full screen background image

Система управления двигателем: не парьте «мозги»

27

Система управления двигателем: не парьте «мозги»

Электронный впрыск топлива. Сейчас столь же обычное определение, как ДВС, коробка передач или, например, колесо. Все, что было до него, не забыто, однако в нынешнее время присутствует в нашей жизни ограниченно — на ретротехнике, различных репликах или экзотических тюнинг-проектах. Не принимать же управляющую двигателем электронику (надо признать, еще 20 лет назад пугавшую своей эксплуатационной загадочностью) теперь могут только самые закоснелые ретрограды, живущие по принципу «а карбюратор лучше». Но каковы были истоки подобных систем, как они будут развиваться дальше и какие все-таки с ними могут быть проблемы?

От механики к электронике

Об истории непосредственного впрыска, как и том, что он появился раньше распределенного, мы уже рассказывали. Добавим лишь, что, вполне вероятно, эксперименты с подачей топлива прямо в камеру сгорания велись раньше 20-х и 30-х годов прошлого века. А просто впрыскивать бензин под давлением, есть такая информация, пытались еще в предпоследнем десятилетии XIX века. В 1915-16 же годах появился двигатель АМБС-1 (по именам создателей — Александр Микулин и Борис Стечкин). Будучи двухтактным и аксиальным, он якобы имел и механический direct injection (прямой впрыск). К сожалению, другие подробности изобретения не сохранились. А то, по какому принципу он работал, можно посмотреть ниже на видео.

Как мы знаем, непосредственный впрыск начал серийно осваиваться на моторах раньше распределенного, где форсунки расположены не в камерах сгорания, а за впускными клапанами. Что же касается его электронного обеспечения, то тут единого мнения не существует. Вроде бы еще в 1932 году подавать топливо (вероятно, бензин) в цилиндры с помощью электромагнитного клапана решился американец по фамилии Кеннеди. Его работой стал шестицилиндровый судовой двигатель, который спустя пару лет инженер установил на грузовик. И даже испытывал его. Но дальнейшая история проекта от нас скрыта. Вот об Alfa Romeo 6C2500 Super Sport известно больше. Созданная в 1939-м для соревнований, через год, не без помощи фирмы Caproni, она получила на свою 2,5-литровую рядную «шестерку» нечто подобное изобретению Кеннеди.

Авиакомпания Caproni была не единственной, кто экспериментировал с электронными системами впрыска для двигателей самолетов. Большего успеха добилась американская фирма Bendix Aviation, что в 1952 году предложила свою систему — дорогую, «обеспечивающую» высокое содержание СО в выхлопных газах (кто тогда думал об экологии, да и несовершенно все было), но вполне работоспособную. А поскольку в авиации поршневой мотор уступал место реактивному, единственным способом сберечь инвестиции в разработки являлось предложить их автомобильным компаниям. Больше преуспела в этом та же компания Bendix, сумевшая заинтересовать своими исследованиями American Motors и Chrysler.

Первым автомобилем с электронным впрыском, добравшимся до конвейера, можно считать Nash Rambler Rebel, появившийся в 1957-м. Считается также, что это был едва ли не дебют такого сочетания — большая «восьмерка» (5,4 л) под капотом среднеразмерного седана (в длину модель была около пяти метров). Компания Nash вообще смело рушила различные стереотипы.

Нужно отметить, что в это самое время за океаном, да и в Европе, распространение (хотя и не широкое) имел и механический впрыск. Пусть сложный по приводу и обилию движущихся частей, но зато не имевший слабой тогда электроники. А уж карбюратор был освоен на все сто. Кстати, GM и Ford идею перевода двигателей на «электрообеспечение» не поддержали изначально. Chrysler и AMC отказались после недолгих, как мы видим, по времени и тиражу экспериментов.

Второй этап «электрификации» стартовал в Старом Свете. Именно туда, а конкретно в фирму Bosch, была продана лицензия на Electrojector. Немцы на основе его уже к концу 50-х разработали свой D-Jetronic, отличавшийся датчиком давления, установленным на впускном коллекторе и помогающим блоку управления рассчитывать необходимый объем бензина. Между тем, к тому времени в обиход начали входить карбюраторы с электронным управлением, обеспечивавшие нормальное приготовление горючей смеси за приемлемую стоимость. А форсировать спортивные моторы получением лучшего смесеобразования уже давно научились, используя два, три или четыре карбюратора. Сложная же и недешевая электроника была ли кому нужна?

Как выяснилось чуть позже, именно впрыск и его электронное управление позволяют легко уложить ДВС в соответствие экологическим требованиям, которые появились в середине 60-х в Калифорнии, в начале 70-х в Европе и в конце того же десятилетия в Японии. Первой ласточкой на пути массового внедрения электроники стал Volkswagen 1600 в версии Type 3E. Буква E в данном случае как раз и обозначала впрыск (от нем. Einspritzung).

С того момента словно прорвало. В той или иной степени далеко не на всех моделях, но электронный впрыск начали использовать все европейские компании. Отдельного внимания заслуживает горьковский injection. То ли в 1962-м, то ли в 1965-м система появилась на 21-й Волге. У машины был бензонасос, расположенный на баке, четыре (!) форсунки и ЭБУ на транзисторах. Количество подаваемого топлива вычислялось по разрежению во впускном тракте. Положение дроссельной заслонки, как и расход воздуха, его температуры, не учитывались. Прогревочный режим осуществлялся обогащавшим смесь резистором, которым водитель управлял при помощи рукоятки, стоявшей вместо ручки подсоса. Та Волга опередила свое время, сама система — двигатель, на который устанавливалась. Впрыску, поднявшему мощность с 70 до 90 сил, а в версиях для спорта даже до 130, не было места в СССР.

Механический впрыск еще существовал какое-то время. Та же фирма Bosch даже разрабатывала к нему электронные блоки управления. Хотя особой роли он уже не играл — как и карбюраторы. Они, оснащенные управляющей электроникой, прожили до середины 90-х — на простеньких комплектациях либо на своеобразных версиях. Например, у Honda Civic 1991 модельного года были моторы с двумя карбюраторами, которые, как, видимо, полагали в компании, способны точнее, чем распределенный впрыск, готовить смесь (или, может быть, у них просто оставался запас карбюраторов). Но и настраивать их, так считалось, удавалось лишь с большими потерями времени и не всегда положительным результатом.

Тем временем, электронный впрыск развивался. Так, в 1973 году у Bosch появился L-Jetronic, где L было взято от слова Luft, воздух. Там процессор отталкивался в расчетах не от давления воздуха — от его расхода, то есть уже имелся привычный нам расходомер. Примерно тогда же системы стали оснащать датчиком, определяющим содержание кислорода в выхлопных газах — лямбда-зондом. В конце 70-х дебютировал микропроцессор, оперировавший информацией в цифровом, а не аналоговом формате. Позже ему добавили функцию самодиагностики. А в 1995-м блок дроссельной заслонки стал электронно-управляемым. Само собой, все это на момент появления получали лишь модели верхних классов, и то не все или не сразу. Причем стоит отметить, что слегка опоздавшие японцы быстро нагнали европейских коллег. Если в Европе до середины 90-х еще в ходу был центральный, с одной форсункой, впрыск, то в Японии уже как минимум полтора десятилетия использовался исключительно распределенный. Ну а Россия здесь, несмотря на былые заслуги, оказалась в аутсайдерах. Карбюраторы канули в лету лишь в середине нулевых. Правда, сейчас даже электронный дроссель не вызывает удивления, так сказать, дожили.

Электрозависимость

Какие проблемы могут возникать с электронным впрыском или, точнее, непосредственно с блоком управления и другими элементами? В идеальных условиях что раньше, что теперь ЭБУ может работать годами, если не десятилетиями. Текстолитовая подложка, конденсаторы-процессоры, «дорожки» между компонентами — чему там выходить из строя? Нет, конечно, есть исключения. К примеру, на определенных моторах Mitsubishi в самом начале 90-х электролитические конденсаторы в «мозгах» «давали течь», чем частично уничтожали плату. Отечественные ЭБУ, которые устанавливались на российские машины в конце 90-х и начале 2000-х, не отличались большим ресурсом. А вообще блок управления — один из самых надежных элементов автомобиля. Даже с учетом высоких температур, если расположен под капотом, и вибраций. Но, безусловно, не принимая во внимание других «внешних воздействий», о чем ниже.

А есть ли «национальные» особенности? Европейские «мозги» (Bosch, Siemens), имея блок оперативной памяти, уже давно давали себя перешивать. Японские производители (Fujitsu, Nippon Denso, Hitachi) такого до недавнего времени не позволяли. Информация в их процессоры была «вбита» жестко, без возможности ее коррекции. Причем под конкретную модель автомобиля, двигатель/коробку и даже рынок сбыта. Что-то, конечно, можно было заимствовать от других машин или моторов, однако в большинстве случаев сгоревший или механически поврежденный ЭБУ требовал поиска такого же донора. Если это была какая-нибудь экспортная, для Европы, модель, попавшая в Сибирь или на Дальний Восток, возникали определенные трудности. Впрочем, уже минимум десятилетие «шьются» и «японцы».

Еще надо сказать, что до середины 80-х, а в некоторых случаях и на моделях 90-х годов или даже позже, островные компании не «засекречивали» платы, используя общепринятые обозначения элементов на них. Bosch изначально «доверял» свои изделия только профессионалам — попытки ремонтировать их после приемников/телевизоров обычно заканчивались плачевно. Теперь подобная секретность — общее место. Нет и былой привязки японских производителей к своим электронщикам. На экспортных версиях может быть установлен тот же Bosch. Основные же веяния современности заключаются в том, что нынешние блоки управления стали нежнее прежних. Тут лучше дать слово специалистам.

И все же чаще ЭБУ выводят из строя сами владельцы. Мало кто знакомится с инструкцией по эксплуатации, а гаджетов, которыми можно нагрузить,например, гнездо прикуривателя или розетки, сейчас полно. Отсюда перегрузка сети, перегорание предохранителей. Вместо родных ставят «более мощные», тогда горят уже различные блоки управления, которых в современном автомобиле немало. Другой вариант «накрыть» систему — использовать китайские предохранители. У них маркировка и сечение перемычек отличаются от фактических характеристик. При заявленных пяти амперах могут держать и 10, и 20. Кстати, в случае, если нет оригинальных предохранителей, лучше приобретать отечественные — гарантированное соответствие декларируемых качеств реальным.

Еще один способ получить замыкание — экономия на аккумуляторе. Дешевый, некачественный дает течь, в то время как на многих «немцах» он обычно установлен в багажнике или под водительским сиденьем. Как раз в месте сосредоточения различных блоков и разъемов. Что сделает с ними электролит, объяснять, наверное, не стоит.

Да и в принципе неправильная эксплуатация АКБ — одна из основных причин проблем. Так, заряжать батарею нужно лишь сняв ее с автомобиля. Прикуриваясь от другой машины, необходимо включать на ней все источники питания. В том и другом случае это позволит избежать губительных для блоков управления скачков напряжения. Такой вариант, как установка свежего аккумулятора, пуск на нем и последующее снятие клемм для того, чтобы вернуть свой севший, тоже должна проходить с нагрузкой сети всеми возможными средствами. Правда, это я бы вообще не советовал. Если и раньше автомобили не всегда выносили подобное, то теперь шанс попасть на ремонт возрос многократно. Особенно у «европейцев», где все параметры просчитаны очень точно.

Хотя опасны не только короткие замыкания. Оставляя машину на долгую стоянку, советую отключать АКБ. В любом ЭБУ есть функция защиты информации при сбросе клеммы. Потом система встанет в аварийный режим. Но все ошибки обнуляются на сканере, что сравнительно недорого. А вот если аккумулятор не отключен и происходит его естественная разрядка, то последствия окажутся куда хуже. Блок оперативной памяти потеряет корректную информацию, а ее восстановление дорого и продолжительно.

В общем, при всей сложности у современных систем управления даже есть плюсы. Другое дело, что и подходить к эксплуатации автомобилей с ними нужно, забыв о прошлых принципах вроде «подкурил — поехал, и никаких проблем».

Другие статьи из раздела «Устройство автомобиля»

Комментарии

«. форсунки расположены не в камерах сгорания, а за впускными клапанами. «

Этого я не понял.

«Количество подаваемого топлива вычислялось по разряжению во впускном тракте»

уменьшение плотности при падении давления называется «разрежение». Через «е». Проверочное слово «редкий».

Новые компьютеры на иномарки неприличных денег стоят,

ОСАГО для легковых без переплат — http://osago.cto.ru/

для грузовиков и мото — http://cto.ru/

Вот вместе с бессмысленными и провокационными новостями порой на Дроме встречаются и интересные материалы.

Двигатель, который разработали Микулин и Стечкин назывался АМБеС. Двигатель был рабочим, и даже был куплен американцами.

Правда вместе с двигателями американцы хотели получить и инженера, так как на то время это был очень прогрессивный и сложный двигатель, а потому без того, кто изобрёл этот двигатель дальнейшее развитие этого двигателя было бы проблематичным. Но от работы в США Стечкин отказался. Подумав, американцы от развития АМБеС тоже отказались, но сугубо из практических соображений.

Чтобы было понятно. Обратный инжиниринг в начале века отсутствовал как таковой и базировался исключительно на таланте отдельных инженеров и изобретателей, а потому купив сложный двигатель и начать производство без самого изобретателя в те годы было крайне проблематично и очень рисковано в экономическом плане.

И практикой того времени было покупка изделия, а затем покупка инженера, который изобрёл это изделие, если инженер сам не создавал свою компанию, как это сделали многие известные в те годы изобретатели и инженера.

Потому этот двигатель так и не появился в серии, а не потому, что погнул шатуны.

«Прикуриваясь от другой машины, необходимо включать на ней все источники питания.»

А сколько в авто источников питания? Только генератор. Речь по всей видимости о всех потребителях.

«Оставляя машину на долгую стоянку, советую отключать АКБ. В любом ЭБУ есть функция защиты информации при сбросе клеммы. Потом система встанет в аварийный режим. Но все ошибки обнуляются на сканере, что сравнительно недорого. А вот если аккумулятор не отключен и происходит его естественная разрядка, то последствия окажутся куда хуже. Блок оперативной памяти потеряет корректную информацию, а ее восстановление дорого и продолжительно.»

Решительно не понятно чем отключение АКБ отличается от разрядки. В авто нет кнопки выкл, чтобы корректно завершить работу по аналогии с ПК.

Ну не такой уж и бред!
При отключении обнуляется оперативка и всё. Проц с вероятностью 95% ничего не успеет сделать как по команде либо уснуть либо просто отключиться. (хотя если вспомнить множество роутеров у которых при выключении/включении слетают настройки) то и сбрасывание клеммы покажется не столь безобидным. (недавно у кореша снимали и варили поддоны на коробке и движке и на кой то хрен сняли клемму. после установки поддонов и запуска машины загорелся чек . и никак не гасился кроме как сканером в сервисе. Причину горящего чек в сервисе назвать не смогли. т. к. при проверке кодов ошибки ни одного кода ошибки не было. Проверяли и они и я своим сканером смотрел, только мой обнулить не смог а их обнулил.)

При снижении же напряжения(а оно ещё и плавать начинает) многие узлы(электронные) процессор обвес и т. д. могут уйти в не контролируемое(бредовое) состояние и либо вызвать перегрузку каких либо цепей с последующим выходом из строя. Причины банальны ошибка при проектировании, уход по параметрам, температура, разница в восприятии напряжений (для какой то запчасти сниженное напряжение не является сигналом для «работы» а для какой то уже сигнал. и не нужно мне рассказывать про стандарты и хороших инженеров . стандарты призваны обеспечить надёжную работу при номинальных напряжениях а не заниженных/завышенных.) Например ключ(транзистор) какой то цепочки начал бесконтрольно выполнять работу цепочки(узла) процессор при этом «спит» а вся цепочка начинает греться (при нормальном питании вероятно бы сгорел предохранитель да и этой ситуации не возникло бы но у нас питание занижено(тоесть не в рабочих пределах) потому предохранитель на это в лучшем случае среагирует не сразу) унося с собой из жизни соседние компоненты схемы.
Или же другая проблема процессор работает но напряжение просело и плавает потому процессор начинает ошибаться в вычислениях (вспомните калькулятор с солнечной и обычно батарейкой внутри. когда обычная батарейка садится калькулятор конечно работает от солнечной но однако не редко при недостатке света будет выкидывать вам «фокусы» с цифрами.) хорошо если у вас старый тип процессора и там всё зашито наглухо без возможности изменений — скинул клемму (обнулил оперативную память и сам процессор) включил и всё заработало с нуля однако гораздо хуже если процессор в своём беспамятстве будет руководствоваться своими бредовыми вычислениями и запорет прошивку (тогда сразу обеспечена поездка в сервис) или нагадит в оперативную память а вы потом «прикурите» и будете «обрадованы» неадекватным поведением двигателя или коробки передач.

Вероятно я не совсем точно описываю (объясняю в отношении именно автомобильной техники) но увы всё это результат внедрения цифровых технологий в наши автомобили.

К слову сказать раньше я недолюбливал излишество старых тойот с их кучей отдельных разных релюшек/блоков. столкнувшись же с ниссаном с достаточно неплохой интеграцией (много функций выполняет один блок и соответственно мало разных блоков) у которого глючила панель приборов я был и неприятно(с точки зрения владельца ниссана) и приятно (с точки зрения старенькой тойоты) удивлён, в результате у него переставал работать центральный замок, панель приборов (по моему вся кроме лампочек), на ходу менял «стиль работы» двигатель и АКПП (особенно это было «приятно» во время обгона) и это только то что я помню(автомобиль был моего знакомого). После замены панели приборов всё прошло однако проблема в панели как я понимаю была просто от «усталости». Старую(родную) же панель отремонтировать достаточно сложно в виду её высокой интеграции и визуально незаметных повреждений монтажа от воздействия вибрации и температур.

ЭСУД: что это такое в автомобиле

Одним из главных элементов современного автомобиля является ЭСУД – электронная система управления двигателем. Именно она обеспечивает работу двигателя в оптимальном режиме мощности и, потребления топлива, кроме того, на нее возложена функция управления многочисленными функциями и рабочими процессами, протекающими в автомобиле. В общем смысле ЭСУД представляет собой компьютер ДВС, в котором обрабатываются показания датчиков и в соответствии с ними подаются те или иные команды на прочие системы и агрегаты. Однако это определение слишком общее, поэтому для понимания сущности и роли данного элемента следует разобраться в тонкостях его работы.

Что такое ЭСУД в автомобиле

ЭСУД в автомобиле

Данная система объединяет в себе большое количество различных компонентов:

  • датчики и подсистемы, фиксирующие показания и рабочее состояние различных агрегатов двигателя;
  • передающие провода;
  • электронный блок управления – центральный элемент ЭСУД и своеобразный «мозг» автомобиля, в котором данные, получаемые с датчиков, обрабатываются и интерпретируются.

Необходимость внедрения электронной системы управления рабочими параметрами двигателя стала очевидной в процессе оптимизации процессов зажигания и впрыска – механическая регулировка и контроль не обеспечивали достаточной точности и эффективности, в результате чего КПД использовавшихся ранее ДВС был низким. На современных же моделях широко используются электронные контрольные модули, которые отвечают не только за вышеназванные параметры, но и за многие другие: впуск топливной смеси в цилиндры, охлаждение двигателя, выпуск отработанных газов, улавливание паров бензина и т.д.

Как правило, ЭСУД объединяется в единый комплекс с другими системами автомобиля, включая блок управления КПП, рулевой электроуситель, ABS, систему активной безопасности и т.д.

Из чего состоит ЭСУД

В состав электронной системы управления двигателем входят самые разные компоненты, в совокупности обеспечивающие комплексную регулировку рабочих параметров ДВС. К основным ее элементам относятся следующие:

  • электронный контроллер – основная часть всей системы, именно здесь анализируются показания датчиков, проводятся вычисления и формируются команды исполнительным агрегатам и подсистемам; – фиксирует количество поступающего в цилиндры воздуха и в соответствии с этими данными изменяет объем подаваемого топлива;
  • датчик скорости – фиксирует текущую скорость и преобразует полученное значение в электронный сигнал; – определяет количество кислорода в выхлопных газах до и после стадии нейтрализации;
  • датчик неровной дороги – важный элемент современных электронных подвесок, анализирует силу вибрации кузова и преобразует полученное значение в сигнал;
  • датчик фаз – подает на контроллер сигнал при поднятии первого поршня в высшую точку на такте сжатия; ; – фиксирует величину угла при повороте вала;
  • датчик дроссельной заслонки – определяет угол открытия заслонки; – определяет интенсивность детонационных процессов в двигателе по уровню поступающих шумов;
  • модуль зажигания – в нем аккумулируется энергия, необходимая для поджигания топливовоздушной смеси, а также обеспечивает требуемое напряжение свечей;
  • форсунки – отвечают за распределение топлива между цилиндрами;
  • регулятор топливного давления – поддерживает требуемое давление при подаче топлива;
  • модуль бензонасоса – отвечает за избыточное давление в питающей двигатель системе; – необходим для улавливания бензиновых испарений;
  • нейтрализатор – уменьшает токсичность выхлопа двигателя за счет каталитических реакций;
  • датчик холостого хода – регулирует питание двигателя при холостой работе;
  • диагностический сигнал – лампа на приборной панели, загорание которой свидетельствует о той или иной неисправности в работе двигателя;
  • диагностический интерфейс – позволяет подключать к ЭСУД специализированное диагностическое оборудование.

Как видно, электронная система управления двигателем включает в себя внушительное количество самых разных датчиков и регуляторов. При этом все поступающие с них данные анализируются в едином электронном блоке, который представляет собой полноценный микрокомпьютер.

Читайте также: Что такое CAN шина в автомобиле и для чего она нужна.

Какие задачи выполняет ЭСУД

Большое количество компонентов, входящий в состав электронной системы управления, обусловливает и широкое разнообразие выполняемых ей задач. По большому счету, она полностью управляет работой двигателя, оперативно изменяет его параметры и фиксирует его состояние. К наиболее важным функциям ЭСУД можно отнести следующие:

  • расчет оптимального объема топлива и момента его подачи в камеру сгорания;
  • определение момента генерации искры, воспламеняющей ТВС;
  • регулировка угла опережения зажигания;
  • контроль положения коленвала;
  • самодиагностика системы, всех ее подсистем и исполнительных механизмов.

Все элементы ЭСУД работают в комплексе, что позволяет достигать оптимальной производительности мотора. Если в ходе диагностики выявляются какие-либо неисправности, то на экран либо приборную панель выводится соответствующее уведомление. Если обнаруженные нарушения создают угрозу двигателю и автомобилю в целом, то система управления отдает команду на его отключение. Если поломка не такая серьезная, то можно временно продолжать движение – но в любом случае нужно как можно скорее обратиться на автосервис.

Для определения действительной неисправности необходимо использовать специальное диагностическое оборудование. При подключении к соответствующему разъему оно считает информацию, расшифрует код ошибки и предоставит точные сведения о выявленной неполадке.

В этом выражается еще одна важная функция ЭСУД – сокращение затрат времени и денег на ремонтные работы. Работникам СТО будет достаточно только получить код ошибки, после чего можно сразу же приступать к устранению поломки.

Читайте также: Что такое Что такое инжектор в автомобиле и как он устроен.

Источник https://www.drom.ru/info/misc/33974.html

Источник https://avtonov.com/%D1%8D%D1%81%D1%83%D0%B4-%D1%87%D1%82%D0%BE-%D1%8D%D1%82%D0%BE-%D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B5-%D0%B2-%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D0%B5/

Источник

Источник




Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *