Projekt układu zapłonowego (Mondeo 3)

Podstawowy projekt w pełni elektronicznego układu zapłonowego

1 - Świece zapłonowe, 2 — Cewka zapłonowa dwuiskrowa, 3 - Przełącznik przepustnicy, 4 - Jednostka sterująca (PCM), zawierająca stopień końcowy, 5 - Sonda lambda,	6 - Czujnik temperatury silnika, 7 - Czujnik prędkości i czujnik sygnału odniesienia, 8 - Koło zamachowe, 9 - Bateria, 10 — Przełącznik kluczyka zapłonu.

Poprzednie indukcyjne układy zapłonowe magazynujące energię – składające się z cewki zapłonowej, rozdzielacza, kondensatora, wirnika rozdzielacza, styków wyłącznika i przewodu zapłonowego wysokiego napięcia – pomagały, przy ich stosunkowo ograniczonej elastyczności, czasami trzymać starsze silniki gaźnikowe na smyczy: cewka zapłonowa. wytworzyło" napięcie zdolne do przebicia, a rozdzielacz mechaniczny dał kiedyś bardzo dużo świecom zapłonowym "ogień". W górnym zakresie obrotów miało to miejsce przy niewielkim wczesnym zapłonie, tuż przed górnym martwym punktem tłoka, który znajdował się bezpośrednio na suwie sprężania. Innymi słowy: obwód silnika, wszystkie elementy przygotowania mieszanki palnej oraz siłowniki zaworów zależały w większym lub mniejszym stopniu od sprawności statycznej układu zapłonowego. Układy zapłonowe, które magazynowały energię w postaci indukcyjności, "rozdzielały" iskry z elastycznością pudełka zapałek.



W dobie elektronicznego sterowania silnikiem tak się nie dzieje: za kulisami i zupełnie niezauważalnie dla niewprawnego oka stosowane są komponenty elektroniczne z "zapłonem" i elastycznymi połączeniami (patrz rozdział Silniki).

Bez specjalnego wyposażenia małe szanse - dla amatora w nowoczesnym układzie zapłonowym

Dla amatora i ambitnego "śrubokręta" może to mieć konsekwencje: układy zapłonowe na stałe zintegrowane z układem sterującym silnikiem bez specjalnego wyposażenia raczej nie będą stanowić punktu wyjścia do właściwej pracy domowej. Również iskry nie przeskakują pod maską Mondeo bez "rozkazów" jednostki sterującej skrzyni biegów (PCM) i różnych czarnych skrzynek.

Życie wewnętrzne tych elementów elektronicznych można oczywiście poznać dzięki niezbędnej specjalistycznej wiedzy i bardzo czułym instrumentom. Nie da ci to jednak możliwości zaopiekowania się nimi, a nawet może cię rozczarować: całkowicie elektroniczne układy zapłonowe (VZ) od dawna cierpią na choroby wieku dziecięcego, a tymczasem utrzymują życie samochodu w pełnym "soku" dla długi czas. Jednakże nadal przydatne będzie krótkie omówienie "świata elektronicznie sterowanych iskier zapłonowych".

Sterowanie dotykowe: Zapalanie iskier w Mondeo. Silniki DuraTec-HE posiadają jednostkę sterującą (zaznaczoną strzałką) zamontowaną bezpośrednio na głowicy cylindrów, bezpośrednio przy czwartym cylindrze. Moduł ten przekształca napięcie pokładowe 12 woltów na napięcie zapłonowe 30 000 woltów.

Ciągle "podwójne opakowanie" – rozpalanie iskier w Mondeo

Z założenia dwuiskrowe cewki zapłonowe Mondeo dostarczają wysokie napięcie do świec zapłonowych w "podwójnym pakiecie": pierwsza iskra zapala świeżą mieszankę paliwową w cylindrze podczas suwu sprężania, podczas gdy druga jest "wrzucana" w skok wyrzutu naprzeciwko cylindra. Widać to wyraźnie w silniku Duratec-HE: cylindry 1 i 4, a także cylindry 3 i 2, zawsze otrzymują iskry w tym samym czasie.

RSM podaje podstawowe dane - czujnik SKR

Sygnał z czujnika położenia wału korbowego (CPS) służy przede wszystkim jako podstawa do obliczenia każdej pojedynczej iskry zapłonowej. Jego sygnał steruje, po przetworzeniu go na postać cyfrową przez PCM, uzwojeniem pierwotnym cewki zapłonowej. W tym celu RSM na krótko przerywa dopływ prądu do RSM. W rezultacie generowane jest wysokie napięcie (napięcie zapłonowe), które przewodem wysokiego napięcia dostarczane jest do świec zapłonowych i tam odprowadzane.

Aby iskry pojawiały się w odpowiednim czasie, jednostka sterująca silnika (PCM) o różnych przestrzennych charakterystykach parametrycznych

Za "właściwą" koordynację iskier zapłonowych w Mondeo odpowiada PCM. W jego pamięci przechowywane są między innymi teoretyczne podstawowe dane dotyczące szerokiej gamy charakterystyk przestrzennych czasu zapłonu. Aby ściśle powiązać niejasną teorię z praktyką, komputer pokładowy przetwarza odpowiednie sygnały z czujników z obwodu silnika w cyklu zegarowym trwającym kilka milisekund. Na przykład uzupełnia swoje "informacje o dysku twardym" o aktualne dane z czujnika położenia wału korbowego i czujnika spalania stukowego. Dodatkowo przed każdą wymianą gazu PCM komunikuje się z pedałem przyspieszenia, czujnikiem tlenu, czujnikiem prędkości oraz różnymi czujnikami temperatury i przepływomierzem powietrza umieszczonymi pod maską silnika.



W zależności od stanu obciążenia (praca na biegu jałowym, obciążenie częściowe, obciążenie pełne) i jakości świeżego powietrza mieszanka paliwowa spala się w komorach spalania z różną szybkością. Aby jak najlepiej wykorzystać energię paliwa, czarna skrzynka modyfikuje czas zapłonu w zależności od warunków obciążenia każdego cylindra. Najlepszy moment pojawia się wówczas, gdy świeża mieszanka paliwowa zapala się w momencie maksymalnego sprężania. W silnikach czterosuwowych jest to moment, w którym tłok przechodzi z ruchu w górę w suwie sprężania do ruchu w dół w suwie mocy.

Wykonaj egzekucję w odpowiednim czasie - zapłon i spalanie

Charakterystyka trójwymiarowa: przestrzenna charakterystyka parametryczna kąta ustawienia zapłonu. Każda indywidualna iskra zapłonowa w fazie wstępnej jest przygotowywana pod kątem zużycia paliwa, momentu obrotowego, emisji spalin, odległości od granicy spalania stukowego, temperatury silnika, przebiegu i tym podobnych. W zależności od filozofii producenta silnika ten lub inny "punkt widzenia" otrzymuje inny priorytet. Procedura ta odbywa się na przestrzennej parametrycznej charakterystyce czasu zapłonu, trójwymiarowej "powierzchni gór i dolin" z prawie 4000 indywidualnie nazywanymi czasami zapłonu. Nadzór nad tym "krajobrazem kraterów" sprawuje moduł sterujący silnika (PCM).

Naturalnie wyprzedzenie zapłonu nie następuje dokładnie w górnym martwym punkcie (GMP). ponieważ zapalenie się mieszanki zajmuje około trzech tysięcznych sekundy. Dlatego iskry zapłonowe otrzymują "zielone światło" nawet podczas ruchu tłoka w górę.



Natomiast maksymalne ciśnienie spalania ustala się, gdy tłok natychmiast przechodzi przez GMP. Ponieważ do zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej zawsze potrzeba tyle samo czasu, czas zapłonu przesuwa się dalej od GMP wraz ze wzrostem prędkości obrotowej silnika.

SŁOWNIK TECHNICZNY

Niewidzialni pomocnicy (informacje ogólne) Regulator ciśnienia: jest podłączony do kolektora dolotowego za pomocą węża; przekazuje do urządzenia sterującego informację o obniżonym ciśnieniu w rurze ssącej. Czujnik to wrażliwy na nacisk chip kryształowy, który zmienia swoją rezystancję elektryczną w zależności od odpowiedniego obniżonego ciśnienia. Na podstawie powstałej różnicy, a także informacji o prędkości obrotowej, jednostka sterująca "uczy się" aktualnego stanu pracy. Czujnik spalania stukowego: działa w oparciu o piezoceramikę, czyli materiał, który od dawna zastępuje krzemień w instalacjach ogrzewania gazowego. Piezoceramika przekształca energię mechaniczną, taką jak trakcja lub ciśnienie, w napięcie elektryczne. Minimalne dysharmonie, np. powstałe w wyniku "wybuchowego spalania" niekontrolowanych drgań bloku cylindrów silnika, wystarczą, aby czujnik stał się aktywny. Monitoruje wibracje i raportuje je do komputera pokładowego. Na tej podstawie natychmiast koryguje się czas zapłonu odpowiedniego cylindra (około –5°). Pozostałe cylindry pracują we własnym trybie do czasu, aż czujnik wykryje w nich odpowiednie nierówności i zgłosi je. Czas zapłonu przesuwa się w zależności od ustawionego czasu zapłonu i dla każdego suwu mocy, aż w kierunku opóźnionego zapłonu, aż proces spalania powróci do normy. Maksymalny zakres regulacji wynosi –15°. Przy prawidłowym spalaniu po pewnym czasie czas zapłonu w cylindrze ustawia się ponownie w kierunku "wczesnym". Czujnik prędkości: czujnik indukcyjny, który za pomocą sterownika włącza lub wyłącza dopływ prądu do obu cewek zapłonowych. Czujnik ma wbudowany elektromagnes i cewkę. Sterowanie odbywa się za pomocą specjalnych zworek impulsowych na kole zamachowym silnika. Za każdym razem, gdy zworka przechodzi przez czujnik, zmienia się pole elektromagnetyczne w magnesach trwałych, po czym w cewce generowane jest napięcie. Aby teraz zarejestrować położenie wału korbowego jako wiarygodny sygnał GMP, na kole zamachowym pierwszego i ostatniego cylindra umieszcza się zworki impulsowe – przed ich odpowiednimi GMP – jako znaczniki odniesienia. Jednostka sterująca przetwarza te sygnały napięciowe jako źródło informacji o prędkości obrotowej silnika. Działa precyzyjnie w jednostkach kątowych: czujnik położenia wału korbowego. 1 - Czujnik, 2 - Pola przekrojowe.