Лекция 10 по МДК 1.1. Конструкция, техническое обслуживание и ремонт транспортного электрооборудования и автоматики

СОВРЕМЕННЫЕ АВТОМОБИЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ

На легковых автомобилях, оборудованных бензиновым двигателем внутреннего сгорания, при­меняются различные системы электроискрового зажигания: контактные, контактно-транзис­торные, бесконтактно-транзисторные, электронно-цифровые, микропроцессорные. Общие сведения о системах зажигания рассмотрены в главе 1. В данной главе описываются систе­мы зажигания, которые наиболее широко используются на двигателях современных легковых автомобилей.

3.1. Транзисторные системы зажигания

Транзисторные системы зажигания принято подразделять на две группы: контактно-транзисторные ( КТСЗ) и бесконтактно-транзисторные (БТСЗ).

В контактно-транзисторной системе зажигания контактная пара прерывателя в первичной цепи катушки зажигания отсутствует и заменена транзисторным ключом. Но сам транзисторный ключ управляется по базе контактной парой механического прерывателя прежней конструкции (см. рис. 1.8, а). Это позволило уменьшить ток разрыва в контактной па­ре н за счет усиления в транзисторе увеличить ток разрыва в индуктивном накопителе (в первичной обмотке катушки зажигания). При этом коэффициент по вторичному (выходному) напряжению увеличился. Эксплуатационная надежность системы зажигания стала несколько выше. Наряду с контактно-транзисторными системами зажигания были разработаны также и контактно-тиристорные системы с емкостным накопителем (см. рис. 1.8, в), которые не нашли широкого практического применения.

Бесконтактно-транзисторная система зажигания БТСЗ) — это первая система с чисто электронным устройством управления первичным током катушки зажигания и с бесконтактным электроимпульсным датчиком момента зажигания, который, как и контактная пара в классическом прерывателе-распределителе, расположен на подвижной площадке приводного валика механического высоковольтного распределителя (см. рис. 1.8, б). Положение подвижной площадки относительно оси приводного валика (угол разворота) может регулироваться аппаратами опережения зажигания (цент­робежным и вакуумным). Подвижная площадка и установленный на ней активатор бесконтактного датчика представляют собой электромеханическое устройство управления моментом зажигания. Такое устройство управления в совокупности с высоковольтным распределителем образуют так называемый датчик-распределитель.

Электронное устройство управления первичным током в БТСЗ конструктивно выполнено в виде от­дельного блока, который называется коммутатором. По выходу коммутатор соединен с катушкой зажига­ния, а по входу— управляется электроимпульсным входным датчиком на распределителе.

Таким образом, бесконтактно-транзисторная сис­тема зажигания (рис. 9.1)— это совокупность элек­тронного коммутатора К, датчика-распределителя РР, катушки зажигания КЗ и традиционной выходной исполнительной периферии: высоковольтных прово­дов ВВП и свечей зажигания 1...4.

• Бесконтактно-транзисторные системы зажига­ния (БТСЗ) стали устанавливаться на легковых авто­мобилях в конце 60-х годов и с тех пор постоянно со­вершенствовались.

В качестве бесконтактных входных датчиков с ме­ханическим приводом от распредвала ДВС были ис­пытаны магнитоэлектрические, индукционные, элект­ромагнитные генераторные, параметрические, опто-электронные и прочие преобразователи механичес­кого вращения в электрический сигнал (рис. 9.2).

Бесконтактный датчик выполняет в системе зажига­ния следующие функции: задает установочный угол (Установочным называется угол опережения зажигания на пре­дельно низких (холостых) оборотах двигателя, когда центробеж­ный и вакуумный регуляторы еще не работают. Называется также начальным углом зажигания.) опережения зажигания; управляет моментом зажигания при изменении частоты вращения и нагрузки двигателя; определяет тактность работы ДВС. По со­вокупности перечисленных функций бесконтактный датчик выдает на вход коммутатора сигнал S, фиксирующий оптимальную величину текущего значения угла опережения зажигания для различных режимов работы двигателя.

Вначале, как более простой и достаточно надеж­ный, широкое практическое применение получил магнитоэлектрический датчик. Но с разработкой ак­тиватора на эффекте Холла последний стал основ­ным элементом для всех последующих бесконтакт­ных датчиков электронных систем зажигания.

• Не менее значительной модернизации подвер­гались электронные коммутаторы БТСЗ. От тиристор-ных коммутаторов быстро отказались, так как систе­ма зажигания с емкостным накопителем выдает на свечи очень короткий импульс высокого напряжения (не более 250...300 мкс), что неприемлемо для боль­шинства современных бензиновых автомобильных двигателей.

Первые простейшие транзисторные коммутаторы работали без ограничения амплитуды первичного то­ка, т.е. в режиме постоянной скважности импульсов зарядного тока для индуктивного накопителя (отече­ственный коммутатор 13.3734).

В системах зажигания с такими коммутаторами амплитуда высоковольтного импульса на вторичной обмотке катушки зажигания, как и в контактной сис­теме, зависит от частоты вращения двигателя, а так­же от напряжения в бортсети автомобиля.

На смену коммутаторам с постоянной скважно­стью (КПС) пришли коммутаторы с нормируемой скважностью (КНС), в которых ток заряда индуктив­ного накопителя поддерживается в заданных преде­лах ограничения путем управляемого насыщения вы­ходного транзистора. Это защищает выходной тран­зистор коммутатора от перегрузки по току, а также стабилизирует амплитуду тока заряда при изменении напряжения в бортсети. Выходное напряжение U₂ при этом также стабилизируется.

Рис. 9.2.

Разновидности бесконтактных входных датчиков для БТСЗ:

а — контактный датчик (контактная пара) прерывателя-распределителя батарейной, контактно-транзисторной и контактно-тиристорной систем зажигания. Формирует момент зажигания размыканием контактов (кулачком К). Недостатки — неста­бильность сигнала, малая наработка на отказ;

б — магнитоэлектрический датчик частоты вращения ДВС. Работает по принципу генерирования одиночного импульса в мо­мент замыкания магнитного потока Ф ферромагнитным ротором R через магнитопровод обмотки W датчика. Недостатки — невозможность получения стабильного сигнала на низких оборотах ротора;

в — феррорезистивный датчик. Работает по принципу изменения электрического сопротивления в феррорезисторе В при изменении магнитного потока Ф от постоянного магнита. Недостатки — зависимость сигнала от температуры; г — датчик Холла. Наиболее распространенный датчик частоты вращения ДВС в современных ЭСЗ. Работает по принципу прерывания магнитного потока Ф от постоянного магнита NS ферромагнитным аттенюатором А. Недостатки — сложная тех­нология изготовления. Преимущества — стабильность параметров сигнала при любой Частоте вращения ДВС; д — электрогенераторный датчик частоты вращения ДВС. Работает по принципу прерывания электромагнитного высокочастот­ного поля металлическим экраном Э. Недостатки — сложность схемы. Преимущества — цифровой счет скорости вращения ДВС; е — фотоэлектрический датчик частоты вращения ДВС. Работает по принципу прерывания светового потока С оптическим атте­нюатором В. Недостатки — возможность загрязнения и перегорания лампы L (низкая надежность). Преимущество — простота; ж — оптоэлектронный датчик. Работает по принципу прерывания светового потока С между элементами оптопары (свето­вой диод и фототранзистор). Недостатки — загрязнение оптического канала. Преимущества — возможность применения ча­стотной модуляции светового потока;

и — генераторный датчик с частотной модуляцией. Работает по принципу срыва автоколебаний генератора. Недостатки — сложность. Преимущества — независимость амплитуды сигнала от частоты вращения ротора 4.

Но ограничение тока мощного транзистора насы­щением приводит к значительному выделению тепло-зой энергии на коллекторно-эмиттерном переходе и, как следствие, к низкой функциональной надежно­сти системы зажигания в целом.

Исключить этот недостаток в коммутаторах с нор­мируемой скважностью можно введением в схему электронного регулятора времени накопления энер­гии (времени протекания тока заряда через индуктив­ный накопитель). Так появились коммутаторы с про­граммным регулятором времени накопления (комму­татор 36.3734), а вслед за ними и более совершен­ные коммутаторы с адаптивным регулированием коммутатор 3620.3734). Последние, помимо основ­ной функции регулирования времени, обеспечивают более высокую точность поддержания параметров то­ка заряда при воздействии на систему зажигания различных дестабилизирующих факторов (неустойчивая работа двигателя, окружающая среда, старение и уход номиналов радиоэлементов и пр.).

• Электронные коммутаторы БТСЗ исключительно разнообразны не только по схемотехническому, но и по технологическому исполнению. Электронные схе­мы коммутаторов, первоначально аналоговые и на декретных радиоэлементах, были вытеснены интегральными микросхемами с цифровым принципом дей­ствия. Стали появляться коммутаторы на так называ­емых заказных (специально разработанных для АСЗ) больших интегральных и монокристальных схемах.

Известно более 30-ти разновидностей бескон­тактных систем зажигания с электронными коммута­торами, серийно выпускаемых за рубежом. Из отечественных транзисторных коммутаторов наиболее распространены одноканальные 36.3734 и 3620.3734, а также двухканальный 6420.3734 [2].

• В качестве примера схемной реализации бесконтактно-транзисторной системы зажигания рассмотрим один из вариантов ее принципиальной элек­трической схемы (рис. 9.3).

Выходной каскад ВК, помимо традиционной ка­тушки зажигания и транзисторного ключа VT3, содер­жит ряд дополнительных элементов. VD1 — диод для защиты транзисторного ключа VT3 от обратного про­хождения тока (от инверсного включения) во время емкостной фазы разряда, когда имеет место обрат­ная полуволна напряжения в первичной обмотке ка­тушки зажигания (инверсное включение VT3 образу­ется и при случайном обратном включении аккумуля­торной батареи). VD2 — стабилизирующий диод для ограничения величины падения напряжения на участ­ке эмиттер-коллектор закрытого (разомкнутого) тран­зистора VT3 (защита от перенапряжения). Конденса­тор С1 с первичной обмоткой катушки зажигания об­разует последовательный колебательный контур удар­ного возбуждения, что увеличивает скорость нараста­ния выходного напряжения системы зажигания. Ре­зистор R3 ограничивает ток разряда конденсатора С1 через открытый (замкнутый) ключ VT3. Для того чтобы ключ VT3 работал стабильно, т.е. при включе­нии и выключении обеспечивал крутые фронты и по­стоянство амплитуды импульса первичного тока в ка­тушке зажигания, управляющий (базовый) импульс тока транзистора VT3 должен быть с крутыми фронта­ми и достаточно большим по амплитуде для глубокого насыщения транзистора. На формирование управ­ляющего импульса тока работает предварительный усилитель-ограничитель на транзисторе VT1 и стаби­лизирующий транзистор обратной связи VT2.

Перечисленные элементы составляют электричес­кую схему коммутатора ТСЗ.

• Датчик-распределитель содержит механическое устройство управления моментом зажигания, в кото­рое входят магнитная система М датчика Холла с ин­дукцией поля В, активатор ЭХ датчика Холла, усилитель-ограничитель VO, триггер Шмитта ТШ, разделительный транзистор VT и стабилизатор напряжения СТ.

В датчик-распределитель входят также центробеж­ный (ЦБР) и вакуумный (BP) регуляторы, магнитный аттенюатор А датчика Холла и собственно сам ротаци­онный высоковольтный распределитель PP. Следует отметить, что электронный коммутатор в БТСЗ явля­ется лишь формирователем формы импульса тока в первичной обмотке катушки зажигания, а значит, и скорости нарастания вторичного напряжения U₂, но к формированию момента зажигания коммутатор пря­мого отношения не имеет. Момент зажигания в БСЗ, как и в контактных системах, формируется электро­механическим устройством управления — бескон­тактным датчиком на распределителе. Это обстоя­тельство является принципиальным недостатком всех бесконтактно-электронных систем зажигания. Второй недостаток — наличие в системе ротационного вы­соковольтного распределителя. Дальнейшее совер­шенствование автомобильных систем зажигания шло по пути устранения этих недостатков.

9.2. Электронные и микропроцессорные системы зажигания

Рассмотренные выше системы зажигания (КТСЗ, БТСЗ) в настоящее время имеют ограниченное при­менение, а на импортных легковых автомобилях вы­сокого потребительского класса, начиная с середины 90-х годов, вообще не используются. Им на смену пришли системы зажигания четвертого поколения — это системы с электронно-вычислительными устрой­ствами управления и без высоковольтного распреде­лителя энергии по свечам в выходном каскаде. Та­кие системы принято подразделять на электронно-вычислительные или просто на электронные (ЭСЗ) и микропроцессорные (МСЗ). Электронные и микро­процессорные системы зажигания имеют три прин­ципиальных отличия от предшествующих систем:

1. Их устройства управления (VV) являются элек­тронно-вычислительными блоками дискретного прин­ципа действия, выполнены с применением микроэле­ктронной технологии (на универсальных или на боль­ших интегральных микросхемах) и предназначены для автоматического управления моментом зажига­ния. Эти устройства называются контроллерами.

2. Применение микроэлектронной технологии, помимо получения преимуществ по надежности, позволяет значительно расширить функции элек­тронного управления. Стало возможным внедрение в автомобильную систему зажигания бортовой са­модиагностики и принципов схемотехнического ре­зервирования.

3. Выходные каскады этих систем в подавляю­щем большинстве случаев многоканальные и, как следствие, не содержат высоковольтного распреде­лителя зажигания.

• Электронные и микропроцессорные системы зажигания отличаются друг от друга способами фор­мирования основного сигнала зажигания, т.е. того сигнала, который от ЭБУ подается на спусковое уст­ройство накопителя.

В ЭСЗ основной сигнал зажигания формируется с применением время-импульсного способа преобразо­вания информации от входных датчиков. Это когда контролируемый процесс задается временем его про­текания, с последующим преобразованием времени в длительность электрического импульса. Таким обра­зом, в ЭСЗ контроллер содержит электронный хроно­метр и управляется аналоговыми сигналами. Компо­нентный состав современной ЭСЗ показан на рис. 9.4.

В МСЗ, структурная схема которой показана на рис. 9.5, для формирования сигнала зажигания приме­няется число-импульсное преобразование, при котором параметр процесса задается не временем протекания, а непосредственно числом электрических импульсов.

Рис. 9.5.Структурная схема микропроцессорной системы зажигания:

1-4- входные датчики неэлектрических воздействий (акцепторы); 5-8 — преобразователи неэлектрических величин в аналоговые сигналы; 9 — датчик абсолютного давления (MAP); 10 — АЦП; 11 — интегральная схема микропроцессора; 12 - оперативная N память ЗУ; 13 — постоянная Р память ЗУ; 14, 15 — коммутаторы; 16-17 - двухвыводные катушки зажигания; 18 — свечи зажигания.

Функции электронного вычислителя здесь выполня­ет число-импульсный микропроцессор, который работа­ет от электрических импульсов, стабилизированных по амплитуде и длительности (от цифровых сигналов). По­этому между микропроцессором и входными датчиками в ЭБУ МСЗ устанавливаются число-импульсные преоб­разователи аналоговых сигналов в цифровые (ЧИПы).

В отличие от электронной, микропроцессорная си­стема зажигания работает по заранее заданной для данного двигателя внутреннего сгорания программе управления. Поэтому в вычислителе микропроцессор­ной системы зажигания имеется электронная память (постоянная и оперативная).

• Программа управления для конкретной конструк­ции двигателя определяется экспериментально, в про­цессе его разработки. На испытательном стенде ими­тируются все возможные режимы двигателя при всех условиях его работы. Для каждой экспериментальной точки подбирается и регистрируется оптимальный угол опережения зажигания. Получается набор многочисленных значений угла для момента зажигания из которых отвечает строго определенной совокупности сигналов от входных датчиков. Графическое изображение такого множества представляет собой трехмерную характеристику зажигания, которая в виде матрицы показана на рис. 9.6. Координаты трехмерной характеристики "зашиваются" в постоянную память микропроцессора и в дальнейшем служат опорной информацией для определения угла опережения зажигания в реальных условиях эксплуатации двигателя на автомобиле. Изменение опорного (взятого из памяти) угла опережения зажигания осуществляется автоматически. Увеличение угла происходит при повышении оборотов, при уменьшении нагрузки и при понижении температуры ДВС. Уменьшение угла имеет место при увеличении нагрузки, при падении оборотов и при повышении температуры ДВС.

Если МC3 помимо основных датчиков используются дополнительные (например, датчик детонации в цилиндрах ДВС),. то в микропроцессоре осуществляется коррекция опорного значения угла опережения зажига­ния по сигналам этих датчиков. При этом корректиров­ка производится по каждому цилиндру в отдельности.

Электронные блоки управления для ЭСЗ и МСЗ, помимо функциональных и схемотехнических, имеют и принципиальные конструктивные различия.

В ЭСЗ блок управления является самостоятель­ным конструктивным узлом и называется контролле­ром (рис. 9.7). На входы контроллера подаются сиг­налы от входных датчиков системы зажигания, а по выходу — контроллер работает на электронный ком­мутатор выходного каскада (см. рис. 9.4). Все элек­тронные схемы контроллера низкоуровневые (потен­циальные), что позволяет включать их в состав дру­гих бортовых электронных блоков управления (напри­мер, в ЭБУ системы впрыска топлива).

В МСЗ все функции управления интегрированы в центральный бортовой компьютер автомобиля и пер­сональный блок управления для системы зажигания может отсутствовать. Функции входных датчиков МСЗ выполняют универсальные датчики комплексной системы автоматического управления двигателем. Основной сигнал зажигания подается на электронный коммутатор выходного каскада МСЗ непосредствен­но от центрального бортового компьютера.

Рис. 9.6.

Матричная диаграмма трехмерной характеристики зажига­ния: по сигналам nир определяется соответствующее значение величины угла опережения зажигания (например, число 33° на диаграмме)

• Несмотря на значительные различия электронных и микропроцессорных систем зажигания, по устройст­вам управления выходные каскады этих систем имеют идентичное схемотехническое и конструктивное испол­нение, при котором каждая свеча зажигания на много­цилиндровом ДВС получает энергию для новообразо­вания по отдельному каналу. Такое распределение на­зывается статическим или многоканальным.

Что это дает автомобильной системе зажигания?

Надо вспомнить, что кроме обычных недостатков механического переключателя (низкая надежность и малая наработка на отказ вращающихся и трущихся частей) классический распределитель зажигания имеет и тот, что в нем реализуется коммутация высо­ковольтной энергии через электрическую искру. Это, помимо дополнительных потерь энергии, приводит к неравномерному выгоранию контактов в изоляционной крышке распределителя и, как следствие, к явле­нию разброса искр по цилиндрам и к низкой функци­ональной надежности системы зажигания. Разброс искр между выводами даже исправного механичес­кого распределителя может достигать 2...3 угловых градусов по повороту коленвала ДВС.

Рис. 9.7. Внешний вид контроллера электронной системы зажигания

Ясно, что в электронных и особенно в микропро­цессорных системах зажигания, высоконадежных и высокоточных в функциональном отношении, форми­рование момента зажигания в которых реализуется с точностью 0,3...0,5° для каждого цилиндра в отдель­ности, применение высоковольтного механического распределителя совершенно недопустимо. Здесь при­емлемы электронные способы переключения каналов на низкопотенциальном уровне непосредственно в электронном блоке управления с дальнейшим стати­ческим разделением каналов по высокому напряже­нию на многовыводных или индивидуальных катушках зажигания. Это неизбежно приводит к многоканаль­ное™ выходного каскада системы зажигания.

9.3. Выходные каскады с многовыводными катушками зажигания

Реализация многоканального распределения энергии может быть осуществлена в системах зажи­гания несколькими способами. Наиболее простой из них — применение двухвыводного высоковольтного выходного трансформатора или двухвыводной ка­тушки зажигания в выходном каскаде. Такой способ разделения каналов приемлем для реализации в сис­теме зажигания с любым типом накопителя.

Откуда пришла такая идея? Известно, что в систе­ме зажигания, на выходе которой установлен высоко­вольтный распределитель, во время разряда накопи­теля имеют место две искры: одна основная (рабочая) в свече зажигания и другая вспомогательная — меж­ду бегунком распределителя и контактом одного из его свечных выводов. Вторичная обмотка выходного трансформатора (катушки зажигания) высоковольт­ным выводом соединена с центральным бегунком рас­пределителя, а другой вывод обмотки является нуле­вым, так как во время разряда накопителя соединяет­ся с "массой" автомобиля (см. рис. 9.3).

Рис. 9.8. Соединения свечей зажигания с двухвыводной катушкой

Энергия вспо­могательной искры в распределителе тратится бесполезно, и эту искру стремятся всячески подавить. Отсю­да ясно, что вспомогательную искру из-под крышки распределителя можно перенести во вторую свечу за­жигания, соединив ее с первой через "массу" головки блока цилиндров последовательно. Для этого достаточ­но исключить распределитель из выходного каскада, отсоединить от "массы" автомобиля заземляемый вы­вод катушки зажигания и подключить к нему вторую электроискровую свечу (рис. 9.8).

При одновременном искрообразовании в двух све­чах зажигания одна искра является высоковольтной 12...20 кВ) и воспламеняет топливовоздушную смесь з конце такта сжатия (рабочая искра). При этом другая искра низковольтная (5...7 кВ), холостая. Явление перераспределения высокого напряжения от общей вто­ричной обмотки между искровыми промежутками в двух свечах зажигания есть следствие глубоких разли­чий условий, при которых происходит искрооборазование. В конце такта сжатия незадолго до появления ра­бочей искры температура топливовоздушного заряда еще недостаточно высокая (200...300°С), а давление, наоборот — значительное (10... 12 атм). В таких усло­виях пробивное напряжение между электродами све­чи — максимально. В конце такта выпуска, когда име­ет место искрообразование в среде отработавших га­зов, пробивное напряжение минимально, так как тем­пература выхлопных газов высокая (800...1000°С), а давление низкое (2...3 атм). Таким образом, при статическом распределении высокого напряжения с помощью двухвыводной катушки зажигания (на двух последовательно соединенных свечах – одновременно) почти вся энергия высоковольтного электроискрового разряда приходится на рабочую искру.

Рис. 9.9.

Система зажигания для 4-х тактного двухцилиндрового ДВС:

1 — АКБ; 2 — ключ зажигания; 3 — двухвыводная катушка; 4— механический прерыватель; 5 — свечи; R — дополнительный резистор; S — электромеханические контакты прерывателя; С — конденсатор

Рис. 9.10.

Диаграмма последовательности искрообразования

Недостатком любой системы зажигания с двух выводными катушкамиявляется то, что в одной свече искра развивается от центрального электрода к массовому (боковому), а во второй свече — в обрат­ном направлении (см. рис. 9.8). Так как центральный электрод заострен и всегда значительно горячее бо­кового, то истечение носителей заряда с его острия при искрообразовании требует затраты меньшего количества энергии, чем при истечении с бокового электрода (на центральном электроде начинает про­являться термоэлектронная эмиссия). Это приводит к тому, что пробивное напряжение на свече, работаю­щей в прямом направлении, становится несколько ниже (на 1,5...2 кВ), чем на свече с обратным вклю­чением полярности. Для современных электронных и микропроцессорных систем зажигания с большим коэффициентом запаса по вторичному напряжению и с управляемым временем накопления энергии это не имеет принципиального значения.

9.4, Выходные каскады с индивидуальным статическим распределением

В современных электронных и микропроцессор­ных системах зажигания широко используются вы­ходные каскады с индивидуальными катушками за­жигания для каждой свечи в отдельности. Примером может служить система зажигания фирмы BOSCH, интегрированная в электронную систему автоматиче­ского управления (ЭСАУ) двигателем, которая извест­на под названием Motronic.

На рис. 9.11 показана функциональная схема ЭСАУ Motronic М-3,2, которая устанавливается на че­тырехцилиндровых двигателях автомобилей AUDI-A4 (выпуск после 1995 года).

В контроллере J220 имеется микропроцессор с блоком памяти, в котором хранится трехмерная ха­рактеристика зажигания (см. рис. 9.6). По этой ха­рактеристике, а также по сигналам датчика ДО G-28 (датчик частоты вращения двигателя) и датчика ДН G-69 (датчик нагрузки двигателя) устанавливается начальный угол 6 = F(n) опережения зажигания. Да­лее по сигналам датчиков ДХ G-40, ДТ G-62 и ДД G-66 в цифровом микропроцессоре производится вычис­ление текущего (необходимого для данного режима работы ДВС) значения угла опережения зажигания, который с помощью электронной схемы переключе­ния каналов подается в виде основного импульса S зажигания в соответствующий канал электронного коммутатора К-122. К этому времени в этом канале индуктивный накопитель N находится в заряженном (от бортсети +12 В) состоянии и по сигналу S разря­жается на соответствующую свечу зажигания. Через 180° поворота коленвала описанные процессы будут иметь место в следующем (по порядку работы двига­теля) канале коммутатора.

Основные преимущества системы зажигания, ин­тегрированной в ЭСАУ Motronic, состоят в следующем:

• индивидуальное статическое распределение высокого напряжения по свечам зажигания;

• катушки зажигания с заземленной вторичной обмоткой;

• все входные датчики (датчик Холла, датчик ча­стоты вращения ДВС, датчик температуры ДВС, дат­чики дроссельной заслонки, датчик детонации) — это формирователи электрических сигналов из неэлект­рических воздействий бесконтактного принципа дей­ствия. Аналоговые сигналы от этих датчиков преоб­разуются в контроллере в цифровые сигналы;

• селективная коррекция угла опережения зажи­гания по детонации (в каждом цилиндре в отдельности);

• отключение цилиндров ДВС при перебоях в ис­крообразовании (защита дорогостоящих компонентов — кислородного датчика и каталитического газонейтрализатора экологической системы автомо­биля от повреждений);

• наличие в контроллере функций самодиагнос­тики и резервирования.

Рис. 9.11. Функциональная схема ЭСАУ Motronic М-3.2:

ДН — датчик нагрузки ДВС (дроссельный потенциометр); ДХ — датчик угла опережения зажигания (датчик Холла); ДО — дат­чик частоты вращения (магнитоэлектрический датчик на ко-ленвалу); ДТ — датчик температуры двигателя (термистор); ДД — датчик детонации (пьезоэлектрический); S — сигнал за­жигания, поочередно подаваемый на входы коммутато­ра; А, В — контакты соединительного разъема; VT — силовые транзисторы коммутатора; N — индуктивные накопители; ТЗ — трансформаторы зажигания; СВ — свечи зажигания

9.5. Выходной каскад с управляемым трансформатором зажигания

Известны попытки применить в многоканальном выходном каскаде автомобильной системы зажигания высоковольтный трансформатор с насыщающимися сердечниками.

Если магнитопровод трансформатора ввести в ре­жим насыщения, то его коэффициент трансформа­ции резко падает и энергия из первичной обмотки во вторичную не трансформируется.

Электрическая схема выходного каскада с транс­форматором насыщения показана на рис. 9.12. Вы­ходной трансформатор имеет два магнитопрово­да — Mi и М₂, охваченные общей первичной обмот­кой Щ. Каждый магнитопровод оснащен отдельной обмоткой управления (W_B' и W_B") и отдельной двухвыводной вторичной обмоткой (W₂' и W₂").

Когда по управляющей обмотке Wb' протекает ток, достаточный для насыщения сердечника М₁, а обмотка W_B" обесточена, то высокое напряжение бу­дет наводиться только во вторичной обмотке W₂". Если обесточить управляющую обмотку Wb' и пропустить ток насыщения по обмотке W_B", то насытится сердечник М₂ и высокое напряжение будет транс­формировано только в обмотку W₂'.

Система зажигания с трансформатором насы­щения обладает высокой надежностью, малыми га­баритами и весом, но ее промышленный выпуск пока не реализован из-за значительных техничес­ких трудностей изготовления (для трансформатора насыщения требуются тороидальные сердечники из высококачественного пермалоя. Намотка многовитковых обмоток на такие сердечники крайне затруднена).

9.6. Высоковольтные провода

В системах зажиганиях с высоковольтным механиче­ским распределителем длина высоковольтных проводов всегда значительна (20...60 см). И так как по проводам в момент электроискрового разряда в свечах протекает высокочастотный ток высокого напряжения, то длин­ные провода излучают радиопомехи. Источниками ра­диопомех являются также свечи зажигания и распреде­литель. Есть три способа подавления радиопомех от AC3: экранизация высоковольтных проводов, свечей, катушки зажигания и высоковольтного распределителя; введение в центральный токовод высоковольтного про­вода распределенной индуктивности и распределенного сопротивления; установка помехоподавительного резис­тора непосредственно в изолятор свечи зажигания.

Экранизация требует увеличения запаса по вто­ричному напряжению и делает выходной каскад АСЗ громоздким. Высоковольтный провод с распределен­ными параметрами имеет недостаточно высокую конструктивную надежность, сложную технологию изготовления и высокую стоимость.

В современных системах зажигания применяют све­чи с помехоподавительным резистором 4...10 кОм, а длину высоковольтных проводов стремятся свести к ми­нимуму. Последнее становится возможным благодаря применению индивидуальных катушек зажигания, уста­новленных непосредственно на свечах (см. рис. 9.11).

Высоковольтные провода подразделяют на низкоомные (до 0,5 Ом/м — в устаревших конструкциях проводов) и высокоомные (1...10 кОм/м). Провода маркируются двумя способами: цветом и текстовой надписью вдоль провода.

Отечественные провода светло-коричневой или пест­рой расцветки — низкоомные. Провода красного или ро­зового цвета ПВВП-8 обладают распределенным сопро­тивлением 2000±200 Ом/м; синего цвета ПВПП&40 — 2550±250 Ом/м. На высоковольтных проводах импорт­ного производства электрические параметры чаще обо­значаются текстом вдоль провода. Содержание текста можно расшифровать по фирменному каталогу.

Любой из трех указанных способов подавления радиопомех приводит к некоторому падению высоко­вольтного выходного напряжения системы зажига­ния, что иногда сказывается при пуске холодного двигателя в слякотную зимнюю погоду, когда прово­да покрываются тонким инеем. Чтобы устранить этот недостаток, в современных микропроцессорных сис­темах зажигания стали применять грязевлагозащиту высоковольтных проводов и свечей зажигания (ук­рытие проводов в изоляционную трубку или под пластмассовую крышку вместе со свечами).

• В заключение следует отметить, что принципы построения электронных схем для электроискровых систем зажигания надолго останутся такими же, как и в современных микропроцессорных системах.