Первые системы управления двигателем внутреннего сгорания не имели обратной связи. При этом мотор мог работать как устойчиво и равномерно, так и с перебоями, а то и вообще заглохнуть. Для поддержания необходимого режима работы двигателя требовалось регулировать подачу воздуха и топлива, синхронизировать такт сжатия и момент зажигания.

Устойчивость работы двигателя во многом зависела от предварительных настроек карбюратора, регулировок системы газораспределения и распределителя зажигания. Большинство компонентов были электромеханическими. Неудивительно, что вибрация, перепады влажности и температуры и некоторые другие факторы приводили к износу и рассогласованию работы элементов системы управления двигателем, а также к частым отказам. Все это требовало трудоемкого обслуживания.

Многие автопроизводители начали искать выход из сложившейся ситуации. Он был найден благодаря бурному росту электроники, которая стала постепенно внедряться и в автопроизводство, и в технические методы проектирования. В частности, повсеместно стали внедряться электронные системы управления двигателем, получившие название Engine Management Systems (EMS).

Кислородные датчики, также называемые лямбда-зондами, — один из главных источников информации для электронного блока управления двигателем.

Кислородный датчик — это электронное устройство, которое измеряет разницу концентрации кислорода (O2) в отработанных газах двигателя и в наружном воздухе. Электронный блок управления двигателем использует сигнал лямбда-зонда для оценки соответствия реальных и расчетных параметров работы двигателя. Слишком большое количество топлива или воздуха, поступающего в камеру сгорания, может стать причиной повышенного расхода топлива или, наоборот, неустойчивой работы двигателя на обедненной смеси. Кислородный датчик гарантирует надежность и точность передачи информации об отклонении состава смеси от заданного. На ее основании электронный блок управления двигателем регулирует количество топлива, впрыскиваемого в двигатель. Для обеспечения эффективной работы датчика он должен располагаться либо внутри, либо рядом с коллектором в выпускном тракте. Такие лямбда-зонды называют регулирующими.

В современных двигателях есть дополнительные кислородные датчики, определяющие эффективность работы каталитических нейтрализаторов. Их называют диагностическими.

DENSO Ceramics — ключевое подразделение компании DENSO, создающее автокомпоненты из так называемой «технической керамики». Разработка, проектирование и производство изделий из таких высокотехнологичных материалов требует высочайшего мастерства и значительного опыта.

Мировую известность компании DENSO принесли два продукта, которые выпускает это подразделение: свечи зажигания и свечи накаливания. Благодаря уникальным свойствам применяемых керамических материалов эта продукция DENSO обеспечивает надежную электрическую и тепловую изоляцию в агрессивной и теплонагруженной среде камеры сгорания работающего двигателя.

Инженеры DENSO открыли, что керамические составы также могут применяться в качестве измерительных. Как только появились электронные системы управления двигателем, подразделение DENSO Ceramics нашло возможность создания датчиков, способных преобразовывать разницу в концентрации газов в электрическое напряжение. Было обнаружено, что диоксид циркония имеет необходимые для этого свойства при температурах свыше 400 градусов Цельсия.

С момента своего появления лямбда-зонды прошли большой путь к совершенству. Главным образом возросло быстродействие. В 1980-е годы выход датчика на режим занимал несколько минут, и двигатель это время работал без обратной связи. Повышенный уровень выброса вредных веществ, соответствующий этому режиму работы, не удовлетворял экологическим стандартам того времени. Требования к вредным выбросам постепенно ужесточались, и теперь время прогрева двигателя также регламентировано. Для сокращения времени активации датчика при холодном пуске двигателя в датчик раньше встраивали дополнительный керамический подогреватель.

Кислородным датчикам последнего поколения требуется при холодном пуске двигателя менее семи секунд для начала передачи достоверных данных.
 
Инженеры разрабатывают технические решения и в других направлениях, в частности предупреждение преждевременного выхода датчика из строя. Наиболее распространенные причины отказа — загрязнение и термический удар. Преимуществом датчиков DENSO являются уникальные защитные меры, которые позволяют обеспечить длительный срок их службы. Лямбда-зонды DENSO имеют специальное покрытие, двойной корпус чувствительного элемента и другие особенности конструкции.

Новейшие разработки DENSO позволяют автопроизводителям использовать дополнительные возможности датчиков. Это одна из причин, по которой все японские и такие европейские автопроизводители, как Jaguar-LandRover, Volvo, Renault и Ford, выбирают DENSO своим поставщиком.

Как работает система управления двигателем:

  •     Несколько датчиков отслеживают критические процессы, протекающие в двигателе и в навесном оборудовании. Вся информация поступает в электронный блок управления двигателем.
  •     Электронный блок управления обрабатывает информацию и на основе запрограммированных правил принимает решение о необходимости тех или иных действий.
  •     Исполнительные устройства получают команды от электронного блока управления для корректировки определенных параметров (момент впрыска топлива, пропускная способность клапана EGR (система рециркуляции отработавших газов), угол опережения зажигания, давление в топливной системе и т. д.).
  •     Результаты снова отслеживаются датчиками, и таким образом реализуется управление с замкнутой обратной связью.


    В современных автомобилях используется несколько электронных систем. Блок управления двигателем — часть единой бортовой электронной системы автомобиля, осуществляющей коммуникацию между различными электронными блоками управления (информационно-развлекательная система, система обеспечения безопасности и система кондиционирования воздуха).

    Системы управления двигателем продолжают совершенствоваться, растет их быстродействие, эффективность и надежность. Новые силовые установки с более высоким уровнем эффективности подразумевают использование более сложных систем управления двигателем и агрегатов нового поколения, таких как гибридная силовая установка.