6. Цифрові та мікропроцесорні системи запалювання

Найважливіший фактор, який визначає потужність двигуна, його паливну економічність та токсичність відпрацьованих газів, — це його робота при оптимальних кутах випередження запалювання на всіх режимах. Механічні регулятори випередження запалювання, що застосовуються в класичних та електронних системах запалю­вання, не можуть забезпечити необхідні параметри регулювання в усьому діапазоні роботи двигуна. Рухомі частини регулятора в процесі роботи спрацьовуються, а отже, неминучі люфти в зубцях шесте­рень та інших спряжених деталях які створюють нестійкість момен­ту запалювання (асинхронізм) за кутом повороту колінчастого вала.

Через те, що паливно-повітряна суміш між циліндрами двигуна розподіляється нерівномірно, найвигідніший момент запалювання також має бути різним для різних циліндрів, а цього існуючі систе­ми запалювання врахувати не можуть. Крім цього, нестійкість мо­менту запалювання не дає змоги задовольнити все зростаючі вимоги щодо токсичності відпрацьованих газів, а тому потрібно застосовува­ти спеціальні системи рециркуляції відпрацьованих газів чи каталі­тичні окислювачі.

Цифровими називаються системи запалювання, що забезпе­чують автоматичне регулювання випередження моменту запалювання за будь-якою характеристикою залежно від частоти обертання та навантаження двигуна, режимів його роботи і температури, а також складу робочої суміші за допомогою електронного цифрового блока (контролера). У випадку спрацювання деталей в процесі експлуа­тації ці системи не потребують обслуговування та регулювання. Па­раметри системи зберігаються протягом усього терміну служби.

Цифрові системи електронного регулювання моменту випереджен­ня запалювання працюють, як правило, за попередньо складеною жорсткою програмою, їх контролери можуть мати або не мати блок пам'яті.

Мікропроцесорними називаються цифрові системи запа­лювання, які для обробки інформації використовують мікропроце­сор або мікроЕОМ. Обидві системи дають змогу більш гнучко від­творювати задані характеристики моменту випередження запалю­вання.

У цифрової системи запалювання (рис.6.10) використовується маховик двигуна з вінцем 1, на якому розміщені зубці. Електромагніт­ний датчик 2 за допомогою маховика і виробляє серію імпульсів пропорційно частоті обертання вала двигуна. У положенні, яке відпо­відає ВМТ першого циліндра, або за 90° до досягнення ВМТ, на маховику розміщено установний зубець з позначкою, який за допо­могою електромагнітного датчика початкового положення 3 створює під час кожного оберту вала установний імпульс. Електронна части­на цифрової системи складається з головного 4 і додаткового 5 лі­чильників, задавача часових інтер­валів б, блоку формування сигналу вимкнення каналів 8, датчиків тем­ператури 9, тиску 10 і положення дросельної заслінки карбюратора її, двоканального комутатора з силовими транзисторами 12, двовивідних котушок запалювання 7 та свічок запалювання 13.

Кожен період запалювання починається з появи імпульсу струму на датчику 3. Цей імпульс керує задавачем часових інтервалів 6 та ставить лічильники 4 та 5 в нульове положення. Імпульси, що видають­ся датчиком 2 потрапляють на основний 4 та додатковий 5 лічильни­ки, де підраховуються. Після визначеної кількості імпульсів, що потрап­ляють до головного лічильника 4, він видає сигнал запалювання СЗ у двохканальний комутатор. Цей сигнал видається тим раніше, чим більше імпульсів надійшло до лічильника за визначений період часу (1 мс), тобто чим більша частота обертання колінчастого вала двигу­на. Блок формування сигналу вимкнення каналів 8 формує сигнал ВК високого чи низького рівня з сигналу, що надходить з датчика З через основний та додатковий лічильники.

Для розподілу вторинної напруги по свічках запалювання в чоти­рициліндровому двигуні використовуються дві котушки запалюван­ня 7, кожна з яких подає високу напругу на дві свічки. В цьому разі іскровий розряд відбувається одночасно в двох свічках, однак актив­ною є одна з них, оскільки в іншому циліндрі відбувається випус­кання газів.

М ікропроцесорна система запалювання автомобілів ВАЗ. На авто­мобілях ВАЗ-21083 та ВАЗ-21093 ставлять мікропроцесорну систему запалювання. Основою її є контролер, який являє собою спеціалізо­вану мікроЕОМ, Крім контролера система містить такі вузли; двока­нальний комутатор, двовивідні котушки запалювання, датчики початку відліку, кутових імпульсів і температури.

Р ис. 6.10. Схема цифрової системи запалювання:

1 — вінець маховика;

2 — датчик імпуль­сів;

3 — датчик початкового положення; 4, 5 — лічильники;

6 — задавач часових інтервалів;

7 — котушка запалювання;

8 — блок формування сигналу вимикання каналів;

9—датчик температури;

10—дат­чик тиску;

11 — датчик положення дро­сельної заслінки;

12 — силовий транзис­тор;

13 — свічки запалювання.

Рис. 6.11. Схема встановлення датчиків ДПВ або ДКІ:

1— вінець маховика;

2 — картер зчеплення;

3— датчик Н.3847

Вимикач, свічки запалювання та проводи високої напруги такі самі, як і в інших системах запалювання.

Дат­чик початкового відліку (ДПВ) і датчик кутових імпульсів (ДКІ) типу 14.3847 став­лять на картері зчеплення (рис.6.11). Вони призначені для синхронізації ро­боти контролера з ВМТ поршня першого циліндра ДПВ та з кутовим положенням колінчастого вала ДКІ. Датчик ДКІ розміщено над зубчастим ободом маховика, а ДПВ — над спеціальним маркерним штифтом, що запре­сований у маховик.

Обидва датчики однакові, виготовлені у вигляді котушки з магнітним осердям, діють за принципом, що грунтується на законі електромаг­нітної індукції. Якщо під осердям датчика перебуває феромагнітний предмет (зубець вінця маховика), то в котушці датчика індукується ЕРС, яка залежить від зазору між його осердям і зубцем вінця, а також від частоти обертання колінчастого вала.