Блок управления двигателем

Современные автомобили отличаются от автомобилей 40- и 50-летней давности примерно так же, как человек отличается от динозавра или мамонта: они намного меньше «едят» и у них лучше развит «мозг». Внедрение компьютерного управления позволило довести работу многих агрегатов, в том числе, и двигателя, до совершенства.

История компьютерного управления двигателем 

Над задачей своевременной подачи в цилиндр необходимого количества топлива, находящегося в оптимальном соотношении с воздухом, работали конструкторы всех без исключения компаний - производителей автомобилей. С момента появления первого автомобиля и до конца 70-х все их усилия были направлены на усовершенствования механической дозирующей системы - карбюратора. Карбюратор был единственным возможным дозирующим устройством для бензиновых двигателей в течение десятилетий, и альтернатива появилась лишь в 80-е годы ХХ века.

Одной из первых инжекторных систем "Caproni-Fuscaldo" был оснащен Alfa Romeo 6C2500 в середине 50-х годов

 За счет появления дешевых микропроцессоров управляемые компьютером инжекторные системы питания завоевали рынок, очень быстро вытеснив карбюраторы. Внедрение автоматики происходило не сразу – сначала в виде системы контроля за уровнем кислорода в отработавших газах, затем для коррекции работы механического инжектора. Результат был настолько убедительным, что электронные микросхемы вскоре полностью взяли все функции по управлению работой двигателя.

Развитие программного обеспечения для блоков управления

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 пропорции – 1 к 14. Именно такая пропорция дает наиболее удачный компромисс полноты сгорания и отдачи мощности. После введения экологических стандартов чистоты выхлопных газов (Евро1 − Евро5) требования к системам управления двигателем и к пропорциям смесеобразования несколько изменились – смесь ради снижения уровня выбросов пришлось "обеднить" (1 к 15 и выше).

"Идеальный" состав топливной смеси называют стехиометрическим. В этом слове два греческих корня - "элемент" и "измеряю"

Современные блоки управления двигателем не только способны регулировать подачу топлива и состав выхлопных газов, но и управлять системой зажигания, регулировать температуру охлаждающей жидкости и другие параметры двигателя. Кроме того, современный блок управления  двигателем обменивается информацией с другими электронными контроллерами, создавая единую систему электронного управления – локальную сеть внутри автомобиля под названием 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.

Блок управления двигателем многих современных моделей автомобилей соединен с другими контроллерами по беспроводной сети Bluetooth OBD2 Wireless Canbus

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 – 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 сложные режимы работы (такие как холостой ход или прогрев двигателя). 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.