Контрольная работа: Современные и перспективные электронные системы автомобилей

Управление впрыском топлива. Системы впрыска топлива для бензиновых двигателей подразделяют на две группы:

системы распределенного впрыска, когда форсунки устанавливают в зоне впускных клапанов каждого цилиндра;

системы центрального впрыска, когда имеется одна (реже две) форсунка на весь двигатель, и подача (впрыск) топлива осуществляется (аналогично карбюратору) в одном месте впускного трубопровода; в этой зоне формируется смесительная камера, а из нее топливная смесь распределяется на тактах всасывания по каждому цилиндру в порядке их работы.

Система электронного впрыска топлива: 1 - преобразователь кода; 2 - устройство синхронизации; 3 - усилитель мощности; 4 - форсунки; n_е, Д_р, t_ж, t_в и P_aтм - датчики.

В большинстве систем электронного впрыска используется синхронный режим, т. е. на один оборот коленчатого вала двигателя - один впрыск. На разгонном режиме для повышения мощности двигателя используется не только синхронный, но и асинхронный впрыск. Как карбюраторные системы с электронным управлением, так и системы впрыска топлива предусматривают наличие на автомобиле электронной системы зажигания с цифровым управлением утлом опережения зажигания. Попыткой удовлетворить современные требования к экологическим характеристикам автомобилей является внедрение программно-адаптивных систем топливоподачи, когда обратная связь осуществляется путем контроля химического состава отработавших газов.

Следящая система автоматического регулирования топливоподачи: 1 - дозирующее устройство; 2-двигатель; 3 - выпускной тракт; 4-датчик кислорода, 5 - нейтрализатор; 6- схема сравнения; 7 - задатчик опорного напряжения

Электронная система управления двигателем фирмы «Тойота»: 1 - замок зажигания, 2 - электронный микропроцессорный блокуйравления, 3 - воздушный фильтр; 4-датчик температуры поступающего в двшатель воздуха; 5-датчик расхода воздуха; 6- регулятор давления; 7 - клапан холостого хода; 8 - форсунка холодного пуска; 9 - датчик угла открытия дроссельной заслонки, 10 - редукционный клапан; 11 - форсунка; 12 - топливный фильтр, 13 - топливный насос; 14 - топливный бак; 15 - таймер прогрева; 16 - датчик детонации, 17-датчик температуры в системе охлаждения, 18- дагчик падения давления масла; 19 - датчик кислорода; 20 - катушка зажигания, 21 - распределитель зажигания; 22- реле включения; 23 -датчик скорости

Управление топливоподачей дизелей. Электронные системы управления топливоподачей дизелей используют для снижения токсичности и дымности отработавших газов, акустических излучений, а также для стабилизации работы двигателя на холостом ходу. Они выполняют следующие функции:

количественное управление топливоподачей;

управление моментом начала впрыска;

управление частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу и защитой двигателя от превышения допустимой частоты;

управление свечами накаливания.

Как и для карбюраторных двигателей, используют три типа электронных систем управления дизелями: аналоговые, цифровые и микропроцессорные. Из-за некоторых специфических недостатков аналоговые и цифровые системы управления распространены в основном на стационарных двигателях, работающих в установившихся режимах.

Микропроцессор на основе информации о режимных параметрах формирует предварительные коды для исполнительных механизмов, которыми задается режим работы двигателя.

Микропроцессорная система управления дизелем

ПЗУ - постоянное запоминающее устройство; ОЗУ - оперативное запоминающее устройство, ПЗ - программный задатчик, БС - блок сравнения; ИМ - исполнительный механизм; ТНВД - топливный насос высокого давления; М- дизель, W_n - датчик положения педали топливоподачи; Ар - датчик реального текущего положения рейки топливного насоса, n_е - частота вращения коленчатого вала двигателя; t_м и Р_м - температура и давление масла; t_ж, t_т и t_в - температура соответственно охлаждающей жидкости, топлива и воздуха; Д1М - атмосферное давление

Информационное обеспечение микропроцессорных систем управления двигателем.

Комплекс датчиков, с помощью которых представляется исходная информация для электронных систем управления автомобилем, состоит из датчиков частоты вращения, линейного и углового перемещения, температуры, давления (в том числе детонации), расхода воздуха и химического состава газа. Датчик частоты вращения формирует информацию о частоте вращений коленчатого вала двигателя и о моментах прохождения поршнем ВМТ.

Применяют датчики индуктивные или основанные на эффекте Холла. Датчики угла поворота дроссельной заслонки: а - реостатный; б - потенциометрический; в - дискретный; 1 - резистивный элемент; 2 - корпус; 3, 4 и 6- ползунки; 5 - кабельный разъем; 7 - контактная пластина; 8 и 11 - контактные группы; 9 - привод; 10 - кулачок

Датчики для измерения температурного режима двигателя и передачи информации в электронные блоки управления используют в основном аналогового типа.

Датчик температуры двигателя с терморезисторным чувствительным элементом: 1 - терморезистор; 2 - пружина; 3 - вывод; 4 - корпус; 5 - втулка

автомобиль микропроцессор зажигание двигатель

Датчик давления - также аналогового (непрерывного) действия - подобен датчику для измерения давления в системе смазывания двигателя.

Давление воспринимается мембраной, которая перемещает движок потенциометра (резистивный датчик) или магнитный сердечник внутри катушки индуктивности. Перспективными считаются датчики, в которых используется пьезоэффект или пьезорезистивный эффект. В первом случае давление рабочей среды передается на кристалл из цирконата-титаната свинца, на поверхности которого под действием давления образуются электрические заряды, пропорциональные давлению. Во втором случае полупроводниковый кремниевый кристалл выполнен в виде мостовой резистивной схемы .

Под действием давления пропорционально изменяется сопротивление резисторов, а следовательно, и сила тока, проходящего через них.

Датчики давления: а - полупроводниковый; б - индуктивный; 1- полупроводниковый тензорезистор; 2 - фильтр; 3 - мембрана камеры компенсации изменения атмосферного давления; 4- пробка; 5 - анероидная коробка; 6 и 7 - катушки индуктивности; 8 - сердечник; 9 - ярмо

Датчик детонации - это тот же датчик давления пьезоэлектрического типа, по существу работающий подобно микрофону. Возникновение детонации в цилиндрах двигателя сопровождается колебаниями давления определенной частоты.

Датчик детонации: а - конструкция; б- характеристика датчика детонации при постоянной частоте вращения коленчатого вала двигателя; в - графики обработки сигнала датчика при компьютерном распознавании возникновения детонации; 1 - пьезоэлемент; 2 - мембрана; U_вых - выходное напряжение; t - время

Для создания датчиков расхода воздуха могут быть использованы несколько физических принципов. Например, расход воздуха измеряют по частоте вращения турбинки, помещенной в движущийся воздушный поток, по углу отклонения (под воздушным напором) свободно поворачивающейся заслонки в трубопроводе или по перепаду давлений перед дросселем и за ним в трубопроводе. Наиболее распространен термоанемометрический метод измерения скорости (расхода) воздуха. Принцип действия такого датчика заключается в том, что если нагретый электрическим током проводник, у которого сопротивление зависит от температуры, поместить в воздушный поток, то этим потоком проводник будет охлаждаться и, следовательно, менять свое сопротивление. Изменение сопротивления пропорционально скорости потока. Поэтому по изменению сопротивления судят о скорости потока, а при известном сечении трубопровода - и о расходе воздуха через этот трубопровод.

Обычно используют два проводника: один - в среде с движущимся воздушным потоком, другой - в среде с неподвижным воздухом. Этим компенсируется влияние температуры окружающей среды.

Датчик расхода воздуха на базе термоанемометра: 1- корпус; 2 - электронный модуль; 3 - формирователь воздушного потока; 4- сетка; 5 - платиновая нить; 6- штекерный разъем

К датчикам, реагирующим на химический состав газа (в частности, на содержание кислорода), относится лямбда-зонд. Чувствительные элементы датчика выполнены из двуокиси циркония или титана. Циркониевый датчик представляет собой гальванический элемент с пористыми платиновыми электродами. Промежуток между электродами заполнен двуокисью циркония, который является электролитом. Такому гальваническому элементу путем прессования придается форма колпачка.

Датчик кислорода: 1 и 2 соответственно металлический и керамический корпуса; 3 - выходной кабель; 4 - внешний кожух; 5 - контактный наконечник; 6 - активный элемент (колпачок); 7 - защитный кожух с прорезями

Список литературы

1.      http://elprivod.nmu.org.ua/ru/interesting/what_is_mp_mc_plc.php

2.      <http://autocxema.ucoz.ru/index/ehlektronika_dvigatelja/0-20>