Електронна система запалювання інжекторного двигуна

241

Щоб запалити паливоповітряну суміш, в потрібний момент в циліндр повинна бути подана електрична іскра. Цю задачу виконує електронна система запалювання.

Пристрій електронної системи запалювання

В електронній системі запалювання інжектора використовується принцип статичного розподілу високої напруги, тобто в системі відсутні рухомі деталі. На інжекторних авто висока напруга з котушки запалювання, подається в два циліндри, поршні яких в даний момент рухаються до верхньої мертвої точки. В одному з циліндрів відбувається такт стиснення суміші, у другому — такт випуску.

Такий принцип розподілу високої напруги називається “методом холостий іскри”. На сучасних інжекторних двигунах встановлюють індивідуальні котушки запалювання на кожен з циліндрів.

Управління кутом випередження запалювання

В електронних системах запалювання моментом іскроутворення управляє контролер. Визначивши значення оборотів коленвала в даний момент і навантаження на двигун, контролер розраховує базовий кут випередження запалювання. Далі цей кут може бути скоректований (наприклад, зменшено, якщо виявлена детонація). Розрахувавши остаточне значення кута випередження запалювання, контролер видає керуючий сигнал на модуль запалювання в момент, коли поршень, що рухається до ВМТ, займе потрібне положення.

Склад системи запалювання інжекторного двигуна

В електронній системі запалювання можна виділити наступні деталі:

  • Контролер;
  • Датчик положення колінчастого валу (ДПКВ);
  • Шків з зубчастим вінцем;
  • Модуль запалювання;
  • Високовольтні проводи;
  • Свічки запалювання.
  • Модуль запалювання


    Модуль запалювання включає в себе дві котушки запалювання і два високовольтних ключа-комутатора.

    Котушка запалювання слугує для накопичення енергії, достатньої для запалення паливоповітряної суміші, її вторинної ланцюга формується висока напруга, що далі подається на свічі запалювання. Котушка запалювання складається з двох індуктивно зв’язаних обмоток (первинної та вторинної).

    Комутатор служить для вмикання та вимикання струму в первинній обмотці котушки запалювання. Контролер розраховує необхідний час включеного стану в залежності від поточних оборотів коленвала і напруги бортмережі і подає на комутатор керуючий сигнал. Протягом часу включеного стану (часу накопичення) струм в первинній обмотці котушки запалювання зростає до заданого оптимального значення, при якому величина енергії запасається досягає максимуму. Якщо час накопичення занадто велике, то котушка запалювання буде працювати з насиченням, що призведе до її перегріву і зниження ККД.

    Високовольтні дроти запалювання

    З допомогою високовольтних проводів висока напруга з котушки запалювання, подається на свічі запалювання. Високовольтний провід являє собою струмопровідну жилу в силіконовій ізоляції, на кінцях якої і знаходяться високовольтні контактні наконечники. Високовольтний провід володіє опором 6-15 кОм. Це робиться спеціально для зниження рівня електромагнітних завад, які виникають в момент іскроутворення.

    Детальніше про ВВ дроти у статті “Високовольтні дроти запалювання для авто”.

    Свічки запалювання

    Свеча зажигания
    Свічка запалювання: 1 — контакт; 2 — ізолятор; 3 — корпус; 4 — электропроводное скло; 5 — ущільнення; 6 — центральний електрод; 7 — бічний електрод

    Свічки запалювання служать для займання паливоповітряної суміші. При збільшенні напруги вторинної ланцюга до величини пробою іскровий проміжок між центральним і бічним електродами свічки запалювання стає струмопровідним, запасена енергія котушки запалювання перетворюється на іскру, яка запалила паливоповітряну суміш.

    Величина напруги пробою іскрового проміжку залежить від зазору між електродами, від геометрії електродів, від тиску в камері згоряння і від коефіцієнта надлишку повітря суміші в момент займання. З ростом тиску в камері згоряння напруга пробою збільшується.

    Важливими параметрами свічок запалювання є гартівне число і довжина іскрового проміжку. Детальніше про гартівне число у статті “Що таке гартівне число. Холодні і гарячі свічки запалювання”.
    Довжина іскрового проміжку впливає на якість згоряння паливоповітряної суміші. Чим більше іскровий проміжок, тим впевненіше відбувається її займання. Але максимальне значення міжелектродної відстані обмежується максимально допустимим значенням вторинної напруги котушки запалювання, швидкістю наростання вторинної напруги, яке, в свою чергу, визначається конструктивними особливостями котушки запалювання, високовольтних проводів і свічок запалювання.

    Датчик положення коленвала (ДПКВ)

    Щоб забезпечити оптимальне керування двигуном, контролер системи управління повинен завжди знати точне положення поршнів в циліндрах двигуна щодо ВМТ. Для цієї мети шків приводу генератора доповнили зубчастим вінцем. Розрахункова кількість зубів на вінці 60, при цьому два з них відсутні. Кутове відстань між зубами становить 6°.

    В парі з зубчастим шківом працює ДПКВ. Повітряний зазор між ДПКВ і зубчастим вінцем становить 0,7—1,1 мм

    З початком прокручування двигуна контролер аналізує сигнал ДПКВ, намагаючись виділити два пропущених зуба на вінці шківа (після пропущених йде перший зуб). Як тільки це відбувається, стає можливим розрахунок кута випередження запалювання, розрахунок фаз уприскування палива і управління модулем запалювання і форсунками. Сигнал ДПКВ використовується також для розрахунків швидкості обертання коленвала і його прискорення.

    Детальніше про системи запалювання інжектора у статті “як працює система запалювання”.