Современные и перспективные электронные системы автомобилей

контрольная работа

2. Управление системами двигателя. Электронная система впрыскивания и зажигания. Электронная система подачи топлива

Электронные системы автоматического управления широко применяют в управлении большинством механизмов и агрегатов автомобиля: двигателем, трансмиссией, подвеской, рулевым управлением, а также процессами торможения, предотвращения столкновений, развертывания средств пассивной защиты.

Системы топливоподачи бензиновых двигателей подразделяют на две основные группы:

карбюраторные системы с электронным управлением, в которых подачей топлива управляют путем изменения проходного сечения главного топливного жиклера;

системы впрыска топлива во впускной трубопровод или непосредственно в цилиндр двигателя (непосредственный впрыск в цилиндр из-за сложности реализации практически не применяют). Электронное управление карбюратором на современных автомобилях предусматривает в основном управление экономайзером принудительного холостого хода ЭПХХ. Это объясняется тем, что у автомобиля, особенно в городских условиях, часто используется режим движения накатом без отключения двигателя от трансмиссии.

Система автоматического управления экономайзером принудительного холостого хода: 1-- датчик частоты вращения вала, 2 -- датчик положения дросселя, 3 -- двигатель, 4 -- электромагнитный клапан; 5 -- карбюратор, 6 -- блок управления ЭПХХ

На легковых автомобилях устанавливают два клапана. Один из них, управляющий проходным сечением канала холостого хода, имеет вакуумный привод. Второй, соединяющий вакуумную камеру этого привода с впускным коллектором двигателя, -- электромагнитный. Двухклапанная схема управления применена на автомобилях ВАЗ-2108.

Управление впрыском топлива. Системы впрыска топлива для бензиновых двигателей подразделяют на две группы:

системы распределенного впрыска, когда форсунки устанавливают в зоне впускных клапанов каждого цилиндра;

системы центрального впрыска, когда имеется одна (реже две) форсунка на весь двигатель, и подача (впрыск) топлива осуществляется (аналогично карбюратору) в одном месте впускного трубопровода; в этой зоне формируется смесительная камера, а из нее топливная смесь распределяется на тактах всасывания по каждому цилиндру в порядке их работы.

Система электронного впрыска топлива: 1 -- преобразователь кода; 2 -- устройство синхронизации; 3 -- усилитель мощности; 4 -- форсунки; nе, Др, tж, tв и Paтм -- датчики.

В большинстве систем электронного впрыска используется синхронный режим, т. е. на один оборот коленчатого вала двигателя -- один впрыск. На разгонном режиме для повышения мощности двигателя используется не только синхронный, но и асинхронный впрыск. Как карбюраторные системы с электронным управлением, так и системы впрыска топлива предусматривают наличие на автомобиле электронной системы зажигания с цифровым управлением утлом опережения зажигания. Попыткой удовлетворить современные требования к экологическим характеристикам автомобилей является внедрение программно-адаптивных систем топливоподачи, когда обратная связь осуществляется путем контроля химического состава отработавших газов.

Следящая система автоматического регулирования топливоподачи: 1 -- дозирующее устройство; 2--двигатель; 3 -- выпускной тракт; 4--датчик кислорода, 5 -- нейтрализатор; 6-- схема сравнения; 7 -- задатчик опорного напряжения

Электронная система управления двигателем фирмы «Тойота»: 1 -- замок зажигания, 2 -- электронный микропроцессорный блокуйравления, 3 -- воздушный фильтр; 4--датчик температуры поступающего в двшатель воздуха; 5--датчик расхода воздуха; 6-- регулятор давления; 7 -- клапан холостого хода; 8 -- форсунка холодного пуска; 9 -- датчик угла открытия дроссельной заслонки, 10 -- редукционный клапан; 11 -- форсунка; 12 -- топливный фильтр, 13 -- топливный насос; 14 -- топливный бак; 15 -- таймер прогрева; 16 -- датчик детонации, 17--датчик температуры в системе охлаждения, 18-- дагчик падения давления масла; 19 -- датчик кислорода; 20 -- катушка зажигания, 21 -- распределитель зажигания; 22-- реле включения; 23 --датчик скорости

Управление топливоподачей дизелей. Электронные системы управления топливоподачей дизелей используют для снижения токсичности и дымности отработавших газов, акустических излучений, а также для стабилизации работы двигателя на холостом ходу. Они выполняют следующие функции:

количественное управление топливоподачей;

управление моментом начала впрыска;

управление частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу и защитой двигателя от превышения допустимой частоты;

управление свечами накаливания.

Как и для карбюраторных двигателей, используют три типа электронных систем управления дизелями: аналоговые, цифровые и микропроцессорные. Из-за некоторых специфических недостатков аналоговые и цифровые системы управления распространены в основном на стационарных двигателях, работающих в установившихся режимах.

Микропроцессор на основе информации о режимных параметрах формирует предварительные коды для исполнительных механизмов, которыми задается режим работы двигателя.

Микропроцессорная система управления дизелем

ПЗУ -- постоянное запоминающее устройство; ОЗУ -- оперативное запоминающее устройство, ПЗ -- программный задатчик, БС -- блок сравнения; ИМ -- исполнительный механизм; ТНВД -- топливный насос высокого давления; М-- дизель, Wn -- датчик положения педали топливоподачи; Ар -- датчик реального текущего положения рейки топливного насоса, nе -- частота вращения коленчатого вала двигателя; tм и Рм -- температура и давление масла; tж, tт и tв -- температура соответственно охлаждающей жидкости, топлива и воздуха; Д1М -- атмосферное давление

Информационное обеспечение микропроцессорных систем управления двигателем.

Комплекс датчиков, с помощью которых представляется исходная информация для электронных систем управления автомобилем, состоит из датчиков частоты вращения, линейного и углового перемещения, температуры, давления (в том числе детонации), расхода воздуха и химического состава газа. Датчик частоты вращения формирует информацию о частоте вращений коленчатого вала двигателя и о моментах прохождения поршнем ВМТ.

Применяют датчики индуктивные или основанные на эффекте Холла. Датчики угла поворота дроссельной заслонки: а -- реостатный; б -- потенциометрический; в -- дискретный; 1 -- резистивный элемент; 2 -- корпус; 3, 4 и 6-- ползунки; 5 -- кабельный разъем; 7 -- контактная пластина; 8 и 11 -- контактные группы; 9 -- привод; 10 -- кулачок

Датчики для измерения температурного режима двигателя и передачи информации в электронные блоки управления используют в основном аналогового типа.

Датчик температуры двигателя с терморезисторным чувствительным элементом: 1 -- терморезистор; 2 -- пружина; 3 -- вывод; 4 -- корпус; 5 -- втулка

автомобиль микропроцессор зажигание двигатель

Датчик давления -- также аналогового (непрерывного) действия -- подобен датчику для измерения давления в системе смазывания двигателя.

Давление воспринимается мембраной, которая перемещает движок потенциометра (резистивный датчик) или магнитный сердечник внутри катушки индуктивности. Перспективными считаются датчики, в которых используется пьезоэффект или пьезорезистивный эффект. В первом случае давление рабочей среды передается на кристалл из цирконата-титаната свинца, на поверхности которого под действием давления образуются электрические заряды, пропорциональные давлению. Во втором случае полупроводниковый кремниевый кристалл выполнен в виде мостовой резистивной схемы .

Под действием давления пропорционально изменяется сопротивление резисторов, а следовательно, и сила тока, проходящего через них.

Датчики давления: а -- полупроводниковый; б -- индуктивный; 1-- полупроводниковый тензорезистор; 2 -- фильтр; 3 -- мембрана камеры компенсации изменения атмосферного давления; 4-- пробка; 5 -- анероидная коробка; 6 и 7 -- катушки индуктивности; 8 -- сердечник; 9 -- ярмо

Датчик детонации -- это тот же датчик давления пьезоэлектрического типа, по существу работающий подобно микрофону. Возникновение детонации в цилиндрах двигателя сопровождается колебаниями давления определенной частоты.

Датчик детонации: а -- конструкция; б-- характеристика датчика детонации при постоянной частоте вращения коленчатого вала двигателя; в -- графики обработки сигнала датчика при компьютерном распознавании возникновения детонации; 1 -- пьезоэлемент; 2 -- мембрана; Uвых -- выходное напряжение; t -- время

Для создания датчиков расхода воздуха могут быть использованы несколько физических принципов. Например, расход воздуха измеряют по частоте вращения турбинки, помещенной в движущийся воздушный поток, по углу отклонения (под воздушным напором) свободно поворачивающейся заслонки в трубопроводе или по перепаду давлений перед дросселем и за ним в трубопроводе. Наиболее распространен термоанемометрический метод измерения скорости (расхода) воздуха. Принцип действия такого датчика заключается в том, что если нагретый электрическим током проводник, у которого сопротивление зависит от температуры, поместить в воздушный поток, то этим потоком проводник будет охлаждаться и, следовательно, менять свое сопротивление. Изменение сопротивления пропорционально скорости потока. Поэтому по изменению сопротивления судят о скорости потока, а при известном сечении трубопровода -- и о расходе воздуха через этот трубопровод.

Обычно используют два проводника: один -- в среде с движущимся воздушным потоком, другой -- в среде с неподвижным воздухом. Этим компенсируется влияние температуры окружающей среды.

Датчик расхода воздуха на базе термоанемометра: 1-- корпус; 2 -- электронный модуль; 3 -- формирователь воздушного потока; 4-- сетка; 5 -- платиновая нить; 6-- штекерный разъем

К датчикам, реагирующим на химический состав газа (в частности, на содержание кислорода), относится лямбда-зонд. Чувствительные элементы датчика выполнены из двуокиси циркония или титана. Циркониевый датчик представляет собой гальванический элемент с пористыми платиновыми электродами. Промежуток между электродами заполнен двуокисью циркония, который является электролитом. Такому гальваническому элементу путем прессования придается форма колпачка.

Датчик кислорода: 1 и 2 соответственно металлический и керамический корпуса; 3 -- выходной кабель; 4 -- внешний кожух; 5 -- контактный наконечник; 6 -- активный элемент (колпачок); 7 -- защитный кожух с прорезями

Делись добром ;)