ДВИГАТЕЛИ С КОМПЬЮТЕРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ РАБОЧИМИ ПРОЦЕССАМИ

Для повышения топливной экономичности, динамических качеств автомоби­лей, обеспечения экологической безопасности в соответствии с действующими нормами на современных автомобилях применяются компьютерные системы управления рабочими процессами двигателей. Иногда эти двигатели называют компьютеризированными.

Суть компьютерного управления состоит в приготовлении количественного и качественного состава рабочей смеси (соотношение: воздух-топливо), а также в определении момента подачи топлива в цилиндры и искры на свечи зажигания с учетом режимов работы двигателя и состава отработавших газов. С помощью датчиков компьютерной системы определяются показатели режимов работы двигателя и автомобиля (количество поступающего в цилиндры воздуха, поло­жение дроссельной заслонки, температура воздуха во впускном трубопроводе, температура охлаждающей жидкости двигателя, частота вращения коленчатого вала и др.), которые преобразуются в электрический сигнал и передаются в электронный блок управления (ЭБУ). В соответствии с заложенной программой ЭБУ обрабатывает полученные сигналы и выдает команды исполнительным устройствам (форсунки, регулятор холостого хода, реле включения вентилятора, свечи зажигания и др.).

У бензиновых компьютеризированных двигателей наиболее эффективны системы с последовательно распределенным впрыском топлива (рис. 12.20), позво­ляющие на 12-15% снизить расход топлива и на 18-20% улучшить экологические показатели работы автомобилей на линии по сравнению с ранее применяемыми компьютерными системами управления работой двигателя с центральным и не­последовательно распределенным впрыском топлива. В этих системах с помощью электрического топливного насоса 26, расположенного, как правило, в топливном баке, бензин, проходя топливный фильтр 18, поступает в рампу форсунок 5, откуда подается в цилиндры при электрическом управлении открытием соответствующих

 

 

форсунок 6. Давление подаваемого топлива регулируется специальным клапаном 4 и равно 0,285-0,325 МПа. Развиваемое электрическим насосом давление топлива у большинства автомобилей составляет не менее 0,30-0,35 МПа.

Количество подаваемого в цилиндры топлива зависит от времени открытия электрических клапанов форсунок и строго соответствует количеству поступаю­щего во впускной трубопровод двигателя воздуха, измеряемого датчиком массо­вого расхода воздуха 12 и корректируемого в соответствии с сигналами от датчиков положения дроссельной заслонки 14 и температуры воздуха 16.

ЭБУ 13 по специальной программе обрабатывает все поступающие в него данные и контролирует включение электрического бензонасоса, вентилятора сис­темы охлаждения двигателя, кондиционера, компрессора турбонаддува и в соответствии с режимами работы двигателя и автомобиля обеспечивает впрыск топлива форсунками, поддерживая стехиометрический состав топливно-воздушной смеси (отношение количества топлива к воздуху равно 1/14,7).

Моменты подачи топлива и искры на свечи зажигания, выдаваемые ЭБУ в качестве исполнительных команд на топливные форсунки 6 и катушки зажигания

 

8, зависят от входящих в ЭБУ 13 сигналов датчиков синхронизации 19, фазы 9, температуры двигателя 21, детонации 20 и содержания кислорода в отработавших газах 22,24.

При установке на автомобиле двух кислородных датчиков ("горячего" 22, расположенного ближе к двигателю, и "холодного" 24) ЭБУ системы управления работой двигателя 25 с помощью насоса 77 и клапана 10 подает дополнительный воздух из атмосферы за выпускные клапаны цилиндров двигателя. Это позволяет продолжить окисление перегретых отработавших газов в системе выпуска и увеличить срок службы каталитического нейтрализатора 23.

Особенностью компьютерных систем управления работой двигателя является наличие большого количества дополнительных датчиков и исполнительных меха­низмов, которые в соответствии с теорией надежности можно рассматривать как систему последовательно соединенных устройств, что может привести к снижению показателей надежности системы (см. гл. 3), особенно при внезапных отказах.

Отказы компьютерных систем трудно диагностируемы обычными методами, а их последствия (прекращение транспортного процесса, увеличение расхода топлива и токсичности отработавших газов) трудноустранимы. Для предупреждения отка­зов и неисправностей в компьютерных системах управления работой двигателей предусмотрено встроенное диагностирование. ЭБУ фиксирует отклонения рабочих параметров в управлении работой двигателя и регистрирует их в виде кодов неисправностей, сигнализируя при движении автомобиля или при ТО и ремонте об отклонении параметров технического состояния от установленных норм.

О неисправностях в компьютерной системе сигнализирует лампа диагностики 29 с рисунком двигателя или надписью "проверь двигатель" ("check engine"). При ис­пользовании специальной технологии контроля, разрабатываемой производителем автомобилей, коды неисправностей считываются с помощью диагностической лампы или сканера (тестера), подсоединяемого к диагностическому разъему 30.

На автомобилях с системами управления работой двигателя применяются цифровые, буквенные и смешанные коды неисправностей. Например, на авто­мобилях ВАЗ-2110 выпуска 2000 г. неисправности кодированы двумя цифрами, и с помощью диагностической лампы по кодам можно получить следующую информацию:

12 - "режим самодиагностики" или "система полностью исправна" при отсутствии других
кодов;

13 - отсутствует сигнал кислородного датчика;
14-высокий,

15 - низкий уровень сигнала температуры двигателя; 16-высокий,

17 - низкий уровень сигнала бортового напряжения; 19 - неверный сигнал датчика синхронизации;

21 -высокий,

22 - низкий уровень сигнала датчика дроссельной заслонки;

 

33 - высокий,

34 - низкий уровень сигнала датчика массового расхода воздуха;

35 - отклонение частоты вращения коленчатого вала при режиме холостого хода;

 

42 - неисправность в цепи зажигания,

43 - в цепи датчика детонации;

44 - обедненный,

45 - обогащенный состав топливно-воздушной смеси; 49 - подсос воздуха;

52-ошибка ЭБУ;

55 - обедненный состав топливно-воздушной смеси при высоких нагрузках;

61 - ухудшение работы кислородного датчика.

 

 

 

 

При подключении диагностического сканера более полно определяется техни­ческое состояние компьютерной системы (коды и их описание), при этом имеется возможность выполнить корректировки по составу топливно-воздушной смеси, углу опережения зажигания и др.

Наиболее характерны отказы следующих элементов системы управления работой бензиновых двигателей: электрические цепи - окисление контактов и обрыв проводов (35%), топливный насос (22%), клапан холостого хода (10%), элементы системы зажигания (9%), форсунки (8%), датчик кислорода (7%), датчики и реле (6%), электронный блок управления (3%).

Восстановление технического состояния системы управления работой двига­теля проводится по разработанным производителем автомобилей алгоритмам (диагностическим картам) для каждого кода неисправности. Диагностическая карта (рис. 12.21) устанавливает последовательность проведения работ при контроле компьютерной системы, определении неисправностей и их устранении. Данные работы выполняет специально подготовленный персонал на диагностических постах АТП и СТО. Посты оснащаются комплектом приборов и приспособлений. Для двигателя ВАЗ-21102 данный комплект включает: пробник электрический, специальный тестер, осциллограф-мультиметр, перемычку, разрядник, пробник для цепи форсунок, топливный манометр, прибор для проверки форсунок, вакуумный насос, съемник высоковольтных проводов, набор адаптеров, манометр для измерения давления в системе выпуска.

В настоящее время компьютерные системы управления работой двигателя получают все большее применение на дизельных двигателях легковых и грузовых автомобилей. В этих системах (рис. 12.22) используются датчики и схемы управ­ления, аналогичные рассмотренным, а ЭБУ с помощью датчика 6 выполняет контроль давления топлива в рейке-аккумуляторе 7 и осуществляет электрическое управление цикловой подачей топлива через форсунки 8 и углом опережения впрыска топлива в соответствии с режимами работы двигателя и автомобиля.

Из топливного бака 7 через фильтр 2 и топливоподкачивающий насос 3, используемый в основном для удаления воздуха из системы, топливо насосом высокого давления 4_У работа которого контролируется ЭБУ, подается в рейку-

 

 

аккумулятор. При этом величина давления топлива устанавливается редукционным клапаном 5 и контролируется ЭБУ.

Давление впрыска топлива на современных автомобилях с компьютеризиро­ванным дизельным двигателем увеличено до 130-150 МПа при минимальном его отклонении на каждой из форсунок, что достигается использованием в системе общей для всех форсунок рейки-аккумулятора топлива. На некоторых автомоби­лях в качестве форсунок применяются впрыскиватели (насос-форсунки), приводи­мые в действие от специальных кулачков на распределительном валу двигателя.

Для определения и восстановления технического состояния электронных систем на компьютеризированных дизельных двигателях используются аналогич­ные коды неисправностей, считываемые по диагностической лампе и с помощью диагностических средств, технологии технического обслуживания и ремонта, алгоритмы поиска и устранения неисправностей.

Контроль давления в топливных системах бензиновых и дизельных двигателей осуществляется в процессе технического обслуживания и ремонта автомобилей с использованием образцового деформационного манометра. Технология проверки с помощью манометра предусматривает определение технического состояния без снятия с автомобиля топливного насоса, фильтра, регулятора давления топлива (редукционного клапана) и форсунок. При демонтаже форсунки проверяются на стендах на величину цикловой подачи топлива и качество его распыления, а с помощью сжатого воздуха и емкости с керосином или дизельным топливом определяется герметичность форсунок.