Базовая конструкция полностью электронной системы зажигания
1 - Свечи зажигания, 2 - Двухискровая катушка зажигания, 3 - Выключатель дроссельной заслонки, 4 - Блок управления (РСМ), включая оконечный каскад, 5 - Лямбда-датчик, 6 - Датчик температуры двигателя, 7 - Датчик частоты вращения и датчик опорного сигнала, 8 - Маховик, 9 - Аккумуляторная батарея, 10 - Замок-выключатель зажигания.
Прежние системы зажигания с накоплением энергии в индуктивности – состоящие из катушки зажигания, распределителя зажигания, конденсатора, ротора распределителя зажигания, контактов прерывателя и кабеля зажигания высокого напряжения – помогали, при своей относительно ограниченной гибкости, карбюраторным двигателям старых конструкций иногда держать «на поводке»: катушка зажигания «производила» способное к пробою напряжение и механический распределитель давал когда-то свечам зажигания много «огня». В верхнем диапазоне частот вращения это происходило со скромным ранним зажиганием, сразу перед верхней мертвой точкой поршня, который находился непосредственно в такте сжатия. Говоря другими словами: периферия двигателя, все компоненты для приготовления горючей смеси и приводы клапанов в большей или меньшей степени зависели от статической производительности системы зажигания. Системы зажигания с накоплением энергии в индуктивности «распределяли» свои искры с гибкостью спичечного коробка.
Не так обстоят дела в эпоху электронного управления двигателем: за кулисами и совершенно незаметно для неопытных глаз используют электронные компоненты «воспламеняющие» и гибкие соединения (смотрите главу Двигатели).
Без специального оборудования мало шансов – для любителя в современной системе зажигания
Для любителя и амбициозного «винтоверта» это может иметь последствия: прочно интегрированные в систему управления двигателем системы зажигания без специального оборудования едва ли предложат отправные пункты для надлежащей домашней работы. Также под капотом Mondeo не перескакивают искры без «приказаний» устройства управления трансмиссией (РСМ) и разных черных ящиков.
Внутреннюю жизнь этих электронных компонентов можно, разумеется, узнать при наличии необходимых специальных знаний и высокочувствительных приборов. Однако это не даст вам возможности позаботиться о них и может даже разочаровать: полностью электронные системы зажигания (VZ), с давних пор имеют свои детские болезни и между тем долго поддерживают жизнь автомобиля в полном «соку». Однако здесь все же будет полезно дать небольшой обзор типа «в мире воспламеняющих искр, управляемых электроникой».
Сенсорное управление: Воспламеняющие искры в Mondeo. В двигателях DuraTec-HE устанавливается блок управления (указан стрелкой) прямо на головке блока цилиндров непосредственно вблизи четвертного цилиндра. Этот модуль переводит бортовое напряжение 12 Вольт в напряжение зажигания 30 000 Вольт.
Постоянно в «двойной упаковке» – воспламеняющие искры в Mondeo
Конструктивно обусловлено, что двухискровые катушки зажигания в Mondeo выдают свое высокое напряжение на свечи зажигания в «двойной упаковке»: первая искра воспламеняет свежую топливную смесь, находящуюся в цилиндре, на такте сжатия, в то время как другая «вбрасывается» на такте выталкивания в «противолежащий» цилиндр. Это четко видно на примере двигателя Duratec-HE: цилиндры 1 и 4, а также цилиндры 3 и 2 всегда получают «свои искры» одновременно.
РСМ снабжает базовыми данными – СКР-датчик
В качестве основы для расчета каждой отдельной воспламеняющей искры, прежде всего, служит сигнал позиционного датчика коленчатого вала (СКР). Его сигнал управляет, после того как он был преобразован в РСМ в цифровую форму, первичной обмоткой катушкой зажигания. Для этого РСМ кратковременно прерывает РСМ туда подачу тока. Вследствие этого возникает высокое напряжение (напряжение зажигания), которое подается по кабелю высокого напряжения на свечи зажигания и там разряжается.
Чтобы искры появлялись своевременно – блок управления двигателем (РСМ) с различными пространственными параметрическими характеристиками
За «надлежащую» координацию воспламеняющих искр в Mondeo несет ответственность РСМ. В его памяти среди прочего хранятся теоретические базовые данные по самым разнообразным пространственным характеристикам угла опережения зажигания. Для того чтобы тесно связать туманную теорию с практикой, бортовой компьютер обрабатывает с тактом в несколько миллисекунд соответствующие сигналы датчиков от периферии двигателя. Например, он дополняет свою «информацию на жестком диске» текущими данными от позиционного датчика коленчатого вала и датчика детонационного сгорания. К тому же перед каждым газообменом РСМ связывается с педалью акселератора, кислородным датчиком, датчиком частоты вращения и различными температурными датчиками и расходомером воздуха, находящимися под капотом двигателя.
Источник статьи размещён на портале [Autoinstruction.ru]
В зависимости от состояния нагрузки (холостой ход, частичная нагрузка, полная нагрузка) и качества свежего воздуха топливная смесь сгорает в камерах сгорания с различной скоростью. Для того чтобы как можно лучше использовать топливную энергию, черный ящик изменяет параметрическую характеристику угла опережения зажигания в соответствии с состоянием нагрузки для каждого отдельного цилиндра. Наилучшее мгновение соответственно появляется тогда, когда свежая топливная смесь воспламеняется в момент максимального сжатия. В четырехтактовых двигателях это момент, когда поршень от движения вверх на ходе сжатия переходит на движение вниз на рабочем такте.
Своевременно приводить в исполнение – зажигание и сгорание
Трехмерная характеристика: пространственная параметрическая характеристика угла опережения зажигания. Каждая отдельная воспламеняющая искра в преддверии подготавливается с точки зрения расхода топлива, крутящего момента, отработанного газа, расстояния от границы детонации двигателя, температуры двигателя, передвижения и тому подобное. В зависимости от философии моторопроизводителя та или другая «точка зрения» получает различный приоритет. Эта процедура происходит на пространственной параметрической характеристике угла опережения зажигания, трехмерной «поверхности из гор и долин» с почти 4000 отдельно вызываемыми углами опережения зажигания. Надзор над этим «ландшафтом из кратеров» выполняет блок управления двигателем (РСМ).
Естественно, момент зажигания не точно происходит в верхней мертвой точке (ВМТ). поскольку до зажигания смеси необходимо примерно трехтысячная доля секунды. Поэтому воспламеняющие искры еще во время движения поршня вверх получают «зеленый свет».
Максимальное давление сгорания, напротив, устанавливается тогда, когда поршень сразу переходит ВМТ. Поскольку топливовоздушной смеси для воспламенения всегда необходимо одинаковое время, момент зажигания с ростом частоты вращения двигателя перемещается дальше от ВМТ.
Технический словарь
Невидимые помощники (общие сведения)
Регулятор давления: посредством шланга соединяется с впускным коллектором, он передает устройству управления информацию о пониженном давлении во всасывающем трубопроводе. Датчик представляет из себя чувствительный к давлению кристаллический чип, он изменяет свое электрическое сопротивление в зависимости от соответствующего пониженного давления. На основе полученной разности, а также информации о частоте вращения блок управления «узнает» о текущем рабочем состоянии.
Датчик детонации сгорания: работает на основе пьезокерамики, то есть материала, который в газовых отопительных системах уже с давних пор заменяет кремень. Пьезокерамика преобразует механическую энергию, например, усилие тяги или давление в электрическое напряжение. Минимальных дисгармоний, например, возникающих при «взрывном сгорании» неконтролируемых вибраций блока цилиндров двигателя, вполне достаточно, чтобы датчик активизировался. Он отслеживает вибрации и сообщает о них на бортовую ЭВМ. На ее основе момент зажигания соответствующего цилиндра сразу корректируется (около –5°). Остальные цилиндры работают в своем режиме до тех пор, пока датчик не выявит у них соответствующие неравномерности и сообщит о них. Момент зажигания перемещается, исходя от заданного момента зажигания и на каждый рабочий такт, до тех пор в направлении позднего зажигания, пока процесс сгорания снова не придет в норму. Максимальный диапазон регулирования составляет –15°.
При надлежащем сгорании через некоторое время момент зажигания в цилиндре последовательно снова устанавливается в направлении «рано».
Датчик частоты вращения: индуктивный датчик, который с помощью блока управления включает или отключает подачу тока к обеим катушкам зажигания. В датчик встроены электромагнит и катушка. Управление осуществляют специальные импульсные перемычки на маховике двигателя. Всегда, когда перемычка проходит датчик, изменяется электромагнитное поле в постоянных магнитах – после чего в катушке генерируется напряжение. Для того чтобы теперь регистрировать положение коленчатого вала в качестве убедительного ВМТ-сигнала, на маховике для первого и последнего цилиндров – перед их соответствующими ВМТ – в качестве исходных меток размещены импульсные перемычки. Блок управления обрабатывает эти сигналы напряжения в качестве источника информации о частоте вращения двигателя.
Точно работает в угловых единицах: позиционный датчик коленчатого вала. 1 - Датчик, 2 - Секционные поля.