание системы и ее отдельных фрагментов. Причиной неисправности может быть поврежденная электропроводка, короткие замыкания, коррозия, различные помехи.

Неисправности и их причины

Выявление неисправностей ЭСУД можно начинать после обнаружения ряда признаков. Во-первых, при включении зажигания все лампочки сигнализатора системы должны загореться одновременно, таким образом система проверяет свой диагностический механизм. После запуска двигателя все должны одновременно потухнуть. Если какая-то из них загорается во время движения, это сигнализирует о проблемах в ДВС. В лучшем случае система может отключить двигатель, чтобы избежать тяжелых поломок. Список негативных ситуаций, в которым ведет неисправность ЭСУД, велик – может воздушить система охлаждения, не работать печка или термостат.

ВАЖНО! ЭСУД – тонкая система, поэтому описание проблем, которые могут случиться с электроникой может занять много времени.

В основном причинами неисправностей бывают:

Поломка датчиков, отправляющих в ЭСУД данные.
Поломки в самом блоке управления.
Поломки исполнительных устройств системы управления (рост сопротивления, обрыв обмотки электромагнитного клапана и т.д.).
Повреждение электропроводки.
Вмешательство посторонних в устройство электронных систем, вследствие чего могло произойти нарушение их целостности.

Часто ЭСУД ломается из-за механических повреждений. Это может быть не обязательно удар, для причинения вреда системе хватит сильной вибрации. Далее по проценту вероятности повреждения ЭСУД следуют: резкий перепад температур, коррозия, попадание влаги под защитный кожух из-за разгерметизации устройства. Также нередко корректная работа системы нарушается из-за некомпетентного вмешательства в ее функционирование.

Ремонт системы можно доверять только специалистам.

Типовые значения параметров ЭСУД

Типовые значения параметров системы зависят от множества факторов. В первую очередь – от марки авто. На них также влияет влажность, температура окружающей среды и т.д. Таблицы типовых параметров для конкретных марок авто, с помощью которых осуществляется идентификация ЭСУД, можно найти в интернете.

Очистка памяти контроллера ЭСУД

Функция сброса памяти используется для обнуления накопившихся в ЭСУД данных. Это полезно делать при замене датчиков, если требуется его перепрошивать или если автомобиль начал странно себя вести без видимых причин. Если не удалось найти эту функцию в меню ЭСУД, очищать память можно с помощью специального программного обеспечения, доступного в интернете. Процедура удаляет данные, накопившиеся при самообучении системы и возвращает заводские настройки. Проводится при выключенном двигателе.

Распиновка

Распиновка (распайка) – процесс определения принадлежности провода и разъема к тому или иному процессу, его назначение. Например, информация про кислород может приходить по одному кабелю, про охлаждение – по другому и т.д. В интернете можно найти подробный список расшифровки для самых популярных систем – Бош, Январь, Ителма.

Контроллер ЭБУ

Контроллер электронного блока управления – непосредственно сама плата с микропроцессорами. На практическом уровне разницы между терминами ЭБУ и ЭСУД нет. Отличие в том, что блок – физически коробка с электроникой, а система – это комплекс, включающий блок, датчики и рабочие процессы.

Датчик ЭСУД

Датчики электронной системы – один из главных ее элементов, от них зависит связь между механизмами и ЭБУ, качество управления движком. При профилактическом тестировании ЭСУД надо внимательно проверять соединение и сами датчики на все возможные повреждения (механические, от перегрева или коррозии и т.д.).

Главное реле

Главное реле системы запускает большинство процессов: в том числе электропитание датчиков, реле бензонасоса и вентилятор радиатора охлаждения двигателя, катушек зажигания и форсунок (инжектора). Главное реле защищает предохранитель.

Таблица масс ЭСУД в различных автомобилях

Читайте также: