Принципиальная схема электронного управления дизельным двигателем показана на рисунке 104.
Рис. 104. 1 - блок управления; 2 - клапан управления; 3 - датчик угла поворота коленчатого вала двигателя; 4 - электромагнитный клапан; 5 - датчик температуры подаваемого воздуха; 6 - турбокомпрессор; 7 - регулятор давления наддува; 8 - датчик воспламенения; 9 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 10 - датчик частоты вращения коленчатого вала; 11 - клапан передачи вакуума; 12 - воздушная заслонка; 13 - датчик положения рычага управления ТНВД; 14 - датчик давления воздуха.
Управление давлением турбонаддува
На рис. 105 показан пример организации управления давлением турбонаддува на основе использования датчика детонации. В качестве регулятора давления в данной схеме используется перепускной клапан отработавших газов с мембранным механизмом, степень открывания которого определяется электромагнитным клапаном.
Рис. 105. 1 - блок электронного управления; 2 - электромагнитный клапан; 3 - перепускной клапан; 4 - турбокомпрессор: 5 - калиброванное сужение; 6 - датчик детонации; 7 - датчик давления во впускном коллекторе; 8 - сигнал датчика частоты вращения коленчатого вала.
Когда электромагнитный клапан открыт, давление в мембранной полости перепускного клапана близко к атмосферному (за счет наличия калиброванного сужения). Перепускной клапан закрыт, все выхлопные газы идут через секцию турбинного колеса турбокомпрессора, давление наддува максимальное. При закрывании электромагнитного клапана давление в мембранной полости перепускного клапана становится равным (или близким) давлению во впускном коллекторе (давлению наддува). Перепускной клапан открывается, и часть выхлопных газов проходит в выхлопную систему помимо турбокомпрессора, что приводит к снижению скорости вращения турбинного колеса и, естественно, давления наддува. Давление наддува при закрытом электромагнитном клапане определяется калиброванной пружиной перепускного клапана, которая подбирается таким образом, чтобы обеспечить нужное давление наддува при работе двигателя в режиме незначительной нагрузки.
В процессе работы двигателя электромагнитный клапан открывается и закрывается с определенной частотой, которая устанавливается блоком электронного управления на основе сигналов датчика детонации, датчика давления во впускном коллекторе и датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя. Соотношение длительностей открытого и закрытого состояний электромагнитного клапана определяет величину давления наддува. При отказе в системе управления давлением наддува работоспособность двигателя обеспечивается установкой режима работы при малых нагрузках (за счет давления калиброванной пружины при отключенном электромагнитном датчике). Система обеспечивает также кратковременное повышение давления наддува при резком открывании дроссельной заслонки.
Управление количеством подаваемого топлива и моментом начала впрыска
Управление осуществляется блоком электронного управления топливным насосом высокого давления. Основным управляемым параметром является количество впрыскиваемого топлива. Блок электронного управления рассчитывает требуемое количество топлива в зависимости от режима работы двигателя на основе сигналов датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя и датчика положения рычага управления топливным насосом (потенциометра), корректирует его на основе других датчиков (датчика температуры охлаждающей жидкости, датчика скорости движения автомобиля, датчика давления воздуха и т.д.). Сигнал поправки подается на исполнительный механизм, управляющий моментом начала и продолжительностью впрыска.
Момент начала впрыска определяется блоком электронного управления по сигналу специального датчика (датчик угла поворота коленчатого вала двигателя, датчик воспламенения и т.д.) и задается специальным сигналом блока, подаваемым на управляющий элемент топливного насоса, который и устанавливает момент начала впрыска и продолжительность цикла. Корректировка осуществляется блоком управления в соответствии с заданным рабочим режимом двигателя, определяемым положением педали управления подачей топлива (с учетом сигнала от датчика положения педали управления). В воздушном канале впускного трубопровода дизельного двигателя устанавливается заслонка, действующая подобно дроссельной заслонке карбюратора, и называемая тем же термином ("дроссельная заслонка").
Введение управления дроссельной заслонкой от электронного блока управления двигателем обеспечивает снижение уровня вибрации при работе двигателя в режиме холостого хода и при остановке двигателя. В системе управления дроссельной заслонкой предусмотрена возможность сохранения работоспособности двигателя при отказе в электронной системе управления двигателем. При отказе системы управления обеспечивается открытие заслонки наполовину, что исключает неуправляемый разгон двигателя в аварийном режиме. Для определения положения дроссельной заслонки (педали управления подачей топлива) чаще всего используется потенциометрический датчик контактного типа.
Электронное управление механическими элементами топливного насоса высокого давления - задача достаточно трудная, поэтому автомобилестроители используют несколько иной подход к решению данной проблемы. В приведенном примере схемы управления дизельным двигателем для управления топливным насосом используется специальный исполнительный механизм - электромагнитный игольчатый клапан (рис. 106). Принцип управления топливным насосом высокого давления при использовании данного исполнительного механизма - использование возвратного канала, по которому топливо отводится из плунжерной камеры насоса.
Рис. 106. I - плунжер; 2 - распределительная головка; 3 - возвратный канал; 4 - обмотка электромагнита; 5 - перепускной клапан. А: к форсунке. Б: возврат топлива.
Момент начала впрыска определяется моментом подъема плунжера, устанавливаемым специальным сигналом блока электронного управления, формируемым на основе сигнала датчика положения педали управления подачей топлива. Подача топлива прекращается в момент включения электромагнитного клапана, открывающего перепускной клапан. Часть топлива из плунжерной камеры отводится по возвратному каналу, давление в плунжерной камере падает ниже порога срабатывания форсунки, что и приводит к ее закрыванию. Количество впрыскиваемого топлива определяется интервалом времени от момента начала впрыска топлива до момента открытия возвратного канала, отводящего топливо из плунжерной камеры насоса. Длительность подачи топлива для каждого рабочего режима двигателя записана в памяти блока электронного управления двигателем. Фактическое состояние определяется набором сигналов от различных датчиков, затем вычисляется и формируется командный сигнал для исполнительного механизма, обеспечивающий приближение реального состояния процесса подачи топлива к состоянию, записанному в памяти блока управление, двигателем.