Системой управления двигателем называется электронная система управления, которая обеспечивает работу двух и более систем двигателя. Система является одним из основных электронных компонентов электрооборудования автомобиля.Технический прогресс в области электроники, жесткие нормы экологической безопасности обусловливают неуклонный рост числа подконтрольных систем двигателя. Простейшей системой управления двигателем является объединенная система впрыска и зажигания. Современная система управления двигателем объединяет значительно больше систем и устройств, в том числе:
топливная система;
система впрыска;
система впуска;
система зажигания;
выпускная система;
система охлаждения;
система рециркуляции отработавших газов;
система улавливания паров бензина;
вакуумный усилитель тормозов.
Система управления двигателем имеет следующее общее устройство : входные датчики; электронный блок управления; исполнительные устройства систем двигателя.
Входные датчики измеряют конкретные параметры работы двигателя и преобразуют их в электрические сигналы. Информация, получаемая от датчиков, является основой управления двигателем. Система управления двигателем включает следующие входные датчики:
| используется в работе топливной системы | датчик давления топлива; |
| используется в работе системы впрыска | датчик высокого давления топлива; |
| используются в работе системы впуска | расходомер воздуха; датчик температуры воздуха на впуске; датчик положения дроссельной заслонки; датчик давления во впускном коллекторе |
| используются в работе системы зажигания | датчик положения педали газа; датчик частоты вращения коленчатого вала; датчик детонации; расходомер воздуха; датчик температуры воздуха на впуске; датчик температуры охлаждающей жидкости; кислородные датчики; |
| используются в работе выпускной системы | датчик температуры отработавших газов; кислородный датчик перед нейтрализатором; кислородный датчик после нейтрализатора; датчик оксидов азота; |
| используются в работе системы охлаждения | датчик температуры охлаждающей жидкости; датчик температуры масла; |
| используются в работе вакуумного усилителя тормозов | датчик давления в магистрали вакуумного усилителя тормозов |
В зависимости от типа и модели двигателя номенклатура датчиков может изменяться.
Электронный блок управления принимает информацию от датчиков и в соответствии с заложенным программным обеспечением формирует управляющие воздействия на исполнительные устройства систем двигателя. В своей работе электронный блок управления взаимодействует с блоками управления автоматической коробкой передач, системой ABS (ESP), электроусилителя руля, подушками безопасности и др.
Исполнительные устройства входят в состав конкретных систем двигателя и обеспечивают их работу. Исполнительными устройствами топливной системы являются топливный электронасос и перепускной клапан. В системе впрыска управляемыми элементами являются форсунки и клапан регулирования давления. Работа системы впуска управляется с помощью привода дроссельной заслонки и привода впускных заслонок. Катушки зажигания являются исполнительными устройствами системы зажигания. Система охлаждения современного автомобиля также имеет ряд компонентов, управляемых электроникой: термостат, электронасос, клапан вентилятора, реле охлаждения двигателя после остановки. В выпускной системе осуществляется принудительный подогрев кислородных датчиков и датчика оксидов азота, необходимый для их эффективной работы. Исполнительными устройствами системы рециркуляции отработавших газов являются электромагнитный клапан управления подачей вторичного воздуха, а также электродвигатель насоса вторичного воздуха. Управление системой улавливания паров бензина производится с помощью электромагнитного клапан продувки адсорбера.
Принцип работы системы управления двигателем основан на комплексном управлении величиной крутящего момента двигателя . Другими словами, система управления двигателем приводит величину крутящего момента в соответствия с конкретным режимом работы двигателя. Система в своей работе различает следующие режимы работы двигателя: запуск; прогрев; холостой ход; движение; переключение передач; торможение; работа системы кондиционирования. Изменение величины крутящего момента производиться двумя способами - путем регулирования наполнения цилиндров воздухом и регулированием угла опережения зажигания.
Система АБС автомобиля.
При экстренном торможении автомобиля возможна блокировка одного или нескольких колёс. В этом случае весь запас по сцеплению колеса с дорогой используется в продольном направлении. Заблокированное колесо перестает воспринимать боковые силы, удерживающие автомобиль на заданной троектории, и скользит по дорожному покрытию. Автомобиль теряет управляемость и малейшее боковое усилие приводит его к заносу.
Антиблокировочная система тормозов (АБС , ABS , Antilock Brake System) предназначена предотвратить блокировку колес при торможении и сохранить управляемость автомобиля. Ведущим производителем систем ABS является фирма Bosch .
Система АБС устанавливается в штатную тормозную систему автомобиля без изменения ее конструкции.
Наиболее перспективной является антиблокировочная система томозов с индивидуальным регулированием скольжения колеса. Индивидуальное регулирование позволяет получить оптимальный тормозной момент на каждом колесе в соответствии с дорожными условиями и, как следствие, минимальный тормозной путь.
Антиблокировочная система имеет следующее устройство :
датчики угловой скорости колёс;
датчик давления в тормозной системе;
блок управления;
гидравлический блок;
контрольная лампа на панели приборов.
Схема антиблокировочной системы тормозов ABS
Датчик угловой скорости устанавливается на каждое колесо. Он фиксирует текущее значение частоты вращения колеса и преобразует его в электрический сигнал.
На основании сигналов датчиков блок управления выявляет ситуацию блокирования колеса. В соответствии с установленным программным обеспечением блок формирует управляющие воздействия на испольнительные устройства - электромагнитные клапаны и электродвигатель насоса обратной подачи гидравлического блока системы.
Гидравлический блок обединяет следующие конструктивные элементы:
впускные и выпускные электромагнитные клапаны;
аккумуляторы давления;
насос обратной подачи с электродвигателем;
демпфирующие камеры.
В гидравлическом блоке каждому тормозному цилиндру колеса соответствует один впускной и один выпускной клапаны, которые управляют торможением в пределах своего контура.
Аккумулятор давления предназначен для приема тормозной жидкости при сбросе давления в тормозном контуре.
Насос обратной подачи подключается, когда емкости аккумуляторов даления недостаточно. Он увеличивает скорость сброса давления.
Демпфирующие камеры принимают тормозную жидкость от насоса обратной подачи и гасят ее колебания.
В гидравлическом блоке устанавливается два аккумулятора давления и две демпфирующие камеры по числу контуров гидропривода тормозов.
Контрольная лампа на панели приборов сигнализирует о неисправности системы.
Похожая информация.
Кажется, человечество уже давно вошло в мир электронных технологий. Силиконовый век начался очень бурным развитием и кажется, ничто не может остановить этот бег современности. Все электронные гаджеты крайне прочно вошли в жизнь современного человека и дают, мнимый полный контроль во многих ситуациях в жизни. Почему мнимый? Ну, давайте посмотрим. Постараемся дать ответы на интересующие вопросы.
Электронные помощники на автомобилях.
Многие автомобилисты покупая современные автомобиля, особенно когда до этого они ездили на машинах более низкого класса, либо старых автомобилях, не имевших подобных систем, сталкиваются с одной и той же проблемой, у всех них отмечается одна интересная черта. Они чрезмерно начинают доверять автомобилю, вверяют его системам свою безопасность и управление машиной, ошибочно полагая, что девайсы, установленные на них, могут предотвратить серьезную аварию и на них можно всецело положиться.
Такой подход приводит к тому, что водители начинают пренебрегать правилами безопасности, превышают скорость, используют свои мобильные телефоны прямо за рулем, не задумываясь о последствиях и возможных проблемах.
Автовладельцы считают, что автомобиль не только защитит их в аварии, но и может вполне себе предотвратить ее. Это большое заблуждение. Современные электронные технологии, хоть и развиваются семимильными шагами, но еще не дошли до мощностей и функционала человеческого мозга. Попросту говоря, самый совершенный компьютер из всех,- это человеческий мозг и ничего лучшего сейчас не существует. Так, что стоит доверять себе, своему опыту, интуиции, реакции, не отвлекаться и быть крайне внимательным за рулем любого автомобиля. Ваши обязанности ни одна электронная система сейчас выполнить не может. И не сможет, по всей видимости, в ближайшие несколько лет, это точно.
Как обещают компании запустят в производство свои автономные автомобили и уже в течение некоторого времени после этого можно будет увидеть серийные образцы автомобилей, передвигающиеся по дорогам общего пользования без необходимости водителю вмешиваться в процесс управления. Но повторимся, как минимум до этого должно пройти еще лет пять. А пока… Пока какими бы высокотехнологичными не казались машины, полностью, на 100%, доверять им не стоит.
Не так давно человеку за рулем приходилось решать сразу много задач, ежесекундно. Но потихоньку, с приходом сперва чисто механических, затем электрических, а в последние несколько десятилетий электронных систем, кажется, что все это уходит в прошлое, теперь автомобиль самостоятельно следит за безопасностью, отнюдь нет.
Данные электронные помощники таят в себе одну, но очень серьезную проблему. Ни для кого не секрет, что техника иногда работает не идеально. Попросту говоря у нее бывают глюки. Даже если в автомобиль производитель установил очень мощные компьютеры с крайне чувствительными надежными датчиками, все равно может произойти непредвиденный сбой, особенно в тех случаях, когда данные получаются от внешних датчиков, которые могут получить повреждения или неправильно интерпретировать внешнюю обстановку.
Плюс к этому, такие технологии пришли на рынок не так давно. Это означает, что автопроизводители сейчас проходят этап проб и ошибок. То есть, как бы серьезно они не подходили к безопасности своих автомобилей, неизвестный просчёт может «всплыть» через год, два, а то и более, в ходе эксплуатации автомобиля. Но так как жизнь всего одна и второго шанса выйти из критической ситуации может и не быть, то нам самим нужно быть предельно внимательными и не доверять слепо, кажущимся идеальным и сверхумным технологиям.
Конечно, некоторые автомобили имеют помимо этой и систему предупреждения столкновений, которая сначала предупредит водителя о надвигающейся опасности, а в крайнем случае применит автоматическое торможение, если водитель не отреагирует вовремя, но с учетом разобранной ситуации аварии вряд ли можно будет избежать.
И это мы не упоминаем даже и мусоре и грязи, которые спокойно могут заблокировать нормальную работу датчиков систему.
Lane Keeping Assist (Система помощи движению по полосе)
Эта использует камеры чтобы «видеть» полосы дороги и сохранять ваш автомобиль на одной из полос. Теоретически эта система может быть полностью автономной, но также как и в вышеописанном случае, не все столь радужно.
Опять же, если вы слишком уверены в эффективности этой системы, то поверьте, скорее всего, она в ближайшие десятки километров сможет отправить вас в кювет или в попутно идущий автомобиль.
Эта система безопасности полагается исключительно на одну вещь, это белые и желтые линии на асфальте. Чтобы она хорошо делала свою работу, ей необходимо их видеть, а там где линии стерты и не видны, то и толку от этой системы не будет никакого. Так что не копайтесь в своем телефоне, когда включаете «Lane Keeping Assist» будьте бдительны и следите за ситуацией на дороге.
Этот тип помощника действительно эффективен лишь в идеально среде, где полосы обозначены правильно или в асфальт вмонтированы дополнительные датчики, по которым ваша машина будет «видеть» свое направление, даже если дорога покрыта снегом.
Blind Spot Monitoring (Система контроля «слепых зон»)
Этот девайс использует датчики или камеры, установленные под каждым из внешних зеркал заднего вида, непрерывно сканирующих «слепую зону». На многих автомобилях этот неприятный эффект «слепой зоны» не позволяет полностью обезопасить вас при перестроении.
Алгоритм работы предельно простой- если рядом в «слепой зоне» автомобиль, то сработавший датчик оповестит об этом загоревшийся пиктограммой на соответствующем из зеркал. Но, как и в предыдущие разы существуют и исключения. На дороге случаются ситуации, в которых датчики не смогут правильно сработать.
Предположим, автомобиль быстро движется позади вас, а затем, в последний момент, резко перестраивается в соседнюю полосу. В такой ситуации датчики могут и не показать наличие постороннего автомобиля в слепой зоне, если вы захотите перестроиться.
Более того, некоторые системы до сих пор не научились обнаруживать мотоциклистов и велосипедистов на улице. Два вида транспортных средств, которые крайне внезапно подкрадываются к бортам вашего автомобиля в городском потоке.
Мы, конечно, не говорим, что эти устройства абсолютно бесполезны, но стоит обращать внимание и мониторить свое окружение, даже если пиктограмма не загорелась. Никогда не знаете, где найдете, где потеряете…
На дорогих автомобилях есть система активного мониторинга «слепых зон», которая возвращает автомобиль обратно в свою полосу, если она замечает движение в «слепой зоне». Но опять же, даже эта система на 100% не сможет избавить от проблем. Ведь завязана она на датчики «Blind Spot Monitoring».
Pedestrian Detection (Система обнаружения пешеходов)
Обычно коррелируется с системой предупреждения столкновений. Камеры и/или датчики, расположенные на машине, постоянно следят за дорогой перед автомобилем и тротуаром. В случае, если стоящие перед пешеходным переходом внезапно выходят на дорогу и водитель не успевает вовремя среагировать, срабатывают автоматически тормоза и автомобиль замирает как вкопанный, не причинив вреда людям.
Но это в идеале. А вдруг на дорогу выбежит ребенок, из-за машины, где система не будет его видеть или даже какой-нибудь спешащий взрослый человек рискнет перебежать дорогу, что произойдет тогда? Почти на 100% можно быть уверенным, автомобиль собьёт человека, вопрос только в том, на какой скорости.
Хоть система и среагирует быстрее, чем простой водитель, физику обмануть не удастся, тормозной путь никто не отменит. Отсюда вывод, не нарушает правила, не превышайте скорость, только в таком случае этот электронный помощник сможет сделать ваш автомобиль безопаснее для пешеходов.
Помните, надеется можно только на себя в этой жизни, тем более когда вы за рулем!
Не так давно основной, и зачастую, единственной электронной системой на борту автомобиля была система электронного зажигания. Но времена меняются, и автомобильная промышленность, семимильными шагами движущаяся в будущее, с завидным рвением начиняет "железных коней" все большим и большим количеством электронных помощников. ABS, ASR, CDC, EBC, HBA... от одного многообразия англоязычных аббревиатур становится страшно (к тому же разные производители по разному называют одни и те же системы). Судя по всему, близится то время, когда автомобиль, словно сошедший с экрана фильма «Пятый элемент», начнет не только летать над дорожным полотном и давать водителю советы приятным женским голосом, но и в целом возьмет процесс управления на себя. Если вы, дорогие читатели портала, не хотите что бы светлое автоматизированное будущее встретило вас пугающими аббревиатурами, то читайте нижеизложенную статью.
Комфорт управления
В последнее время все ведущие автоконцерны уделяют комфорту и безопасности в управлении автомобилем самое пристальное внимание и все больше и больше электронных систем создаются именно для того что бы сделать процесс управления автомобилем самым настоящим отдыхом и удовольствием.
Самой известной и распространенной электронной системой, помогающей автолюбителям, является, конечно же, ABS. АBS- это антиблокировочная система тормозов, предотвращающая блокировку колес, и не допускающая появления юза при торможении. При возникновении угрозы блокировки АBS снижает давление в рабочих цилиндрах тормозов соответствующих колес до тех пор, пока они не начнут вращаться, обеспечивая максимально эффективное замедление. АBS пригождается водителю для того, что бы сохранить управляемость автомобиля в критических ситуациях. (используется в таких автомобилях как: Citroen C4, Land Rover New Range Rover). Следующая по популярности система - EBD - электронное распределение тормозных сил. Учитывает распределение динамической нагрузки между колёсами во время торможения и перераспределяет в соответствии с этим тормозные усилия между соответствующими колёсами. В последнее время эти две системы объединяют в одну. (Например используется на: Citroen C4 , Hyundai Grandeur).
Так же очень распространенной системой является парктроник (в наше время его можно встретить даже на Оке). Многие испытывают проблемы с парковкой автомобиля, а эта замечательная система, как вы наверное уже догадались, помогает водителю наиболее «безболезненно» припарковать автомобиль. Существует два вида парктроника: пассивный (при приближении автомобиля к препятствию сзади или спереди включается звуковой или визуальный сигнал, предупреждающий водителя) и активный (в случае приближения к препятствию автомобиль автоматически останавливается).(Например используется на: Land Rover Range Rover).
День изобретения этой системы многие работники ГИБДД объявили своим профессиональным днем траура. Догадались, о чем я говорю? О круиз-контроле. Круиз-контроль или GRA, поддерживает постоянную заданную скорость автомобиля, не давая водителю случайно достичь большей скорости чем нужно (и схлопотать заслуженный в таком случае штраф). Кроме этого существует еще и адаптивный круиз-контроль или АСС . От обычного круиз контроля его отличает то, что АСС включает в себя систему автоматического регулирования дистанции, которая поддерживает постоянным заданное временное расстояние до впереди идущего автомобиля. (Например используется на: Jaguar X-Type , Hyundai Grandeur).
Еще одна электронная помощница - система ASR . Это противопробуксовочная система, предотвращающая пробуксовку колеса путём уменьшения крутящего момента двигателя при резком старте или при попадании на скользкий или рыхлый участок дороги, обеспечивая эффективный разгон.
Так же часто используется EDS - электронная блокировка дифференциала. Оказывает тормозящее воздействие на соответствующее ведущее колесо не допуская его пробуксовки на дороге со скользкими участками для увеличения силы тяги.
Замечено, что некоторые водители в ситуации, когда необходимо экстренное торможение, теряются и недостаточно «дожимают» педаль тормоза. Именно для таких автолюбителей хитроумные производители придумали - HBA - гидравлический «ассистент» торможения. HBA распознает такую попытку торможения и самостоятельно обеспечивает эффективное торможение. (Например используется на: Jaguar X-Type).
Довольно часто в условиях Российских дорог нам приходится тормозить двигателем, однако это не так и просто и сделать это правильно получается далеко не у всех. Чтобы облегчить задачу водителям авто производители придумали систему MSR. MSR - это система управляемого торможения двигателем. Предотвращает блокирование ведущих колес при торможении двигателем, например, когда резко отпускают педаль газа (или в случае торможения переключением на пониженную передачу) или при торможении двигателем в сложных дорожных условиях.
Я думаю каждый так или иначе попадал в ситуацию когда при сносе передних колес на повороте передняя часть автомобиля скользит к краю дороги (или при заносе проскальзывают задние колеса с разворотом).Для того, чтобы с честью выйти из такой ситуации хитроумные инженеры придумали систему ESP - систему поддержания курсовой устойчивости. Датчики системы считывают информацию о сносе или заносе автомобиля и включают соответственную левую или правую систему передних (при заносе) или задних (при сносе) тормозов. При этом всё таки настойчиво рекомендую не забывать о законах физики. (Например используется на: Citroen C4).
Следующей электронной системой, необходимой для осуществления комфортного и безопасного управления автомобилем, является автоматическая просушка тормозов. Как вы, наверное, уже догадались она эффективна во время дождя. Специальные датчики подают сигнал о том что автомобиль находится в мокрых условиях и тормозные колодки периодически прижимаются к тормозным дискам на небольшой период времени с небольшим усилием просушивая тормоза. Благодаря этому при возникновении необходимости торможения тормоза всегда готовы к эффективной работе.
Не так часто используемая система CDC - это независимая пневматическая подвеска всех колес с автоматически изменяемым дорожным просветом в зависимости от скорости движения и дорожных условий. Обеспечивает высокую плавность хода при любых дорожных условиях движения.
Бытует мнение, что из-за распространения всех этих технологических приятностей мастерство водителя выходить из сложных ситуаций на дороге снижается, но мне как блондинке кажется, что комфорт в управлении автомобилем является немаловажным фактором при выборе железного спутника на дороге.
Комфорт внутри салона
Лично меня, как женщину, больше всего в автомобилях интересует их уровень комфорта в салоне. Как и любая обладательница длинных ног я ценю величину полезного пространства внутри автомобиля, и как любая обладательница сложной укладки волос, уважаю наличие в машине климат контроля (а не открытого окна в качестве альтернативы оному). Так что, дорогие мужчины, если комфорт вашей второй половины имеет для вас не последнее значение, то обратите внимание на нижеописанные системы, да и вам самим, я думаю, их наличие будет не менее приятным.
Первой и на мой взгляд самой важной системой является Климат-контроль - программируемая автоматическая система поддержания заданных параметров климата в салоне. Что не говори, а при нашем изменчивом климате такая система никогда не будет лишней. Существует и еще более совершенные системы климат контроля - кондиционеры, с возможностью поддержания индивидуальной температуры в 2- 4 зонах салона соответственно. Специальное построение системы обеспечивает полное отсутствие сквозняков. (Например используется на: Toyota RAV4 , Citroen C4 , KIA Cerato).
Очень удобной, в условиях российской зимы, системой является автономный отопитель . Это обогреватель который работает вне зависимости от системы вентиляции или отопления автомобиля, и может использоваться как при движении автомобиля так и при стоянке.
Следующая система - Easy-Entry существенно облегчает процесс посадки и высадки пассажиров. Эта система автоматически отодвигает кресло при открытии двери. А в двух дверном автомобиле отодвигающиеся вперед сидения облегчают посадку задних пассажиров. Еще существует ее аналог, который обеспечивает комфорт посадки водителя. Специальная система автоматически запоминает удобное для вас положение руля и сидения отодвигает их если вы выходите из салона и возвращает в прежнее положение при вашем возвращении (Например используется на: Toyota RAV4 , Volvo XC90). Так же существует опция, благодаря которой подголовник в случае аварии сохраняет наклон головы водителя или пассажира, тем самым предохраняя шею от переломов.
Если возможность всегда оставаться на связи является необходимым условием вашей жизни, то специально для вас разработчики внутреннего автотюнинга изобрели уникальную опцию - устройство громкой связи с интерфейсом Bluetooth , постоянно пребывающее в полной рабочей готовности. Просто и гениально: мобильный телефон водителя соединяется с электроникой бортовой сетью без проводов и может оставаться в кармане. Функции мобильного телефона берет на себя стационарно установленный автомобильный телефон, использующий данные SIM-карты мобильного. Для этого мобильный телефон должен иметь возможность доступа к SIM-карте через Bluetooth интерфейс. (Например используется на: Land Rover Range Rover).
Следующая система - GPS - глобальная система позиционирования. Некогда военная разработка, нашедшая применение в мирных целях. Спутниковая система, позволяющая определять положение объекта на местности с точностью до 5-10 метров. Что не позволит вам заблудиться ни в городе ни за его пределами.
Так же удачной разработкой автомобилестроителей являются датчики дождя - специальное устройство контролирующее погоду за бортом автомобиля и в случае начала дождя (загрязнения ветрового окна) автоматически приводящее в работу дворники. (Например используется на: Hyundai Grandeur, Renault Megane) .По такому же принципу работают датчики света - автоматически включающие фары с наступлением сумерек (въезде в тоннель).(Например используется на: Hyundai Grandeur , Land Rover Range Rover).
Выгодное преимущество при походе по магазинам или в путешествии обеспечит крышка багажного отсека которая открывается радиоключом , избавляя вас от необходимости освобождать руки от сумок и багажа.(Land Rover New Range Rover). Так же благодаря появлению такого устройства как Электролюк , водитель больше не должен вручную открывать люк на крыше автомобиля. Открывание и закрывание электролюка осуществляется посредством поворотного переключателя. (Например используется на: Hyundai Grandeur). А для тех кто не любит пользоваться ключом зажигания существует опция: Доступ без ключа . Стартерная кнопка, находящая в удобном месте осуществляет пуск и остановку двигателя одним нажатием кнопки.
Для того что бы облегчить процесс управления всеми этими техническими приятностями хитроумные автостроители придумали разместить на Многофункциональном рулевом колесе клавиши, предназначенные для управления различными устройствами и системами автомобиля.(Например используется на: Toyota RAV4).
Все перечисленные системы призваны облегчить вам управление автомобиля и повысить его комфортность и безопасность. Однако это далеко не все существующие электронные системы. Только в одном единственном лимузине количество электронных и электрических устройств уже давно перевалило за сотню, и судя по всему это еще не предел. А что ни может не радовать все эти хитроумные опции облегчающие жизнь автомобилисту теперь можно встретить не только в стоящем баснословные деньги лимузине но и в продающихся за приемлемые деньги вазовских авто. Не так давно АвтоВАЗ порадовал поклонников своих автомобилей тем, что установил на "Калину" электроусилитель руля, ABS и прочие радости.
Применение электронных систем автоматического управления (ЭСАУ двигателем, трансмиссией, ходовой частью и дополнительным оборудованием) позволяет:
снизить расход топлива;
токсичность отработавших газов,
повысить мощность двигателя,
активную безопасность автомобиля,
улучшить условия труда водителя.
Соблюдение требований ограничивающих токсичность отработавших газов и расход топлива требует поддержания стехиометрического состава горючей смеси, отключения подачи топлива на режиме принудительного ХХ, точного и оптимального регулирования момента зажигания или впрыска топлива.
Выполнения этих требований невозможность без использования ЭСАУ.
Применяемые ЭСАУ двигателем включают системы управления:
топливоподачей,
зажиганием (в бензиновых двигателях),
клапанами цилиндров,
рециркуляцией отработавших газов.
Наибольшее распространение получили первые две системы.
Системы управления клапанами применяются для отключения группы цилиндров с целью экономии топлива и для регулирования фаз газораспределения. Системы управления рециркуляцией отработавших газов обеспечивают возврат во впускной трубопровод потребного количества отработавших газов для смешивания их со свежей горючей смесью.
ЭСАУ облегчает пуск холодного двигателя, уменьшает время прогрева перед движения.
Антиблокировочные системы позволяют уменьшить в 2 раза тормозной путь на скользкой дороге, исключая возникновения заноса.
6.2. Электронное управление двигателем
Электронные системы управления топливоподачей бензиновых двигателей
Применение электронных систем автоматического управления (ЭСАУ) топливоподачей бензиновых двигателей обусловлено необходимостью снижения токсичности отработавших газов и повышения топливной экономичности двигателей внутреннего сгорания. ЭСАУ позволяют в большей степени оптимизировать процесс смесеобразования и делают возможным применение трехкомпонентных нейтрализаторов, эффективно работающих при постоянном коэффициенте избытка воздуха а близком к 1.
Кроме того, ЭСАУ двигателем, позволяют повысить приемистость автомобиля, надежность холодного пуска, ускорить прогрев и увеличить мощность двигателя.
ЭСАУ топливоподачей бензиновых двигателей разделяют на системы впрыска (во впускной трубопровод или непосредственно в камеру сгорания) и карбюраторные системы с электронным управлением.
Принцип действия системы электронного управления карбюратором заключается в согласованном управлении воздушной и дроссельной заслонками.
Так система Ecotronic фирмы Bosch поддерживает на большинстве режимов стехиометрический состав рабочей смеси, обеспечивает необходимое обогащение смеси на режимах пуска и прогрева двигателя. В системе предусмотрены функции отключения подачи топлива на принудительном холостом ходу и поддержания на заданном уровне частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу.
Наибольшее распространение получили системы впрыска во впускной трубопровод. Они разделяются на системы с впрыском в зону впускных клапанов и с центральным впрыском (рис. 6.1, где: а - центральный впрыск; б - распределенный впрыск в зону впускных клапанов;в - непосредственный впрыск в цилиндры двигателя; 1 - подача топлива; 2 - подача воздуха; 3 - дроссельная заслонка; 4 - впускной трубопровод; 5 - форсунки; 6 - двигатель).
Система с впрыском в зону впускных клапанов (другое название распределенный или многоточечный впрыск) включает в себя количество форсунок равное числу цилиндров, система с центральным впрыском - одну или две форсунки на весь двигатель. Форсунки в системах с центральным впрыском устанавливаются в специальной смесительной камере, откуда полученная смесь распределяется по цилиндрам. Подача топлива форсунками в системе распределенного впрыска может быть согласована с процессом впуска в каждый цилиндр (фазированный впрыск) и несогласованна - форсунки работают одновременно или группой (нефазированный впрыск).
Системы с непосредственным впрыском из-за сложности конструкции долгое время не применялись на бензиновых двигателях. Однако ужесточение экологических требований к двигателям делает необходимым развитие этих систем.
Современные ЭСАУ двигателем объединяют в себе функции управления впрыском топлива и работой системы зажигания, поскольку принцип управления и входные сигналы (частота вращения, нагрузка, температура двигателя) для этих систем являются общими.
В ЭСАУ двигателем используется программно-адаптивное управление. Для реализации программного управления в ПЗУ блока управления (БУ) записывается зависимость длительности впрыска (количества подаваемого топлива) от нагрузки и частоты вращения коленчатого вала двигателя. На рис. 6.2 представлена обобщенная регулировочная характеристика бензинового двигателя по составу смеси.
Зависимость задается в виде таблицы (характеристической карты) разработанной на основании всесторонних испытаний двигателя. Данные в таблице представлены с определенным шагом, например 5 мин -1 , промежуточные значения БУ получает интерполяцией. Аналогичные таблицы используются и для определения угла опережения зажигания. Выбор данных из готовых таблиц является более быстрым процессом, чем выполнение вычислений.
Непосредственное измерение крутящего момента двигателя на автомобиле связано с большими техническими трудностями, поэтому основным датчиком нагрузки являются датчики расхода воздуха и (или) датчик давления во впускном трубопроводе. Для определения частоты вращения коленчатого вала двигателя обычно используется счетчик импульсов от датчика положения коленчатого вала индукционного типа или от датчика-распределителя системы зажигания.
Полученные по таблицам значения корректируются в зависимости от сигналов датчиков температуры охлаждающей жидкости, положения дроссельной заслонки, температуры воздуха, а также напряжения бортовой сети и других параметров.
Адаптивное управление (управление по обратной связи) используется в системах с датчиком кислорода (λ-зондом). Наличие информации о содержании кислорода в отработавших газах позволяет поддерживать коэффициент избытка воздуха а (λ) близким к 1. При управлении топливоподачей по ОС БУ первоначально определяет длительность импульсов по данным датчиков нагрузки и частоты вращения КВ двигателя, а сигнал от датчика кислорода используется для точной корректировки. Управление впрыском топлива по обратной связи осуществляется только на прогретом двигателе и в определенном диапазоне нагрузки.
Принцип адаптивного управление применяется также для стабилизации частоты вращения коленчатого вала в режиме холостого хода и для управления углом опережения зажигания по пределу детонации.
Современные ЭСАУ топливоподачей бензиновых двигателей имеют функцию самодиагностики. БУ проверяет работу датчиков и исполнительных устройств и идентифицируют неисправности. При обнаружении неисправности БУ заносит в память соответствующий код и включает аварийную лампу CHECK ENGINE на панели приборов.
Диагностический прибор позволяет получать информацию от БУ:
считывать коды неисправностей;
определять текущие значения параметров двигателя,
активизировать исполнительные механизмы.
функции диагностического прибора ограничены возможностями БУ.
Применение ЭСАУ повышает надежность работы двигателя за счет обеспечения возможности его работы в «усеченном» режиме. В случае возникновения неисправности в одном или нескольких датчиках, БУ определяет, что их показания не соответствуют действительности и отключает эти датчики. В «усеченном» режиме работы информация от неисправных датчиков замещается эталонным значением или косвенно рассчитывается по данным от других датчиков. Например, при неисправности датчика положения дроссельной заслонки его показания можно имитировать расчетом по частоте вращения коленчатого вала и расходу воздуха. При выходе из строя одного из исполнительных механизмов используется индивидуальный алгоритм обхода неисправности. При дефекте в цепи зажигания, например, отключается впрыск в соответствующий цилиндр, с целью предотвращения повреждения каталитического нейтрализатора.
При работе двигателя в «усеченном» режиме возможно снижение мощности, ухудшение приемистости, затрудненный пуск холодного двигателя, увеличение расхода топлива и др.
Для компенсации технологического разброса в характеристиках элементов ЭСАУ и двигателя, учета их изменения при эксплуатации в программе БУ предусмотрен алгоритм самообучения. Как упоминалось выше, сигнал от датчика кислорода используется для корректировки значения длительности впрыска полученного по таблице из ПЗУ БУ. Однако при значительных расхождениях такой процесс занимает много времени.
Самообучение заключается в сохранении в памяти БУ значений коэффициента корректировки. Весь диапазон работы двигателя разбивается, как правило, на четыре характерные зоны обучения:
холостой ход, высокая частота вращения при малой нагрузке, частичная нагрузка, высокая нагрузка.
При работе двигателя в любой из зон, происходит корректировка длительности импульсов впрыска до тех пор, пока реальный состав смеси не достигнет оптимального значения. Полученные таким образом коэффициенты корректировки характеризуют конкретный двигатель и участвуют в формировании длительности импульса впрыска на всех режимах его работы. Процесс самообучения применяется также для управления углом опережения зажигания при наличии обратной связи по детонации. Основная проблема функционирования алгоритма самообучения заключается в том, что иногда неправильный сигнал датчика может быть воспринят системой как изменение параметра двигателя. Если ошибка сигнала датчика недостаточно велика, чтобы был зарегистрирован код неисправности, повреждение может остаться необнаруженным. В большинстве систем корректирующие коэффициенты не сохраняются при отключении питания БУ.
Сегодня мы поговорим про системы активной безопасности автомобилей, так как практические уже каждое современное авто обладает такими системами, но не многие покупатели автомобилей про них знают.
В такт с развитием электронной техники и цифровых технологий до неузнаваемости изменился и автомобиль.
Технологии не стоят на месте
И если всего каких-то 20-30 лет назад антипробуксовочная система была непременным атрибутом автомобилей премиум-класса, то сегодня она идет уже в минимальной комплектации на многих марках бюджетных автомобилей.
Сегодня львиная доля электронных систем в автомобиле так или иначе входит в набор так называемой, активной безопасности.
Эти электронные системы помогут неопытному водителю удержать автомобиль на своей траектории, преодолеть крутые спуски и подъемы, осуществить безаварийную парковку и даже объехать препятствие без заноса при экстренном торможении.
Более того, многие современные электронные системы «научились» следить за «мертвой зоной», боковым интервалом и дистанцией, они могут распознавать разметку, дорожные знаки и даже пешеходов, пересекающих дорожное полотно.
Мы уже частично затрагивали эту тему в статье .
Но и это далеко не исчерпывающий список вспомогательных электронных систем. Для комфортабельного движения по загородным дорогам многие автомобили оснащены системами адаптивного .
Именно благодаря им водитель может взять своеобразный тайм-аут и следить лишь за дорогой, а все остальное, включая соблюдение дистанции, траекторию движения и управление дроссельной заслонкой будет делать электроника.
А если водитель слишком расслабился или даже задремал, его разбудит электронная система, следящая за поведением водителя.
Похоже, что будущее, когда автомобиль станет еще и авто-управляемым, совсем близко? Может быть.
Но, пока у электронных систем есть не только почитатели, но и противники.
Они утверждают, что обилие электронных систем лишь мешает водителю проявить себя, а в ряде случаев электроника даже усугубляет положение.
Прежде, чем вставать на сторону тех или других, следует сначала разобраться как работают электронные системы безопасности, каких неприятностей они помогают избежать и в каких случаях они бывают «бессильны».
ABS (Anti-block Braking System)
Антиблокировочная система торможения.
Именно под этой аббревиатурой принято скрывать ту самую антиблокировочную систему, которая не только стала первым электронным помощником водителя, но и послужила основой для создания на ее базе многих других электронных систем активной безопасности.
Сама антиблокировочная система препятствует полной блокировке колес при торможении и оставляет автомобиль управляемым даже на скользком покрытии.
Впервые подобная система была установлена на автомобили Mercedes-Benz еще в начале 70-х годов прошлого века.
Современная антиблокировочная система существенно сокращает тормозной путь при срочном торможении на скользком дорожном покрытии.
Принцип работы современной заключается в циклах сброса и подъема давления тормозной жидкости в контурах, ведущих к исполнительным механизмам колес.
Электроника управляет клапанами, получая информацию от датчиков вращения колес.
При прекращении вращения какого-либо из колес, электронные импульсы от датчика перестают передаваться на центральный процессор.
Сразу же в действие включаются электромагнитные клапаны, сбрасывающие давление, заблокированное колесо растормаживается, после чего клапаны снова закрываются, поднимая давление в тормозных контурах.
Этот процесс проходит циклически, с частотой около 8 - 12 циклов подъема и сброса давления в секунду, пока водитель удерживает педаль тормоза.
Водитель ощущает работу АБС по пульсирующему биению тормозной педали.
Современные антиблокировочные системы позволяют не только осуществлять так называемое прерывистое торможение, но и управлять тормозными усилиями колес на каждой оси в зависимости от их проскальзывания. Эта система называется EBD, но о ней мы поговорим позже.
Недостатки АБС.
Но, у каждой медали имеется еще и обратная сторона.
Главная проблема любой АБС заключается в том, что электроника практически полностью заменяет водителя в управлении торможением, оставляя ему лишь пассивно нажимать на педаль.
Система включается в работу с некоторым запаздыванием, поскольку для оценки тормозных усилий и состояния дорожного покрытия процессору нужно время.
Обычно это доли секунды, но как показывает практика, очень часто их хватает на то, чтобы автомобиль вошел в занос.
Также АБС может сыграть с водителем еще одну злую шутку на скользком покрытии. Все дело в том, что на скоростях движения меньше 10 км/ч АБС автоматически отключается.
Это означает, что, если водитель успел сбросить скорость до значения ниже порога отключения системы в условиях очень скользкой дороги, а впереди него препятствие в виде столба, отбойника или стоящий автомобиль, вероятнее всего, водитель будет удерживать педаль тормоза нажатой.
А это легко может обернуться в условиях гололедицы мелким дорожно-транспортным происшествием.
Именно в момент отключения вспомогательной системы водитель должен брать на себя полное управление торможением.
При блокировке задних колес клапаны сбрасывают давление до еще более низкого значения.
При повышении скорости вращения задних колес клапаны закрываются и давление вновь нарастает.
Система работает в сочетании с ABS и является ее дополняющей частью.
Она пришла на замену знаменитому «колдуну» — механическому регулятору тормозных сил, отключающего тормозные контуры задних колес в зависимости от наклона кузова автомобиля.
ASR (Automatic Slip Regulation)
Антипробуксовочная система.
Эта электронная система активной безопасности предназначена для недопущения пробуксовки ведущих колес автомобиля.
В настоящее время она устанавливается на многие современные автомобили, включая полноприводные кроссоверы и внедорожники.
У многих автопроизводителей антипробуксовочная система может иметь разные названия. Но принцип работы практически одинаков и основывается на работе антиблокировочной системы торможения.
Также ASR включает в себя системы управления электронной блокировкой дифференциала и регулированием тяги двигателя.
Принцип ее работы базируется на кратковременной блокировке буксующего колеса и перебрасывания крутящего момента на другое колесо на этой же оси на низких скоростях движения.
На высокой (свыше 80 км/ч) скорости движения, пробуксовка регулируется при помощи регулировки угла открытия дроссельной заслонки.
В отличие от ABS и EBD система ASR при считывании показаний датчиков скорости вращения колес сравнивает не только стоящее и вращающееся колесо, но также и разницу угловых скоростей, ведущих и ведомых.
Управление кратковременной блокировкой ведущих колес осуществляется по аналогичному циклическому принципу.
В зависимости от марки и модели автомобиля, система ASR способна управлять тяговым усилием двигателя при помощи изменения угла открытия дроссельной заслонки, блокирования впрыска топлива, изменения угла опережения впрыска топлива в дизеле или угла опережения зажигания, а также управление программной алгоритма переключения передач роботизированной или автоматической коробки передач.
Активируется с помощью кнопки.
Недостатки ASR.
Одним из существенных недостатков этой системы является постоянное задействование тормозных накладок при пробуксовке ведущих колес.
Это означает, что они будут изнашиваться намного быстрее, чем тормозные накладки обычного автомобиля, не оборудованного ASR.
Поэтому, владелец автомобиля, часто использующий антипробуксовочную систему должен гораздо тщательнее следить за толщиной рабочего слоя на тормозных накладках.
Система курсовой стабилизации (Electronic Stability Program)
Электронная система курсовой устойчивости (стабилизации).
В настоящее время у многих автопроизводителей эта система называется по-разному.
Одни автопроизводители называют ее «системой стабилизации движения». Другие — «системой курсовой устойчивости». Но суть ее работы от этого практически не меняется.
Как следует из ее названия, эта электронная система активной безопасности предназначена для сохранения управляемости и стабилизации движения автомобиля в случае отклонения от прямолинейной траектории движения.
С некоторого времени оснащение автомобилей наряду с ABS является обязательным в США, а также в Европе.
Система способна стабилизировать траекторию движения автомобиля при его разгоне, торможении, а также маневрировании.
Собственно, ESP является «интеллектуальной» электронной системой, обеспечивающей безопасность на более высоком уровне.
Она включает в себя все другие электронные системы (ABS, EBD, ASR и др.) и следит за наиболее эффективной и слаженной их работой.
«Глазами» ESP являются не только датчики скорости вращения колес, но также датчики величины давления в главном тормозном цилиндре, датчики поворота вала рулевого колеса и датчики фронтального и бокового ускорения автомобиля.
Кроме этого, ESP управляет тягой двигателя и автоматической трансмиссией. Система сама определяет наступление критической ситуации, следя за адекватностью действий водителя и траекторией движения автомобиля.
В ситуации, когда действия водителя (нажатие педалей, вращение рулевого колеса) отличаются от траектории движения автомобиля (благодаря наличию датчиков), система включается в работу.
В зависимости от вида аварийной ситуации, ESP будет стабилизировать движение при помощи притормаживания колес, управления оборотами двигателя и даже углом поворота передних колес и жесткостью амортизаторов (при наличии систем активного подруливания и управления подвеской).
Подтормаживая колеса, ESP препятствует возникновению заноса и увода автомобиля в сторону при прохождении крутых поворотов.
Например, при неадекватной траектории движения при прохождении поворота с малым радиусом, ESP подтормаживает внутреннее заднее колесо, изменяя при этом обороты двигателя, что способствует удержанию автомобиля на заданной траектории.
Крутящий момент двигателя регулирует система ASR.
В полноприводных автомобилях крутящий момент в трансмиссии регулируется при помощи межосевого дифференциала.
Современная система ESP может опираться на работу других систем: управления экстренным торможением (Brake Assistant), системы предотвращения столкновения (Braking Guard), а также электронной блокировки дифференциала (EDS).
При эксплуатации автомобиля, оборудованного интеллектуальной электронной системой курсовой устойчивости владельцу автомобиля необходимо помнить о более интенсивном износе тормозных дисков и накладок.
А также о психологическом моменте - фальшивом чувстве безопасности, которое заключается в том, что все ошибки водителя при выборе скорости движения, недооценке скользкого покрытия или дистанции до движущегося впереди автомобиля ESP способна своевременно устранить.
Ведь несмотря на все более совершенствующиеся электронные системы активной безопасности водительское мастерство и ответственность за собственную жизнь и жизни пассажиров пока еще никто не отменял.
Именно это правило следует помнить всегда, даже при езде в компании электронных помощников.