Автомобили и тракторы
.pdfзажигания =1,0 Ш R МОм и емкости вторичной цепи = 50 Ш С мкФ система зажигания развивает вторичное напряжение до 26–30 кВ.
В качестве синхронизатора момента зажигания в БТСЗ с регулируемым временем накопления энергии используется датчик Холла, установленный в датчике-распределителе обычной конструкции.
Микропроцессорные системы зажигания (МПСЗ) обладают вы-
сокой гибкостью управления и возможностью реализации комплексных функций и характеристик. В МПСЗ используется принцип программируемой логики, который предполагает управление моментом искрообразования по определенной программе, занесенной в универсальное управляющее устройство. В зависимости от введенной программы управляющее устройство способно обеспечить требуемые характеристики не только системы зажигания, но и электронных систем топливоподачи. Для построения цифрового управляющего устройства требуется небольшое количество больших интегральных схем (БИС), которые образуют микропроцессорный комплект. Основной частью МПСЗ является микропроцессор, содержащий арифметико-логическое устройство (АЛУ), которое производит арифметические операции сложения, вычитания, умножения, а также реализует функции умножения (логические элементы «И»), сложения (логические элементы «ИЛИ»), отрицания или инверсии (логический элемент «НЕ») и др. Программы управления процессами вычислений, характеристики управления искрообразованием и топливоподачей и другие данные, которые в данном типе управляющего устройства не изменяются в течение всего времени его эксплуатации на двигателе, заносятся в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) методами необратимого программирования (маскирование, вжигание). Информация от датчиков параметров рабочего процесса двигателя, которая изменяется при изменении режима работы двигателя и обновляется в каждом цикле вычислений после появления опорного сигнала датчика начала отсчета (ДНО), поступает в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Эта информация хранится в ОЗУ до тех пор, пока она не будет востребована по сигналу, устанавливаемому программой, заложенной в ПЗУ.
Используя информацию от датчиков и занесенные в ПЗУ данные таблиц УОЗ, микропроцессор вычисляет оптимальный угол опережения зажигания для каждого цикла работы двигателя и формирует соответствующий данному углу сигнал на выходе контроллера для
171
электронного коммутатора. Значения УОЗ в таблицах ПЗУ оптимизированы по какому-либо показателю качества рабочего процесса двигателя (максимальные мощность и экономичность, минимальная токсичность и др.).
Сочетание в МПСЗ программных и аппаратных средств регулирования момента зажигания позволяет вычислять оптимальный УОЗ в течение 8–12 мкс. Преимущества МПСЗ обусловлены возможностью увеличения функций для обеспечения работы от большего числа датчиков, например в случае ввода в ПЗУ управления УОЗ по степени детонации, а также для самодиагностики. Для изменения алгоритма управления МПСЗ нет необходимости изменять структуру всей системы. Достаточно разработать новую программу управления УОЗ микропроцессором и записать ее в ПЗУ контроллера.
Микропроцессорная система управления моментом зажигания приведена на рис. 3.16.
Рис. 3.16. Схема МПСУД автомобильного двигателя 1 – впускной трубопровод двигателя; 2 – датчик положения дроссельной заслонки;
3 – маховик двигателя; 4 – датчик начала отсчета (ДНО); 5 – датчик угловых импульсов (ДУИ); 6 – датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТО); 7 – контроллер «Электроника МС2713»; 8 – электронный коммутатор;
9 – электромагнитный клапан ЭПХХ; 10 – аккумуляторная батарея; 11, 12 – катушки зажигания К31 и К32
172
Для реализации оптимального закона управления УОЗ на входы контроллера поступают данные о скоростном, нагрузочном режиме и тепловом состоянии двигателя.
Информация о скоростном режиме двигателя снимается с индуктивных датчиков ДНО и ДУИ. ДНО синхронизирует работу контроллера с работой двигателя, формируя в определенной фазе работы двигателя одиночный опорный импульс. ДУИ со схемой преобразования сигналов вырабатывает импульсную последовательность, которая используется микропроцессором для вычисления частоты вращения и угла поворота коленчатого вала.
По информации полупроводникового датчика 6 температуры охлаждающей жидкости двигателя контроллер корректирует характеристики управления УОЗ.
По сигналам от концевого выключателя о положении дроссельной заслонки контроллер управляет электромагнитным клапаном 9 экономайзера принудительного холостого хода (ЭПХХ), включая и выключая его в зависимости от режима работы двигателя.
По опорному импульсу ДНО контроллер 7 подает на коммутатор 8 сигнал разделения каналов РК, обеспечивая с помощью катушек К31 и К32 искрообразование в свечах зажигания в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя.
3.3. Электронные системы
Дизели, применяемые на энергонасыщенных тракторах, обору-
дованы электронной системой управления дизелем (ЭСУД). Электронная система управления дизелем (ЭСУД) предназначе-
на для текущего контроля управления процессом впрыскивания топлива, защиты дизеля, информирования водителя о состоянии систем дизеля, а также имеет встроенную систему диагностики неисправностей на работающем и неработающем дизеле. ЭСУД подразделяется на две части: штатная часть – устройства электронного управления и текущего контроля дизеля, которая устанавливается на дизель его изготовителем. Штатная часть реализована в виде блока управления дизелем (ЭБУ), а также установленных на дизеле датчиков; внешняя часть – дополнительные элементы системы, обеспечивающие интеграцию штатной системы с системами трактора, системами визуального, звукового оповещения и диагности-
173
рования, а также обеспечивающие устройства штатного оборудования питанием.
Впроцессе пуска и работы двигателя ЭБУ на основе заложенной на заводе-изготовителе программной логики и анализа сигналов от датчиков штатной и внешней частей ЭСУД, а также сигналов от органов управления внешней части системы, управляет клапаном регулятора давления впрыскивания топлива и соленоидами электрогидравлических насос-форсунок. После подачи электрического питания ЭБУ постоянно осуществляет самодиагностику отдельных состояний системы с запоминанием кодов обнаруженных неисправностей. При обнаружении неисправностей, нарушающих нормальное функционирование системы, и неисправностей, способных привести к повреждению дизеля, система оповещает водителя при помощи световой и звуковой сигнализации. Также предусмотрена световая индикация интервалов проведения технического обслуживания. Кроме того, ЭБУ накапливает в постоянной памяти ряд данных о суммарных показателях работы дизеля и о случаях аварийных ситуаций, которые могут быть прочитаны только при помощи специального переносного диагностического устройства.
Взависимости от расположения ЭБУ электрическая связь системы ЭО трактора «Беларус» и ЭСУД для различных моделей тракторов
сдизелями «Detroit» и «Deutz» осуществляется разными способами. Тракторы «Беларус» энергетической концепции тягового класса
50 кН комплектуются дизелями с электронной системой управле-
ния (ЭСУД), комплексной системой управления трансмиссией (КЭСУТ) и электронной системой управления секциями распределителей типа EHS внешних потребителей, навешенных на ЗНУ трактора. Электронно-гидравлическая автоматическая система регулирования положения рабочих органов сельскохозяйственных машин спроектирована с использованием комплектующих фирмы
«BOSCH-REXROTH» (Германия).
Компоненты ЭСУД, устанавливаемые изготовителем дизеля, следующие: датчик углового положения распределительного вала (позволяет определять угловое положение вала и частоту вращения коленчатого вала дизеля); датчик температуры ОЖ; датчик давления масла в смазочной системе; датчик 6 температуры масла в смазочной системе; электронный блок управления; регулятор давления впрыскивания топлива (посредством регулирования давления масла,
174
создаваемого масляным насосом высокого давления и подаваемого
вмасляную секцию топливно-масляного аккумулятора); датчик высокого давления масла в масляной секции топливно-масляного аккумулятора; датчик давления воздуха во впускном коллекторе после ТКР и ОНВ; соленоиды шести электрогидравлических насосфорсунок, расположенных под клапанной крышкой. ЭБУ программируется на заводе-изготовителе дизелей согласно параметрам, обговоренным с изготовителем трактора.
Датчики и соленоиды электрогидравлических насос-форсунок и регулятор давления впрыскивания топлива ЭСУД, установленные изготовителем дизелей, коммутируются с ЭБУ с помощью жгута электропроводов дизеля через 60-ти контактный разъем. Соленоиды электрогидравлических насос-форсунок коммутируются со жгутом электропроводки дизеля с помощью жгута инжекторов под клапанной крышкой/впускным коллектором.
Впроцессе пуска и работы дизеля ЭБУ, на основе заложенной на заводе-изготовителе программной логики и анализа сигналов от электронных устройств управления и текущего контроля дизеля, а также дополнительных компонентов ЭСУД управляет клапаном регулятора давления впрыскивания топлива (РДВ) и соленоидами электрогидравлических насос-форсунок (инжекторов).
После подачи электрического питания (при установке выключателя стартера и приборов в положение «1») ЭБУ постоянно осуществляет самодиагностику с запоминанием кодов обнаруженных неисправностей (ДКН). При обнаружении неисправностей, способных привести к повреждению дизеля, система оповещает оператора при помощи световой и звуковой сигнализации. Также предусмотрена световая индикация интервалов проведения технического обслуживания. Кроме того, блок электронного контроля накапливает
впостоянной памяти ряд данных о суммарных показателях работы дизеля и о случаях аварийных ситуаций, которые могут быть прочитаны только при помощи специального переносного диагностического устройства «Pro-Link 9000».
Диагностирование возможных неисправностей ЭСУД. В процес-
се работы дизеля ЭБУ постоянно самодиагностирует отдельные параметры ЭСУД и запоминает обнаруженные диагностические коды неисправности (ДКН). В процессе самодиагностики ЭБУ не выявляет обрывы в цепях системы, а только контролирует параметры выход-
175
ных сигналов компонентов системы. Для обнаружения обрывов в цепях ЭСУД необходимо проведение процедуры предварительного диагностирования, описанной ниже. При обнаружении неисправностей, нарушающих нормальное функционирование ЭСУД, система предупреждает оператора включением светового сигнализатора 3 (рис. 3.17) желтого цвета в режиме постоянного горения, а также может выполнять управляющие действия, направленные на снижение мощности ДВС (при повышенных температурах ОЖ). В случае обнаружения неисправностей, приводящих к повреждению ДВС при его дальнейшей эксплуатации, система в начале, при достижении предупреждающих уровней контролируемых параметров (давления смазочного масла, уровня и температуры ОЖ), активизирует крас-
ный световой сигнализатор 1 аварийного остановка дизеля в режи-
ме постоянного горения. При достижении критических уровней указанных параметров включение сигнализатора 1 в мигающем режиме сопровождается одновременным включением зуммера 5. Активизация светового сигнализатора 1 предполагает немедленную остановку дизеля и проведение работ по выявлению зарегистрированной неисправности. При игнорировании оператором машины световых и звуковых сигналов о необходимости останова дизеля система, после превышения критических уровней контролируемых основных параметров в мигающем режиме светового сигнализатора 1, автомати-
чески проведет останов дизеля по истечении 30 секунд от начала работы сигнализатора 1 в режиме мигания. Отдельные неисправности, не требующие немедленного вмешательства оператора машины, система регистрирует без его оповещения через световую и звуковую сигнализацию в провесе работы дизеля.
Процедура предварительного диагностирования неисправно-
стей. Предварительное диагностирование ЭСУД может быть проведено оператором путем считывания световых ДКН. Считывание оператором световых кодов зарегистрированных активных и неактивных неисправностей производится на остановленном дизеле в положении ключа выключателя стартера и приборов «Питание приборов» с помощью кнопки 4 диагностики ЭСУД (рис. 3.17) на панели управления 8 при использовании красного светового сигнализатора 1 и желтого светового сигнализатора 2. Кнопкой 4 оператор запускает (при ее нажатии) стандартный тест при включенном питании стартера и приборов и остановленном дизеле.
176
Рис. 3.17. Панель управления с диагностическим разъемом (а)
и диагностический прибор (б) Pro-link 9000 со съемным многопротокольным картриджем для диагностирования дизеля DDC S40E («Беларус-3022ДВ»): 1 – сигнализатор аварийной остановки; 2 – сигнализатор самодиагностики; 3 – сигнализатор технического обслуживания;
4 – кнопка активирования режима самодиагностики;
5 – диагностический разъем (закрыт защитным колпачком); 6 –переключатель выбора педали управления режимом работы дизеля;
7 – сканер; 8 – панель управления дизелем; 9 – сменный картридж
Для того чтобы самостоятельно провести процедуру диагностирования, оператору необходимо на остановленном дизеле нажать кнопку 4 диагностики ЭСУД и, удерживая ее, повернуть выключатель стартера и приборов в положение «Питание приборов».
После того как выключатель стартера и приборов окажется в положении «Питание приборов» необходимо отпустить кнопку 4. Двигатель во время проведения процедуры диагностирования запускать не нужно. После подачи таким образом оператором сигнала, система управления проведет диагностику компонентов обра-
177
ботки данных и внутренней памяти ЭБУ, а также автоматически запустит процедуру проверки внутренних цепей ЭБУ, цепей жгутов инжекторов и электропроводки дизеля и отдельных цепей электрооборудования трактора, взаимодействующих с системой, на наличие короткого замыкания или обрыва.
После завершения обработки данных система оповещает однократным миганием красного светового сигнализатора 1 о начале вывода световых ДКН.
ЭСУД дизеля TCD7.8L06 V4 «DEUTZ» трактора «Беларус3522.5» запитана непосредственно от АКБ (11) (рис. 3.18, рис. 3.19). через два предохранителя на 30А (расположены в кабине трактора
вблоке коммутации и защиты. В состав ЭСУД входят установленные
вкабине трактора ЭБУ, информационный мониторов, панель электронная комбинированная (ПЭК) 7 с кнопкой активирования режима диагностики и лампой блинк-кодов неисправностей (рис. 3.19); блок 8 коммутации и защиты; рукоятка 5 и педали 4, 11 управления подачей топлива; датчик 1 уровня ОЖ и датчик 14 наличия воды в топливном фильтре (ФТОТ).
Перечисленные компоненты связаны между собой жгутами 13 и удлинителем жгута 2 дизеля для соединения его с ЭБУ 10.
Всостав ЭСУД входит также электрическая часть системы избирательной каталитической нейтрализации SCR (Selective Catalytic Reduction), которая подсоединена через жгут 3. Специальный диагностический разъем 9 предназначен для подключения внешних устройств диагностирования «SERDIA2010» с адаптером DECOM различных уровней допуска при проведении расширенного сервисного диагностирования дизеля в процессе эксплуатации. Эта система диагностирования рекомендована для дилерских центров.
Система избирательной каталитической нейтрализации SCR
обеспечивает соответствие дизеля TCD7.8L06V4 международным нормам по уровню выброса вредных веществ с ОГ: требование ЕС
(Stage IIIB) и США (EPA Tier4 Interim).
Система SCR включает в себя бак 7 (рис. 3.20) с реагентом «AdBlue» (32,5 % раствор мочевины в воде), катализатор 2, дозирующий модуль 8, представляющий собой форсунку для впрыска раствора мочевины в зону до катализатора 2 по команде ЭБУ дизеля, датчик 4
температуры ОГ до катализатора, датчик 5 окислов азота NOx до катализатора, датчик 3 NOx после катализатора, подающий модуль 1.
178
Рис. 3.18. Расположение компонентов ЭСУД на дизеле TCD7.8L06 V4 (поз. 1–4, 6–10)
икомпоненты ЭСУД, установленные на тракторе (поз. 5, 11–21): 1 – датчик давления топлива в блоке FCU (Fuel Control Unit);
2 – датчик давления в топливо распределительной трубке; 3 – датчик ТОЖ; 4 – датчик температуры и давления наддувочного воздуха;
5 – ЭБУ (установлен в кабине трактора); 6 – штекерный разъем для ЭБУ; 7 – датчик частоты вращения коленчатого вала; 8 – датчик частоты вращения распределительного вала; 9 – датчик давления масла; 10 – датчик уровня смазочного масла (если установлен); 11 – АКБ;
12 – многофункциональные индикаторы;
13 – сигнальные выводы для сигнальных ламп дизеля; 14 – входы (например, кнопка выключения автоматики); 15 – электронная педаль управления подачей топлива;
16 – рукоятка ручного управления подачей топлива; 17 – дополнительный переключатель функций (постоянной частоты вращения и т. д.); 18 – выключатель стартера и приборов; 19 – кнопка активирования
режима диагностирования; 20 – сигнальная лампа блинк-кодов неисправностей; 21 – диагностический разъем (шина CAN) (в кабине рядом с БКиЗ)
179
Рис. 3.19. Компоненты ЭСУД, установленные на тракторе:
1 – датчик уровня охлаждения жидкости; 2 – удлинитель жгута дизеля; 3 – жгут соединительный системы SCR; 4 – электронная ножная педаль управления режимом работы дизеля на прямом ходу;
5 – рукоятка ручного управления режимом работы дизеля; 6 – информационный монитор; 7 – панель электронная комбинированная;
8 – блок коммутации и защиты; 9 – диагностический разъем; 10 – электронный юлок управления дизелем;
11 – электронная ножная педаль управления режимом работы дизеля на реверсивном ходу; 12 – датчик температуры окружающего воздуха; 13 – жгуты соединительные; 14 – датчик наличия воды в топливном фильтре
В системе SCR задействован также датчик температуры окружающего воздуха 12 (рис. 3.19), установленный под кабиной в задней части. Бак с AdBlue оснащен комбинированным датчиком 6 (рис. 3.20) температуры и уровня реагента и соединен шлангами с подающим и дозирующим модулями. Поскольку реагент AdBlue кристаллизуется при минус 11 °С, в системе SCR предусмотрен подогрев реагента с помощью электрических подогревателей, установленных в баке, и соединительных шлангах. Подогрев магистралей транспортировки AdBlue и подающего модуля 1 осуществляется посредством ЭСУД по необходимости.
Электронная система регулирования.
Состояние дизеля сигнализируется лампой-сигнализатором 2 ошибки (рис. 3.21). ЭСУ контролирует состояние дизеля и саму себя.
180