В целях коррекции состава смеси на современных автомобилях применяют обратную связь по сигналам так называемого лямбда-зонда, датчика остаточного кислорода в отработавших газах. Если состав смеси отклоняется от заданного значения, то в отработавших газах состав кислорода отличается от требуемого. Это распознает лямбда- зонд, установленный в выходном коллекторе. Соответствующее значение напряжения сообщается на систему управления подготовкой смеси (впрыск или электронно регулируемый карбюратор).
Система управления практически безынерционно корректирует должным образом дозировку топлива. При отсутствии кислорода в выхлопном газе поданная смесь считается богатой, вследствие этого система управления сокращает количество впрыснутого топлива. Если зонд через некоторое время определяет кислород в выхлопном газе, то повышается количество впрыснутого топлива. Так смесь колеблется между слегка богатой и бедной.
Таким образом, имеет место управление в замкнутом контуре в противоположность ранее рассмотренному разомкнутому управлению для подготовки смеси.
Совместно с управлением по сигналам лямбда-зонда используют нейтрализаторы отработавших газов, которые позволяют снизить эмиссию вредных веществ до значений, указанные в соответствующих законодательных актах относительно выхлопных газов. В области регулировки лямбда все три компонента выхлопных газов - СО, НС и NOх - оптимально низки.
2 Следует иметь в виду, что это один из существующих путей реализации дозированного впрыска топлива.
Система зажигания
Управление зажиганием основано на определении угла опережения зажигания в соответствие с информацией, поступающей от датчиков:
|
|
- скорости и положения маховика двигателя;
- давления и температуры воздуха во впускном коллекторе;
- температуры охлаждающей жидкости;
- положения дроссельной заслонки;
- напряжения в бортовой сети.
В подсистеме зажигания используются карты, записанные в постоянную память микропроцессора. В контроллере на основе сигналов от датчиков и оптимизированных характеристических карт подаются соответствующие сигналы опережения зажигания на первичную обмотку катушки зажигания.
Рассмотрим подробнее сигналы, необходимые для управления зажиганием.
Скорость и положение маховика. Частота вращения коленчатого вала вместе с нагрузкой двигателя – основные параметры, определяющие угол опережения зажигания. Частоту вращения можно определить, подсчитав число зубьев специального зубчатого колеса, специально закрепленного на валу, проходящего в единицу времени мимо
специального датчика3. Положение коленчатого вала задает точку отсчета угла
опережения зажигания. В качестве такой точки обычно принимают угол 90° до ВМТ цилиндра №1. Это положение вводится в компьютер с помощью датчика, реагирующего на специальную метку (выступ или отсутствие зуба) на зубчатом венце маховика.
Давление и температура воздуха во впускном коллекторе связаны с нагрузкой двигателя. Для оценки нагрузки, как вариант, используются данные и о расходе воздуха через впускной коллектор, которые могут быть получены и непосредственно с измерителя расхода воздуха и косвенно, посредством измерения угла поворота дроссельной заслонки и температуры воздуха.
|
|
Температура охлаждающей жидкости вводится как вспомогательный параметр для коррекции опережения зажигания по частоте и нагрузке двигателя.
Сигналы положений дроссельной заслонки (в особенности, крайних) нужны вычислителю для перехода на специальные программы управления двигателем в режимах холостого хода и полной нагрузки. В некоторых системах управления сигнал крайнего положения дроссельной заслонки используется для отсечки подачи топлива при увеличении оборотов двигателя сверх допустимых.
Напряжение в сети является дополнительным параметром. Если напряжение отличается от эталонного, то момент включения катушки зажигания сдвигается вперед или назад для достижения постоянной мощности разряда.
При выборе оптимального опережения для каждого режима работы двигателя принимается во внимание множество факторов, таких как топливная экономичность, запас по детонации, состав выхлопных газов, крутящий момент, температура двигателя,
3 О конструктивном исполнении датчиков будем говорить ниже.
поэтому неудивительно, что графики характеристических карт имеют не совсем гладкую форму. На рис. 1.1.6. представлена качественная иллюстрация, дающая представление о том, как регулируется угол опережения механическими центробежным регулятором и как его следует регулировать с помощью электронных СУД.
Требуемое регулирование, реализованное в электронных СУД
Регулирование опережения механическими системами
Частотаоборотовколенчатоговала 
|
|
Рис. 1.1.7 Характеристика механических регуляторов опережения зажигания
График на рисунке отображает зависимость опережения только от оборотов двигателя. Чтобы учесть еще один параметр, нужно построить уже трехмерный график, все точки которого образуют поверхность. Если выбрать любое сочетание управляющих параметров, на горизонтальной плоскости получим точку. Перпендикуляр вверх из этой точки до пересечения с поверхностью графика дает требуемое значение опережения зажигания (см. Рис. 1.1.5).
Если основание карты разбить на интервалы по управляющим параметрам и построить на этих интервалах сетку, то для узлов этой сетки можно найти соответствующие значения опережения и записать их в память бортового компьютера. Для удовлетворительного управления необходимо хранить в памяти от 1000 до 4000 таких значений.
Помимо этого требуется дополнить карту информацией о режимах работы двигателя на холостых оборотах для их поддержания и на максимальных оборотах для их ограничения.
Кроме того, программируется режим полных нагрузок таким образом, чтобы двигатель работал рядом с границей начала детонации, но не переходил ее.
Полученная от датчиков указанных выше сигналов информация служит микропроцессору в качестве исходных данных для получения требуемых сигналов управления опережением по характеристическим картам.