Микропроцессорная система зажигания (МПСЗ) предназначена для формирования зависимости угла опережения зажигания карбюраторного бензинового двигателя от частоты вращения коленчатого вала и давления воздуха во впускном коллекторе.
Основанием для разработки данного изделия явились следующие обстоятельства:
невозможность реализации оптимальных функциональных зависимостей углов опережения зажигания посредством центробежного и вакуумного регуляторов датчиков-распределителей, устанавливаемых на карбюраторные двигатели;
значительный начальный разброс их характеристик при поставке на сборочный конвейер;
изменение этих характеристик в процессе эксплуатации.
Что может хозяин карбюраторного автомобиля противопоставить самоуверенным впрысковым родичам? Ответ один — только МПСЗ. Незначительный объем доработок — и ваш автомобиль полностью преображается, превратившись из некогда вялого и “тупого” в мягкий, комфортный, динамичный, обладающий лучшей приемистостью и даже напоминающий впрысковой. Установка этой системы на двигатель позволяет “выжать” из него максимум на что он способен в данный момент.
Улучшение характеристик происходит из-за того, что управление зажиганием возложено исключительно на микро-ЭВМ, трамблеру же отводится только функция разносчика искры. Основным элементом МПСЗ является контроллер зажигания, разработанный согласно техническим требованиям, предъявляемым к системам зажигания автомобилей и представляющий собой достаточно простое микропроцессорное устройство, выполненное на микрочипе PIC, в памяти которого записаны таблицы с набором значений угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и абсолютного давления во впускном коллекторе двигателя. Соответствующая информация поступает с датчика-распределителя, если вариант мпсз на основе ДХ или с Датчика положения коленчатого вала, поддерживаються варианты ДУИ+ДНО, 60-2, 36-1. Дополнительным элементом полученной микропроцессорной системы зажигания является датчик абсолютного давления фирмы Freescale Semiconductor. Данный датчик служит для формирования углов опережения зажигания в зависимости от нагрузки на двигатель (разрежения во впускном коллекторе)
МПСЗ кроме своей прямой функции, выполняет управление клапаном ЭПХХ, поддерживает обороты холостого хода на заданном уровне.
Объем работ по установке МПСЗ действительно незначительный, все варианты мпсз имеют в комплекте готовый жгут проводки скросированный под конкретный автомобиль, поэтому пользователю требуеться всеголишь закрепить жгут в подкапотном пространстве и вставить разъемы. Так же немаловажным фактором являеться то, что все блоки мпсз уже запрограмированы под конкретное авто, тип двигателя, виды топлива.
После установки МПСЗ Вы получите следующие преимущества:
Уменьшение расхода топлива, за счет оптимизации сгорания топливной смеси.
Повышение динамических характеристик авто.
Работа двигателя становится эластичной, плавные переходы между передачами без потери мощности на более низких оборотах двигателя.
Режим поддержания холостого хода на заданном уровне, независимо от температуры двигателя и включенных потребителях (свет, печка и т.д.).
Для работы с ГБО предусмотрена возможность управления от вашего переключателя газ/бензин при этом происходит программное переключение МПСЗ для работы с ГБО.
Есть выход для установки тумблера, для переключения режимов (например бензин А92/А95).
Функции бортового компьютера
Регулировка октан-корректор;
Отображение основных хар-стик.
Меню 2
Включение и выключение индикации СЕ;
Включение и выключение многоискрового пуска;
Регулировка диапазона ДАД;
Регулировка поправки начального давления;
Начальный УОЗ трамблера.
Меню 3
Включение и выключение поддержки ХХ;
Регулировка ХХ;
Максимальный угол на ХХ;
Регулировка оборотов включения и выключения ЭПХХ.
Подменю 1
При вращении коленчатого вала двигателя датчик-распределитель формирует импульсы напряжения и передает их на транзисторный коммутатор. Коммутатор создает импульсы тока в цепи первичной обмотки катушки зажигания. В момент прерывания тока индуцируется ток высокого напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания. Ток высокого напряжения подается на центральный контакт распределителя. В соответствии с порядком работы цилиндров двигателя ток высокого напряжения подается по проводам высокого напряжения на свечи зажигания. Свечи зажигания осуществляют воспламенение топливно-воздушной смеси.
При увеличении оборотов коленчатого вала регулирование угла опережения зажигания осуществляется центробежным регулятором опережения зажигания.
При изменении нагрузки на двигатель регулирование угла опережения зажигания производит вакуумный регулятор опережения зажигания.
В микропроцессорных системах зажигания (МПСЗ), которые устанавливаются на части автомобилей ГАЗ, ВАЗ и «Москвич», применяется электронное управление углом опережения зажигания. Центральной частью микропроцессорной системы является контроллер (блок управления), который обрабатывает информацию, поступающую от датчиков, и в соответствии с ней, установив оптимальный для данного режима угол опережения зажигания, дает команду (иногда через коммутатор) на образование искры. Кроме того, МПСЗ выполняет функции электронного блока экономайзера принудительного холостого хода (ЭПХХ).
Автомобильный двигатель представляет собой систему, состоящую из отдельных взаимосвязанных подсистем: топливоподачи, зажигания, охлаждения, смазки и т.д., которые при функционировании образуют единое целое. Вместе с тем, скоростные и нагрузочные режимы работы двигателя зависят от скоростных режимов движения автомобиля в различных условиях эксплуатации, которые включают в себя разгоны и замедления, движение с относительно постоянной скоростью, остановки.
Водитель изменяет скоростной и нагрузочный режимы двигателя, воздействуя посредством органов управления на дроссельную заслонку. Выходные параметры двигателя (частота вращения коленчатого вала, крутящий момент, топливная экономичность, токсичность отработавших газов и т.д.) при этом зависят от состава топливо-воздушной смеси и величины угла опережения зажигания. Кроме управляющих воздействий, на выходные параметры двигателя оказывают влияние внешние случайные возмущения – изменение параметров внешней среды (температура, атмосферное давление, влажность воздуха), изменение свойств топлива и масла и т.д. Следует также отметить, что из-за сложности конструкции, наличия допусков на размеры деталей, расхождения конструктивных параметров (степени сжатия, геометрии впускного и выпускного трактов и т.д.) отличаются не только выходные параметры одной и той же модели, но и отдельных цилиндров многоцилиндрового двигателя. С учетом этого возникает проблема обеспечения оптимального управления двигателем для различных условий.
Возможность оптимального (рационального) управления двигателем, особенно при его работе в сложных условиях городской езды, появилась с развитием комплексных электронных систем автоматического управления двигателем (ЭСУД).
В современных двигателях широко применяют системы с цифровым способом управления работой системы зажигания (с применением сначала 8-, затем 16- и в настоящее время 32-разрядных процессоров). Их называют микропроцессорными системами управления (МПСУ). Система может использовать как механические регуляторы, так и электронное управление.
Компоновка микропроцессорной системы зажигания. Для управления двигателем микропроцессор (МП) должен получить сигналы от следующих датчиков (рис. 11.10): значение угла поворота колен-
Рис. 11.10. Структурная схема цифровой системы зажигания:
7, 2,3,4 — датчики соответственно углового положения и частоты вращения коленчатого вала, нагрузки и температуры; 5 — интерфейс; 6 — узел обработки данных; 7 — ПЗУ; 8 — коммутатор; ЭбУ— электронный блок управления; КЗ — двухвыводные катушки зажигания
чатого вала — от датчика-формирователя импульсов (датчик синхронизации) (ДС); в.м.т. первого цилиндра — от датчика начала отсчета (НО); значение нагрузки — от датчиков расхода воздуха (ДР), положения дроссельной заслонки (ДЗ), температуры охлаждающей жидкости (TQ ж), а также от датчика детонации (ДД). При работе с нейтрализатором в системе должен быть еще датчик, определяющий количество свободного кислорода в отработавших газах, — А,-датчик (или А,-зонд). Он обеспечивает работу двигателя при а = 1.
Микропроцессор (МП, но очень часто обозначается как электронный блок управления — ЭБУ, контроллер и т.д.) получает сигналы от датчиков через интерфейс.
Интерфейс — ряд устройств, которые служат для согласования входных сигналов с работой МП и выходных сигналов с работой исполнительных механизмов. Получив и обработав сигналы датчиков, МП уточняет по программе, заложенной в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), величины управляющих сигналов и отдает команду в коммутатор.
Коммутатор выполняет следующие функции:
- • формирует импульс тока. Амплитуда и длительность его должны обеспечить необходимое вторичное напряжение и энергию искры;
- • обеспечивает момент искрообразования в соответствии с характером управляющего импульса, поступающего на вход коммутатора;
- • стабилизирует параметры выходного импульса при колебаниях напряжения бортовой сети и воздействии других внешних факторов.
К дополнительным функциям коммутатора относятся: предотвращение возможности прохождения тока через первичную обмотку при включенном зажигании и неработающем двигателе; защита от импульсов перенапряжения при ошибках в работе датчика Холла; ограничение амплитуды вторичного напряжения в аномальных условиях (режим открытой цепи).
Двухканальный коммутатор имеет два выходных транзистора, которые попеременно коммутируют ток в первичной обмотке катушек зажигания с электронным распределением. В России выпускается двухканальный коммутатор 64.3734—20 на базе интегральных схем. Все каскады смонтированы в одном блоке. Коммутатор выдает сигналы управления на катушки зажигания.
У четырехцилиндровых двигателей применяют две 2-выводные или одну 4-выводную катушки зажигания. Одна катушка обеспечивает одновременно создание искры в первом и четвертом цилиндрах, а вторая — во втором и третьем. Когда в первом цилиндре конец сжатия и свеча работает на воспламенение, то в четвертом цилиндре в это время конец выпуска, поэтому искра проскакивает вхолостую. Аналогично через пол-оборота работает вторая катушка на второй и третий цилиндры. Такая система исключает механический распределитель.
Электронное управление зажиганием. Коммутатор работает совместно с контроллером — электронным устройством для управления углом опережения зажигания в зависимости от режима работы двигателя (частоты вращения, разрежения, нагрузки, теплового режима, токсичности газов и т.д.). Его также используют для управления ЭПХХ. Контроллер может быть отдельным устройством или в одном блоке с коммутатором. Серийно выпускаются контроллеры (в одном блоке с коммутатором) серии МС2715.03 (для ВАЗ и др.), МС2713.01 (для ЗИЛ-431410).
Эти контроллеры имеют определенную зависимость тока разрыва от частоты вращения. Время накопления энергии в первичной обмотке катушки зажигания в зависимости от частоты вращения
где авкл — угол включенного состояния транзистора; лд — частота вращения коленчатого вала.
С уменьшением частоты вращения увеличиваются время накопления энергии, ток разрыва и ток рассеивания в катушке, коммутаторе и добавочных сопротивлениях. Поэтому появились системы с нормируемым временем накопления энергии, в которых контроль ведется по минимальному времени, необходимому для достижения заданного значения тока разрыва. Для этого в коммутатор вводят специальный электронный регулятор времени накопления.
Обычно ток управления от датчиков достаточно мал, поэтому в схему вводят схему предварительного усиления и формирования сигнала. Для получения определенного значения вторичного напряжения независимо от режима работы двигателя применяют программные регуляторы адаптивного, а затем и программируемого типа. Они представляют интеграторы, определяющие для каждого режима значение опорного управляющего напряжения, и компараторы, обеспечивающие независимо от продолжительности сигнала датчика на входе в выходной транзистор сигнал определенной длительности, что обеспечивает заданные значения вторичного напряжения и энергии искры.
Адаптивный регулятор позволяет за счет введения специальной обратной связи поддерживать постоянство уровня тока в катушке. Он приспосабливается к изменению внешних факторов (например, изменению напряжения питания). Этот тип регулятора обеспечивает «жесткую» логику математических моделей, определяющих зависимости характеристик двигателя от различных факторов. Это означает, что для каждой модификации двигателя нужно разрабатывать свою модель логики. Математически можно вывести достаточно простые (относительно) зависимости. Система не гибкая.
Системы управления с памятью имеют программное построение — в них заложена функциональная связь между различными устройствами других систем управления, характеристики которых хранятся в памяти (ПЗУ) в виде комбинации чисел (очень большой объем информации).
В качестве примера на рис. 11.11 приведена калибровочная характеристика оптимальных углов опережения зажигания. Их получают по результатам очень большого числа опытов. Каждое пересечение линий — это значение угла для одного испытания. Полученные точки в виде нескольких тысяч комбинаций чисел хранит ПЗУ. Это позволяют сделать 16- и 32-разрядные процессоры.
Микропроцессорные системы на базе 16- и 32-разрядных процессоров — системы IV поколения. Это уже мини-ЭВМ с широким спектром задач управления системой зажигания, системой питания, с учетом многих факторов и параметров, влиянием на все показатели двигателя и всех других агрегатов и автомобиля в целом.
Рис. 11.11. Калибровочная характеристика цифровой (а) и традиционной (б) систем зажигания
