Системы управления двигателем (ECU)

	Разработки систем управления двигателем первоначально преследовали цель добиться снижения вредных выбросов путем управления подачей топлива и компонентами, специально введенными в конструкцию двигателя для улучшения его экологических параметров. По мере совершенствования систем впрыска топлива, датчиков и электрики мощность и надежность бортового компьютера также незаметно росла, и теперь, в современном автомобиле компьютер стал мозгом машины, от которого во многом зависят все ее характеристики. По мере того, как конструкторы осваивали компьютерное управление, оказалось, что компьютер способен еще на многое, не только на управление вредными выбросами. Так, под его управление попали гидроусилитель руля, система кондиционирования, управление коробкой передач, АБС и многое другое. Появляются новые датчики, повышается чувствительность и надежность старых, повышается мощность и производительность компьютеров, стало возможным их перепрограммирование. На некоторых автомобилях уже устанавливаются несколько компьютеров, один из которых - главный - управляет всеми остальными, осуществляет обмен данными между компьютерами отдельных систем. Периферийный компьютер, например, управляет "климат-контролем", когда Вы можете задать температуру в салоне, а компьютер будет ее поддерживать, управляя заслонками теплого и холодного воздуха. Сами по себе изменения в системе управления могут повысить мощность двигателя, но уровень повышения мощности зависит от того, насколько далеко заявленное изготовителем перепрограммирование ушло от исходной точки. Как и в отношении прочих тюнинговых продуктов, не очень доверяйте рекламным заявлениям производителя о процентах повышения мощности. Изготовитель может преувеличить свои достижения. В некоторых случаях повышение мощности могло быть достигнуто за счет модификации двигателя, а не за счет новой программы управления (программа могла остаться старой). Само программирование может дать некоторый выигрыш, но значительно большего эффекта можно добиться, если одновременно выполнить некоторые модификации двигателя. И наоборот. Изменения в механической части двигателя могут и не дать желаемых результатов, если соответствующим образом не перепрограммировать ECU. Заменой чипа на стандартном автомобиле можно сдвинуть отсечки по оборотам и скорости, изменить время включения различных систем, к примеру систем изменения фаз газораспределения, изменить углы опережения зажигания, тем самым повысить мощность только на 7 или 8 процентов, хотя этим можно повысить максимальный крутящий момент, что улучшит характеристику автомобиля. А теперь возьмите тот же стандартный автомобиль, замените на нем впускной и выпускной коллекторы или замените распределительные валы. Добавьте к этому замену чипа, и выигрыш мощности может сразу составить около 20 %. Чтобы увеличение расхода воздуха на входе и уменьшение сопротивления выхлопу дало желаемый эффект, обычно требуется и большее опережение зажигания. Одним словом, модификация двигателя состоит в том, чтобы все выполненные на нем замены были направлены на достижение общей цели, работали одновременно. В ряде случаев отдельно выполненная модификация вместо улучшения характеристики двигателя, наоборот, ухудшает ее.
Модификация и компьютер
	Заводская программа, заложенная в ECU Вашего автомобиля, глубоко продумана, всесторонне протестирована и будет хорошо работать с Вашим двигателем в стандартном исполнении. Цель конструкторов - обеспечить максимальную топливную экономичность, минимум вредных выбросов, оптимальную управляемость и долговечность двигателя. Наша цель - повышение мощности, все остальное второстепенно. Поэтому программа, которая требуется нам, несколько отличается от заводской. Обычно все новые автомобили рассчитаны на использование топлива с наименьшим для заданной степени сжатия октановым числом неэтилированного топлива. Например, автомобили для рынка Великобритании рассчитаны на топливо с октановым числом 95, но в России широко применяется топливо с октановым числом 92, а в некоторых странах Европы встречается топливо 91 RON и даже ниже. Для достижения даже проектной мощности в таких случаях требуется изменить программу впрыска и скорректировать карты зажигания на высоких оборотах. Но при этом возникает проблема с октановым числом. При увеличении угла опережения двигатель может проявить склонность к детонации, что для двигателя представляет опасность. Поэтому, если вы хотите поднять мощность своего автомобиля, то Вам, скорее всего, придется перейти на топливо с более высоким октановым числом, если это, конечно, возможно (так, в России пока существует неэтилированный бензин с октановым числом 98, да и то не везде, но это максимум из широко доступного). Потребность в бензине с более высоким октановым числом не всегда вызвана только большими углами опережением зажигания. Тогда как простые модификации могут успешно работать только за счет увеличения опережения, более серьезные доработки двигателя, вроде установки систем впрыска закиси азота, наддува, повышения степени сжатия за счет установки более высоких поршней, могут потребовать даже уменьшения опережения. Наибольшее увеличение мощности достигается увеличением рабочего давления в цилиндрах (т.е. увеличением силы, толкающей поршень вниз). Увеличение рабочего давления повышает требования к октановому числу.
Компьютеры и чипы.
	На многих современных автомобилях программа управления двигателем содержится в "чипе", расположенном на материнской плате ECU. Чип - это маленькая пластинка полупроводникового материала, в которой содержится множество микросхем. В профессиональной среде такой чип называют интегральной схемой. Чип обладает значительным объемом памяти, в которую "зашивается" программа управления вместе с массивом таблиц и констант, которые нужны для работы программы. Эту память называют PROM (Programmable Read Only Memory - программируемая память, доступная только для чтения). В некоторых случаях чип просто вставлен в материнскую плату, и его легко можно вытащить и заменить другим чипом. В других случаях он впаян в материнскую плату. Проще всего, конечно, иметь дело с чипом первого типа, хотя, к сожалению, встречаются они редко. Впаянный чип не рекомендуется извлекать из материанской платы в домашних условиях. ECU - дорогое устройство, и малейшая ошибка (неудачно упавшая капля олова, перегрев) может безвозвратно его испортить. Информационные датчики. Кислородный датчик - генерирует сигнал виде напряжения, по которому ECU определяет содержание кислорода в выхлопных газах. Иногда его называют лямбда-датчиком или лямбда-зондом. Датчик положения коленчатого вала - дает ECU информацию о положении и скорости коленчатого вала. Датчик положения распределительного вала - подает ECU сигнал, по которому блок управления идентифицирует ВМТ поршня № 1 для управления последовательным впрыском топлива. Датчик состава рабочей смеси - некоторые модели автомобилей оснащены датчиком состава рабочей смеси, расположенным перед каталитическим нейтрализатором. Назначение датчика то же, что и кислородного. Датчик температуры охлаждающей жидкости - определяет температуру охлаждающей жидкости двигателя и посылает в ECU сигнал в виде напряжения, который используется для управления подачей топлива, опережением зажигания и работой системы рециркуляции выхлопных газов. Датчик температуры воздуха на входе в двигатель - расположен во впускном коллекторе, информирует ECU о температуре воздуха на входе. Эту информацию ECU использует для управления подачей топлива, опережением зажигания и работой системы рециркуляции выхлопных газов. Датчик положения дроссельной заслонки - определяет положение и скорость поворота дроссельной заслонки и посылает в ECU сигнал в виде напряжения. Датчик позволяет ECU определить, в каком положении находится дроссельная заслонка - в положении холостого хода, средней или полной нагрузки двигателя. Датчик массового расхода воздуха - определяет массу воздуха, поступающего в двигатель (датчик с нагретым проводом). Датчик скорости автомобиля - информирует ECU о скорости автомобиля. Датчик положения клапана рециркуляции - определяет положение клапана рециркуляции выхлопных газов, если таковой имеется, который должен открываться в соответствии с режимом работы двигателя. Датчик наличия давления в гидроусилителе рулевого механизма - используется для увеличения оборотов холостого хода при маневрировании автомобиля с небольшой скоростью. Датчик оборотов первичного вала коробки передач - установлен на некоторых моделях с автоматической коробкой передач. Используется ECU для переключения передач. Исполнительные механизмы. Главное реле системы впрыска - подает питание на реле топливного насоса и на ECU при повороте ключа зажигания в положение "работа" или "пуск". Топливные форсунки - ECU управляет каждой форсункой отдельно. На большинстве современных автомобилей установлена система последовательного впрыска, в которой форсунки впрыскивают топливо в свои цилиндры поочередно, в соответствии с порядком работы цилиндров. ECU управляет также шириной импульса, в течение которого форсунка остается открытой. Ширина этого импульса (в миллисекундах) определяет количество топлива, подаваемого в цилиндр за цикл, т.е. цикловую подачу топлива. Модуль управления зажиганием - управляет включением и выключением первичной цепи катушки зажигания и определяет опережение по сигналам ECU. Клапан управления холостым ходом - управляет количеством воздуха, проходящего в обход дроссельной заслонки, когда заслонка закрыта или находится в положении холостого хода. Работой клапана управляет ECU. Клапан управления вакуумом системы улавливания паров топлива - электромагнитный клапан, управляющий продувкой угольного фильтра (адсорбера), в котором собираются пары топлива. При включении клапана пары топлива из угольного фильтра поступают во впускной коллектор и далее - в цилиндры двигателя, где сгорают обычным образом. Клапан управления вакуумом датчика давления паров топлива - входит в состав бортовой системы и диагностики и работает по сигналам ECU. Извлечение кодов неисправностей. ECU всех автомобилей выпуска после начала 1980-х годов постоянно следят за работой датчиков и исполнительных механизмов системы управления. Они способны определять их неисправности и сообщать об этом водителю. Это называется бортовой системой диагностики или системой самодиагностики. Система самодиагностики позволяет извлечь из ECU информацию об исправности датчиков и исполнительный устройств системы управления двигателем. При возникновении какой-либо неисправности бортовая система диагностики сообщает об этом водителю сигнальной лампочкой CHECK ENGINE (проверь двигатель), расположенной на панели приборов. Одновременно в память ECU заносится код неисправности, по которому можно определить неисправную систему и даже место неисправности. Диагностический код можно извлечь из памяти ECU, подключив специальный прибор - сканер или считыватель кодов к диагностическому разъему системы. Обычно этот разъем находится слева под лицевой панелью. О расположении диагностического разъема конкретно в Вашем автомобиле и о значении кодов более подробно сказано в Руководстве по эксплуатации и ремонту автомобиля.
Системы электронного управления двигателями повышенной мощности.
	При некоторых модификациях, особенно с применением наддува, требуется управлять впрыском топлива и опережением зажигания, иначе, чем это предусмотрено изготовителем автомобиля. Теперь цилиндры двигателя заполняются воздухом по-другому: если раньше воздух всасывался в цилиндры и давление в них было ниже атмосферного, то теперь воздух нагнетается в двигатель под избыточным давлением. Чем больше воздуха поступило в двигатель, тем больше топлива требуется в него впрыснуть и тем больше должно быть опережение зажигания. Некоторые системы старого типа предусматривают ручное управление опережением, так что можно отрегулировать опережение в зависимости от сорта используемого топлива. Если двигатель отрегулирован на топливо с октановым числом 95, а в наличии есть только топливо 92, то необходимо отрегуливать опережение, дабы избежать необратимых, иногда очень дорогостоящих последствий..