6.2.3. Принцип функционирования системы управления и впрыска бензинового двигателя

Общая информация

Топливо засасывается из топливного бака электрическим топливным насосом и подается через топливный фильтр к топливной распределительной магистрали. Регулятор давления обеспечивает поддержание давления в топливной системе в диапазоне 3.2 ÷ 3.6 атм.

Через электроуправляемые инжекторы топливо импульсно впрыскивается во впускной трубопровод, расположенный непосредственно перед впускными клапанами двигателя. Блок управления двигателем производит последовательное управление инжекторами в соответствии с порядком зажигания, регулирует время впрыска и тем самым количество впрыскиваемого топлива.

Воздух, необходимый для образования топливной смеси, засасывается двигателем через воздушный фильтр и поступает через дроссельную заслонку и впускной трубопровод к впускным клапанам. Количество всасываемого воздуха регулируется дроссельной заслонкой, которая перемещается шаговым электродвигателем, управляемым блоком управления двигателя. У компрессорных двигателей всасываемый воздух сжимается компрессором, приводимым в движение от клиноременной передачи. Затем сжатый воздух охлаждается в охладителе нагнетаемого воздуха и поступает в двигатель для образования топливной смеси.

Объем всасываемого воздуха определяется измерителем количества воздуха. Измеритель расположен в канале всасываемого воздуха. В корпусе измерителя расположена тонкая, электрически обогреваемая сенсорная пластина, охлаждаемая проходящим потоком всасываемого воздуха. Электрический ток, нагревающий пластину, регулируется системой управления таким образом, чтобы поддерживать температуру пластины постоянной. Если, например, количество всасываемого воздуха возрастает, температура нагреваемой пластины начинает снижаться. При этом величина электрического тока сразу же возрастает, чтобы сохранить температуру пластины неизменной. Колебания электрического тока пластины указывают блоку управления двигателем на его состояние нагрузки, что позволяет правильно определить количество впрыскиваемого топлива.

Блок управления двигателем находится в коробке электроники, слева, около резервуара тормозной жидкости или непосредственно на двигателе. Блок управления определяет оптимальное время зажигания, момент впрыска и количество впрыскиваемого топлива. При этом происходит согласование работы блока управления с другими системами автомобиля, например, с управлением коробкой передач или противоугонной системой.

Информация от других датчиков и управляющие напряжения, поступающие к исполнительным органам, обеспечивают оптимальную работу двигателя в любой ситуации. Если некоторые датчики выходят из строя, блок управления переключается в режим аварийной программы, чтобы исключить возможное повреждение двигателя и обеспечить дальнейшее движение автомобиля. В этом случае двигатель работает неравномерно и при увеличении газа имеет склонность к остановке.

Состав и принцип функционирования

Местоположение отдельных элементов системы управления двигателем на примере отдельных моделей показано на иллюстрации Детали установки модуля управления передней двери.

На рассматриваемых моделях стандартной комплектации выпуска по 12.2000 используется 6-контактный (А-F) электронный модуль управления (ECM) МЕ 2.0. На моделях комплектации AMG, а также на стандартных моделях выпуска с 12.2000 устанавливается 5-контактный (1-5) модуль МЕ 2.8, помещаемый в алюминиевый защитный кожух герметичного исполнения.

Входные сигналы ECM

В качестве входных данных ECM использует сигналы от следующих информационных датчиков/исполнительных устройств:

• Датчик температуры охлаждающей жидкости (ECT);
• Термоанемометрический датчик массы всасываемого воздуха (MAF);
• Датчик температуры всасываемого воздуха (IAT), встроенный в сборку MAF;
• Датчик положения дроссельной заслонки (TPS);
• Датчик уровня/температуры/качества двигательного масла;
• Управляющий переключатель темпостата/Speedtronic ¹⁾ ;
• Датчик давления в топливном баке ¹⁾ ;
• Датчик давления во впускном трубопроводе ¹⁾²⁾ ;
• Датчик положения АТ (PNP), - с модуля управления трансмиссий (ETC);
• Дифференциальный датчик положения коленчатого вала (CKP);
• Датчик положения распределительного вала (CMP) на эффекте Холла;
• Кислородные датчики (лямбда-зонды);
• Датчики детонации (KS);
• Датчик (потенциометр) положения педали газа.

¹⁾ Модели для американского рынка

²⁾ Модели комплектации AMG (МЕ 2.8 с 6.00)

Выходные сигналы ECM

К выходным командам ECM относятся:

• Сигналы активации катушек зажигания (по одной сдвоенной катушке на каждый цилиндр);
• Сигналы активации топливных инжекторов;
• Сигналы активации привода дроссельной заслонки;
• Сигналы активации реле топливного насоса;
• Выходная составляющая сигнала широтно-импульсной модуляции (ШИМ) трансдюсера системы рециркуляции отработавших газов (EGR);
• Сигналы активации системы подмешивания воздуха;
• Сигналы активации привода переключения впускного трубопровода;
• Сигналы активации реле стартера;
• Сигналы активации продувки угольного адсорбера системы улавливания топливных испарений (EVAP);
• Сигналы активации клапана отсечки угольного адсорбера ¹⁾ ;
• Сигналы линии данных памяти неисправностей.

¹⁾ Модели для американского рынка

Информация, передаваемая по шине обмена данными CAN

• Рабочее состояние системы управления трансмиссией (ETC);
• Рабочее состояние систем динамической стабилизации движения (BAS/ASR/ESP/ETC), - модуль управления;
• Рабочее состояние электронной педали газа
• Информация о текущем положении АТ;
• Информация по защите трансмиссии от перегрузок;
• Частота вращения колес (скорость движения и ускорение);
• Состояние датчика-выключателя стоп-сигналов;
• Состояние измерителей/индикаторов комбинации приборов;
• Состояние системы К/В (вкл/выкл, рабочее давление в рефрижераторном тракте);
• Сигналы переключения темпостата/Speedtronic.

Краткое описание принципов функционирования некоторых из датчиков/исполнительных устройств системы управления

Датчик положения дроссельной заслонки (TPS) вмонтирован в исполнительный механизм дроссельной заслонки и выдает на модуль управления (ECM) информацию о текущем угле положения дроссельной заслонки. Второй потенциометр сообщает ECM данные о базовом значении и формирует запасной сигнал при выходе из строя потенциометра дроссельной заслонки.

Датчик уровня/температуры/качества двигательного масла установлен в поддоне картера двигателя и вырабатывает три информационных сигнала широтно-импульсной модуляции (ШИМ), передаваемых на ECM и (по шине CAN) на комбинацию приборов автомобиля.

Качество масла определяется на основании данных о сроке выполнения последней его замены.

Датчик положения коленчатого вала (CKP) ввернут в блок цилиндров у маховика. Он передает блоку управления информацию о числе оборотов двигателя и положении ВМТ поршня первого цилиндра.

Датчик положения распределительного вала (CMP) расположен в торце крышки головки цилиндров. Он вместе с датчиком положения коленчатого вала передает блоку управления информацию о ВМТ поршня первого цилиндра. Он служит для синхронизации момента зажигания и последовательности зажигания.

Исполнительный механизм дроссельной заслонки состоит из электродвигателя и двух потенциометров. Механизм регулирует положение дроссельной заслонки, обеспечивая стабильность оборотов холостого хода, не зависимо от подключения дополнительных потребителей энергии, таких как рулевой усилитель или компрессор К/В.

Датчик положения педали газа расположен районе расположения ног водителя непосредственно на оси педали газа. Он сообщает блоку управления информацию о положении педали. Из соображений безопасности от датчика педали берется дополнительный сигнал, так же как от потенциометра дроссельной заслонки.

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ECT) расположен в корпусе термостата. Он представляет собой резистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), сопротивление которого уменьшается с ростом температуры.

Датчик измерения массы воздуха (MAF) представляет собой термоанемометрический измеритель, вмонтированный во впускной воздушный тракт двигателя. Выдаваемая датчиком информация используется ECM при определении параметров дозировки воздушно-топливной смеси.

Датчик температуры всасываемого воздуха (IAT), - NTC-резистор, встроенный в сборку датчика MAF.

Система вентиляции топливного бака/улавливания топливных испарений (EVAP) состоит из угольного адсорбера и электромагнитного клапана управления продувкой последнего. В адсорбере аккумулируются пары топлива, образующиеся в результате его нагрева. При работе двигателя скопившиеся в адсорбере топливные испарения вытягиваются во впускной тракт и направляются в камеры сгорания.

Лямбда-зонды (кислородные датчики) измеряют содержание кислорода в отработавших газах до и после каталитического преобразователя и передают соответствующие сигналы в блок управления двигателем. Один лямбда-зонд расположен перед, а другой после каталитического преобразователя.

Датчик(и) детонации (KS) вворачивается непосредственно в тело блока цилиндров и служит для предотвращения возникновения опасного ударного сгорания топливной смеси, позволяя удерживать установку момента зажигания на границе детонации, когда эффективность отдачи двигателя поддерживается на максимальном уровне при минимальном расходе топлива.

Система подмешивания воздуха состоит из установленного в передней части силового агрегата воздушного насоса и синхронно с ним функционирующих комбинированных клапанов-переключателей, приболченных спереди к каждой из головок цилиндров.

Система рециркуляции отработавших газов. Комбинированный клапан EGR с электронным вакуумным трансдюсером установлен под правым рядом цилиндров. Трансдюсер управляется сигналом ШИМ, вырабатываемы ECM. Подмешивание во впускной тракт двигателя определенного количества отработавших газов способствует снижению эмиссии в атмосферу окислов азота (NО_Х). Открывание клапана производится при глубине разрежения 80 ÷ 220 мбар.