Электронные системы управления автомбилем

Электронные устройства и компоненты находят широкое применение на современных колесных и гусеничных транспортных средствах в системах автоматического управления , контроля, сигнализации, блокировки, строенной и внешней диагностики, причем, по насыщенности электронно-компьютерным оборудованием современный автомобиль приближается к авиационным лайнерам. Достаточно назвать приборы системы навига

ции, автоматизации вождения и парковки, бортовую ЭЦВМ (CarPC).

Доля дизелей колесных и гусеничных транспортных средств, оснащенных электронным управлением, в настоящее время достигает 30% от выпуска.

В менее совершенных топливных системах электронное управление лишь заменяет механические регуляторы. Более многочисленную группу современных систем, созданных на базе традиционных ТНВД, составляет аппаратура с независимым электронным управлением подачей и опережением впрыска. Наконец, были внедрены в массовое производство аккумуляторные системы Common-Rail (CR), максимально расширившие возможности управления рабочими процессами дизеля, например за счет управления давлением и характеристикой впрыска.

Перечень функций электронного управления дизелей следующий:

- регулирование цикловой подачи топлива qц в соответствии с заданным режимом по частоте вращения nдв и эффективной мощности Ne двигателя;

- положительная коррекция (увеличение) qц при пуске холодного дизеля и при повышении температуры томлива в насосе;

- отрицательная коррекция (уменьшение) qц при снижении давления окружающего воздуха pо или давления наддува рк, росте окружающего tо или наддувочного tк воздуха;

- оптимальное регулирование угла опережения впрыска топлива φопер.впр. и характеристики подачи qц вплоть до организации двухфазного (ступенчатого) впрыска;

- оптимальное регулирование рециркуляции отработавших в дизеле газов с целью снижения эмиссии окислов азота NOX;

- оптимальное регулирование турбокомпрессора наддува;

- отключение цилиндров и циклов на частичных режимах нагружения двигателя;

- выключение топливоподачи при торможении двигателем, на принудительном холостом ходу двигателя при движении накатом или под уклон, столкновении или опрокидывании транспортного средства;

- выполнение самодиагностики элементов дизеля и системы электронного управления с замещением отказавших элементов.

С учетом того, что СУ подачей все чаще становится составляющей СУ всего дизеля или автомобиля, ее функции значительно расширяются: управлению подлежат также свечи накаливания, газораспределения, климатическая установка, АБС и многое другое. Целесообразность объединения СУ усматривается, в частности, в оптимальности сопряженных процессов в зависимости от тех же параметров, что и ТП.

Таким образом, современная ТПА использует электронное управление. При этом обеспечивается повышенные давления впрыска: с роторными ТНВД до 160…180 МПа, насос-форсунках и индивидуальных ТНВД до 200 МПа, в Common Rail первого поколения до 135, а второго поколения — до 160 МПа. Если долгое время последние не могли найти применения, то ныне можно услышать мнение об их безальтернативности. В действительности, CR имеет ряд неустранимых недостатков (постоянное высокое давление в распылителе и арматуре, низкий КПД). Каждая из упомянутых систем имеет достоинства и недостатки и пока нет оснований, чтобы считать какую-либо из них безперспективной. Наряду с расширением возможностей электронного управления ставится вопрос о целесообразности повышения давления впрыска до 1800 МПа.

Для современных дизелей с электронным управлением характерно развитое управление ТА.

ТА дизельных ДВС предназначена для отмеривания дозы топлива qц, величина которой зависит от развиваемой мощности (нагрузки), и подачи этой дозы в определенный момент, синхронно с вращением КВ, в мелкораспыленном состоянии через сопло форсунки в рабочий цилиндр двигателя.

Корректирование qц производится по измеренному термоанемометром расходу воздуха двигателем.

Мелкодисперсное распыливание топлива обеспечивается за счет высокой скорости его истечения под действием высокого давления, величина которого для современных перспективных ТС дизелей составляет 200 МПа (2000 кгс/см2, или 2000 бар) и выше.

Различают два типа ТС дизелей:

- ТС с раздельной ТА, когда ТНВД и форсунка присутствуют в ТС в виде двух отдельных узлов, соединенных топливопроводом ВД — форсуночной трубкой;

- ТС с нераздельной ТА — насос форсунки и аккумуляторные ТС.

В аккумуляторных ТС форсунка выполняет все названные выше функции, кроме создания высокого давления.

В зависимости от способа регулирования дозы топлива qц различают:

- ТНВД с переменной величиной хода плунжера:

- ТНВД с постоянным ходом плунжера и переменным наполнением плунжерного пространства насоса дросселированием потока топлива НД между рабочими ходами насоса;

- ТНВД с постоянным ходом плунжера клапанные;

- ТНВД с постоянным ходом плунжера золотниковые;

- ТНВД с постоянным ходом плунжера клапанно-золотниковые.

Привод плунжера может быть кулачковый и силовой, с использованием энергии газа или жидкости высокого давления, либо электроэнергии.

По конструктивным особенностям кулачковые ТНВД можно классифицировать следующим образом:

- ТНВД с индивидуальными насосными секциями;

- ТНВД блочные с рядным или барабанным расположением секций ( в барабанных ТНВД плунжеры приводятся от кулачка с аксиальным выступом, называемым торцовой шайбой);

- распределительные ТНВД с обслуживанием от одной насосной секции нескольких цилиндров ДВС.

Распределительные ТНВД в свою очередь могут быть:

- с радиальным возвратно-поступательным перемещением плунжера и с вращением его вокруг оси для распределения топлива;

- то же, но с аксиальным возвратно поступательным перемещением плунжера;

- роторными.

В роторных ТНВД распределительного типа топливо нагнетается при обкатывании двух или трех плунжеров по кулачковым выступам на внутренней поверхности специальной втулки, а распределение по цилиндрам осуществляет ротор-золотник.

Классическая конструкция форсунки — механическая, с пружинным запиранием иглы и гидравлическим управлением ее подъемом от давления рабочего топлива.

Применяют также гидравлическое запирание иглы и электрическое или электрогидравлическое управление форсункой.

Полный перечень регулировок ТНВД следующий:

- угол опережения впрыска φопер.впр. до ВМТ цилиндра дизеля;

- φопер.впр. по всем цилиндрам одновременно;

_ qц для данного цилиндра дизеля;

- qц по всем цилиндрам одновременно.

Для насосных секций ТНВД распределительного типа с механическим управлением значения φопер.впр. и qц обеспечиваются точностью изготовления деталей.

Рассмотрим некоторые виды наиболее распространенных СУ использующихся на современных автомобилях применительно к теме данного задания.

Топливные системы с кулачковым приводом впрыскивающих плунжеров.

Эти системы, в отличие от аккумуляторных, называемые по принятой классификации также системами непосредственного впрыска, базируются на использовании апробированных технических решениях и технологии производства ТПА. Использование электроники в дизелях V12 военных машин Rolls Royce началось с 1978 г., а для гражданской продукции фирмы R.Bosch, Lucas CAV, Stanadyne, Detroit Diesel Allison, Zexel освоили ТПА с электронным управлением с середины 80-х годов [2]. В простейшем случае от традиционной ТПА она может отличаться только заменой механического регулятора на электронный. В этом случае конструкция насосной секции может не иметь новых элементов. Такая ТПА на сегодня подготовлена к широкому использованию, но ввиду множества ограничений имеет меньшие возможности, чем, например, аккумуляторная. Среди подобных решений находим как наиболее простые (насос-форсунки дизелей ГАЗ-560, Volkswaqen), так и наиболее сложные (распределительные ТНВД VP-44, EPIC Lucas).

 Скачать реферат