Какими устройствами в электронных системах зажигания заменен прерыватель контактной системы?

Как работает бесконтактная система зажигания с нерегулируемым временем накопления энергии и в чем ее недостаток?

В чем преимущество бесконтактной система зажигания с регулированием времени накопления энергии и как работает ее электронная схема?

Электронные устройства управления

Моментом зажигания

По принципу действия электронные устройства управления моментом зажигания могут быть классифицированы на аналоговые и дискретные. Все они основаны на том, что вырабатываемый датчиком положения коленчатого вала сигнал формируется соответствующим образом и подается на коммутатор первичного тока, т.е. отсутствует жесткая механическая связь между датчиком и катушкой зажигания.

Электронные устройства управления устраняют недостатки механических автоматов, которые состоят в следующем:

Ø механические автоматы реализуют, как правило, простейшие характеристики, что сказывается на работе двигателя отрицательно - теряется мощность и экономичность;

Ø со временем пружины автоматов ослабляются, и требуется их регулировать или заменять;

Ø большая инерционность срабатывания и гистерезис;

Ø из-за испарение и стекания смазки требует периодичного обслуживания.

Созданию систем зажигания, основанных на аналоговом принципе получения и обработки информации, способствует, прежде всего, их невысокая стоимость и простота построения.

В дискретных системах управления управляющая зависимость записывается в постоянное запоминающее устройство, откуда в дальнейшем, в зависимости от режима работы двигателя, считывается тот или иной угол опережения зажигания. Преимуществом дискретных систем управления являются меньшая по сравнению с аналоговыми системами подверженность влиянию изменения внешних условий (температуры, напряжения питания), а также возможность получения оптимальных управляющих характеристик.

Дискретные системы управления можно разделить на два класса: цифровые системы (или системы управления с жесткой логикой) и микропроцессорные системы управления (или системы с программируемой логикой).

Цифровые системы зажигания представляют собой небольшие, различные по сложности вычислители, порядок работы которых задается специальным алгоритмом, реализуемым при помощи соединенных в определенной последовательности цифровых интегральных схем. Они являются более простыми, надежными и дешевыми по сравнению с микропроцессорными системами управления. Однако они не позволяют реализовать управление углом опережения зажигания с учетом большого числа параметров вследствие значительного увеличения аппаратурных затрат.

Развитие микропроцессорной системы зажигания идет по пути усложнения управляющих зависимостей. Управление углом опережения зажигания осуществляется в зависимости не только от частоты вращения коленчатого вала, нагрузки и температуры двигателя, но также и от других параметров, например температуры всасываемого воздуха, положения дроссельной заслонки, включенной передачи.

Вычислительный модуль подобных систем представляет собой совокупность аппаратно соединенных функциональных устройств (счетчиков, регистров, триггеров и т.д.).

Программируемые системы явились промежуточным шагом к системам управления углом опережения зажигания (УОЗ) на базе микропроцессоров и микроЭВМ.

Первые системы, в которых в качестве вычислительного блока использовался микропроцессор, были разработаны фирмами Chraysler (Lean Burn, 1976), Delko Elektronics (Misar, 1977), Ford (EEC-1, 1978).

В этих системах также используются принцип программного регулирования, в качестве недостатков которого следует отметить:

Ø низкую эффективность, обусловленную необходимостью одновременного учета большого числа параметров со сложными функциональными связями;

Ø высокую стоимость системы, связанную с большим числом точных датчиков, удовлетворяющих требованиям эксплуатации автомобиля;

Ø низкую точность воспроизведения оптимальных параметров, связанную с технологическим разбросом характеристик двигателя и воздействием случайных факторов эксплуатационного характера, трудно или совсем не поддающихся прогнозированию при составлении программ регулирования.

Кроме выше названных, появляются системы программного регулирования, имеющие обратные связи (смешанные системы, или, так называемые замкнутые системы управления УОЗ), в которых значение УОЗ изменяется с учетом ряда входных параметров двигателя.

В большинстве случаев разработчики пытаются использовать параметры обратной связи, косвенно характеризующие параметры оптимизации системы контроля детонации, системы обеднения состава смеси, системы стехиометрического контроля состава смеси по содержанию кислорода в продуктах сгорания.

По способу управления моментом искрообразования замкнутые системы можно разделить на адаптивные и экстремальные.

В адаптивных системах управления момент искрообразования, определяемый по заранее заданной программе, корректируется в зависимости от того или иного выходного параметра двигателя. К адаптивным системам можно отнести системы контроля детонации, а также системы, учитывающие содержание кислорода в выхлопных газах. Они обеспечивают большую эффективность регулирования угла опережения зажигания и свободны от вышеуказанных недостатков программируемых систем автоматического управления. В адаптивных системах осуществляется непрерывный поиск оптимума по заданному параметру.

В экстремальных системах управления оптимальный момент искрообразования определяется не по заранее заданному полю характеристик, а по максимальному значению одного из выходных параметров двигателя. К таким системам можно отнести системы управления по максимуму индикаторной мощности, по максимуму крутящего момента на коленчатом валу двигателя и т.д.

Примером замкнутой системы управления моментом искрообразования может также служить система зажигания, использующая для регулирования угла опережения зажигания параметры распространения фронта пламени при сгорании топливно-воздушной смеси.

Экспериментальные исследования показали, что для достижения максимальной мощности и экономичности двигателя при распространении пламени в камере сгорания, его фронт должен достигать стенок камеры в промежутке угла поворота коленчатого вала 10-20°. Это условие используется для определения оптимального значения УОЗ.

Основной трудностью при создании замкнутых систем управления является управление УОЗ при неустановившихся режимах работы двигателя. Поэтому для регулирования момента искрообразования в настоящее время используют системы с разомкнутым управлением, а управление по замкнутому контуру используют в качестве коррекции при установившихся режимах работы двигателя.

Необходимо отметить, что проведенных исследований регулирования УОЗ на системах зажигания, основанных на аналоговом принципе получения и обработки информации, крайне недостаточно. Хотя по сравнению с микропроцессорной системой и другими электронными системами зажигания аналоговая электромеханическая система имеет ряд преимуществ (простота конструкции, невысокая стоимость, хорошая ремонтопригодность, малая трудоемкость изготовления), она имеет некоторые недостатки, например ограничение реализуемых характеристик.