На части автомобилей ВАЗ-21083 и ВАЗ-21093 устанавливается микропроцессорная (цифровая) система зажигания. Основой этой системы является контроллер, представляющий собой специализированную микроЭВМ. По сигналам датчиков контроллер по заданной программе точно определяет момент зажигания в цилиндрах двигателя и выдает команды на коммутатор. В результате уменьшается расход топлива, снижается токсичность отработавших газов и достигаются оптимальные мощностные характеристики двигателя. В микропроцессорную систему зажигания входят следующие оригинальные узлы: контроллер, двухканальный коммутатор, две катушки зажигания и датчики начала отсчета, угловых импульсов и температуры. Выключатель, свечи зажигания и провода высокого напряжения применяются такие же, как и в бесконтактной системе зажигания.
Выключатель зажигания
Выключатель зажигания предназначен для включения и отключения цепей зажигания и пуска, контрольных приборов, фонарей и других потребителей электроэнергии автомобиля. Выключатели зажигания устанавливаются двух типов: KZ813, изготовляемый в ВНР, или 2108-3704005-40 отечественного производства. Они взаимозаменяемы, но имеют различную конструкцию. В комплект выключателя зажигания входит дополнительное реле зажигания, которое не применялось на первых партиях автомобилей ВАЗ-2108. Схема соединений выключателя зажигания с дополнительным реле показана на рис. 106.
Выключатель зажигания состоит из двух основных частей: контактной и замковой. Замковая часть имеет противоугонное устройство и блокировочное устройство против повторного включения стартера. Принцип действия противоугонного устройства заключается в том, что после вынимания ключа из замка в положении III («Стоянка») выдвигается запорный стержень замка, входит в паз вала рулевого управления и запирает вал. Замок устроен так, что ключ можно вынуть только в положении III.
Блокировочное устройство против повторного включения стартера не допускает повторного поворота ключа из положения I («Зажигание») в положение II («Стартер»), Повторное включение стартера возможно только после предварительного возвращения ключа в положение «О» («Выключено»). Благодаря такому устройству стартер предохраняется от случайного включения при работающем двигателе, которое может привести к поломке привода стартера.
Контактная часть выключателя зажигания неразборная. Напряжение от аккумуляторной батареи и генератора подводится к контактам «30» и «30/1». В табл. 6 показано, какие контакты выключателя замыкаются при различных положениях ключа.
Свечи зажигания
Свечи зажигания служат для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах искровым разрядом между электродами. На рассматриваемых автомобилях устанавливаются свечи зажигания типа FE65P (изготовленные в СФРЮ) или свечи типа А-17ДВ-10 отечественного производства. Буква А в обозначении свечи указывает длину резьбы ввертной части М14Х 1,25. Цифры 17 характеризуют калильное число свечи. Вторая буква Д в обозначении говорит о том, что длина резьбовой части корпуса свечи 19 мм. Последняя буква В означает, что тепловой конус (юбка) изолятора выступает за торец корпуса.
Свечи А-17ДВ-10 отличаются от свечей А-17ДВ (применяемых на автомобилях «Жигули») формой изолятора, увеличенной толщиной бокового электрода и введением антикоррозийного покрытия корпуса. Все это повышает надежность работы свечи при более высоких напряжениях и увеличивает ее долговечность.
С 1988 г. на рассматриваемых автомобилях могут быть установлены свечи зажигания FE65PR или FE65CPR, у которых внутри имеется помехоподавительный резистор сопротивлением 4...10 кОм. С этими свечами на двигателе ставятся провода высокого напряжения без помехоподавительных наконечников.
Катушка зажигания
Катушка зажигания преобразует прерывистый ток низкого напряжения (12 В) в ток высокого напряжения (20...25 кВ), необходимый для пробоя воздушного зазора между электродами свечей зажигания. Тип катушки зажигания — 27.3705. Она представляет собой трансформатор с разомкнутым магнитопроводом, который состоит из внутреннего сердечника и наружного кольцевого магнитопровода. Вторичная обмотка, имеющая большое число витков, намотана вокруг сердечника. Один ее конец соединен с центральным выводом катушки зажигания, а второй — с низковольтной клеммой «Б». Первичная обмотка (с меньшим числом витков) намотана поверх вторичной. Ее выводы соединены с низковольтными клеммами. Для повышения надежности изоляции и улучшения охлаждения катушка зажигания заполнена трансформаторным маслом.
На автомобилях с цифровой системой зажигания устанавливаются две катушки зажигания типа 29.3705, опрессованные в пластмассу, каждая с двумя высоковольтными выводами. Одна катушка зажигания генерирует высоковольтные импульсы на свечи зажигания 1-ro и 4-го цилиндров, а другая - на свечи зажигания 2-го и 3-го цилиндров.
Датчик-распределитель зажигания
Датчик-распределитель зажигания выдает управляющие импульсы низкого напряжения и распределяет импульсы высокого напряжения по свечам зажигания. Тип датчика-распределителя — 40.3706. Он четырехискровой, с вакуумным и центробежным регуляторами опережения зажигания.
Корпус 13 (рис. 107) отлит из алюминиевого сплава. Валик 15 вращается в двух пористых металлокерамических втулках, пропитанных маслом. Втулка 17 запрессована в корпус, а втулка 25 находится в держателе 7. Основные части датчика-распределителя зажигания: датчик, центробежный регулятор опережения зажигания, вакуумный регулятор опережения зажигания и распределитель зажигания.
Рис. 107. Датчик-распределитель зажигания: 1 - крышка; 2 - клемма для провода от катушки зажигания; 3 - центральный угольный электрод; 4 - боковой электрод с клеммой; 5 - ротор; 6 - защитный экран; 7 - держатель переднего подшипника валика; 8 - опорная пластина датчика; 9 - экран; 10 - ведомая пластина центробежного регулятора; 11 - грузик; 12 - ведущая пластина; 13 - корпус датчика-распределителя зажигания; 14 - сальник; 15 - валик; 16 - муфта; 17 - втулка заднего конца валика; 18 - корпус вакуумного регулятора; 19 - штуцер для подвода разрежения; 20 - диафрагма; 21- тяга вакуумного регулятора; 22 - бесконтактный датчик; 23 - колодка штекерного разъема; 24 - подшипник опорной пластины датчика; 25 - втулка переднего конца валика; 26 - войлочное кольцо.
Датчик 22 — бесконтактный микроэлектронный, основан на использовании эффекта Холла. Этот эффект заключается в возникновении поперечного электрического поля в пластинке полупроводника с током при действии на нее магнитного поля. Датчик состоит из постоянного магнита, пластинки полупроводника и интегральной микросхемы. Между пластинкой и магнитом имеется зазор.
В зазоре датчика находится стальной экран 9 с четырьмя прорезями. Когда через зазор проходит прорезь экрана, то на пластинку полупроводника действует магнитное поле и с нее снимается разность потенциалов. Если же в зазоре находится тело экрана, то магнитные силовые линии замыкаются через экран и на пластинку не действуют. В этом случае разность потенциалов на пластинке не возникает.
Интегральная микросхема, встроенная в датчик, преобразует разность потенциалов, создающуюся на пластинке, в отрицательные импульсы напряжения определенной величины на выходе датчика (рис. 108, II). Когда экран находится в зазоре датчика, то на его выходе имеется напряжение Umax примерно на 3 В меньше напряжения питания. Если же через зазор датчика проходит прорезь экрана, то напряжение Umax на выходе датчика близко к нулю (не более 0,4 В). Отношение периода Т к длительности Ти импульса (скважность) равно 3. Напряжение питания датчика 8...14 В.
Центробежный регулятор опережения зажигания состоит из ведущей пластины 12, закрепленной на валике 15, ведомой пластины 10 и двух грузиков 11. Грузики вращаются на осях, приклепанных к ведущей пластине. К втулке ведомой пластины приклепан экран 9. Таким образом, ведомая пластина 10 составляет единое целое с экраном 9 и может поворачиваться в небольших пределах на валике 15.
Вакуумный регулятор опережения зажигания 18 закреплен на корпусе датчика-распределителя. Между корпусом и крышкой регулятора зажата диафрагма 20. С одной стороны к диафрагме крепится тяга 21, а с другой стороны находится пружина. Тяга шарнирно соединена с пластиной 8, на которой установлен бесконтактный датчик. Под действием разрежения диафрагма прогибается и через тягу 21 поворачивает пластину 8 против направления вращения валика 15.
Распределитель состоит из ротора 5, установленного на конце валика 15, и электродов 4, залитых в пластмассовой крышке 1. К пластмассовому ротору 5 приклепаны и залиты эпоксидной смолой центральный и наружный контакты, а также резистор сопротивлением 1 кОм, предназначенный для подавления радио-помех. В центральный контакт ротора упирается подпружиненный угольный электрод 3, передающий импульсы высокого напряжения от катушки зажигания к ротору. При вращении ротора эти импульсы передаются от наружного контакта к боковым электродам 4 и далее — к свечам зажигания.
Коммутатор
Коммутатор преобразует управляющие импульсы датчика и импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания. На автомобилях с бесконтактной системой зажигания применяется одноканальный электронный коммутатор 36.3734, или 3620.3734, или 56.3734, или HIM-52 (производства ВНР). Все они взаимозаменяемы. В цифровой системе зажигания применяется двухканальный коммутатор типа 42.3734.
Во время прохождения положительного импульса (напряжение Umах, см. рис. 108, II) от бесконтактного датчика происходит постепенное (в течение 4. 8 мс) нарастание силы тока в первичной обмотке катушки зажигания до максимальной величины В (см. рис. 108, I), равной 8...9 А. В момент, когда напряжение на выходе датчика падает до выходной транзистор коммутатора закрывается и ток через первичную обмотку катушки зажигания резко прерывается. В результате во вторичной обмотке индуцируется импульс высокого напряжения.
Рис. 108. Импульсы коммутатора (I) и бесконтактного датчика (II) на экране осциллографа: t - время накопления тока; В - максимальная величина тока; Т - период импульса; Ти - длительность импульса.
Провода высокого напряжения
Провода высокого напряжения передают импульсы высокого напряжения от катушки зажигания к распределителю и от него — к свечам зажигания. Для уменьшения радиопомех провода имеют распределенное по длине сопротивление, составляющее 2000 Ом/м для проводов типа ПВВП-8 (красного цвета) и 2500 Ом/м для проводов ПВШ1В-40 (синего цвета). Со стороны свечей зажигания на провода ставятся наконечники с помехоподавительными резисторами сопротивлением 5,6 кОм. Если применяются свечи зажигания FE65PR или FE65CPR, то помехоподавительные наконечники на проводах не ставятся.
Контроллер
Контроллер типа «Электроника МС2713-02» служит для управления моментом искрообразования в цифровой системе зажигания, а также для управления электромагнитным запорным клапаном карбюратора. Он представляет собой электронную микропроцессорную систему и по существу является миниатюрной специализированной ЭВМ. В ее память внесены значения углов опережения зажигания, которые должны соответствовать данной частоте вращения коленчатого вала, разрежению во впускной трубе и температуре охлаждающей жидкости.
По сигналам датчиков контроллер выбирает из памяти требуемый угол опережения зажигания и в строго определенный момент выдает сигналы зажигания на коммутатор. Кроме того, в зависимости от положения дроссельной заслонки карбюратора и частоты вращения коленчатого вала контроллер включает или отключает электромагнитный запорный клапан карбюратора.
В контроллере имеется встроенный датчик давления, соединенный шлангом с впускной трубой двигателя. Все выходы контроллера выполнены в виде «открытого коллектора» транзистора структуры n-p-n с нагрузочной способностью не более 10 м.
Датчики синхронизации
Датчики синхронизации, применяемые в цифровой системе зажигания, типа 14.3847 установлены на картере сцепления. Датчики предназначены для синхронизации работы контроллера с В. М. Т. поршней 1 и 4 цилиндров (датчик начала отсчета или НО) и угловым положением коленчатого вала (датчик угловых импульсов или УИ). Датчик У И расположен над зубчатым ободом маховика, а датчик НО — над специальным маркерным штифтом, запрессованным в маховик.
Оба датчика одинаковые, выполненные в виде катушки с магнитным сердечником. Принцип действия датчиков основан на законе электромагнитной индукции. Когда под сердечником датчика проходит ферромагнитный предмет (например, зуб венца маховика), в катушке датчика индуктируется ЭДС. Величина ее зависит от зазора между сердечником датчика и зубом венца, а также от частоты вращения коленчатого вала.
Датчик НО генерирует один импульс за один оборот коленчатого вала в момент прохождения в его магнитном поле маркерного штифта. Этот момент соответствует положению В.М.Т. поршней 1 и 4 цилиндров. Датчик УИ создает импульсы при прохождении в его магнитном поле зубьев венца маховика. Поскольку число зубьев венца составляет 128, то период импульсов датчика УИ равен 360/128=2,8° по коленчатому валу.
Импульсы, генерируемые датчиками НО и УИ, показаны на рис. 109. Амплитуда импульсов напряжения составляет от 0,2 до 100 В в диапазоне частот вращения коленчатого вала от 25 до 6000 об/мин. Зазор между сердечником датчика и вершиной зуба венца маховика или торцом маркерного штифта должен быть 0,3...1,2 мм.
Датчик температуры охлаждающей жидкости
Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя, применяющийся в цифровой системе зажигания, типа 19.3828, полупроводниковый, с линейной характеристикой. Он установлен на выпускном патрубке охлаждающей рубашки двигателя. Внутри корпуса датчика находится специальная микросхема. К выводам датчика подводится постоянный ток силой 1,5 мА. В зависимости от температуры изменяется падение напряжения на выводах датчика (микросхемы). Это падение напряжения при питании датчика постоянным током 1,5 мА численно равно (в милливольтах) температуре охлаждающей жидкости в К, умноженной на десять.
Выходное напряжение датчика в контроллере преобразуется в сигналы двух видов. Температуре меньше 50°С соответствует сигнал низкого уровня, а температуре больше 50°С — сигнал высокого уровня. По этим сигналам выбирается угол опережения зажигания для двух состояний двигателя: холодного или горячего.