Система управления ДВС

Впрыск (от английского injection) сегодня – это комплексная система управления, обеспечивающая оптимальные режимы работы двигателя с целью снижения токсичности отработавших газов, повышения мощностных и экономических показателей двигателя.

В системе управления двигателем можно выделить следующие составные части:

- контроллер (от английского control – управление) – это мозг системы, оценивающий информацию от датчиков о текущем режиме работы двигателя, управляющий исполнительными механизмами;

- датчики – глаза системы, информирующие контроллер о том, что происходит с двигателем и автомобилем в целом в данный момент;

- исполнительные механизмы – руки системы, выполняющие команды контроллера.

Для того чтобы двигатель нормально работал, необходимо:

- определить оптимальное количество топлива и момент времени, когда его необходимо подать в цилиндр;

- определить оптимальный момент времени, когда необходимо подать в цилиндр искру; доставить в цилиндр топливно–воздушную смесь в нужной пропорции и обеспечить искру.

Первые две задачи решает тандем «датчики–контроллер», третью – «контроллер–исполнительные механизмы».

Назвать все существующие на сегодняшний день разновидности систем управления для отечественных двигателей гораздо труднее из–за их многочисленности. Поэтому, чтобы не запутаться, разобьем их на группы по нескольким критериям:

1. производитель (разработчик) системы управления двигателем (СУД). За всю историю развития впрыска на ВАЗе на главном конвейере устанавливали СУД фирм General Motors, Bosch, а также системы отечественного производства. Ряд компонентов систем GM и Bosch (например, контроллеры, датчики кислорода, датчики массового расхода воздуха, жгуты проводов и другие) не являются взаимозаменяемыми между собой. Среди отечественных СУД существуют системы, использующие датчики и исполнительные

механизмы систем GM или Bosch (или их отечественные аналоги);

Рис. 5.1. Принципиальная схема системы распределенного впрыска топлива с двумя датчиками кислорода, датчиком неровной дороги, нейтрализатором и системой улавливания паров бензина (ЕВРО–3):

1 – датчик массового расхода воздуха; 2 – патрубок дроссельный; 3 – датчик положения дроссельной заслонки; 4–топливный фильтр; 5 – электробензонасос; 6 – топливный бак; 7 – сепаратор; 8 – гравитационный клапан; 9 – электромагнитный клапан продувки адсорбера; 10 – адсорбер; 11 – лампа контроля; 12 – колодка диагностики; 13 – аккумулятор; 14 – датчик неровной дороги; 15 – замок зажигания; 16 – иммобилизатор АПС –4; 17 – контроллер; 18 – датчик скорости; 19 – модуль зажигания; 20 – задающий диск; 21 – датчик положения коленчатого вала; 22 – управляющий датчик кислорода; 23 – нейтрализатор; 24 – диагностический датчик кислорода; 25 – регулятор холостого хода; 26 – регулятор давления топлива; 27 – топливная рампа; 28 – форсунки; 29 – датчик фаз; 30 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 31 – свечи зажигания; 32 – датчик детонации; 33 – реле электробензонасоса; 34 – главное реле; 35 – реле электровентилятора; 36 – электровентилятор системы охлаждения двигателя.

2. нормы токсичности. В связи с тем, что значительная доля вазовских автомобилей шла и продолжает идти на экспорт, сегодня на главном конвейере можно встретить комплектации СУД, которые нацелены на удовлетворение требований трех стандартов по токсичности отработанных газов: Евро–0, Евро–II и Евро–III. Автомобили под нормы токсичности Евро‑0 идут без нейтрализаторов, датчиков кислорода, системы улавливания паров бензина. Отличить комплектацию Евро–III от комплектации Евро–II можно по количеству датчиков кислорода в выпускной системе двигателя (в комплектации Евро–III их два), по внешнему виду адсорбера, а также по наличию датчика неровной дороги;

3. тип впрыска. По этому критерию следует различать системы распределенного и центрального впрыска. В системах распределенного (многоточечного) впрыска (рис. 5.2.а) каждый цилиндр имеет свою форсунку, которая подает топливо непосредственно перед впускным клапаном. В системе центрального (одноточечного) впрыска (рис. 5.2.б) форсунка подает топливо во впускной трубопровод перед дроссельной заслонкой. Системы распределенного впрыска могут быть фазированными и нефазированными, в нефазированных системах впрыск топлива может осуществляться одновременно всеми форсунками или парами форсунок. В фазированных системах впрыск топлива осуществляется последовательно каждой форсункой;

4. контроллер. На вазовских автомобилях можно встретить следующие типы контроллеров: ISFI–2S, General Motors; EFI–4, General Motors; «Январь ‑4», Россия (все вышеперечисленные контроллеры на главном конвейере уже не устанавливают); «Январь–5», Россия; «Вист–5», Россия; М1.5.4, Bosch; МР7.0, Bosch.

Казалось бы, контроллеров не так уж и много, но это только на первый взгляд. Например, контроллер М1.5.4 для системы без нейтрализатора не подходит для системы с нейтрализатором. Это два невзаимозаменяемых контроллера. Вышесказанное справедливо для «Январей» и «Вистов». Контроллер МР7.0 для системы Евро–II не может быть установлен на автомобиль Евро–Ill, обратная замена возможна, потребуется только изменить программное обеспечение. Контроллер МР7.0 от «Нивы» не может быть установлен на переднеприводной автомобиль.

Рис. 5.2. Система впрыска топлива: а –распределенного; б –центрального.

1 – топливо, 2 – воздух; 3 – дроссельная заслонка,
4 – впускной коллектор, 5 – форсунки, 6 – двигатель.

В таблицу 1 сведена (для примера) информация о системах впрыска для автомобилей «десятого» семейства и «Нив».

Таблица 1. Системы впрыска для автомобилей семейства ВАЗ–2110 и ВАЗ–21214.

Двигатель, марка автомобиля	Нормы токсичности	Производитель	Тип впрыска	Контроллер
ВАЗ–2110 1,5 л. 8 кл.	EURO–0	Bosch Россия	Распределенный Нефазированный Одновременный	M1.5.4 Январь–5 Вист–5
ВАЗ–2110 1,5 л. 8 кл.	EURO–II	GM Bosch Россия	Распределенный Нефазированный Попарный	ISFI–2S MP7.0 M1.5.4 Январь–5 Вист–5
ВАЗ–2110 1,5 л. 8 кл.	EURO–III	Bosch	Распределенный Фазированный Последовательный	MP7.0
ВАЗ–2110 1,5 л. 16 кл.	EURO–0	Bosch Россия	Распределенный Фазированный	M1.5.4 Январь–5 Вист–5
ВАЗ–2110 1,5 л. 16 кл.	EURO–II	GM Bosch Россия	Распределенный Фазированный Последовательный	ISFI–2S MP7.0 M1.5.4 Январь–5
ВАЗ–2110 1,5 л. 16 кл.	EURO–III	Bosch	Распределенный Фазированный Последовательный	MP7.0
ВАЗ–21214 1,7 л. 8 кл.	EURO–II	GM	Центральный	EFI–4
ВАЗ–21214 1,7 л. 8 кл.	EURO–II	Bosch	Распределенный Нефазированный Попарный	MP7.0
ВАЗ–21214 1,7 л. 8 кл.	EURO–III	Bosch	Распределенный Фазированный Последовательный	MP7.0

Для детального рассмотрения выбрана система управления двигателем автомобилей «ВАЗ» в максимальной комплектации, рассчитанной на выполнение норм токсичности Евро–III. Схема СУД представлена на рис. 5.3. Тип впрыска – распределенный, другие особенности систем управления для знакомства с базовыми принципами управления не важны.

1. Контроллер – главный компонент системы управления двигателем. Он оценивает информацию от датчиков о текущем режиме работы двигателя, выполняет и управляет исполнительными механизмами.

2. Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) преобразует значение массы воздуха, поступающего в цилиндры, в электрический сигнал. В ДМРВ фирмы Bosch конструктивно встроен датчик температуры воздуха (ДТВ), преобразующий величину температуры всасываемого воздуха в электрический сигнал.

3. Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) – преобразует значение угла открытия дроссельной заслонки в электрический сигнал.

4. Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) преобразует угловое положение коленчатого вала электрический сигнал.

5. Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) – преобразует величину температуры охлаждающей жидкости в электрический сигнал.

6. Датчик детонации (ДД) – преобразует величину механических шумов двигателя в электрический сигнал.

7. Датчик фаз (ДФ) – сигнал датчика информирует контроллер о том, что поршень первого цилиндра находится в ВМТ на такте сжатия (для «классического» двигателя 1,7 л – ВМТ четвертого цилиндра на такте сжатия).

8. Датчик кислорода управляющий (ДКУ) – преобразует значение концентрации кислорода в отработавших газах до нейтрализатора в электрический сигнал.

9. Датчик кислорода диагностический (ДКД) – преобразует значение концентрации кислорода в отработавших газах после нейтрализатора в электрический сигнал.

Рис. 5.3. Схема системы управления двигателем

10. Датчик скорости – преобразует значение скорости автомобиля в электрический сигнал.

11. Датчик неровной дороги – преобразует величину вибрации (ускорения) кузова в электрический сигнал.

12. Модуль (катушка) зажигания (M3, КЗ) – элемент системы зажигания, накапливающий энергию, достаточную для воспламенения топливовоздушной смеси, и обеспечивающий высокое напряжение на электродах свечи зажигания.

13. Свеча зажигания (СЗ) – элемент системы зажигания, обеспечивающий воспламенение топливовоздушной смеси.

14. Регулятор холостого хода (РХХ) – элемент системы поддержания холостого хода, регулирующий подачу воздуха в двигатель на холостом ходу.

15. Форсунка (Ф) – элемент системы топливоподачи, обеспечивающий дозирование топлива.

16. Регулятор давления топлива (РДТ) – элемент системы топливоподачи, обеспечивающий постоянство давления топлива в подающей магистрали.

17. Топливный фильтр (ТФ) – элемент системы топливоподачи, фильтр тонкой очистки.

18. Модуль бензонасоса (МБ) – элемент системы топливоподачи, обеспечивающий избыточное давление в топливной магистрали.

19. Клапан продувки адсорбера (КПА) – элемент системы улавливания паров бензина, управляющий процессом продувки адсорбера;

20. Адсорбер (А) – главный элемент системы улавливания паров бензина.

21. Нейтрализатор (Н) – элемент системы снижения токсичности отработавших газов, в котором в результате химической реакции с кислородом в присутствии катализатора углеводороды СН, оксид углерода СО и окислы азота превращаются в воду , двуокись углерода и азот .

22. Автомобильная противоугонная система (АПС) – предотвращает несанкционированный запуск двигателя.

23. Диагностический разъем (ДР) – элемент системы бортовой диагностики, используется для подключения диагностического оборудования.

24. Диагностическая лампа MIL (Malfunction Indicator Lamp) – элемент системы бортовой диагностики, информирующий водителя о наличии неисправности в системе управления двигателем.

25. Замок зажигания.

26. Аккумуляторная батарея (АКБ).