Работа датчиков и исполнительных механизмов электрической системы управления двигателем

Содержание:

 

Введение

1. Описание работы датчиков и исполнительных механизмов электрической системы управления двигателем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В наше время все больше автомобилей оснащаются не карбюраторами, а современными электронными системами впрыска топлива. Но в сознанье современных автомобилистов прочно укрепилось мнение, что лучшая система питания для автомобиля - это все же карбюратор. Причина нелюбви автовладельцев к новшествам, которые сами по себе являются весьма конструктивными, состоит в том, что люди просто не обладают достаточной информацией, чтобы понять преимущества, которые дает автомобилю впрысковая система. Автолюбители зачастую даже не пытаются разобраться в том, что представляет собой эта система и какие плюсы, недоступные консервативным системам питания она имеет.

Впрысковая система - это компьютерная программа, которая разработана таким образом, чтобы учитывать любые режимы работы двигателя, а также, все внешние условия, в которых он эксплуатируется, влияющие на его работу. Составные части впрысковой системы имеют в составе исполнительные элементы и контролирующие датчики.

Исполнительные это - бензонасос, перепускной клапан топливной магистрали, клапан поддержания холостых оборотов, форсунки и. т.д. Клапан поддержания холостых оборотов также контролирует прогревные обороты и компенсацию падения количество оборотов при включении различных электроприборов (например, кондиционера). В состав впрысковой системы входят также контролирующие датчики такие как - датчик детонации, дат массового расхода воздуха, дат положения кален. вала ,дат положения распред. вала. Дат. Кислорода и т.д.

Основной принцип работы впрысковой системы заключается в следующем. Воздушная масса поступает в двигатель, где измеряется датчиком расхода воздуха. Полученные данные отправляются в компьютер, который анализирует полученную информацию. Далее, на основе переработанной информации, а также учета текущих параметров работы двигателя (сюда относятся: температура двигателя, скорость вращения коленчатого вала, температура воздуха, степень и скорость открытия дроссельной заслонки) осуществляется расчет необходимого объема топлива, которое должно быть сожжено в присутствующем количестве воздуха. На следующем этапе работы впрысковой системы, компьютер дает сигнал на форсунки, представляющий собой электрический импульс, информирующий о том или ином действии. Форсунки открываются, после чего топливо, которое находится под давлением в топливной магистрали, впрыскивается в свпускной коллектор.

Следует знать, что существует разделение впрысковых систем на систему центрального (так называемого моно впрыска (одноточечного)и распределенного (многоточечного) впрыска топлива. Центральный впрыск функционирует следующим образом - форсунка подает топливо в впускной коллектор-трубопровод перед дроссельной заслонкой, а распределенный впрыск имеет следующую особенность работы - все цилиндры оснащены собственной форсункой, подающей топливо непосредственно перед впускным клапаном. Распределенный впрыск бывает фазированным и нефазированным. В фазированной системе впрыск топлива происходит последовательно каждой форсункой, а в нефазированной впрыск топлива осуществляется или одновременно всеми форсунками или парами форсунок. Современные электронные впрысковые системы - это гарантия стабильной работы двигателя вашего автомобиля и вашего спокойствия на дороге.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Описание работы датчиков и исполнительных механизмов электрической системы управления двигателем.

 

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) (рис.7) – это единственный узел, который непосредственно принимает команды от водителя на управление двигателем (педаль «газа», тросик от «газа» – дроссельная заслонка – ДПДЗ). ДПДЗ измеряет положение дроссельной заслонки (ДЗ) и передает ЭБУ, в каком положении находится ДЗ. Все остальные узлы и агрегаты в системе управления двигателем, передают сигналы ЭБУ или принимают сигналы от ЭБУ без участия водителя.

 

                  а                                    б                                               в

 

Рис. 7. Один из вариантов потенциометрического датчика

положения дроссельной заслонки:

а – внешний вид; б – электрическая схема; в – типичная градуировочная

характеристика

 

ДПДЗ, ДЗ и регулятор холостого хода (РХХ) вместе образуют

узел дроссельной заслонки (рис. 8). Датчик положения дроссельной заслонки установлен сбоку на дроссельном узле и связан с осью дроссельной заслонки. Датчик представляет собой потенциометр, на один конец которого подается плюс напряжения питания (5 В), а другой соединен с массой (рис. 7б). С третьего вывода потенциометра (от ползунка) идет выходной сигнал к контроллеру. Когда дроссельная заслонка поворачивается (от воздействия на педаль управления), изменяется напряжение на выходе датчика. При закрытой дроссельной заслонке оно ниже 0,7 В. Когда заслонка открывается, напряжение на выходе датчика растет и при полностью открытой заслонке должно быть более 4 В.

 

Рис. 8. Схема дроссельного узла:

1 – патрубок подвода  охлаждающей жидкости; 2 – патрубок  системы вентиляции картера на  холостом ходу; 3 – патрубок для  отвода охлаждающей жидкости; 4 –  датчик положения дроссельной  заслонки;

5 – регулятор холостого  хода; 6 – штуцер для продувки

адсорбера; 7 – заглушка

 

Отслеживая выходное напряжение датчика, контроллер корректирует подачу топлива в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки (т.е. по желанию водителя). Датчик положения дроссельной заслонки не требует никакой регулировки, так как контроллер воспринимает холостой ход (т.е. полное закрытие дроссельной заслонки) как нулевую отметку.

 

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) (рис. 9) –

термоэлектрический резистор. По мере нагревания ДВС, ЭБУ измеряет напряжение на выходе с ДТОЖ и, соответственно, корректирует работу двигателя (обороты ХХ, обогащение подачи топливной смеси, УОЗ, включение и выключение вентилятора ОЖ). Датчик температуры охлаждающей жидкости устанавливается на выпускном патрубке системы охлаждения в потоке охлаждающей жидкости двигателя.

 

 

                                     а                                                                        б

Рис. 9. Датчик температуры:

а – внешний вид; б – конструкция; 1 – полупроводниковый резистор;

2 – металлический корпус; 3 – электрические контакты

 

Термистор, находящийся внутри датчика, является резистором с от рицательным температурным коэффициентом при нагреве которого сопротивление уменьшается (при –40 °С = 100 кОм и 70 Ом = 130 °С). ЭБУ подает на ДЖОТ напряжение 5 В через резистор с постоянным сопротивлением. Температуру охлаждающей жидкости ЭБУ рассчитывает по падению напряжения на датчике.

 

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) (рис. 10) – часто его

называют датчиком синхронизации, индукционного типа, устанавливается на передней части двигателя (а/м ВАЗ, ГАЗ, УАЗ) со специальным диском (шкив), жестко укрепленным на коленчатом вале (КВ). ДПКВ и шкив вместе обеспечивают угловую синхронизацию ЭБУ. Диск синхронизации состоит из 60 зубьев, равномерно распределенных по кругу, из которых удалено два зуба (60 – 2 = 58). Пропуск двух зубьев из 60 на диске позволяет ЭБУ определить скорость вращения и положение КВ. Зазор между ДПКВ и вершиной зуба диска строго определен и равен 0,8…1,0 мм.

 

 

а                                                          б

Рис. 10. Датчик положения коленчатого вала:

а – внешний вид; б – конструкция; 1 – постоянный магнит; 2 – корпус;

3 – картер двигателя; 4 – магнитомягкий сердечник; 5 – обмотка;

6 – зубчатое колесо  с точкой отсчета

 

После включения замка зажигания ЭБУ ждет прихода импульсов с ДПКВ. Получив импульсы от ДПКВ, ЭБУ синхронизирует положение и скорость вращения КВ и выдает импульсы для топливных форсунок (Ф.) и модуля зажигания (МЗ). Запуск двигателя и ровная работа означает, что программа ЭБУ правильно определила все 58 зубьев и два пропуска в расчетном временном диапазоне. Если есть сбои импульсов от ДПКВ, то, естественно, это приводит к неустойчивой работе или сбоям в работе ДВС (сбои управления форсунками и МЗ). Увидев сбои от ДПКВ, ЭБУ пытается пересинхронизировать процесс управления.

 

Датчик фаз (ДФ) или датчик положения распределительного вала

(ДПРВ) (рис. 11) – представляет собой полупроводниковый прибор, его принцип основан на эффекте Холла. ДФ выдает один импульс за один цикл работы (два оборота КВ = четырем тактам). Программа, получив импульс от ДФ, определяет ВМТ такта сжатия первого цилиндра и синхронизирует управление форсунками. Благодаря сигналам от ДФ, ЭБУ точнее дозирует качество смесеобразования (фазированный впрыск). Во время фазированного впрыска каждая форсунка получает один импульс за один цикл. При выходе из строя ДФ ЭБУ определяет ошибку и переходит на попарно-параллельный впрыск топлива.

                                  а                                                              б

Рис. 11. Датчик фаз:

а – внешний вид; б – место расположения

 

Датчик скорости автомобиля (ДС) (рис. 12) устанавливается на коробке передач (КПП). Его задача – отправлять импульсы ЭБУ за время определенного оборота колеса. Эти импульсы нужны не только для определения скорости движенияавтомобиля, но и программе ЭБУ для выбора

режима работы. Если нет обрыва или замыкания в цепи ДС, то ЭБУ не может определить состояние автомобиля (в движении машина или стоит). Система самодиагностики ЭБУ распознает выход из строя ДС только при наличии больших оборотов в двигателе в сочетании с большой нагрузкой. В этом случае записывается код ошибки ДС.

Рис. 12. Внешний вид датчика скорости

 

 

Датчик кислорода (ДК), или лямбда зонд, (рис. 13) устанавливается на выхлопной системе. Его функция в работе ЭБУ – определение наличия кислорода в отработавших газах (для поддержания стехиометрического состава смеси).

                                  а                                                                      б

Рис. 13. Циркониевый датчик кислорода:

а – внешний вид; б – конструкция; 1 – корпус; 2 – керамический уплотнитель; 3 – выводы (подогрев и сигнал); 4 – контакт нагревательного элемента;

5 – нагревательный элемент; 6 – кожух;

7 – твердый электролит  на основе ZrO2; 8 – защитный колпачок

с прорезями

 

Для нормальной работы датчика кислорода нужна температура не менее 350 °С. Чтобы ускорить нагрев датчика кислорода, особенно после пуска двигателя, в датчик вмонтирован нагревательный элемент. ЭБУ имеет дополнительный модуль прогрева датчика, который включает подогрев и определяет готовность ДК к работе. На поверхности ДК происходит реакция окисления несгоревшего топлива. Специальный слой способен отдавать или восстанавливать ионы кислорода, тем самым информируя ЭБУ о богатой или бедной смеси. ЭБУ, принимая сигналы ДК, уменьшает или увеличивает время открытия форсунок. Один из важных факторов для правильной работы ДК – сообщение с атмосферным воздухом через свой жгут проводов. Разность концентратности кислорода в атмосфере (поступающий через жгут проводов) и на поверхности рабочей части (выхлоп отработавших газов) является причиной меняющегося выходного сигнала датчика. В бедной смеси (избыток воздуха) рабочую поверхность ДК восстанавливает кислород – напряжение падает. В богатой смеси топливо окисляется кислородом за счет поверхности датчика – напряжение растет. Выходное напряжение ДК напрямую связано с процессом окисления несгоревшего топлива в выхлопной системе. Неправильное показание ДК бедной смеси, когда в действительности в выхлопной системе богатая смесь, обусловлено загрязнением сажей рабочей поверхности ДК. Рабочая поверхность ДК покрывается сажей, и реакция окисления не происходит. При наличии такого сигнала на ЭБУ от ДК, ЭБУ отдает команду на увеличение времени открытия форсунок, тем самым обогащая и так богатую смесь. Или наоборот. При загрязнении канала сообщения ДК с атмосферой, ДК «видит» бедную смесь и ЭБУ еще сильнее обедняет смесь, уменьшив время открытия форсунок. Такие неполадки ДК легко исправимы. В первом случае поездка на стабильных оборотах (трасса) 50–60 км/час. Обычно после такой поездки неисправный ДК начинает работать нормально. Во втором случае хватает продувки жгута проводов (на стыке с ДК) сжатым воздухом.

 

Датчик детонации (ДД) (рис. 14) прикреплен к верхней части блока цилиндров и улавливает аномальные вибрации (детонационные удары) в двигателе. Чувствительным элементом датчика является пьезокристал лическая пластинка. При детонации на выходе датчика генерируются импульсы напряжения, которые увеличиваются с возрастанием интенсивно сти детонационных ударов. ЭБУ по сигналу датчика регулирует опережение зажигания для устранения детонационных вспышек топлива.