Мощность современных двигателей и их системы управления.
Современные двигатели — это продукты вы соких технологий в чистом виде. Под капотами автомобилей сегодня скрываются агрегаты поистине адской мощности. К примеру, у восьмицилиндрового двигателя при частоте вращения коленчатого вала 5800об/мин через впускные каналы за минуту проходит 11 300 литров свежего воздуха со скоро стью 325 км/ч. Насос охлаждающей жидкости за секунду прогоняет до 4,5 л ОЖ. Более 23 000 воспламенений в минуту разгоняют поршни массой 535 г при огромной температуре до скорости 100 км/ч за 0,0002 секунды. Каждый из 32 кулачков по 48 раз в секунду с усилием 140 кг воздействует на один из 32 толкателей, а отработавшие газы при температуре 960°С со скоростью звука устремляются в направ
лении катализатора.
И вся эта чудовищная, невероятная мощь
укрощается, регулируется и контролируется скромным маленьким компьютером. Электроника управления двигателем регистрирует количество, плотность и температуру всасываемого воздуха, обеспечивая смешивание его с топливом, дозируемым с точностью до миллиграмма или тысячной доли миллилитра. Она регулирует момент появления искры зажигания напряжением в 30000 В с точностью до 0,000001 с. Для идеального выполнения своей задачи электроника управления двигателем получает по шине данных до тысячи сообщений в секунду от других электронных систем и многочисленных датчиков, которые она затем обрабатывает со скоростью 10-20 млн операций в секунду. Постоянная проверка измеренных значений, сравнение с запрограммированными номиналами и адаптивная подстройка к оптимальным условиям эксплуатации — обычная работа для автомобильной электроники. После базового программирования электронные системы сами могут оптимально адаптироваться к тому или иному двигателю и компенсировать изменения. Путем использования сотен характеристик, кривых и констант можно осуществить быструю и точную адаптацию ко всем режимам работы двигателя.
Без электроники сегодняшние двигатели потребляли бы на 25-30% больше топлива, при этом о стабильности параметров их
работы можно было бы забыть, как и о соблюдении предписанных норм токсичности. Ожидаемый срок службы агрегатов оказался бы заметно короче. Раньше электроника считалась дорогой, ненадежной и неремонтопригодной. Однако механика достигла пределов своих возможностей, и дальнейшее развитие концепций управления двигателями по традиционному пути оказалось невозможным. Двух и трех камерные карбюраторы для подготовки топливно-воздушной смеси оказались слишком дорогими и сложными, многие СТО были просто перегружены заказ-нарядами на их обслуживание и регулировку. Точно определить текущие условия эксплуатации было невозможно. Выход был найден только в применении электроники.
В моторном отсеке автомобиля электронике приходится работать при температурах от -40°С до +150°С.Добавьте сюда грязь, пыль и влажность, а также удары и вибрацию при проезде неровностей, кратковременные ускорения. Но, даже работая в таких условиях, последние поколения электронных систем управления двигателями могут совершать десятки миллионов операций в секунду. Однако применение технологий самообучения сделает данные системы еще сложнее. В то же время они смогут реагировать на условия окружающей среды так же быстро, как и на изменения в двигателе.
В определенных пределах системы смогут самостоятельно реагировать на изменение условий эксплуатации и компенсировать возникающие неисправности. Станет возмож ной индивидуальная адаптация электронных систем к конкретному двигателю.
Оптимальные параметры работы новых двигателей определяются во время стендовых испытаний. При этом определяется, записывается и обрабатывается более 6500 значений с интервалом 0,1 с. Затем про исходит адаптация полученных данных к ре альным условиям эксплуатации двигателя и автомобиля. При этом учитывается и то, что в конечном итоге автомобилем будет управлять человек.
Основу современных систем бортовой диагностики заложили электронные системы управления двигателями, которые традиционно делились на системы управления впрыском топлива и системы управления зажиганием. Отличие современных систем Motronic в производительности электронного блока управления двигателем и использовании многочисленных характеристик, кривых и констант. В блоках управления помимо информации об управлении впрыском обрабатываются также все
необходимые данные для управления за жиганием. Современные системы работают адаптивно, а потому не требуют постоянных регулировок и обслуживания. С ростом про изводительности модулей памяти и процессо ров можно записывать все больше и больше характеристик, кривых, фиксированных зна чений, констант и дополнительных функций. Идеальные значения используются для сравнения с фактическими и для адаптивных процессов регулирования. Программы для движения в аварийном режиме и вспомогательные функции становятся все объемнее. Усложняется обмен данными с другими элек тронными системами автомобиля по CAN шине , блоком управления КПП, системой управления динамикой и пр. Лишь с исполь
зованием этих систем стала возможной современная бортовая диагностика.
