Синхронизация в системе управления двигателем. Типы систем и датчиков синхронизации

Управление рядом исполнительных устройств на двигателе необходимо производить с учетом углового положения коленчатого вала. Примерами таких устройств являются форсунки и катушки зажигания. При управлении форсунками начало впрыска топлива должно производиться в определенные моменты времени, определяемые заданным положением коленчатого вала (так называемая, фазированная топливоподача). При управлении катушками зажигания моменты начала накопления энергии и искрообразования должны быть выбираться с учетом положения коленчатого вала. Кроме того, регистрация блоком управления сигналов ряда датчиков, таких как датчик абсолютного давления во впускном коллекторе, датчик расхода воздуха, датчик детонации должна производиться в строго определенные моменты времени, также определяемые текущим угловым положением коленчатого вала.

Выполняемая блоком управления процедура опроса сигналов датчиков и организации управляющих воздействий с учетом фаз рабочих процессов в цилиндрах двигателя носит название синхронизации.

Синхронизация в системе управления позволяет в любой момент времени с необходимой точностью (до долей градуса) иметь информацию об угловом положении коленчатого вала, а также о порядке следования рабочих процессов во всех цилиндрах двигателя.

На первых двигателях с микропроцессорными системами управления синхронизация осуществлялась при помощи трех датчиков: начала отсчета (НО), угловых импульсов (УИ), а также номера цилиндра (фаза). Первые два из указанных датчиков устанавливались соответственно на маховике и его зубчатом венце, третий – на распределительном валу. Тип используемых датчиков – электромагнитный. Недостатком такой системы синхронизации является ее низкая надежность, так как определение положения коленчатого вала производится на основе обработки сигналов одновременно двух датчиков (НО и УИ). Выход из строя любого из указанных датчиков приводит к полному нарушению работы системы синхронизации. Кроме того, в эксплуатации происходит нарушение формы зубьев на венце маховика и скопление на датчике металлической стружки, что приводит к искажению сигнала датчика УИ.

В современных системах управления двигателями широкое распространение получила система синхронизации с использованием двух датчиков, один из которых установлен на связанном с коленчатым валом специальном зубчатом диске (датчик положения коленчатого вала), а другой – на распределительном валу (датчик положения распределительно вала). Установленный на коленчатом валу и выполненный из магнитного материала зубчатый диск (диск синхронизации) имеет определенное число (например, 60) равномерно расположенных по его окружности выступов и впадин, служащих для формирования угловых отметок положения коленчатого вала. Для получения отметки ВМТ на диске синхронизации удалены несколько (обычно 2) зубьев. Выполненный таким образом диск синхронизации позволяет при помощи одного датчика получить информацию о текущем угле поворота коленчатого вала и положению ВМТ цилиндров двигателя, фазы одноименных рабочих процессов которых различаются на один оборот коленчатого вала. Различить между собой указанные цилиндры двигателя позволяет второй, расположенный на распределительном валу, датчик системы синхронизации (датчик номера цилиндра). Имеется большое число разновидностей таких систем синхронизации, с дисками синхронизации на коленчатом и распределительных валах, имеющими различное число зубьев.

Амплитуда сигналов электромагнитных датчиков системы синхронизации в значительной степени зависит от частоты вращения коленчатого и, соответственно, распределительного валов, затрудняя их регистрацию блоком управления. Поэтому, для повышения надежности работы системы синхронизации, на современных автомобилях могут использоваться датчики синхронизации на основе элементов Холла или магниторезистивных элементов, амплитуда сигнала которых не зависит от частоты вращения коленчатого и распределительного валов.