Box77 ›Блог› ECM ABC. Част 2. Как се роди ECM

В последната статия разбрахме как работи двигателят с вътрешно горене като цяло. Днес ще говорим за това как са се родили първите електронни системи за управление на двигателя (оттук нататък - ECM).

В зората на автомобилната индустрия електродинамиката и магнетизмът все още не са били изучавани толкова много, че дори е трудно за съвременника да си го представи. Полупроводниковите елементи бяха парчета скала, отворените секции на проводника играеха ролята на резистори, а кондензаторите все още бяха въздух. Излишно е да казвам: радиото и двигателят с вътрешно горене са на практика една и съща възраст. По онова време все още нямаше мисъл, че електрониката може да управлява механизъм, въртящ се с няколко оборота в секунда, а принципите на работа на двигателя с вътрешно горене все още са в процес на разработване.

Първите енергийни системи за двигатели са вакуумни и се наричат карбуратори. Тяхната задача беше да смесват гориво и въздух в определени пропорции. Единствената задача, която беше решена с помощта на електричество, беше образуването на искров заряд, а дори и тогава не веднага. Известно време трябваше да се загрее специална светеща глава с паялна лампа преди стартиране на колата, която след това работеше от температурата на горене на горивото. С течение на времето най-накрая се появи магнито, което все още може да се намери днес на бензинови алтернатори, мотопеди и др., А по-късно управлението на искровия момент стана възможно с помощта на двунамотачна намотка (автотрансформатор) и механично устройство за управление и подаване на искри към свещта, наречена разпределител.

В първите автомобили на практика нямаше електроника и дори електричество. Днес е трудно да си представим автомобил без електрически фарове, индикатори за завиване и спирачки, да не говорим за такъв лукс като индикатори на таблото и още повече електрически регулируеми седалки, но преди повече от сто години обикновеният стартер беше най-добрият мечта. За стартиране на двигателите се използва принципът на ръчно развиване на маховика. Много автомобили имаха някакъв генератор - магнито, за което писах по-рано и беше достатъчно само за да даде искра. С течение на времето генераторът заема силна позиция на борда на автомобила, това позволява презареждане на акумулаторите в движение и оттогава, може да се каже, има възможности за въвеждане на електрически устройства. По онова време дуетът на генератор и батерия беше подобен на автономна електроцентрала на борда на автомобил и му позволи да продължи да не зависи от мрежата на домакинствата. Днес няма да изненадате никого, но тогава беше революция!

Вече автомобилите имат външно осветление, електроклакс, първите индикатори на таблото и радио. Вече не беше необходимо да въртите маховика ръчно, сега беше достатъчно да затворите два проводника при завъртане на ключа за запалване. Но двигателят продължи да се контролира от законите на газовата динамика и само искрата, възникнала върху свещите от вторичната намотка на автотрансформатора, която се управляваше от периодично изгарящ механичен прекъсвач, беше единственият електрически елемент на управлението на ICE система.

Това не означава, че изобщо не е имало разработка на системи за контрол на ICE. Би било нетактично и неуважително към нашите дядовци и прадядовци. С течение на времето разпределителният вал спря да трака на улицата и се скри в блока на двигателя, което му позволи да удължи живота си и с течение на времето той мигрира към главата. Също така моментите на отваряне/затваряне на клапаните, както и формата на гърбицата на разпределителния вал, получават все по-интересни стойности, увеличавайки ефективността на електроцентралата. Системите за подаване на гориво за карбуратор са претърпели няколко революционни подобрения, от време на време се появяват механични системи за впръскване на гориво под налягане, особено в спортните и спортните автомобили.

Само искрата обаче остана резултат от електричеството в продължение на много години. Между другото, дистрибуторите също се промениха много през 20-ти век и получиха контрол на времето на вакуум и центробежно запалване, което значително намали разхода и увеличи динамиката на автомобила.

През цялото това време електрониката не стои неподвижна, тя започва да се развива особено активно след Втората световна война. В продължение на десетилетия електронните устройства работеха върху електронни тръби, които, мисля, все още се запомнят добре от тези над 30 години и тяхното използване в системите за управление на ICE беше просто невъзможно, тъй като те изключително не харесваха вибрациите, въпреки че радиоприемниците все още работеха, но прекъсвания. Революцията в електрониката беше развитието и навлизането на пазара на транзистори. И през 70-те години започва бързото развитие на транзисторната електроника: компютрите, радиооборудването, потребителската електроника и, разбира се, автомобилните производители не могат да преминат.

Към края на 70-те години започват да се появяват първите безконтактни системи за запалване, което дава възможност да се отърве от механичния прекъсвач на контакта, като го замени с транзисторен превключвател. Проводниците започнаха да текат към карбураторите. Първите електрически системи на карбураторите са изпълнявали задачи за студен старт, които преди това са се извършвали ръчно от така нареченото копче за задушаване, или при по-усъвършенствани карбуратори, биметална плоча, която е отворила дросела, докато колата се затопля. След това се появи електромагнитен клапан за празен ход, който успя да намали разхода на карбуратора ICE.

Освен това, въвеждането на електроника в системите за управление на ICE премина по два начина: много производители на карбуратори, като Pierburg, Solex и много японски компании, все повече добавяха електронни клапани към карбуратора, увеличавайки тяхната ефективност и икономичност, и по това време Bosch реши да подобряване на системите за механично впръскване., които, както казах по-рано, бяха използвани за някои немски автомобили, най-популярният от които беше K-Jetronic.

Първият път не дойде никъде, въпреки че местните производители и някои чуждестранни производители, като Ford, продължиха да оборудват ICE с карбураторни системи до края на 20 век. Но вторият път направи революция в края на 70-те - началото на 80-те. На автомобилите започнаха да се появяват електрически дюзи и електрическа помпа с високо налягане (2,5-3 бара)! Системите са имали или един инжектор на двигател (единично инжектиране) или един инжектор на цилиндър (точково инжектиране).

Считам, че системата Bocsh L-Jetronic е много проста и наистина полезна система за изучаване на основите на принципа. Простотата на тази система е, че управлението на запалването продължава да остава автономно, докато електронният блок за управление (ECU) контролира продължителността на отварянето на инжектора. Уникалността на тази система днес е, че тя е ECM без микропроцесорен контрол. Тези. няма фърмуер, има само ясна елементарна логика. Тази система се използваше на много немски автомобили по времето, когато в Япония и САЩ те все още играеха с карбуратори.

Веригата на L-Jetronc ECM е проста:

Тази система няма сензор за положение на коляновия вал. Сигналът за синхронизация е импулсен контролен сигнал за минуса на запалителната бобина на разпределителя. Същите импулси са сигнал за показанията на оборотомера на автомобила. Два импулса на оборот на четирицилиндров двигател, три импулса на шестцилиндров двигател.

За всеки оборот на двигателя (за всеки втори импулс на четирицилиндров двигател, за всеки трети импулс на шестцилиндров двигател) се подава управляващ импулс към всички инжектори едновременно. Тези. инжектирането не се разпределя и дори по-малко поетапно. Продължителността на този импулс зависи от показанията на обемния въздухомер (VAF), температурния сензор на охлаждащата течност (TOC) и трипиновия сензор за положение на дросела (TPS).

Показанията от VAF и TOZH са аналогови, т.е. те променят съпротивлението. TPS има два крайни ключа вътре, единият от които се затваря на плюс, когато амортисьорът е напълно затворен, а вторият, когато е напълно отворен.

За управление на скоростта на празен ход се използва двуконтактен контролер на празен ход (IAC). Това е един вид моментна IAC, която има две позиции: отворена и затворена. Регулирането на оборотите на празен ход се извършва с винт пред клапана.

За студен старт на двигателя с вътрешно горене системата осигурява термопревключвател и допълнителна (стартираща) дюза на всмукателния колектор.

Резервоарът за гориво има регулатор на налягането на горивото с контрол на вакуума, така че налягането в релсата зависи от вакуума в колектора.

Е, както казах, запалителната система е автономна. Безконтактното запалване се използва в разпределителя във време на вакуумно и центробежно запалване (UOZ). Началната стойност на SPL се задава ръчно от стробоскоп чрез завъртане на тялото около оста на плъзгача.

Обемният въздухомер VAF заслужава специално внимание).

Това е амортисьор с възвратна пружина, която се отклонява от налягането на преминаващия въздушен поток. Колкото по-голямо е това налягане, толкова по-голямо е отклонението на амортисьора. За работа при различни атмосферни налягания има камера за оценка, в която едновременно с изместването на главния клапан въздухът се компресира от втория клапан, монтиран перпендикулярно на главния клапан, като по този начин се създава необходимата задна вода. Плъзгач е разположен на същата ос с амортисьора, който се движи по графитната пътека, променяйки съпротивлението на изходните клеми. Успоредно с главния въздушен канал има тесен байпасен канал с винт за управление на сместа за регулиране на CO в отработените газове. Е, тъй като плътността му се променя в зависимост от температурата на въздуха, в разходомера е монтиран сензор за температура на въздуха.

След появата на първите електронни инжекционни системи, тази посока започва да се развива бързо. Съвременните системи постигнаха големи крачки напред, днес те контролират не само инжекторите (въпреки че принципът на управление на инжектора е стъпил много напред), но също така времето за запалване, системите за регулиране на времето на клапаните (Vanos, VVT) и повдигачите на разпределителните валове (VTEC, Valvetronic), системи за рециркулация на картера, отработени газове (EGR) и пари на гориво, електронни дроселни клапани, геометрия на приемника, налягане на налягането и т.н. Но основите бяха положени преди 40 години в системи, подобни на L-Jetronic, когато свещта вече не беше единствената част с електрическо управление на двигателя с вътрешно горене.