История создания систем управления двигателем с искровым зажиганием

История создания систем управления
двигателем с искровым зажиганием

 

Принцип действия двигателя с искровым зажиганием существенно не изменился, начиная с первого его применена на автомобиле более ста лет назад. И все же современный двигатель с искровым зажиганием имеет мало общего со своим предшественником. Конструкция двигателей постоянно развивалась, они становились мощнее, а за последие три десятилетия — менее вредными для окружающей среды и одновременно более экономичными. Значительное влияние на это развитие оказал переход с механического управления двигателем на электронное.

2352

2353

Механические системы

До конца 60-х годов прошлого века управление двигателем с искровым зажиганием осуществлялось чисто механически. У таких систем, по существу, имеются всего два регулируемых параметра: количество подаваемого топлива и угол опережения зажигания.

Впрыскивание топлива

Поначалу системы впрыска не могли выпустить более простой карбюраторный принцип смесеобразования. Управляемый педалью газа карбюратор задает требуемое количество топлива в соответствии с количеством всасываемого в цилиндры воздуха. Однако, механическое управление карбюратором не обеспечивает настолько точного дозирования количества топлива, которое необходимо сегодня. Именно этот фактор привел к замене карбюраторных систем на системы впрыска.

Система K-Jetronic

2354

Эта гидромеханическая система впрыска обеспечивает впрыскивание топлива во впускной трубопровод через отдельные форсунки, располагаемые перед каждым цилиндром (многоточечная система впрыска). Дозирование топлива производится механически, когда форсунка открывается и закрывается в зависимости от давления топлива. Датчик расхода воздуха измеряет объем всасываемого в двигатель воздуха и воздействует непосредственно на управляющий плунжер в специальном распределителе топлива, что позволяет регулировать давление и, тем самым, количес тво топлива, которое поступает в цилиндры. При этом могут быть учтены и дополнительные факторы, влияющие на количество впрыскиваемого топлива, например, темиература.

Приемущество такой механической системы впрыска перед электронными состоит в ее невысокой стоимости. 


 

Электронные системы

 

Постепенно для управления впрыском и зажиганием стала использоваться электроника. В настоящее время системы с механическим управлением не производятся.

 

Системы впрыска топлива

 

Система D-Jetronic

 

D-Jetгопic — это электронно управляемая система прерывистого впрыскивания топлива через одну форсунку (одноточечная система впрыска). Давление впрыскиваемого топлива остается постоянным, а количество и разделяется продолжительностью импульсов впрыскивания. Эта фаза впрыскивания зависит от оборотов коленчатого вала и противодавления во впускном трубопроводе.

 

Информацию об оборотах коленчатого вала блок управления получает от двух, расположенных в датчике-распределителе зажигания, необслуживаемых размыкающих контактов, сдвинутых на 180°. Датчик давления во впускном трубопроводе передает информацию о нагрузке двигателя. Температура двигателя и воздуха определяется термодатчиками и служит для корректировки рационального момента
впрыскивания топлива, рассчитываемого на основе данных о нагрузке и частоте вращения коленчатого вала.

 

Система D-Jetronic сконструирована из аналоговых электронных схем.

 

Система L-Jetronic

В системе l.-Jetronic, в отличие от D-Jetronicмоменты впрыскивания топлива рассчитываются, исходя из оборотов коленчатого вала и поступившего во впускной трубопровод объема воздуха. Для этого непосредственно за дроссельной заслонкой расположен датчик расхода воздуха, подающий в блок управления соответствующий сигнал. Так как объем поступившего воздуха зависит ото всех изменений, происходящих с двигателем (например износ, нагарообразование в камере сгорания), то тем самым имеется возможность получения более точного состава смеси по сравнению с методом измерения давления во впускном трубопроводе в системе D-Jetronic.

2355

1. Датчик расхода воздуха
2. Электронный блок управления
3. Топливный фильтр
4. Топливный насос с электроприводом
5. Регулятор давления топлива
6. устройство подачи долнительного воздуха
7. Термореле
8. Датчик температуры
9. Датчик положения дросельной заслонки
10.Пусковая форсунка
11- Форсунки

Данные об оборотах коленчатого вала блок управления системы L-Jetronic получает от контактов в датчике-распределителе зажигания, а при бесконтактной системе зажигания — от вывода 1 катушки зажигания. Система L-Jetronic сконструирована
на основе аналоговой технологии. Следующая разработка — система L3-Jetronic — делает возможным производить обработку данных в цифровом виде. Благодаря этому можно использовать дополнительные функции с лучшими возможностями корректировки. Система KE-Jetronic Система KE-Jetronic базируется на хорошо зарекомендовавшей себя системе K-Jetronic с включением в нее электронния в системе и электрогидравлического корректора давления для  правления составом рабочей смеси. Благодаря электронной регулировке дозирования топлива стало возможным улучшить при подготовке смеси корректировку ее состава с учетом внешних условий и рабочего режима двигателя.

Система LH-Jetronic
По существу, система LH-Jetronic отличается от L-Jetronic способом измерения нагрузки: вместо объема подаваемого воздуха измеряется массовый расход воздуха. Тем самым информация, поступающая с датчика, не зависит от плотности
воздуха, на которую влияют температура и давление.

2356

Система Mono-Jetronic
Система Mono-Jetronic представляет собой систему с впрыскиванием топлива через одну форсунку (одноточечная сисстема впрыска) центрального расположения с электромагнитным управлением. Эта система является более дешевой
по сравнению с прежними системами впрыска топлива через одну форсунку, это позволило внедрить электронный впрыск топлива на автомобилях среднего и малого классов.

Зажигание
вменение микроконтроллеров позволило заменить механическое регулирование угла опережения зажигания электронным. Зависящие от нагрузки и частоты положения коленчатого вала значения угол опережения зажигания могут быть внесены в память программного накопителя блока управления системой зажигания. Тем самым угол опережения зажигания поддерживается постоянным в течение продолжительного времени без учета влияния быстроизнашиваюхся деталей.
Электронные системы зажигания используются совместно с электронными системами впрска. На новых автомобилях эти системы использовались до 1998 г., а в наши дни системы зажигания и впрыска топлива интегрированы в систему Motronic.

Электронная система зажигания
Электронная система зажигания управляет оконечным каскадом зажигания. Данные по углу замкнутого состояния контактов датчика-распределителя и углу опережения зажигания хранятся в памяти программного блока (система зажигания с управлением по оптимизированному отображению процесса зажигания). Дополнительные показатели, например, температура охлаждающей жидкости или температура подаваемого воздуха, учитываются при расчете угла опережения зажигания.

Полупроводниковая система зажигания без датчика-распределителя Данная система обходится без механического высоковольтного датчика-распределителя зажигания. Распределение напряжения происходит электронным способом в блоке управления системой зажигания. Высоковольтное напряжение генерируется несколькими катушками зажигания.

Система управления двигателем Motronic


Электронный впрыск и электронное зажигание сделали возможным разработку двигателей, которые, с одной стороны, стали
более мощными, а с другой — обеспечили соблюдение более жестких требований по ограничению токсичности ОГ. Растущая миниатюризация эяектрониых деталей и схем привела к появлению все более мощных микроконтроллеров и полупроводниковых чипов со значительно большим объемом памяти. В результате стало возможным задачи, выполняемые системой электронного впрыска и электронной системой зажигания с программным управлением, возложить на  единственный микроконтроллер. Тем самым,разработчикам представилась возможность объединить обе системы — электронный впрыск и электронное зажигание — в одном блоке управления. Гак появилась система Motronic.

Система M-Motronic
Система M-Molronic начала серийно выпускаться еще в 1979 г. Она совместила в себе функциональность системы многоточечного впрыска Jetronic с электронной системой зажигания с программным управлением. Тем самым стало возможным отличительное согласование дозирования топлива и управления зажиганием. Благодаря стремительному прогрессу в полупроводниковой технологии быстродействие микроконтроллеров становилось все выше, а емкость запоминающих устройств программных накопителей данных и чипов — все больше. Таким образом, в систему M-Motronic можно было интегрировать все большее число функций (например, контроль за детонацией или регулирование давления наддува для турбонагнетателя). Такие функции, как рециркуляция ОГ или система вентиляции топливного бака, снижающие токсичность ОГ и эмиссию топливных паров, стали обязательными требованиями. Благодаря этому система M-Motronic
превратилась в комплексную систему управления двигателем.

Система KE-Motronic
В самом начале применения системы M-Motronic ее использование было возможно только на автомобилях высшего
класса из-за высокой стоимости электроники и элементов системы впрыска. Требования по соблюдению норм токсичности ОГ привели к развитию более простых систем Motronic, используемых на автомобилях среднего и малого классов Система KE-Motronic представляет собой объединенную в одном блоке управления комбинацию электронно-механической системы впрыска KE-Jetronic и электронной системы зажигания с программными управлением. Система Mono-Motronic Упрощение системы Mono-Motronic, по сравнению с M-Motronic, состояло в том, что здесь использовалась единственная форсунка центрального расположения, впрыскивающая топливо во впускной трубопровод. Тем самым система впрыска Mono-Motronic соответствовала системе Mono-Jetronic.

Система ME-Motronic
Система ME-Motronic, начало серийного производства которой приходится на 1994 г.,базируется на системе M-Motronic.
Дополнительно здесь применяется электронное управление мощностными параметрами двигателя (отдельно производимое с 1986 г.). В этой системе, называемой также EGAS (электронное управление педалью «газа»), традиционный привод
дроссельной заслонки через трос Боудена заменен электрически регулируемой дроссельной заслонкой и дополнительным датчиком положения педали «газа», расположенным в педальном узле.

Система MED-Motronic
Система MED-Motronic (начало серийного производства — 2000 г.) отличается от ME-Motronic расширенной функциональностью непосредственного впрыска. Большая сложность выполнения задач по управлению и регулированию требуют применения микроконтроллера с очень высокой вычислительной способностью.