Управление зажиганием (1997, 1998)

Применимость

Задачи системы зажигания

Преобразовывать напряжение системы (примерно 14 В) в достаточно высокое напряжение зажигания. В электронных системах это напряжение обычно выше 30 kV (30,000 V).Обеспечивать искру зажигания нужной свече зажигания в нужный момент.

Как регулируется время зарядки катушки зажигания и настройка зажигания?

В систему зажигания входит модуль разряда системы зажигания (IDM). В принципе, функция модуля разряда системы зажигания (IDM) такая же, как и функция ж/д стрелок. Иными словами, он открывает и закрывает ток, проходящий через катушку зажигания.Обычно отдельный модуль разряда системы зажигания (IDM), находящийся вне модуля управления, используется для того, чтобы избежать высокого тока и, следовательно, тепла, вырабатываемого внутри модуля управления.Модуль разряда системы зажигания (IDM) и катушка зажигания (21) снабжаются напряжением (15 +).Модуль управления регулирует зажигание при помощи сигналов, посылаемых на модуль разряда системы зажигания (IDM) для того, чтобы определить, когда вывод заземления катушки зажигания должен быть разомкнут, а когда замкнут.

• Зарядка начинается, когда катушка зажигания соединена с массой.
• Период времени, в течение которого вывод заземления подсоединен, равен времени зарядки катушки зажигания.
• Когда вывод заземления катушки зажигания размыкается, катушка зажигания разряжается, и вырабатывается высокое напряжение.

Как рассчитывается время зарядки катушки зажигания?

Когда модуль управления вырабатывает время зарядки, он учитывает также напряжение системы и частоту вращения коленчатого вала (≈ управление длительностью замкнутого состояния контактов прерывателя).Например, если напряжение системы низкое или частота вращения коленчатого вала (RPM) высокая, зарядка катушки зажигания начинается раньше обычного. В таких ситуациях время зарядки всегда увеличивается. Поэтому, современные системы зажигания всегда обеспечивают высокое напряжение зажигания независимо от частоты вращения коленчатого вала и напряжения системы.Каково правильное время зажигания?Необходимы сигналы с нескольких датчиков для того, чтобы модуль управления мог его вычислить.Какие датчики являются самыми важными?

Основное положение, зажигание

Двумя самыми важными датчиками являются датчик частоты вращения коленчатого вала (2) и датчик объема потока воздуха (VAF) (4). Все двигатели используют информацию от этих датчиков для рассчитывания параметров настройки зажигания.Модуль управления считывает сигналы с датчиков. Затем он сверяет их с данными памяти для того, чтобы определить какова должна быть настройка зажигания.

4-цилиндровые двигатели

В 4-х цилиндровых двигателях обычно подается специальный сигнал от датчика частоты вращения коленчатого вала при 90° до верхней мертвой точки (TDC) для цилиндра 1. Теперь модуль управления может рассчитать, когда катушка зажигания должна быть заземлена, чтобы иметь достаточно времени для зарядки, и когда соединение с массой должно быть прервано (т.е. произведена искра).

5-цилиндровые двигатели

В 5-цилиндровых двигателях время, за которое каждый цилиндр достигает верхней мертвой точки, меняется, когда датчик частоты вращения коленчатого вала передает опорный сигнал положения коленчатого вала.Например, сигнал с датчика частоты вращения коленчатого вала передается при 84° до верхней мертвой точки, когда цилиндр 1 достигает верхней мертвой точки, и при 12° до верхней мертвой точки, когда цилиндр 4 достигает верхней мертвой точки. Поэтому, модулю управления также необходим сигнал о том, в каком цилиндре необходимо произвести искру.Это делается для того, чтобы он мог рассчитать, когда катушка зажигания должна быть соединена с массой, и когда это соединение должно быть прервано (произведена искра). Используя сигналы с датчика положения распределительного вала (CMP) (3), модуль управления способен определить, находится ли коленчатый вал на первом или на втором круге рабочего цикла. Другими словами, в данном примере, цилиндр 1 или 4 находится в фазе сжатия.

6-цилиндровые двигатели

Для двигателей без распределителя, а также тех, которые имеют отдельные катушки зажигания для каждой свечи зажигания, также необходим сигнал с датчика положения распределительного вала (CMP). Некоторые 6-цилиндровые двигатели Volvo снабжены этой системой. Благодаря этому, модуль управления знает, в котором из цилиндров необходимо произвести искру. Иными словами, которая из катушек зажигания должна быть подсоединена, когда пары цилиндров (1 - 6, 2 - 5 или 3 - 4) приближаются к верхней мертвой точке.

Корректирование настройки зажигания

При электронной системе зажигания, программирование настройки зажигания возможно независимо от того, близка ли нагрузка и т.д. к пределу детонации.Чем ближе настройка зажигания к пределу детонации, тем лучше использование энергии, содержащейся в топливе. Система пытается повысить зажигание насколько возможно, но не допуская детонации двигателя.В случае воздействия сторонних факторов, например, при образовании нагара или при плохом качестве топлива, двигатель может начать детонировать. Это служит причиной вибрации в блоке цилиндров.

Датчик детонации (KS)

Датчик детонации (KS) (9) улавливает вибрацию в блоке цилиндров и передает сигналы о ней в модуль управления.В модуле управления есть фильтр, который пропускает лишь те сигналы с датчика детонации (KS), которые имеют определенную частоту, характерную при детонации. Иными словами, модуль управления не будет реагировать на нормальные вибрации двигателя. Нормальные вибрации изменяются по мере износа двигателя. Однако, модуль управления постоянно обновляет свою память с тем, чтобы определить какие вибрации являются нормальными в данный момент.Если сигнал имеет нужную частоту и его сила выше определенного уровня, модуль управления снижает зажигание в цилиндре, который сдетонировал. В некоторых старых системах, при детонировании, зажигание снижается во всех цилиндрах.

Два датчика детонации (KS)

В 5- и 6-цилиндровых двигателях со сравнительно длинным ходом поршня и в V-образных двигателях используются два датчика детонации (KS). Это сделано потому, что в случае детонации, вибрация не всегда распространяется по всему блоку цилиндров. В двигателях с датчиком положения распределительного вала (CMP) его сигналы используются для того, чтобы модуль управления мог прослушивать сигналы лишь с датчика детонации, находящегося ближе к цилиндру, в котором в данный момент была произведена искра.

Управление детонацией

Управление детонацией работает примерно также, как регулировка подачи топлива, используя датчик кислорода. Модуль управления допускает некоторые отклонения, затем проверяет, что произошло и затем выполняет корректировку. Вполне нормальным явлением считается случайная единичная детонация в двигателе с подобным типом управления процессом.Управление детонацией работает следующим образом:

1. Модуль управления считывает показания датчика и рассчитывает правильную настройку зажигания, например, 20° до верхней мертвой точки (BTDC).
2. Модуль управления обеспечивает появление искры в нужном цилиндре в нужный момент.
3. Сразу после верхней мертвой точки (TDC) (примерно между 15 - 55°) модуль управления соединяется с датчиком детонации и прослушивает, нет ли в цилиндре детонации.
4. Если модуль управления зафиксировал детонацию, это заносится в память, и цилиндр, в котором это произошло, также регистрируется.
5. В следующий раз, когда в этом цилиндре должно произойти воспламенение топлива, зажигание несколько запаздывает.
6. Если детонация продолжается несмотря на задержку зажигания, зажигание задерживается еще больше в следующий раз, когда в цилиндре происходит воспламенение топлива.
7. Если детонация не повторяется после запаздывания зажигания, модуль управления "ждет" некоторое время, а затем постепенно производит опережение зажигание.

Насколько велико запаздывание зажигания, какова задержка перед началом опережения, и какова степень изменения момента зажигания при регулировке - все эти параметры меняются в зависимости от того, какую систему зажигания или ее версию имеет автомобиль (рисунок вверху - только пример).

Контролируемое детонацией обогащение топлива

Устанавливается только на некоторых системах и версиях двигателя, обычно двигателях с турбонаддувом и других мощных двигателях.Если все цилиндры сильно детонируют, система зажигания посылает сигнал в систему впрыскивания топлива. Система впрыскивания топлива реагирует увеличением количества впрыскиваемого топлива. Таким образом, уменьшается температура сгорания, и снижается вероятность возникновения детонации. В то время, как система впрыскивания топлива впрыскивает больше топлива вышеописанным образом, сигналы с датчика кислорода игнорируются.

Корректировка положения зажигания

При определенных обстоятельствах, положение зажигания должно быть скорректировано, т.е. отклоняться от положения, которое является нормальным для частоты вращения коленчатого вала и нагрузки.Модуль управления считывает данные условия с помощью ряда датчиков и корректирует количество топлива по необходимости.

Частота вращения коленчатого вала при холостых оборотах, торможение двигателем

При холостых оборотах, от двигателя не требуется высокой мощности, но, в то же время, он должен работать ровно и без перебоев.Для обеспечения качественной работы двигателя на холостых оборотах, пиковое давление (максимальное давление сгорания) снижается во время сгорания с тем, чтобы запаздывало зажигание.Во многих системах положение зажигания на холостых оборотах более или менее фиксировано. Положение зажигания может регулироваться лишь для того, чтобы предотвратить дальнейшее уменьшение положения зажигания, если частота вращения коленчатого вала ниже определенной величины.При торможении двигателем, модуль управления выбирает среднее положение, при котором выхлопные газы - наиболее чистые и расход топлива - низкий. В более поздних системах, это применяется только при сравнительно низких скоростях, потому что при торможении двигателем при больших частотах вращения коленчатого вала происходит полное отключение подачи топлива.Сигнал о том, что дроссельная заслонка закрыта, поступает от датчика положения дроссельной заслонки (TP) (6). Модуль управления определяет работает ли двигатель на холостых оборотах, или происходит торможение двигателем путем считывания сигналов с датчика частоты вращения коленчатого вала (2).

Холодный двигатель

Во время процесса разогрева, двигатель обычно смещает положение зажигания с нормальной установки. Эта регулировка может производиться путем увеличения или уменьшения высоты в зависимости от того, что в данный момент требуется от двигателя.Опережение зажигания используется для уменьшения времени разогрева движущихся частей двигателя. Более раннее зажигание приводит к более высокому давлению сгорания и, следовательно, к более высокой температуре охлаждающей жидкости двигателя (ECT).Запаздывание зажигания применяется для сокращения времени разогрева каталитического преобразователя тройного действия (TWC) и, следовательно, снижения выброса газов. При позднем зажигании, выхлопные газы быстро удаляются из цилиндра, по отношению к завершению процесса сгорания. Это приводит к повышению температуры выхлопных газов. Больше энергии превращается в тепло, которое передается выхлопным газам.Сигнал, указывающий температуру двигателя, поступает с датчика температуры охлаждающей жидкости двигателя (ЕСТ) (5).

Холостой ход, двигатель при рабочей температуре

Если двигатель очень горячий (температура охлаждающей жидкости превышает 105 °С) во время холостого хода, обычно происходит опережение зажигания. Это делается для того, чтобы помочь предотвратить закипание охлаждающей жидкости двигателя (из-за наличия в системе давления, охлаждающая жидкость двигателя закипает при температуре примерно 125 °С).В данном случае опережение зажигания происходит потому, что на холостом ходу зажигание обычно запаздывает, что обеспечивает ровную работу двигателя. При опережении зажигания, больше энергии, заключенной в топливе, идет на механические операции, и меньше энергии передается охлаждающей жидкости в виде тепла.

Быстрое ускорение

Поскольку система зажигания работает близко к пределу детонации, существует вероятность переходной детонации при неожиданном увеличении нагрузки.Это происходит по двум причинам

• Воздух ускоряется быстрее, чем топливо. Нет никакой гарантии, что система впрыскивания топлива сможет обеспечивать подачу большего количества топлива, и что смесь будет временно бедной.
• Количество топливовоздушной смеси увеличивается быстро, и система зажигания не успевает сделать зажигание поздним обычным способом.

Поэтому, модуль управления устанавливает зажигание позже на несколько градусов при сильном ускорении. Информацию о том, что происходит сильное ускорение, модуль управления получает либо с датчика расхода воздуха (4), либо с датчика положения дроссельной заслонки (ТР) (6).

Переключение передач (автомобили с автоматической коробкой передач с электронным управлением)

Непосредственно перед переключением передачи приходит сигнал с модуля управления автоматической коробки передач (ТСМ) (11). Модуль управления двигателя (ЕСМ) реагирует путем установки более позднего зажигания в течение короткого промежутка времени. Это приводит к временному снижению крутящего момента двигателя, и переключение становится мягче. Эта функция обычно задействуется только когда переключатель режимов движения автоматической коробки передач находится в положении экономичного режима.Сейчас мы имеем топливную систему, которая изменяет установку зажигания в зависимости от различных условий движения.