Принцип работы электронной системы зажигания
В соответствии с сигналами датчиков электронный блок управления вычисляет оптимальные параметры работы системы. Осуществляется управляющее воздействие на воспламенитель, который обеспечивает подачу напряжения на катушку зажигания. В цепи первичной обмотки катушки зажигания начинает протекать ток.
При прерывании напряжения, во вторичной обмотке катушки индуцируется ток высокого напряжения. По высоковольтным проводам или непосредственно с катушки зажигания ток высокого напряжения подается к соответствующей свече зажигания. Создающаяся искра в свече зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь.
При изменении скорости вращения коленчатого вала двигателя датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя и датчик положения распределительного вала подают сигналы в электронный блок управления, который в свою очередь осуществляет необходимое изменение угла опережения зажигания.
При увеличении нагрузки на двигатель управление углом опережения зажигания осуществляется с помощью датчика массового расхода воздуха. Дополнительную информацию о процессе воспламенения и сгорания топливно-воздушной смеси дает датчик детонации. Другие датчики представляют дополнительную информацию о режимах работы двигателя.
2.2 Общее устройство
Электронная система зажигания имеет следующее общее у стройство:
- источник питания;
- выключатель зажигания;
- входные датчики;
- электронный блок управления;
- воспламенитель;
- катушка зажигания;
- провода высокого напряжения (на некоторых видах системы);
- свечи зажигания.
2.3 Электронный блок управления двигателем
Обрабатывает сигналы входных датчиков и формирует управляющие воздействия на воспламенитель.
2.4 Воспламенитель
Представляет собой электронную плату, обеспечивающую включение и выключение зажигания. Основу воспламенителя составляет транзистор. При открытом транзисторе ток протекает по первичной обмотке катушки зажигания, при закрытом - происходит его отсечка и наводка тока высокого напряжения во вторичной обмотке.
Электронная система зажигания может иметь одну общую катушку зажигания, индивидуальные катушки зажигания или сдвоенные катушки зажигания.
2.5 Катушки зажигания
Общая катушка зажигания применяется в электронной системе зажигания с распределителем.
Индивидуальные катушки зажигания устанавливаются непосредственно на свечу, поэтому необходимость в высоковольтных проводах отпадает.
В системах прямого зажигания также используются сдвоенные катушки зажигания. На четырехцилиндровом двигателе устанавливается две таких катушки: одна для 1 и 4 цилиндров, другая – для 2 и 3 цилиндров. Каждая из катушек создает ток высокого напряжения на двух выводах, поэтому искра зажигания всегда происходит одновременно в двух цилиндрах. В одном из цилиндров она воспламеняет топливно-воздушную смесь, в другом происходит вхолостую.
2.6 Датчики и исполнительные устройства
Датчик представляет собой входное устройство, обеспечивающее информацией о роботе двигателя. Например, датчик расхода воздуха, датчик угла поворота КВ, датчик температуры охлаждающей жидкости, потенциометрический датчик положения дроссельной заслонки и т.д. Эти датчики обеспечивают ЭБУ данными относительно загрузки двигателя, скорости вращения КВ, температуры, угла поворота дроссельной заслонки и т.д. На основе этих данных ЭБУ вычисляет и формирует выходные сигналы. Эти сигналы используются для управления исполнительными устройствами.
Исполнительное устройство - элемент, включаемый и выключаемый ЭБУ на срок, определяемый на основе показаний датчиков. Примерами исполнительных устройств могут служить обмотки топливных форсунок, КУХХ, КПУФ, обмотки реле и т.д.
Проще говоря, процесс управления двигателем сводится к следующей схеме: вход, вычисления и выход. Вход обеспечивается датчиками, ЭБУ производит вычисления и формирует сигналы для исполнительных устройств, которые, в свою очередь, осуществляют некоторые действия. Этот процесс повторяется много раз в секунду.
Датчики системы зажигания
Входные датчики фиксируют текущие параметры работы двигателя и преобразуют их в электрические сигналы. Система электронного зажигания в своей работе использует входные датчики, входящие в состав системы управления двигателем:
- датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя;
- датчик положения распределительного вала;
- датчик массового расхода воздуха;
- датчик детонации;
- датчик температуры воздуха;
- датчик температуры охлаждающей жидкости;
- датчик давления воздуха;
- датчик положения дроссельной заслонки;
- датчик положения педали газа;
- датчик давления топлива;
- кислородный датчик;
- и другие.
Номенклатура датчиков на разных моделях автомобилей может различаться.
3.1 Датчик фаз
Датчик фазы ВАЗ предназначен для определения углового положения распределительного вала. На 8-ми клапанном двигателе установлен в торце головки блока около воздушного фильтра. На 16-ти клапанном - на головке блока около 1-го цилиндра. На 8-ми клапанных моторах, выпущенных примерно до 2005 года датчик фаз отсутствует. Отсутствие датчика фазы означает, что форсунки открываются в попарно-параллельном режиме. Наличие датчика датчик фаз - фазированный впрыск, т.е. открывается только одна форсунка для конкретного цилиндра. Отказ датчика фаз переводит топливоподачу в попарно-параллельный режим, что приводит к некоторому (до 10%) повышению расхода топлива.
Датчик фаз представлен на рисунке 1
Рисунок 1
Проверку мультиметром произвести не удастся, нужен осциллограф. Так-же как и на ДПКВ, на ДФ не должно быть металлических частиц и сильных загрязнений за исключением масла.
3.2 Датчик положения коленчатого вала
Датчик положения коленчатого вала предназначен для формирования электрического сигнала при изменении углового положения зубчатого венца на маховике. Датчик положения коленчатого вала установлен на крышке масляного насоса. Это основной датчик, по показаниям которого определяется цилиндр, время подачи топлива и искры. Конструктивно датчик положения коленчатого вала представляет собой кусок магнита с катушкой тонкого провода. Очень вынослив. Датчик положения коленчатого вала работает в паре с зубчатым шкивом коленчатого вала. Отказ датчика - остановка двигателя. В лучшем случае ограничение оборотов двигателя в районе 3500 - 5000 об/мин.
Датчик положения коленчатого вала представлен на рисунке 2.
Рисунок 2
Доступный метод проверки заключается в измерении сопротивления обмотки датчика, оно должно лежать в пределах 550-750 Ом. Если есть отклонения, следует заменить его.
Так-же на датчике не должно быть примагниченных частиц металла, грязи и масла
3.3 Датчик скорости
Датчик скорости предназначен для формирования импульсов, количество которых в единицу времени пропорционально скорости автомобиля. Датчик скорости установлен на коробке передач сверху. На инжекторных ВАЗах применяются только 6-ти импульсные датчики скорости. Датчик скорости информирует контроллер о скорости автомобиля. Надежность датчика скорости средняя. Часто происходит окисление разъема и проводов вблизи датчика скорости. Выход из строя датчика скорости приводит к незначительному ухудшению ездовых характеристик (кроме Дженерал моторс - двигатель глохнет при движении в режиме холостого хода).
Датчик скорости представлен на рисунке 3
Рисунок 3
К сожалению, призвести проверку ДС, без специальных средств не возможно. С помощью БК и штатного спидометра можно лишь контролировать его работу. Не должно бытьсильных скачков скорости при движении. Скачки могуть быть вызваны как самим неисправным датчиком, так и механизмом его привода.
3.4 Датчик кислорода
Датчик кислорода (лямбда зонд) установлен на приемной трубе глушителя. Серьезный, но весьма надежный электрохимический прибор. Задача датчика кислорода- определение наличия остатков кислорода в отработавших газах. Есть кислород - бедная топливная смесь, нет кислорода - богатая. Показания датчика кислорода используются для корректировки подачи топлива. Категорически запрещается использование этилированного бензина. Выход из строя датчика кислорода приводит к увеличению расхода топлива и вредных выбросов
Датчик кислорода представлен на рисунке 4.
Рисунок 4
Метод проверки заключается в том, что при прогретом двигателе с помощью мультиметра (лучше аналогово-стрелочным) наблюдается изменение напряжения. Если изменений нет, при исправных цепях и прогреве датчика, а напряжение лежит выше или ниже указанного предела, то датчик “отравлен” и подлежит замене. Так-же следует учесть, что многие дешевые мультиметры обладают большой инерционностью и не позволяют произвести точное измерение из-за часто меняющегося напряжения (аналогово-стрелочный мультиметр здесь выигрывает). Но изменение контролировать удастся.
3.5 Датчик детонации
Датчик детонации установлен на блоке двигателя между 2-м и 3-им цилиндрами. Существуют два типа датчика детонации – резонансный (бочонок) и широкополосный (таблетка). Датчик детонации разных типов не взаимозаменяемы. Датчик детонации - это надежный элемент, но требует регулярной чистки разъема. Принцип работы датчика детонации как у пьезо зажигалки. Чем сильнее удар, тем больше напряжение. Отслеживает детонационные стуки двигателя. В соответствии с сигналом датчика детонации контроллер устанавливает угол опережения зажигания. Есть детонация - более позднее зажигание. Отказ или обрыв датчика детонации проявляются в "тупости" мотора и повышенному расходу топлива.
Датчик детонации представлен на рисунке 5.
Рисунок 5
Проверка датчика на работоспособность производится путём подключения к выводам датчика мультиметра в режиме измерения милливольт и легким постукиванием по сердцевине датчика. При этом регистрируются скачки напряжения
3.6 Датчик температуры охлаждающей жидкости
Датчик температуры охлаждающей жидкости установлен между головкой блока и термостатом. Датчик температуры охлаждающей жидкости имеет два контакта (в отличии от одноконтактного датчика температуры для панели приборов, который стоит рядом, не путайте). Основное функциональное назначение датчика температуры охлаждающей жидкости сродни "подсосу" на карбюраторе - чем холоднее мотор, тем богаче топливная смесь. Конструктивно датчик температуры охлаждающей жидкости представляет собой термистор (резистор), сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. Типовые значения 100 гр. - 177 Ом, 25 гр. - 2796 Ом, 0 гр. - 9420 Ом, - 20 гр. - 28680 Ом. Температура охлаждающей жидкости влияет почти на все характеристики управления двигателем. Датчик температуры охлаждающей жидкости весьма надежен. Основные неисправности - нарушение электрического контакта внутри датчика, нарушение изоляции или обрыв проводов вблизи датчика болтающимся тросиком "газа". Отказ датчика температуры охлаждающей жидкости - включение вентилятора на холодном двигателе, трудность запуска горячего мотора, повышенный расход топлива.
Проверка датчика на работоспособность производится путём подключения к выводам датчика мультиметра в режиме измерения милливольт и легким постукиванием по сердцевине датчика. При этом регистрируются скачки напряжения.
Датчик температуры охлаждающе жидкости представлен на рисунке 6.
Рисунок 6
Проверка производится с применением градусника. Нагревая и охлаждая датчик, например в воде, измеряем сопротивление датчика и сравниваем с данными в таблице 1, приведённой ниже и показаниями контрольного градусника.
Таблица 1 – Приблизительная зависимость сопротивления от температуры
| Температура, С0 | Сопротивление, Ом |
| 100 | 177 |
| 90 | 241 |
| 80 | 332 |
| 70 | 467 |
| 60 | 667 |
| 50 | 973 |
| 45 | 1188 |
| 40 | 1459 |
| 30 | 2238 |
| 25 | 2796 |
| 20 | 3520 |
| 15 | 4450 |
| 10 | 5670 |
Продолжение таблицы 1
| Температура, С0 | Сопротивление, Ом |
| 5 | 7280 |
| 0 | 9420 |
| -5 | 12300 |
| -10 | 16180 |
| -15 | 21450 |
| -20 | 28680 |
| -30 | 52700 |
| -40 | 100700 |
3.7 Датчик положения дроссельной заслонки
Датчик положения дроссельной заслонки установлен сбоку на дроссельном патрубке на одной оси с приводом дроссельной заслонки. Датчик положения дроссельной заслонки считывает показания с положения педали "газа". Основные враги датчика положения дроссельной заслонки - завод-изготовитель датчика и мойщики двигателей. Срок службы датчика положения дроссельной заслонки совершенно непредсказуем. Нарушения в работе датчика положения дроссельной заслонки проявляются в повышенных оборотах на холостом ходу, в рывках и провалах при малых нагрузках.
Датчик положения дроссельной заслонки представлен на рисунке 7.
Рисунок 7
При плавном нажатии на педаль газа, на БК должно меняться процентное открытие заслонки (0% открытия 1%-2%-3% и так далее), а при изменении напряжения на разъёме датчика между контактами “масса датчика” и “сигнал ДПДЗ”, напряжение должно меняться плавно без скачков. Если на БК происходит перескакивание % открытия (1%-2%-8%-3%), а на мультиметре происходят скачки напряжения, стоит задуматься о его замене
3.8 Датчик массового расхода воздуха
Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) установлен на корпусе воздушного фильтра. Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) измеряет количество всасываемого двигателем воздуха в кг / час. Устройство достаточно надежное. Основной враг - влага, всасываемая вместе с воздухом. Основное нарушение работы датчика массового расхода воздуха (ДМРВ) - завышение показаний на малых оборотах на 10 - 20%. Это приводит к неустойчивой работе двигателя на холостом ходу, остановке после мощностных режимов, возможны проблемы с запуском. Занижение показаний датчика массового расхода воздуха (ДМРВ) на мощностных режимах приводит к "тупости" мотора и увеличению расхода топлива. Типовое значение расхода воздуха на холостом ходу 8-10 кг / час. При 3000 об / мин - 28-32 кг / час.
Датчик массового расхода воздуха представлен на рисунке 8.
Рисунок 8
Проверка заключается в измерении напряжения покоя датчика, то-есть напрядения, которое выдает датчик, при включенном зажигании, но не запущенном двигателе. Измерение можно проводить как с помощью БК, так и с помощью обычного мультиметра. Лучше конечно если мультиметр будет не самый дешевый и китайский. Если установлен БК, нужно посмотреть параметры каналов АЦП (аналого-цифрового преобразователя). Показания должны быть 0.996В – для нового, 1,07В для уже “поплывшего” и 1,1 для убитого датчика.
Источники информации
https://www.injectorvaz.ru/?pagename=introdfull&id=5&PHPSESSID=7a49ed085a3bbc6e7e860091ba44b1a4
https://systemsauto.ru/fire/electronic.html
https://www.mpszv4.narod.ru/first.htm
https://grachev.distudy.ru/Uch_kurs/avtoelektrinica/H/H.htm