Модульная система управления (MEMS) 3 - функционирование системы

Обогащение топливной смеси при разгоне

При нажатии педали акселератора компьютер ECM получает сигнал в виде возрастающего напряжения от датчика положения дроссельной заслонки и обнаруживает рост давления во впускном коллекторе по сигналу от датчика абсолютного давления воздуха в коллекторе (MAP). Компьютер ECM обеспечивает подачу дополнительного количества топлива увеличением ширины стандартного импульса инжектора, а также подаёт множественные дополнительные импульсы при быстром открытии дроссельной заслонки.

Отсечка подачи топлива при движении накатом

Компьютер ECM применяет отсечку подачи топлива при движении накатом если скорость вращения двигателя выше 1600 об/мин при нормальной рабочей температуре двигателя и датчик положения дроссельной заслонки находится в замкнутом состоянии, т.е. компьютер ECM опознаёт движение автомобиля "накатом" при отпущенной педали акселератора. Компьютер ECM позиционирует клапан подачи воздуха на холостом ходу (IACV) в исходное слегка приоткрытое положение для увеличения потока воздуха через двигатель, чтобы поддерживать постоянное разрежение во впускном коллекторе с целью сохранения низкого уровня выбросов. Подача топлива возобновляется немедленно при открытии дроссельной заслонки. Если скорость вращения двигателя падает ниже 1600 об/мин при движении накатом, подача топлива восстанавливается плавно.

Отсечка подачи топлива при превышении допустимых оборотов двигателя

Для предотвращения повреждения двигателя на высоких оборотах компьютер ECM применяет отсечку подачи топлива при превышении скорости вращения двигателя примерно 7000 об/мин.

Подача топлива возобновляется при снижении скорости вращения двигателя.

Выключение зажигания

В первые 10 секунд после выключения зажига ния компьютер ECM устанавливает клапан подачи воздуха на холостом ходу (IACV) в исходное положение при остановке двигателя (готовность к последующему запуску) и сохраняет в памяти всю необходимую информацию.

Компьютер ECM также осуществляет монито ринг температуры охлаждающей жидкости с по мощью датчика температуры охлаждающей жидкости (ECT). Значения температур включения/выключения вентиляторов приведены в разделе "Вентиляторы системы охлаждения двигателя - Описание" данной главы.

Количество топлива

Компьютер ECM управляет количеством топлива, осуществляя последовательный впрыск во впускные отверстия головки блока цилиндров. Последовательный впрыск даёт возможность каждому инжектору подавать точное количество топлива во впускные отверстия головки блока цилиндров во время такта впуска в соответствии с порядком работы цилиндров.

Датчик положения распределительного вала (CMP) и магнитное сопротивление позволяют компьютеру ECM синхронизировать впрыск при оборотах прокручивания двигателя во время его запуска. Точное количество подаваемого топлива контролируется регулированием продолжи тельности времени открытия инжектора.

В целях достижения оптимальных характеристик компьютер ECM способен "изучить" характерные особенности двигателя и приспособить в соответствии с ними стратегию подачи топлива. Эта способность известна как стратегия адаптивной подачи топлива.

Стратегия адаптивной подачи топлива должна применяться при всех положениях дроссельной заслонки, исключая следующие:

  • Холодный запуск
  • Горячий запуск
  • Полное открытие дроссельной заслонки

Все вышеприведённые положения дроссельной заслонки считаются положениями "разомкнутого контура регулирования". Во время подачи топлива при разомкнутом контуре регулирования игнорируется информация от кислородных датчиков, а соотношение содержания воздуха и топлива в смеси (AFR) устанавливается соответственно значениям, хранящимся в памяти компьютера ECM.

Во время холодного запуска компьютер ECM учитывает показания датчика температуры охлаждающей жидкости (ECT) для расчёта соответствующего количества топлива, необходимого для поддержания сгорания, и подстраивает величину оборотов холостого хода до надлежащего значения оборотов повышенного холостого хода. Данная стратегия выдерживается, пока кислородный датчик не разогреется достаточно для обеспечения точного сигнала обратной связи.

Естественные особенности остальных состояний, соответствующих режиму разомкнутого контура регулирования, означают неприемлемость сигнала обратной связи кислородного датчика в качестве управляющего параметра подачи топлива. Стратегия адаптивной подачи топлива позволяет компьютеру ECM также компенсировать износ компонентов двигателя и допускает возможность отклонения параметров в изготовлении таких компонентов массового производства как датчики.

Для расчёта точного количества топлива, подлежащего впрыску в каждый цилиндр, компьютер ECM должен определить количество доступного для его сжигания кислорода. Оно может быть вычислено путём обработки информации от следующих датчиков:

  • абсолютного давления воздуха в коллекторе (MAP)
  • положения коленчатого вала (CKP)
  • температуры охлаждающей жидкости (ECT)
  • положения дроссельной заслонки (TP)

За один оборот двигателя 2 из 4 цилиндров всасывают воздух. Компьютер ECM использует сигнал датчика положения коленчатого вала (CKP) для определения потенциального объёма впущенного в цилиндры воздуха.

Содержание кислорода в воздухе, находящемся в цилиндрах, может быть вычислено компьютером ECM с использованием информации от датчиков абсолютного давления воздуха в коллекторе (MAP) и температуры воздуха на впуске (IAT). Давление воздуха во впускном коллекторе варьируется в соответствии со следующими факторами:

  • Положение дроссельной заслонки (управляющее воздействие водителя)
  • Атмосферное давление (высота над уровнем моря и погодные условия)
  • Механическое состояние двигателя (объёмный к.п.д.)

Давление во впускном коллекторе ниже дроссельной заслонки показывает, как много воздуха проникло в цилиндры. Оно уменьшается на больших высотах, так как воздух становится "разреженнее" или менее плотным. Это также означает, что в воздухе содержится меньше доступного для сжигания топлива кислорода.

Температура воздуха также оказывает влияние на содержание кислорода. Холодный воздух имеет более близкое взаиморасположение молекул, чем горячий, таким образом, в одном и том же объёме более холодный воздух содержит больше кислорода, чем более горячий.

На основании вышеприведённой информации компьютер ECM может вычислить, сколько воздуха было впущено в цилиндры. Сравнивая эти величины с картой подачи топлива, хранящейся в памяти компьютера ECM, можно расчитать количество кислорода, впущенного в цилиндры.  Значения, получаемые от датчиков температуры охлаждающей жидкости (ECT), температуры моторного масла и положения дроссельной заслонки (TP), используются для "точной настройки" результатов расчёта.

Для подачи топлива компьютер ECM подаёт "массу" на обмотку инжектора, открывая инжектор в течении точного периода времени, необходимого для впрыска заранее определённого количества топлива. Правильный номер цилиндра определяется считыванием показаний датчика положения распределительного вала (CMP) во время запуска двигателя для синхронизации сигнала датчика положения распределительного вала (CMP) с сигналом датчика положения коленчатого вала (CKP). Топливо впрыскивается во впускные отверстия впускного коллектора и всасывается в цилиндры в виде воздушно-топливной смеси.

Компьютер ECM обеспечивает независимость количества впрыскиваемого топлива от колебаний давления во впускном коллекторе. Компьютер ECM корректирует время длительности впрыска, используя информацию от датчика абсолютного давления воздуха в коллекторе (MAP).

Компьютер ECM учитывает напряжение аккумуляторной батареи для подстройки времени открытия инжекторов в соответствии со степенью заряженности аккумуляторной батареи. Это не обходимо, поскольку низкое напряжение батареи означает более медленную реакцию инжекторов и может привести к формированию более бедной смеси, чем следовало.

Момент зажигания

Момент зажигания является важной частью адаптивной стратегии компьютера ECM. Система зажигания состоит из двух катушек с двумя выводами каждая, установленных на крышке головки блока цилиндров непосредственно над свечами зажигания и работающих на принципе потерянной искры. Каждая катушка подсоеди нена к паре свечей, 1 и 4, 2 и 3.

Свечи зажигания соединены последовательно со вторичной обмоткой катушки, так что искра возникает в двух цилиндрах одновременно. Когда искра возникает в цилиндрах, находящихся в такте сжатия, воздушнотопливная смесь воспламеняется. Искра не оказывает никакого эффекта в двух цилиндрах в конце хода выпуска, откуда и возник термин "потерянная искра".

Огромным преимуществом такой системы является отсутствие крышки и ротора распределителя, что увеличивает производительность и надёжность системы. Момент подачи искры определяет качество сгорания и производимую мощность.

Компьютер ECM опрашивает все соответствующие датчики, чтобы добиться оптимального момента зажигания в любых условиях. Он электронным путём увеличивает время зарядки первичной обмотки (угол замкнутого состояния контактов) с увеличением оборотов двигателя для поддержания высокого напряжения обмотки на высоких скоростях вращения двигателя.

Компьютер ECM вычисляет момент зажигания путём обработки информации от следующих датчиков:

  • положения коленчатого вала (CKP)
  • положения дроссельной заслонки (TP)
  • температуры охлаждающей жидкости (ECT)
  • температуры воздуха на впуске (IAT)

Компьютер ECM вычисляет время зарядки первичной обмотки (угол замкнутого состояния контактов) путём обработки следующей информации:

  • сигнала датчика положения коленчатого вала (CKP)
  • напряжения аккумуляторной батареи

При запуске двигателя компьютер ECM устанавливает момент зажигания, основываясь на показаниях датчика температуры охлаждающей жидкости (ECT). После запуска момент зажигания контролируется в соответствии с картами, хранящимися в памяти компьютера и корректируется в соответствии со входными сигналами от дополнительных датчиков.

Выбор точки зажигания является критичным для поддержания высокой мощности двигателя при низких выбросах. Опережение зажигания может при определённых условиях увеличить мощность, но также увеличивает количество создаваемых в камере сгорания окислов азота (NOx) и окиси углерода (СО).

Существует узкий диапазон точек зажигания для всех условий работы двигателя, дающий приемлемый компромисс между выходной мощностью и контролем над выбросами. Картография зажигания, содержащаяся в памяти компьютера ECM, удерживает момент зажигания внутри этой узкой полосы. Регулирование момента зажигания используется совместно с шаговым двигателем клапана подачи воздуха на холостом ходу (IACV) для контроля оборотов холостого хода двигателя.

Поскольку в модульную систему управления двигателем MEMS 3 не входит датчик детонаций, для исключения возникновения детонаций опережение зажигания регулируется использованием особой картографии при высоких температурах двигателя и воздуха на впуске.

Регулирование оборотов холостого хода

Компьютер ECM регулирует скорость вращения двигателя на оборотах холостого хода. Компьютер ECM использует два метода контроля оборотов холостого хода:

  • Подстройка момента зажигания
  • Управление шаговым двигателем клапана подачи воздуха на холостом ходу (IACV)

При колебаниях оборотов холостого хода в условиях отсутствия дополнительной нагрузки на двигатель компьютер ECM варьирует момент зажигания и использует клапан подачи воздуха на холостом ходу (IACV) для регулирования обо ротов холостого хода. Это позволяет осуществить очень быструю коррекцию оборотов холостого хода, выходящих за пределы допустимых значений. Когда к двигателю приложена дополнительная нагрузка, такая как возникающая при повороте рулевого колеса до упора в системе рулевого управления с гидроусилителем, компьютер ECM использует клапан подачи воздуха на холостом ходу (IACV) для контроля оборотов холостого хода в заданных значениях.

Скорость вращения двигателя на оборотах холостого хода определяется датчиком положения коленчатого вала (CKP), но компьютер ECM также получает сигналы от следующих систем:

  • Генератор
  • Статус вентилятора охлаждения конденсатора системы кондиционирования воздуха
  • Статус (вкл/выкл) компрессора системы кондиционирования воздуха

Если компьютер ECM получает от вышеперечисленных систем информацию о приложении к двигателю дополнительной нагрузки, он может незамедлительно компенсировать её и предупредить ситуации падения оборотов холостого хода или остановки двигателя.

Шаговый двигатель клапана подачи воздуха на холостом ходу (IACV) расположен на впускном коллекторе и контролирует обходной (bypass) канал дроссельной заслонки. Для увеличения оборотов холостого хода шаговый двигатель обеспечивает попадание в цилиндры в обход дроссельной заслонки большего количества воздуха. Для уменьшения оборотов холостого хода шаговый двигатель обеспечивает попадание в цилиндры меньшего количества воздуха. Шаговый двигатель является двигателем двухполюсного типа, состоящим из двух обмоток, управляемых сигналами широтноимпульсной модуляции (PWM) от компьютера ECM.

При процедуре отключения шаговый двигатель всегда устанавливается компьютером ECM в исходное положение, что может занять от трёх до пяти секунд. Шаговый двигатель используется также для снижения вакуума в коллекторе при замедлениях, чтобы контролировать выбросы.

Система улавливания топливных паров (EVAP)

Выделяемые бензином пары углеводородов наносят вред здоровью и окружающей среде. Законодательство ограничивает количество углеводородов (HC), которое может быть выброшено автомобилем в атмосферу.

Для соответствия установленным ограничениям топливная система оборудована фильтром из древесного угля, предназначенным для улавливания топливных паров из бака когда автомобиль не используется. Фильтр из древесного угля имеет ограниченную ёмкость и должен опорожняться при движении автомобиля.

Это достигается отсосом топливных паров из фильтра в цилиндры двигателя. Пары углеводородов (HC) преобразуются в двуокись углерода (СО2) и воду (Н2О) в процессе сгорания и взаимодействия с каталитическим нейтрализатором.