Современные автомобили отличаются от автомобилей 40-50-летней давности примерно так же, как человек отличается от динозавра или мамонта: они намного меньше «едят» и у них лучше развит «мозг». Именно внедрение информационных технологий позволило довести практически до совершенства многие агрегаты и узлы автомобиля, в том числе и двигатель.
Одним из главных электронных помощников автомобиля на непростом пути к увеличению надежности и КПД является блок управления двигателем.Одной из основных систем, определяющих работу двигателя, была и остается система подачи топлива. Над задачей своевременной подачи в цилиндр необходимого количества топлива, находящегося в оптимальном соотношении с воздухом, бились тысячи инженеров и конструкторов. В результате этого, на свет появился такой агрегат, как карбюратор. Достаточно простой по принципу действия и очень сложный по уровню реализации технических решений, карбюратор на многие десятилетия стал главным атрибутом систем питания ДВС. Но, начиная с 80-х годов ХХ века, инжекторные системы питания начали активно вытеснять карбюраторы из автомобилей. Сначала они были также механическими, однако электроника тех лет становилась все миниатюрнее и дешевле, поэтому ее внедрение в систему впрыска было лишь вопросом времени. Так постепенно – сначала в виде системы контроля выхлопных газов, затем в виде системы коррекции работы механического инжектора – электронные микросхемы полностью переняли все функции по управлению работой двигателя.
Первые программы, под управлением которых работали блоки управления двигателем (которые также принято называть ECU от англ. Engine control unit), были весьма примитивными, получая информацию от датчиков частоты вращения коленвала, положения дроссельной заслонки и степени разрежения во впускном коллекторе, процессор «приготавливал» смесь топлива с воздухом в оптимальной для тех лет пропорции – 1 к 14. Именно такая пропорция давала наиболее полное сгорание и отдачу мощности. После введения экологических стандартов чистоты выхлопных газов (Евро1 ? Евро5) требования к системам управления двигателем и к пропорциям смесеобразования несколько изменились – смеси стали более «бедные» (1 к 15 и выше). Теперь большое внимание уделялось не только мощностным показателям, но и качеству сгорания топлива, а также снижению количества вредных составляющих выхлопных газов. Современные блоки управления двигателем не только способны регулировать подачу топлива и состав выхлопных газов, но также управляют системой зажигания, регулируют температуру охлаждающей жидкости и других параметров двигателя. Кроме того, блок управления двигателем обменивается информацией с другими электронными системами автомобиля, создавая единую систему электронного управления – своеобразный интернет внутри автомобиля, называемый CAN (Controller area network).
Как это работает?
Блок управления двигателем представляет собой вычислительное устройство, основной задачей которого является обработка информации, поступающей от входных датчиков, и основанная на этой информации подача управляющих команд различным системам двигателя. Конструктивно блок управления включает в себя аппаратное («железо») и программное обеспечение. Центральной частью аппаратного обеспечения является процессор. К нему стекаются данные со всех датчиков двигателя, и именно в нем происходит их обработка и анализ. К информации, традиционно поступающей от датчиков (например, положение и частота вращения коленчатого вала, расход воздуха и пр.), добавилась данные о скорости автомобиля, содержании кислорода в выхлопных газах (лямбда-зонд), неровности дороги, запрос на включение кондиционера и многие другие сигналы, оптимизирующие рабочие процессы двигателя. Количество датчиков на теперешних машинах может составлять 20 и более.
Программное обеспечение необходимо для проведения вычислений, обработки сигналов и формирование управляющих и корректирующих воздействий на системы двигателя. Отличительная черта современных блоков управления – это возможность их перепрограммирования. Это позволило уйти от жестких рамок, задаваемых заводской программой, и открыть широкий путь для тюнинга двигателя (чип-тюнинга) – например, установки турбокомпрессора, интеркулера, оборудования для использования альтернативных видов топлива и многого другого.
Чип-тюнинг (изменение программы блока управления двигателем) позволяет настроить двигатель под конкретные задачи, скажем, увеличить его мощность в ущерб экономичности или наоборот, увеличить тягу на низких или высоких оборотах.
Преимущества и недостатки
Оснащение автомобилей блоками управления двигателем значительно улучшило их технические характеристики. В первую очередь это отразилось на уменьшении расхода топлива и улучшении динамических и мощностных характеристик. Кроме того, упростился запуск двигателя, так как блок управления отлично адаптируется под тяжелые режимы работы. В связи с автоматической настройкой блока управления под разные режимы эксплуатации, также отпала необходимость ручной регулировки системы впрыска – процесса, о котором с содроганием вспоминает каждый владелец карбюраторного автомобиля. Наконец, поддержание оптимального состава смеси позволяет снизить количество несгоревших углеводородов в выхлопе и, соответственно, повысить его экологичность.
Есть у электронных систем управления двигателем и недостатки. В первую очередь к ним относится относительно высокая стоимость узлов. Более того, узлы этой системы практически не поддаются ремонту и, в случае выхода из строя, подлежат замене. Для диагностики и устранения неисправностей электронных систем требуется специальное дорогостоящее оборудование и высокая квалификация персонала. Кроме того, они отличаются высокими требованиями к качеству топлива и надежности системы электропитания.
