Электронное управление двигателем

Управление величиной крутящего момента

Управление величиной крутящего момента двигателя является особенностью системы ME-Motronic. Многочисленные подсистемы внутри системы Motronic (например, подсистемы регулирования частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу и ограничения частоты вращения коленчатого вала), а также системы управления работой силовой передачи (например, системы регулирования тягового усилия на колесах (TCS) или изменения передаточного отношения в трансмиссии) и всего автомобиля (например, система управления работой кондиционера воздуха) направляют в основную систему Motronic данные о необходимом крутящем моменте с целью изменения только что полученного от двигателя крутящего момента. Система ME-Motronic оценивает и координирует все эти требования и затем устанавливает оптимальную величину крутящего момента (с учетом оптимизации работы двигателя по снижению токсичности отработавших газов и расхода топлива).

Важным предварительным условием для выбора такого крутящего момента является использование педали газа с электронным управлением (ETC), которое обеспечивает необходимое изменение положения дроссельной заслонки.

Расчет необходимого крутящего момента

Основным переменным параметром для системы ME-Motronic является крутящий момент, получаемый при сгорании рабочей смеси. При получении расчетного крутящего момента проводится анализ регулируемых переменных параметров работы двигателя с тем, чтобы при выполнении команд, исходящих от водителя, можно было исправить все его ошибки и удовлетворить дополнительные требования подсистем. Так как электронная система Motronic «знает» об оптимальных значениях заряда топливовоздушной смеси и моментах зажигания и впрыска топлива для каждой необходимой величины крутящего момента, то она может обеспечить оптимальный режим работы двигателя с точки зрения снижения токсичности отработавших газов и расхода топлива.

Регулирование величины необходимого крутящего момента

Регулирование крутящего момента в системе управления двигателем ME-Motronic осуществляется как медленным способом путем управления дроссельной заслонкой (ETC) (с воздействием на заряд смеси в цилиндре при работе в установившемся режиме), так и высокоскоростным способом путем изменения моментов зажигания и впрыска топлива в отдельные цилиндры (с воздействием на момент зажигания по углу поворота коленчатого вала при работе в динамическом режиме).

Расчет цилиндрового заряда

Заряд цилиндра представляет собой массу воздуха, оставшегося в цилиндре после закрытия впускных клапанов. Если соотнести действительный заряд с максимально возможным, можно получить параметр, независимый от величины хода поршня, - относительный заряд воздуха, по которому можно рассчитать количество впрыскиваемого топлива.

Относительный заряд не может быть оценен непосредственно, но его можно определить на основе имеющихся измерений. Для этой цели используется расчетная модель впускного трубопровода, которая позволяет выполнить расчеты всех воздушных потоков, направляющихся по впускному трубопроводу в камеру сгорания. Наиболее важными из замеряемых параметров в этой модели являются масса воздуха, проходящего через дроссельную заслонку (замеряется датчиком массового расхода воздуха, расположенным перед дроссельной заслонкой) и абсолютное давление во впускном трубопроводе (замеряется датчиком абсолютного давления за дроссельной заслонкой).

Используя расчетную модель впускного трубопровода, впоследствии также можно будет определять действительный относительный воздушный заряд.

Управление цилиндровым зарядом

В современных двигателях с искровым зажиганием относительный цилиндровый заряд является главным показателем, влияющим на крутящий момент двигателя, поэтому управление цилиндровым зарядом применяется для выбора значения крутящего момента в качестве регулируемой переменной. Для управления цилиндровым зарядом посредством дроссельной заслонки применяется расчетная модель впускного трубопровода: для этой цели рассчитывается потребный заряд цилиндра. Значение этого заряда затем преобразуется в соответствующую величину угла открытия дроссельной заслонки и на последнем этапе используется для установки положения приводного устройства дроссельной заслонки.

Расчет продолжительности впрыска топлива

Масса топлива, необходимого для получения стехиометрической топливовоздушной смеси, может быть рассчитана на основе цилиндрового заряда воздуха. Имея константу топливной форсунки (она является функциональной характеристикой форсунки), можно определить и продолжительность впрыска топлива.

Также продолжительность впрыска топлива зависит от разности давлений между давлением топливоподачи (приблизительно 300 кПа) и противодавлением при впрыске. Системы питания с рециркуляцией топлива обеспечивают постоянство перепада давлений при впрыске относительно давления во впускном трубопроводе. Это служит гарантией того, что, несмотря на изменение давления во впускном трубопроводе, одинаковая разность давлений передается на топливные форсунки. С другой стороны, в системе питания без рециркуляции топлива давление подачи топлива оказывается неизменным по отношению к атмосферному давлению. При изменении давления во впускном трубопроводе перепад давлений также изменяется между давлением топливоподачи и давлением во впускном трубопроводе. Компенсационная функция корректирует эту ошибку.

Также при расчете используется коэффициент адаптации каждого цилиндра к пульсациям давления топлива, вызванным открытием и закрытием топливных форсунок.

Эффективная продолжительность открытия, рассчитанная таким способом, является достаточно верной лишь при условии, что топливная форсунка уже открыта. Поэтому продолжительность впрыска должна быть увеличена за счет изменения времени открытия и закрытия форсунки. К периоду открытия впускного клапана должен быть добавлен дополнительный отрезок времени для компенсации влияния на продолжительность впрыска изменения напряжения аккумуляторной батареи.

Если эффективная продолжительность впрыска слишком коротка, то влияние времени открытия и закрытия клапана становится чрезмерным. Тогда для получения точной дозировки топлива продолжительность его впрыска ограничивается минимальным значением, которое принимается меньшим, чем продолжительность впрыска при минимально возможном заряде в цилиндре.

Для обеспечения оптимального сгорания необходимо точно определить количество впрыскиваемого топлива и момент начала впрыска. Обычно топливо впрыскивается во впускной трубопровод при еще закрытых впускных клапанах. Окончание впрыска определяется по углу поворота коленчатого вала. Началом отсчета является момент закрытия впускного клапана. Для расчета момента начала впрыска (по углу поворота коленчатого вала) служат данные продолжительности впрыска как функции частоты вращения коленчатого вала. На основании текущего режима работы двигателя определяется момент отсечки топлива.

В системе электронного управления двигателем ME-Motronic топливная форсунка приходится на каждый цилиндр. Момент впрыска топлива определяется для каждого цилиндра раздельно (последовательный впрыск).

Расчет момента начала зажигания и продолжительности замкнутого состояния контактов прерывателя

Первым шагом при расчете момента зажигания по углу поворота коленчатого вала является определение базового угла зажигания с учетом текущих условий работы двигателя. Базовый угол зажигания может быть адаптирован к конкретным режимам работы двигателя.

При расчете угла разомкнутого состояния контактов прерывателя первым шагом является определение периода разомкнутого состояния контактов прерывателя на основе диаграммы зависимости угла разомкнутого состояния контактов от напряжения аккумуляторной батареи и частоты вращения коленчатого вала. При этом вносится температурная поправка на рассчитываемый угол разомкнутого состояния контактов.

Разность (по углу поворота коленчатого вала) между окончанием разомкнутого состояния контактов прерывателя и продолжительностью этого разомкнутого состояния определяет начало размыкания контактов.

Есть вопросы? ЗАДАВАЙ!