57. Краткая история развития систем управления двигателями. Классификация систем управления двигателями.

Развитие электронных систем управления двигателями началось с середины 60-х годов прошлого века созданием первых электронных систем управления зажиганием. Почти одновременно, в конце 60-х гг., на автомобилях впервые появились электронные системы управления впрыском бензина, классическим примером которых является выпущенная в 1967г. система впрыска бензина во впускной коллектор D-Jetronic компании BOSCH. В качестве примеров других систем впрыска бензина с электронным управлением компании BOSCH следует назвать системы L-Jetronic, LH-Jetronic, а также механическую систему КЕ-Jetronic с электронной коррекцией топливоподачи. В течение относительно короткого времени сначала электронные аналоговые, а к началу 80-х годов микропроцессорные системы управления впрыском топлива и зажиганием, а также первые комплексные системы управления двигателями начали интенсивно вытеснять классические электромеханические системы зажигания и карбюраторные системы питания, начавшие к тому времени также оснащаться несложными электронными управляющими устройствами. В начале 90-х годов в развитых промышленных странах применение указанных устаревших систем на новых моделях автомобилей полностью прекратилось. Первые экспериментальные отечественные электронные системы управления впрыском топлива появились в 70-х годах. Серийное производство первых отечественных систем управления двигателями было начато в начале 90-х годов на автомобилях ГАЗ и ВАЗ. На автомобилях отечественного производства полный отказ от выпуска электромеханических систем зажигания и карбюраторных систем питания произошел после 2005г. в связи с законодательным введением в России норм ЕВРО-2.

На современных автомобилях используются исключительно комплексные микропроцессорные системы управления двигателями, обеспечивающие управление топливоподачей, зажиганием, фазами газораспределения, приводом дроссельной заслонки, а также работой целым рядом других, в том числе, антитоксичных устройств, таких как системы нейтрализации и рециркуляции отработавших газов, система улавливания паров топлива, подачи дополнительного воздуха в систему выпуска и др.

Системы управления двигателями или его системами с учетом заложенных в основу блоков управления принципов могут подразделяться на аналоговые, цифровые и микропроцессорные. По степени охвата функциями управления эти системы могут быть отнесены к локальным системам (система управления зажиганием или топливоподачей, в том числе с обратными связями, например, такими как детонация или содержание кислорода в отработавших газах), а также к комплексным системам управления двигателем или даже силовым агрегатом в целом (двигателем с трансмиссией).

58. Состав, назначение, принцип действия и особенности компонентов современных систем управления бензиновыми двигателями.

В состав системы управления бензиновым двигателем входят датчики, блок (блоки) управления, исполнительные устройства, жгут проводов, а также мультиплексные линии связи с другими системами автомобиля.

Датчики системы управления обеспечивают формирование информации в форме электрических аналоговых или цифровых сигналов о состоянии двигателя и его узлов.

Блок управления обрабатывает входные сигналы от датчиков и на их основе формирует управляющие воздействия, направляемые на исполнительные устройства системы.

Исполнительные устройства системы получают управляющие сигналы и реализуют заданные воздействия на элементы двигателя, обеспечивая функции управления топливоподачей, зажиганием, частотой вращения коленчатого вала на режиме холостого хода, положением дроссельной заслонки, антитоксичными устройствами, такими как системы нейтрализации и рециркуляции отработавших газов, системы улавливания паров топлива, подачи дополнительного воздуха в систему выпуска и др.

Жгут проводов обеспечивает электрическое соединение всех компонентов системы с учетом требований по помехозащищенности сигналов ряда датчиков, а также подключение к соответствующим компонентам системы различных цепей питания и «масс».

Мультиплексные линии связи (CAN, UART, LAN, LIN, BEAN и др.) через согласующие модули (так называемые, «межсетевые шлюзы») обеспечивают обмен информацией между системой управления двигателем и другими использующими общие данные системами автомобиля (системами управления трансмиссией, курсовой устойчивости, ограничения тягового усилия на ведущих колесах, антиблокировочной тормозной системой, противобуксовочной системой и др.).

В числе основных датчиков современной системы управления бензиновым двигателем следует назвать:

-термоанемометрический аналоговый или частотный датчик массового расхода воздуха;

-аналоговый или частотный датчик абсолютного давления во впускном коллекторе;

-резистивный датчик температуры охлаждающей жидкости с отрицательным температурным коэффициентом (NTС);

-резистивный датчик температуры воздуха на впуске с отрицательным температурным коэффициентом (NTС);

-электромагнитный или дискретный (на основе MRE или элемента Холла) датчик частоты вращения и положения коленчатого вала;

-дискретный (на основе MRE или элемента Холла) датчик «фазы» (номера цилиндра);

-аналоговый пьезоэлектрический датчик детонации;

-аналоговый резистивный контактный или бесконтактный на основе MRE или элемента Холла сдвоенный датчик положения педали акселератора;

-аналоговый резистивный контактный или бесконтактный на основе MRE или элемента Холла сдвоенный датчик положения дроссельной заслонки;

-первый, второй или, в ряде случаев, третий подогреваемые датчики содержания кислорода в отработавших газах, или первый из их числа - датчик состава смеси;

-аналоговый резистивный датчик уровня топлива в топливном баке (комплектация OBDII);

-аналоговый датчик давления в топливном баке (комплектация OBDII);

-аналоговый или дискретный датчик давления хладагента в системе кондиционирования воздуха;

-аналоговый или дискретный датчик давления рабочей жидкости в гидравлической системе усилителя рулевого управления;

-датчик электрической нагрузки (дискретный вход напряжения): при отсутствии передачи необходимых данных по мультиплексной линии связи.

Основными исполнительными устройствами системы управления бензиновым двигателем являются:

-двухвыводные или индивидуальные катушки зажигания с коммутатором или без него;

-топливные форсунки (в ряде случаев, с управлением через коммутатор);

-электродвигатель привода дроссельной заслонки (или электромагнитный или шаговый регулятор холостого хода);

-электромагнитный или шаговый привод клапана рециркуляции отработавших газов;

-электромагнитный клапан продувки адсорбера системы улавливания паров топлива;

-электромагнитный клапан диагностики системы улавливания паров топлива (комплектация OBDII);

-электромагнитные реле системы управления, топливного насоса и др.;

-сигнализатор неисправностей системы управления (при отсутствии передачи необходимых данных по мультиплексной линии связи);