Urządzenie układu zapłonowego

Podstawowy projekt w pełni elektronicznego układu zapłonowego

1 - Świece zapłonowe, 2 - Dwuiskrowa cewka zapłonowa, 3 - Przełącznik przepustnicy, 4 - Jednostka sterująca (RSM), w tym etap końcowy, 5 - Sonda lambda,	6 - Czujnik temperatury silnika, 7 - Czujnik prędkości i czujnik sygnału odniesienia, 8 - Koło zamachowe, 9 - Akumulator, 10 - Przełącznik blokady zapłonu.

Wczesne indukcyjne układy zapłonowe do magazynowania energii - składające się z cewki zapłonowej, rozdzielacza, kondensatora, wirnika rozdzielacza, styków przerywacza i przewodu zapłonowego wysokiego napięcia - pomogły, przy ich stosunkowo ograniczonej elastyczności, starsze silniki gaźnikowe czasami wytrzymują «na smyczy»: cewka zapłonowa «wytworzony» napięcie zdolne do przebicia i rozdzielacz mechaniczny kiedyś dawał dużo świecom zapłonowym «ogień». W górnym zakresie obrotów działo się to ze skromnym zapłonem wstępnym, tuż przed górnym martwym punktem tłoka, który znajdował się bezpośrednio na suwie sprężania. Innymi słowy: obwód silnika, wszystkie elementy służące do przygotowania mieszanki palnej oraz siłowniki zaworów były w mniejszym lub większym stopniu zależne od statycznej pracy układu zapłonowego. Układy zapłonowe z magazynowaniem energii w indukcyjności «Rozpowszechniane» lśnią elastycznością pudełka zapałek.



Inaczej jest w dobie elektronicznego sterowania silnikiem: za kulisami i zupełnie niezauważalnie dla niewprawnych oczu stosowane są komponenty elektroniczne «zapalny» i elastycznych połączeń (patrz rozdział Silniki).

Bez specjalnego wyposażenia szanse są niewielkie - dla amatora w nowoczesnym układzie zapłonowym

Dla amatora i ambitnego «Śrubokręt» może to mieć konsekwencje: układy zapłonowe mocno zintegrowane z systemem zarządzania silnikiem, bez specjalnego wyposażenia, z trudem dają punkt wyjścia do właściwej pracy domowej. Również pod maską Mondeo iskry nie skaczą bez niej «Zamówienia» urządzenia sterujące transmisją (RSM) i różne czarne skrzynki.

Wewnętrzne życie tych elementów elektronicznych można oczywiście poznać za pomocą niezbędnej specjalistycznej wiedzy i bardzo czułych instrumentów. Nie da to jednak możliwości zadbania o nie, a nawet może być rozczarowujące: w pełni elektroniczne układy zapłonowe (VZ), od dawna chorują na choroby wieku dziecięcego, a tymczasem od dłuższego czasu w pełni podtrzymują życie auta «sok». Jednak tutaj nadal będzie przydatne krótkie omówienie tego typu «w świecie sterowanych elektronicznie iskier zapłonowych».

Sterowanie dotykowe: Zapalanie iskier w Mondeo. Silniki DuraTec-HE są wyposażone w jednostkę sterującą (wskazany strzałką) bezpośrednio na głowicy cylindrów bezpośrednio w pobliżu czwartego cylindra. Moduł ten przetwarza napięcie pokładowe 12 woltów na napięcie zapłonu 30 000 woltów.

Ciągle w «podwójne opakowanie» – zapalanie iskier w Mondeo

Z założenia dwuiskrowe cewki zapłonowe w Mondeo dostarczają wysokie napięcie do świec zapłonowych «podwójne opakowanie»: pierwsza iskra zapala świeżą mieszankę paliwową w cylindrze podczas suwu sprężania, druga zaś «wrzucony» przy skoku wyrzutu «naprzeciwko» cylinder. Widać to wyraźnie na przykładzie silnika Duratec-HE: cylindry 1 i 4 oraz cylindry 3 i 2 zawsze otrzymują «ich iskry» jednocześnie.

PCM podaje podstawowe dane - czujnik TFR

Sygnał z czujnika położenia wału korbowego służy przede wszystkim jako podstawa do obliczenia każdej pojedynczej iskry zapłonowej (TFR). Jego sygnał steruje, po zdigitalizowaniu w PCM, uzwojeniem pierwotnym cewki zapłonowej. W tym celu PCM na krótko przerywa dopływ prądu do PCM. Powoduje to wysokie napięcie (napięcie zapłonu), który jest podawany kablem wysokiego napięcia do świec zapłonowych i tam rozładowywany.

Aby iskry pojawiały się w odpowiednim czasie - jednostka sterująca silnika (RSM) o różnych parametrach przestrzennych

Za «właściwy» za koordynację iskier zapłonowych w Mondeo odpowiada PCM. W jego pamięci przechowywane są między innymi teoretyczne dane podstawowe dotyczące szerokiej gamy przestrzennych charakterystyk kąta wyprzedzenia zapłonu. Aby ściśle połączyć mglistą teorię z praktyką, komputer pokładowy przetwarza odpowiednie sygnały czujników z obwodu silnika w cyklu kilku milisekund. Na przykład kończy swoje «informacje na twardym dysku» aktualne dane z czujnika położenia wału korbowego i czujnika spalania stukowego. Ponadto przed każdą wymianą gazu PCM komunikuje się z pedałem przyspieszenia, sondą lambda, czujnikiem prędkości oraz różnymi czujnikami temperatury i przepływu powietrza pod maską silnika.

W zależności od stanu obciążenia (bezczynny, częściowe obciążenie, pełne obciążenie) i jakość świeżego powietrza, mieszanka paliwowa spala się w komorach spalania z różną szybkością. Aby jak najlepiej wykorzystać energię paliwa, czarna skrzynka zmienia parametr kąta wyprzedzenia zapłonu w zależności od stanu obciążenia dla każdego pojedynczego cylindra. Odpowiednio najlepszy moment występuje wtedy, gdy świeża mieszanka paliwowa zapala się w momencie maksymalnego sprężenia. W silnikach czterosuwowych jest to punkt, w którym tłok przechodzi z suwu w górę w suwie sprężania do suwu w dół w suwie mocy.

Wykonaj w odpowiednim czasie – zapłon i spalanie

Charakterystyka trójwymiarowa: przestrzenna charakterystyka parametryczna kąta wyprzedzenia zapłonu. Każda pojedyncza iskra zapłonowa jest przygotowywana z wyprzedzeniem pod kątem zużycia paliwa, momentu obrotowego, spalin, odległości od granicy spalania stukowego silnika, temperatury silnika, ruchu itp. W zależności od filozofii producenta silnika, jedno lub drugie «punkt widzenia» otrzymuje inny priorytet. Procedura ta odbywa się na przestrzennej charakterystyce parametrycznej kąta wyprzedzenia zapłonu, trójwymiarowej «powierzchni z gór i dolin» z prawie 4000 indywidualnie wywoływanych czasów zapłonu. Nadzór nad nim «krajobraz kraterów» wykonywane przez sterownik silnika (RSM).

Naturalnie, czas zapłonu nie występuje dokładnie w górnym martwym punkcie (TDC). ponieważ potrzeba około trzech tysięcznych sekundy, zanim mieszanina się zapali. Dlatego iskry zapalające, nawet podczas ruchu tłoka w górę, są odbierane «zielone światło».

Z drugiej strony maksymalne ciśnienie spalania jest ustawiane, gdy tłok natychmiast przekroczy GMP. Ponieważ mieszanka paliwowo-powietrzna zapala się zawsze tyle samo czasu, kąt wyprzedzenia zapłonu oddala się od GMP wraz ze wzrostem prędkości obrotowej silnika.

SŁOWNIK TECHNICZNY

Niewidzialni pomocnicy (informacje ogólne) Regulator ciśnienia: jest podłączony przewodem do kolektora dolotowego, przekazuje do urządzenia sterującego informację o zmniejszonym ciśnieniu w przewodzie ssącym. Czujnik jest wrażliwym na nacisk chipem kryształowym, który zmienia swoją rezystancję elektryczną w zależności od odpowiedniego obniżonego ciśnienia. Na podstawie uzyskanej różnicy, a także informacji o prędkości obrotowej, jednostka sterująca «uczy się» o aktualnym stanie pracy. Czujnik spalania stukowego: działa na bazie piezoceramiki, czyli materiału, który od dawna zastępuje krzemień w systemach ogrzewania gazowego. Piezoceramika przekształca energię mechaniczną, taką jak przyczepność lub ciśnienie, w napięcie elektryczne. Minimalna dysharmonia wynikająca np «spalanie wybuchowe» niekontrolowanych drgań bloku silnika wystarczy, że czujnik zadziała. Monitoruje wibracje i zgłasza je do komputera pokładowego. Na tej podstawie moment zapłonu odpowiedniego cylindra jest natychmiast korygowany (około -5°). Pozostałe cylindry działają w swoim własnym trybie, dopóki czujnik nie wykryje w nich odpowiednich nieprawidłowości i nie zgłosi ich. Czas zapłonu przesuwa się w oparciu o ustawiony czas zapłonu i dla każdego suwu roboczego, aż w kierunku opóźnienia, aż proces spalania powróci do normy. Maksymalny zakres regulacji wynosi -15°. Przy prawidłowym spalaniu, po pewnym czasie kąt wyprzedzenia zapłonu w cylindrze jest sukcesywnie ponownie ustawiany w kierunku «wczesny». Czujnik prędkości: czujnik indukcyjny, który za pomocą jednostki sterującej włącza lub wyłącza zasilanie prądem obu cewek zapłonowych. W czujnik wbudowany jest elektromagnes i cewka. Sterowanie odbywa się za pomocą specjalnych zworek impulsowych na kole zamachowym silnika. Ilekroć zworka mija czujnik, zmienia się pole elektromagnetyczne w magnesach trwałych - po czym w cewce generowane jest napięcie. Aby teraz rejestrować położenie wału korbowego jako przekonujący sygnał GMP, na kole zamachowym pierwszego i ostatniego cylindra umieszcza się mostki impulsowe – przed odpowiednim 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.