Электронная система управления бензиновым инжекторным двигателем с контроллером Январь-4

ДАТЧИК КИСЛОРОДА (ДК)

Датчик концентрации кислорода используется только в паре с нейтрализатором и устанавливается в нижней части приемной трубы глушителя. Когда датчик кислорода находится в холодном состоянии  он не выдает никакого напряжения или генерирует медленно меняющееся напряжение, непригодное в качестве сигнала. Датчик кислорода имеет внутренний нагревательный элемент для быстрого подогрева датчика до 360 °С (150 °С) после пуска холодного двигателя. По мере прогрева, датчика, он начинает генерировать быстро меняющееся напряжение от 10 до 950 мВ. В зависимости от типа системы автомобили могут оснащаться датчиком кислорода ф. GM или ф. BOSCH LZH 25. В датчике кислорода ф. GM нагревательный элемент включен постоянно, а в датчике ф. BOSCH LZH 25 нагрев не постоянный (контроллер управляет нагревом в ключевом режиме).

Система с датчиком кислорода  может работать в двух режимах:  
- в режиме "разомкнутой петли" контроллер рассчитывает длительность импульсов впрыска без учета сигнала с датчика концентрации кислорода. Расчеты производятся на базе опорного сигнала с датчика положения коленвала и сигналов с датчика массового расхода воздуха, датчика температуры охлаждающей жидкости и датчика положения дроссельной заслонки. В режиме "разомкнутой петли" рассчитанная контроллером длительность импульса впрыска определяет соотношение воздух/топливо, отличающееся от 14,7:1. Это характерно для непрогретого двигателя, в этом состоянии для хороших ездовых качеств требуется более богатая смесь.

Система остается в в режиме "разомкнутой петли" до выполнения следующих условий: 
- датчик кислорода начинает выдавать сигнал с изменяющимся напряжением (выход за пределы диапазона среднего напряжения около 300... .600 мВ); 
- температура охлаждающей жидкости выше 32 °С; 
- двигатель проработал с момента запуска от б секунд до 5 минут (время может варьировать в зависимости от начальной температуры охлаждающей жидкости). Сигнал с датчика концентрации кислорода подается на контроллер, который в зависимости от содержания кислорода в отработавших газах изменяет количество впрыскиваемого топлива для поддержания постоянного стехиометрического состава смеси. Этот режим является режимом "замкнутой петли".

В режиме "замкнутой петли" контроллер рассчитывает длительность импульса впрыска по данным тех же датчиков, что и для режима "разомкнутой  петли" и дополнительно использует сигнал с датчика концентрации кислорода. Сигнал с датчика концентрации кислорода  позволяет контроллеру производить  точный расчет длительности импульса впрыска для строгого поддержания  соотношения воздух/топливо -14,7:1, обеспечивающего  максимальную эффективность работы каталитического нейтрализатора.

 

 
ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ  ДРОССЕЛЬНОЙ ЗАСЛОНКИ (ДПДЗ)

Датчик положения дроссельной  заслонки установлен на корпусе дроссельного патрубка и имеет механическую связь  с осью дроссельной заслонки. Датчик представляет собой резистор потенциометрического типа, на один из выводов которого с  контроллера подается опорное напряжение 5 В, а второй вывод соединен с "массой". Третий вывод соединяет подвижный контакт датчика с контроллером, что позволяет контроллеру на основе выходного сигнала с датчика определять положение дроссельной заслонки и с учетом данных других датчиков рассчитывать длительность импульсов на форсунку. При закрытом положении дроссельной заслонки выходной сигнал датчика должен быть в пределах от 0,3 до 0,7 В. При открытии дроссельной заслонки выходной сигнал возрастает, и при полностью открытом дросселе выходное напряжение должно быть выше 4 В.

 

 

При резком нажатии на рычаг  управления дроссельной заслонкой  контроллер воспринимает быстро возрастающее напряжение сигнала с датчика, увеличивает  длительность импульсов на форсунки и формирует дополнительные импульсы управления открытия форсунок. Этот режим  аналогичен режиму работы ускорительного насоса для двигателей с карбюратором.

 
ДАТЧИК ФАЗ (ДФ)

Датчик фаз устанавливается  на двигателе в верхней части  головки блока цилиндров за шкивом впускного распредвала. На шкиве впускного распредвала расположен задающий диск с прорезью. Прохождение прорези через зону действия датчика фаз соответствует открытию впускного клапана первого цилиндра.

Контроллер посылает на датчик фаз опорное напряжение 12В. Напряжение на выходе датчика фаз циклически меняется от значения близкого к 0 (при  прохождении прорези задающего  диска впускного распредвала через датчик) до напряжения близкого напряжению АКБ (при прохождении через датчик кромки задающего диска). Таким образом при работе двигателя датчик фаз выдает на контроллер импульсный сигнал синхронизирующий впрыск топлива с открытием впускных клапанов.

 

 

 

 

 

 

Контроллер

 

Является «мозгом» всей системы. Выполняет функции управляющей  ЭВМ. Его основу составляют, – оперативное  запоминающее устройство (ОЗУ), программируемое  постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) и электрически программируемое  запоминающее устройство (ЭПЗУ). 
ОЗУ предназначено для кратковременного хранения текущей информации о работе двигателя и её обработки. Также в ОЗУ записываются коды возникающих неисправностей. Эта память энергозависима, т.е. при отключении аккумулятора её содержимое стирается. 
ППЗУ содержит программу (алгоритм) работы контроллера и калибровочные данные (настройки) двигателя. Таким образом, ППЗУ определяет важнейшие параметры работы двигателя: характер изменения мощности и момента, расход топлива и т.д. 
ППЗУ энергонезависимо, т.е. его содержимое сохраняется при отключении аккумулятора от бортовой сети автомобиля. ППЗУ может быть перепрограммировано и есть фирмы, которые этим занимаются. Результат зависит от того, на кого нарвёшься. Тут уж как повезёт, но испытывать судьбу не рекомендую. НАК создавался не для гонок. 
В ЭПЗУ записывается код-пароль АПС ( иммобилайзера ) при обучении ключей. Эта память также энергонезависимая. 
 
 
 
 
 
При работе двигателя контроллер осуществляет непрерывный контроль исправности основных устройств ЭСУД. Каждой неисправности соответствует свой код, записываемый в память ОЗУ. Он может быть считан с помощью сканера CONSULT-|| в автосервисе или самостоятельно автовладельцем с помощью бортового маршрутного компьютера с функцией диагностики. Для НАК это могут быть компьютеры “Multitronics RI-500” или “VG1031UPL”, а также “Престиж V55-02”. Первый из них имеет размер 1DIN и устанавливается в центральную консоль рядом с магнитолой. Два других устанавливаются на приборную панель или лобовое стекло. На мой взгляд, использование компьютеров “Multitronics” более предпочтительно по простоте их подключения и выполняемым функциям. “Престиж” больше подойдёт тем водителям, которые используют машину в качестве такси. 
При обнаружении некоторых неисправностей контроллер включает расположенную на приборной панели сигнальную лампу «CHECK ENGINE« (Проверь двигатель) желтого цвета. Загорание лампы не требует немедленной остановки двигателя, а рекомендует в ближайшее время провести его диагностику для устранения выявленной неисправности. Следует заметить, что обнаруженная неисправность может носить случайный характер и это легко проверить. Для этого следует не менее чем на 1 мин. снять с аккумулятора минусовую клемму, очистив тем самым память ОЗУ от кодов ошибок. После этого необходимо запустить двигатель. Если сигнальная лампа больше не загорится, то неисправность была вызвана случайной причиной. Если лампа загорится повторно, то неисправность устойчивая и её следует устранить.

 

 

 

 

 

 

 

 

"ЯНВАРЬ-4"

Система  управления  двигателем  состоит из подсистемы  управления распределенной подачей топлива (впрыском топлива) и подсистемы управления зажиганием. Обе подсистемы управляются   эл. блоком  управления  (контроллером )  и  обеспечивают  работоспособность двигателя.  
          Система включает в себя топливный бак,  эл. бензонасос, реле бензонасоса, топливный фильтр, распределитель (аккумулятор) топлива, мех. регулятор давления топлива, инжекторы  ( по  одному  на  каждый цилиндр двигателя ),  датчик массового расхода воздуха (ДМРВ),  датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ), , датчик детонации (ДД), датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ),   датчик скорости автомобиля (ДСА),   датчик положения коленчатого вала (ДПКВ), эл. блок управления, модуль зажигания, аккумулятор, замок зажигания, контрольную лампу "CHECK ENGINE",  вентилятор системы охлаждения двигателя (ВСОД), регулятор холостого хода (РХХ) и может включать в себя адсорбер, иммобилизатор, кондиционер.

Подсистема управления подачей  топлива функционирует следующим  образом:  
топливный  эл. насос ( через топливный фильтр ) подает топливо из топливного бака к рампе ( распределителю ) топлива на которой установлен регулятор давления топлива подаваемого к форсункам.  Мембранный  регулятор  давления  топлива  устанавливает  уровень  давления  в системе  около  300 мПа  и  возвращает  излишки  топлива  в  топливный бак через обратный топливопровод.  Кроме того, давление топлива в системе зависит от разрежения во впускном тракте,  которое  подведено  к  регулятору  давления.   На  диафрагму  перепускного  клапана регулятора давления топлива  с  одной стороны воздействует давление топлива,  а  с другой - давление пружины и давление всасываемого воздуха. За счет этого обеспечивается оптимальное давление топлива в системе в прямой зависимости от положения дроссельной заслонки и нагрузки двигателя. 

Топливные форсунки управляются контроллером и обеспечивают одновременную подачу топлива во впускной коллектор каждого  цилиндра двигателя при каждом обороте  коленчатого вала. Количество поступающего в камеры сгорания топлива пропорционально  времени открытия форсунок. Контроллер, в свою очередь, регламентирует это  время определяя его по сигналам датчиков установленных на двигателе. Момент подачи управляющего сигнала на форсунки контроллер определяет по сигналу датчика положения коленчатого вала.   
         

 

В режиме пуска двигателя контроллер переходит в асинхронный режим  управления форсунками до достижения оборотов двигателя на уровне 400 об/мин.   
         

Подача топлива в камеры сгорания прекращается в режиме продувки двигателя (дроссельная заслонка открыта более  чем на 75% , а вращение коленчатого  вала при этом - менее  400 об/мин.) и может кратковременно прекращаться в режиме торможения двигателем в зависимости от температуры охлаждающей жидкости, частоты вращения коленчатого вала, скорости движения автомобиля и угла открытия дроссельной заслонки.  
          Обогащение топливной смеси в режимах повышенной нагрузки двигателя и ускорений контроллер производит увеличивая время открытия форсунок, регламентируя его по сигналам датчика положения дроссельной заслонки и датчика массового расхода воздуха, учитывая при этом скорость движения автомобиля, по сигналам датчика скорости.  
          Эл.блок управления контролирует напряжение питания в бортовой сети автомобиля и при его значительном снижении увеличивает время открытия форсунок, компенсируя (из-за низкого напряжения питания) замедленное включение эл.механических клапанов форсунок.  
         

 На всех режимах работы  двигателя по сигналам датчиков  положения дроссельной заслонки  и массового расхода воздуха  контроллер определяет количество  поступающего в двигатель воздуха  и регулирует подачу топлива  форсунками для обеспечения необходимого  состава топливной смеси. При  прогреве холодного двигателя  и на холостом ходу контроллер  
управляет работой регулятора холостого хода и в зависимости от нагрузки и температуры двигателя обеспечивает обороты коленчатого вала на необходимом уровне. При быстром закрытии дроссельной заслонки на ходу автомобиля контроллер увеличивает подачу воздуха  
регулятором холостого хода. Таким образом обедняется топливная смесь для обеспечения снижения токсичности выхлопных газов.  
          Управление зажиганием осуществляет контроллер по сигналам датчика положения коленчатого вала и учитывая текущий режим работы двигателя по сигналам других датчиков.  
         

Электронный блок управления (контроллер) является микропроцессорной системой с энергонезависимым постоянным запоминающим устройством (ПЗУ), энергонезависимым  перепрограммируемым запоминающим устройством (ППЗУ) и оперативным  запоминающим устройством (ОЗУ) сохраняющим  данные только при наличии напряжения питания. В данных ПЗУ хранятся программа  работы микропроцессора и таблицы  параметров двигателя. Для хранения промежуточных значений микропроцессор использует ОЗУ. Контроллер управляет исполнительными устройствами впрыска топлива (зажигание, форсунки и т.д.) и кроме того, осуществляет диагностику работы датчиков. При обнаружении неисправности контроллер зажигает лампу "CHECK ENGINE" и сохраняет в ОЗУ код ошибки, который может быть считан мультитестером или индицирован лампой "CHECK ENGINE" в режиме сканирования кодов диагностики. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В нашей стране эксплуатируется  много автомобилей с системой впрыска топлива (инжектором).

Применение двигателей с  электронным управлением смесеобразованием  позволяет поддерживать оптимальный  состав смеси и оптимальное наполнение цилиндров на различных режимах  работы двигателя, увеличить топливную  экономичность и уменьшить содержание вредных соединений в отработанных газах повысить надежность системы  питания, а также облегчить обслуживание и диагностику.

В связи с тем, что развитие науки, не стоит на месте, а новые  разработки ученых всё больше и больше находят применение  
в технике можно предположить, что  
вскоре система описанная выше вскоре будет считаться  
безнадежно устаревшей! Но не будем забывать о том, что те разработки, которые сейчас является устаревшим, когда-то были  
современнейшими устройствами, и именно с них человечество 
начинало свой огромный шаг в новую эру!  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. http://www.12v-club.ru/articles/6/86/page1.html

2. http://www.teh-avto.ru/articles/elektr_blok.html

3. http://autocry.narod.ru/injection

4. Лакин П. Электронные системы впрыска топлива // Автомобильная промышленность.-1994.-N9.-С.37-39.