Электронная система зажигания двигателей семейства ВАЗ (рис. 1.29) содержит аккумуляторную батарею 1, сообщенную через главное реле 3 и выключатель 5 с ЭБУ 21 и через электрический контакт 11 с модулем зажигания 13. В модуле зажигания расположены две катушки зажигания (12 и 15), два устройства согласования (9 и 79), силовые транзисторы (10 и 18), сообщенные со свечами зажигания 14. ЭБУ управляет модулем, подавая сигнал по цепям управления зажиганием одновременно на первый и четвертый и соответственно второй и третий цилиндры. Такое распределение искры по цилиндрам называется методом холостой искры.
Рис. 1.29. Принципиальная схема системы зажигания: 1 - аккумуляторная батарея; 2, 4, 7 - электрическая цепь; 3 - главное реле системы зажигания; 5 - выключатель зажигания; 6 - электрическая цепь питания; 8, 20 - контакт модуля зажигания; 9, 19 - согласующее звено; 10, 18 - транзистор; 11 - электрический контакт; 12, 15 - катушка зажигания; 13 - модуль зажигания; 14 - свеча зажигания; 16 - контакт; 17, 23 - электрическая цепь «массы»; 21 - блок управления; 24 - защитная оболочка; 25 - датчик положения КВ; 26 - площадка; 27 - задающий диск; 28 - электрическая цепь; 29 - предохранитель
В состав системы включены две катушки с опорным искрообразованием, четыре свечи зажигания, высоковольтные провода и конденсатор для подавления радиопомех. Катушки крепятся к специальному кронштейну, расположенному в средней части блока цилиндров. На блоке установлен конденсатор радиопомех. Каждая катушка образовывает искру одновременно в двух цилиндрах, находящихся в ВМТ.
Система зажигания представляет собой электронную, высокой энергии систему. Блок управления по сигналам датчиков определяет момент зажигания и выдает управляющие импульсы на модуль зажигания, в котором объединены две катушки зажигания и коммутатор. Модуль зажигания закреплен на блоке цилиндров двигателя со стороны размещения свечей зажигания.
Система зажигания не имеет подвижных деталей. Она не требует обслуживания и регулировок в эксплуатации. Для точного расчета момента зажигания ЭБУ использует частоту вращения и положение КВ двигателя, массовый расход воздуха, положение дроссельной заслонки, температуру охлаждающей жидкости и наличие детонации.
В системе зажигания применяют метод распределения искры, называемый методом «холодной» искры. Цилиндры двигателя объединены в пары 1-4 и 2-3.
Модуль зажигания по сигналам блока управления выдает импульсы высокого напряжения на свечи зажигания. Причем включаются сразу две свечи - первого и четвертого или второго и третьего цилиндров. Искрообразование происходит одновременно в цилиндре, находящемся в конце такта сжатия (рабочая искра), и в цилиндре, где заканчивается такт выпуска (холостая искра). Если поршень первого цилиндра находится в ВМТ в конце такта сжатия, то поршень четвертого цилиндра находятся в ВМТ в конце такта выпуска. На искру в свече зажигания четвертого цилиндра идет незначительная энергия, а основная энергия направляется на свечу зажигания первого цилиндра.
Модуль зажигания 13 включает в себя коммутатор и катушки зажигания 12 и 15. Система зажигания содержит четыре электрические цепи. Напряжение электрической цепи питания 6 поступает с выключателя зажигания 5 на контакт 8 модуля зажигания.
Датчик 25 положения КВ двигателя электрической цепью связан с ЭБУ и задающим диском 27 с площадкой 26. Цепь питания обеспечивает подачу напряжения 12 В через предохранитель 29 (15 А) на контакт 11 модуля зажигания 13. Электрическая цепь «массы» соединена с «массой» автомобиля 17 и осуществляется с торца крышки головки цилиндров на контакт 16 модуля зажигания 13.
Блок управления 21 формирует и подает электрический сигнал через цепь управления зажиганием первого и четвертого цилиндров на контакт 8 модуля зажигания (полученный сигнал используется для коммутации первичного тока катушки и выдачи высокого напряжения на свечи первого и четвертого цилиндров), а также формирует и подает электрический сигнал через цепь управления зажиганием второго и третьего цилиндров на контакт 20 модуля зажигания (сигнал используют для коммутации первичного тока катушки и выдачи высокого напряжения на свечи зажигания второго и третьего цилиндров).
Для правильного управления ЭМФ ЭБУ учитывает различные факторы, влияющие на работу двигателя. ЭБУ регистрирует изменение сопротивления датчиков температуры и в зависимости от величины их сопротивления управляет работой корректирующего устройства, согласовывающего продолжительность впрыска с температурой. ЭБУ связан с первым датчиком давления, подающим данные давления в ВТ.
Второй датчик предназначен для обогащения горючей смеси на режимах полной нагрузки. Для определения количества дополнительного топлива в режиме ускорения существует связь между ЭБУ и датчиком, учитывающим положение дроссельной заслонки ВТ. Датчик прекращает подачу топлива на работу двигателя в режиме XX и включается при открытии дроссельной заслонки на 2°. При открывании дроссельной заслонки с датчика на ЭБУ подаются импульсы, по которым определяется количество дополнительного топлива в режиме ускорения. Система ускорения блокируется при закрытии дроссельной заслонки.
Комплексная система управления двигателем включает подсистему управления впрыскиванием топлива и подсистему управления углом опережения зажигания (УОЗ).
Усилитель зажигания. В бесконтактной системе зажигания включение и выключение первичной обмотки катушки зажигания происходит по сигналу ЭБУ. Однако этот сигнал, который достигает 8-10 А, не обладает необходимой мощностью для управления током катушки. Поэтому в цепь управления катушкой включен усилитель мощности, который по существу выполняет роль электронного ключа (электронный коммутатор).
Система не имеет регулировок (в том числе и угла опережения зажигания), так как управление зажиганием осуществляет ЭБУ. Модуль зажигания получает сигнал от датчика положения коленчатого вала, обрабатывает его и посылает в ЭБУ с частотой, равной одному импульсу за 180° поворота КВ. Модуль зажигания также посылает сигнал для работы тахометра в комбинации приборов. При оборотах двигателя до 500 мин-1 зажиганием управляет модуль зажигания путем включения каждой катушки с заданным интервалом только на базе данных частоты вращения коленчатого вала.
Карта зажигания - это трехмерная таблица, хранящаяся в памяти ЭБУ, в которой помещены оптимальные значения опережения в зависимости от скорости и нагрузки двигателя. Получив сигналы соответствующих датчиков, ЭБУ обращается к этой таблице, из которой и выбирается требуемое значение опережения, соответствующее текущим условиям работы двигателя. В некоторых случаях, при поступлении дополнительной информации с датчиков, ЭБУ корректирует опережение. Если с датчика детонации поступает информация о начале детонации в каком-то цилиндре, то ЭБУ уменьшает опережение. Алгоритм такой корректировки зависит от модели ЭБУ. Некоторые ЭБУ имеют устройство для тонкой регулировки частоты вращения на режимах XX.
Фрагмент принципиальной схемы электрических соединений основных функциональных элементов автомобиля «Лада-110» (рис. 1.30) содержит ЭБУ 29; датчик детонации 33; датчик температуры 34; датчик положения дроссельной заслонки 35; ДМРВ 36; датчик 37 поворота КВ; датчик 38 частоты вращения КВ; пневматический клапан 24 холостого хода с шаговым электромотором; ЭБН 25 и комплект датчика уровня топлива, сообщенный через реле 7 с модулем зажигания 2 и ЭМФ 7; датчик кислорода 27; продувочный вентиль 22; сигнальную лампу 20; диагностическую колодку 26, сообщенную с ЭМФ 1, датчиком кислорода 27 и указателем 21 уровня топлива и его запаса; основное реле 9, сообщенное с модулем зажигания 2 и ЭБУ 29; вентилятор 15, подключенный через реле 16 и выключатель 19. Система снабжена предохранителями 3, 4, 6, 8, 10, 17, 18, 23. ЭБУ получает сигналы по каналам 30-32 соответственно к счетчику пути, электронному спидометру и тахометру.
Рис. 1.30. Электрическая схема соединений автомобиля семейства «Самара»: 1 - форсунки; 2 - модуль зажигания; 3, 4, 6 - предохранитель 10 А; 5, 8 - предохранитель 15 А; 7 - реле бензонасоса; 9 - основное реле; 10 - предохранитель 30 А; 11, 12, 13, 14 - электрические провода; 15 - электрический вентилятор; 16 - реле электрического вентилятора; 17, 18 - предохранитель 8 А; 19 - датчик электрического вентилятора; 20 - сигнальная лампа; 21 - электрическая цепь указателя запаса и уровня топлива; 22 - продувочный вентиль; 23 - предохранитель 10 А; 24 - пневматический клапан XX с шаговым электродвигателем; 25 - ЭБН и комплект датчика уровня топлива; 26 - диагностическая колодка; 27 - датчик кислорода; 28 - электрическая цепь кондиционера; 29 - электронный блок управления; 30 - электрическая цепь датчика счетчика пути; 31 - электрическая цепь датчика электронного спидометра; 32 - сигнал к тахометру; 33 - датчик детонации; 34 - датчик температуры; 35 - датчик положения дроссельной заслонки; 36 - датчик массового расхода воздуха; 37 - датчик поворота КВ; 38 - датчик частоты вращения КВ
Кондиционер получает сигнал по цепи 28 от его выключателя на панели приборов. Получив такой сигнал, ЭБУ сначала подстраивает РХХ для компенсации дополнительной нагрузки на двигатель от компрессора кондиционера, а затем включает реле, управляющее работой компрессора кондиционера.
Электрический вентилятор 15 включается и выключается ЭБУ в зависимости от температуры двигателя, частоты вращения КВ, работы кондиционера и других факторов. Его включают с помощью вспомогательного реле, расположенного под консолью панели приборов с правой стороны, при температуре охлаждающей жидкости выше 104°С или при запросе на включение кондиционера. Электрический вентилятор выключается после падения температуры охлаждающей жидкости ниже 101°С, после выключения кондиционера или остановки двигателя.
Микропроцессорная система управления зажиганием современных двигателей (рис. 1.31) содержит ЭБУ 7, датчики первичной информации 1-6, сообщенные с ЭБУ 7, выключатель зажигания 8, сообщенный с катушкой зажигания 9 и выходным каскадом 10, и электрическую цепь распределителя зажигания 11.
Рис. 1.31. Принципиальная схема микропроцессорной системы управления зажиганием: 1 - датчик детонации; 2 - датчик положения дроссельной заслонки; 3 - датчик температуры всасываемого воздуха; 4 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 5 - датчик нагрузки; 6 - датчик частоты вращения; 7 - блок управления; 8 - выключатель; 9 - катушка зажигания; 10 - выходной каскад; 11 - провод к распределителю зажигания: I - каскад обработки сигнала детонации; II - АЦП; III - входной формирователь импульсов; IV - блок питания; V - ОЗУ; VI - ППЗУ; VII - микропроцессор
ЭБУ выполнен на базе МП VII, содержащего входной формирователь III импульсов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) II, каскад I обработки сигнала детонации с помощью датчика 1, ОЗУ V и ПЗУ VI, сообщенные с МП VII.
Входные аналоговые сигналы в АЦП II преобразуются в сигналы, представляющие собой электрический ток с изменяющимися параметрами (напряжением, силой тока). ЭБУ снабжен блоком питания IV, напряжение которого составляет 5 В.
В ПЗУ заложена матрица оптимальных величин углов опережения зажигания. Датчик, установленный над специальным (маркерным) диском, позволяет определить угловое положение КВ двигателя, а датчик 6 - частоту его вращения. В конструкции датчика использован индукционный принцип. Датчик абсолютного давления 5, связанный с ВТ, обеспечивает определение нагрузочного режима двигателя. После получения информации о частоте вращения КВ и нагрузке двигателя ЭБУ 7 выбирает из записанной в ППЗУ матрицы оптимальное значение угла опережения зажигания.
Бесконтактная система зажигания получает информацию о частоте вращения КВ от катушки зажигания и обрабатывает ее в ЭБУ. Сигналы проходят формирователь III импульсов прямоугольной формы и поступают на делитель частоты, преобразующий частоту импульсов в соответствии с порядком зажигания.
Формирование импульса соответствует началу работы ЭБУ, обеспечивающего впрыскивание один раз за один оборот КВ независимо от положения впускного клапана. Длительность импульсов впрыскивания ЭБУ зависит от количества воздуха и частоты вращения КВ двигателя. При необходимости длительность импульса корректируют в зависимости от показаний датчиков температуры охлаждающей жидкости 4 и всасываемого воздуха 3, формирующих сигнал выходного каскада 10.
В микропроцессорных системах зажигания выходной каскад работает без ограничения тока на всех режимах частоты вращения КВ. Стабилизация тока разрыва на заданном уровне (6,5-8,5 А) осуществляется МП за счет поддержания оптимальной продолжительности протекания тока по первичной обмотке катушки зажигания на основании информации, хранящейся в памяти ЭБУ.
Функциональная схема МКСУД (рис. 1.32) содержит датчики 1-14 первичной информации, ЭБУ 25, ЭМФ 23 и систему зажигания 24. Датчики первичной информации представляют собой входные сигналы I (температура, давление), превращающиеся в преобразователе II в аналоговые сигналы, способные принимать входные промежуточные значения между минимальным и максимальным. В ЭБУ 25 от датчиков 1-14 поступают аналоговые сигналы, преобразующиеся в АЦП в цифровую информацию. МП 18 обрабатывает полученную информацию по программе, заложенной в блоке памяти ППЗУ 19, с использованием блока (ОЗУ) 20 оперативной памяти.
Рис. 1.32. Функциональная схема управления системами впрыска топлива и зажигания ДВС: 1 - датчик частоты вращения КВ двигателя; 2 - датчик углового положения КВ двигателя; 3 - датчик объема всасываемого воздуха; 4 - датчик температуры всасываемого воздуха; 5 - датчик положения дроссельной заслонки; 6 - датчик режима пуска двигателя; 7 - датчик детонации; 8 - датчик компрессии двигателя; 9 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 10 - датчик напряжения аккумуляторной батареи; 11 - датчик адсорбера; 12 - датчик рециркуляции ОГ; 13 - датчик засоренности воздушного фильтра; 14 - λ-зонд; 15 - АЦП; 16, 18 - МП; 17 - входные электрические импульсы; 19 - ППЗУ; 20 - ОЗУ; 21, 22 - каскады усиления функциональных систем двигателя; 23 - электромагнитные форсунки; 24 - модуль системы зажигания; 25 - блок управления; I - входной сигнал датчика (датчик первичной информации); II - преобразователь входного сигнала; III и IV - электрические цепи соответственно аналогового сигнала, АЦП и МП; IV - аналоговый цифровой преобразователь; V - цифровые сигналы «0» или «1»; VII и IX - выходные каскады; VIII - каскады усилителя мощности; X - управляемые системы двигателя
Выходные сигналы ЭБУ имеют малую мощность. После прохождения их через выходные каскады усиления они превращаются в команды, воздействующие на системы питания и зажигания.
Зависимость между расходом воздуха и величиной угла поворот дроссельной заслонки нелинейная. Потенциометр преобразует электрическое сопротивление цепи в изменяющееся электрическое напряжение. Полученный сигнал подают в ЭБУ с учетом расхода воздуха и мгновенной частоты вращения КВ. Определяют количество воздуха, поступающего за один ход поршня. ЭБУ корректирует количество впрыскиваемого топлива в соответствии с сигналом, получаемым от барометра, совмещенного с потенциометром.
МКСУД использует единую сеть датчиков. Системы первого поколения снабжены элементами управления подачи топлива и зажигания. Современные конструкции дополнительно обеспечивают функции управления системами рециркуляции ОГ, продувки угольного адсорбера, поддержания заданной температуры охлаждающей жидкости, а также автоматической коробки передач.
МКСУД содержит центральный процессор. МП 18 обрабатывают полученную информацию по программе, заложенной в блоке памяти, с использованием блока оперативной памяти. Выходные сигналы микро-ЭВМ не могут быть использованы для непосредственного управления зажиганием, ЭМФ и ЭБН из-за малой их мощности. После прохождения сигналов через выходные каскады усиления 21 и 22 они превращаются в электрические сигналы, воздействующие на системы питания и зажигания.
Основными компонентами электронных систем зажигания являются ЭБУ, коммутаторы, датчики, катушки зажигания и свечи. Из наиболее важных датчиков следует отметить датчики нагрузки, частоты вращения и/или положения, детонации и температуры.
Датчик скорости автомобиля устанавливается на коробке передач между приводом спидометра и наконечником гибкого вала привода спидометра. Принцип действия датчика основан на эффекте Холла. Датчик выдает на ЭБУ прямоугольные импульсы напряжения с частотой, пропорциональной скорости вращения ведущих колес.
Реле ЭБН размыкает цепь напряжения топливного насоса при включенном зажигании и остановленном двигателе. Реле ЭБН сохраняет цепь напряжения замкнутой в течение всего времени, пока поступает импульс от катушки зажигания, и предотвращает подачу топлива в случае аварии с целью снижения опасности воспламенения.
Реле скорости двигателя замыкает цепь напряжения клапана уменьшения подачи топлива при скорости, превышающей минимальную скорость двигателя при разомкнутом реле.
В системе зажигания применяется модуль зажигания, состоящий из двухканального коммутатора и двух двухвыводных катушек зажигания. Система зажигания не имеет подвижных деталей и не имеет регулировок, так как управление зажиганием полностью электронное.
В системе зажигания применяют метод распределения «холостой» искры. Цилиндры двигателя объединяются в пары - первый и четвертый (1-4), второй и третий (2-3). Высоковольтные импульсы подаются на соответствующую пару свечей зажигания (1-4 и 2-3). Искрообразование идет одновременно в двух цилиндрах: в цилиндре, в котором заканчивается такт сжатия (рабочим искра), и в цилиндре, в котором происходит такт выпуска («холостая» искра). Аналогичный процесс повторяется, когда цилиндры меняются ролями.
В связи с постоянным направлением тока в первичной и вторичной обмотках, ток искрообразования одной свечи протекает с центрального электрода на боковой, а второй - с бокового на центральный. Система зажигания имеет следующие четыре цепи: цепь питания, цепь «массы», цепи управления зажиганием 1-4 и 2-3 цилиндров.
Принципиальная схема лазерно-искровой системы зажигания приведена на рис. 1.33. Двигатель 26 содержит систему питания с электронным управлением топливоподачи и лазерно-искровую систему зажигания 13 с ЭБУ.
Рис. 1.33. Принципиальная схема лазерно-искровой системы зажигания газового двигателя с электронной системой управления: 1 - микропроцессорная система зажигания; 2 - электрическая цепь; 3 - формирователь (преобразователь) импульсов; 4, 6, 8 - электрическая цепь; 5 - электронный блок управления; 7 - блок накачки; 9 - активная головка лазера; 10 - согласующее устройство; 11, 14 - световод; 12 -оптический усилитель; 13 - лазерная система управления; 15 - оптический блок формирования луча; 16 - электрическая цепь к системе зажигания; 17 - регулятор давления топлива; 18 - форсунка; 19 - впускной трубопровод; 20 - впускной клапан; 21 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 22 - электрическая цепь датчиков; 23 - датчик детонации; 24 - выпускной трубопровод; 25 - λ-зонд; 26 - двигатель; 27 - датчик положения распределительного вала; 28 - датчики внешней среды
Датчик частоты вращения установлен на корпусе. Длительность управляющих импульсов и цикловой подачи топлива определяются величиной расхода воздуха во впускном трубопроводе двигателя. При этом включается дополнительный резистор, включенный в цепь хронирующего каскада, что приводит к возрастанию длительности управляющего импульса и, следовательно, к обогащению смеси.
В случае резкого увеличения расхода воздуха (разгон автомобиля) срабатывает система ускорения, в результате на выходе формирователя импульсов создается последовательность коротких импульсов, обеспечивающих дополнительную подачу топлива для интенсивного разгона автомобиля.
Датчик расхода воздуха содержит корпус с отверстиями для крепления и центральное отверстие для прохода воздушного пойма, тонкую нить чувствительного термокомпенсационного элемента, подключенного к электрической схеме.
ЭБУ сообщен с датчиками положения дроссельной заслонки и расхода воздуха. Система содержит датчик температуры охлаждающей жидкости 21, маркерный диск, датчик частоты вращения КВ и регулятор XX.
Лазерно-искровая система управления 13 содержит микропроцессорную систему зажигания 1, связанную электрической цепью 2 с формирователем 3 импульсов системы зажигания. Формирователь 3 импульсов электрической цепью 4 сообщен с электронным блоком управления 5.
Электронный блок управления 5 через электрическую цепь 6 сообщен с блоком накачки 7, связанным через электрическую цепь 8 с активной головкой 9 лазера. Головка лазера снабжена согласующим звеном 10, связанным через световод 11 с оптическим усилителем 12. Оптический усилитель 12 через световод 14 соединен с оптическим блоком 15 формирования луча. Блок 15 электрической цепью сообщен с микропроцессорной системой зажигания 1.
Система управления опережением зажигания может содержать штатную электронную систему, устанавливаемую на автомобиле. Датчиками внешней среды могут быть параметры влажности воздуха, состава ОГ, температуры ОГ и охлаждающей жидкости и других параметров среды, к которой необходимо адаптироваться. Усилитель мощности выполнен в виде транзистора, работающего в классе А, или как усилитель с широтно-импульсной модуляцией. Транзистор связан с обмоткой катушки электромагнитной форсунки 18 и выходом регулятора напряжения.
Регулятор напряжения выполнен в виде операционного усилителя, соединенного электрической цепью с датчиком расхода воздуха, усилителем и функциональным преобразователем.
Система регулирования заданной температуры датчика расхода воздуха содержит нити накаливания и компенсации соответственно, сообщенные с операционным усилителем и транзистором. Датчик расхода воздуха действует по принципу термического анемометра, содержащего проволоку накаливания, температуру которой поддерживают с помощью системы регулирования температуры. Количество теплоты, отводимое в воздушный поток, является функцией расхода воздуха.
Импульсы переменной длительности, управляющие клапанами электромагнитных форсунок 18, формируются в электронном блоке 5. Сигналы с датчиков воздушной среды позволяют адаптировать систему питания к параметрам, удовлетворяющим требованиям двигателя. При этом нелинейная адаптация достигается вводом сигналов датчика через входы функционального преобразователя, а линейная - через входы регулятора напряжения.
Количество поступающего воздуха в цилиндры двигателя содержит информацию о параметрах, влияющих на необходимое количество топлива, поэтому число корректирующих параметров в данной системе уменьшено. Количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя за единицу времени, пересчитывается на один ход поршня путем деления его на частоту вращения КВ двигателя.
Ширина сигнала преобразователя (формирователя), управляющего делителем, содержит информацию, относящуюся к одному ходу поршня. Ширина импульса пропорциональна промежутку между двумя импульсами зажигания, т.е. обратно пропорциональна частоте вращения КВ двигателя. Выходное напряжение расходомера воздуха поступает на вход преобразователя, управляющего делением и определяющего ширину прямоугольных импульсов, появляющихся на его выходе.
Преобразователь переключается под действием импульсов, поступающих от датчика частоты вращения (электрических импульсов). Микропроцессорный электронный блок управления 5 позволяет на основе информации о частоте вращения КВ и количестве засасываемого воздуха осуществить управление электромагнитной форсункой 18.
Блок управления системой топливоподачи и зажигания работает в диапазоне от 6 до 16 В. Управляющие сигналы поступают от датчиков частоты вращения, расхода воздуха, температуры воздуха и охлаждающей жидкости. Обработав их, микропроцессорный блок формирует электрические импульсы напряжения определенной длительности для управления работой форсунки в зависимости от частоты вращения, а также корректирует длительность управляющих импульсов в зависимости от температуры охлаждающей жидкости и воздуха на впуске.
Функциональный преобразователь предназначен для формирования управляющего импульса в соответствии с требуемой коррекцией. Он осуществляет обогащение горючей смеси, необходимое при пуске и прогреве двигателя, а также на режимах холостого хода и полной его нагрузке.
Блок управления получает от датчиков информацию о пуске двигателя, о работе системы холостого хода и полной нагрузке двигателя. Блок управления 5 вырабатывает прямоугольные импульсы напряжения, необходимые для открытия на определенное время электромагнитных газовых форсунок. Система впрыска ГСН (газ нефтяной сжиженный) имеет высокое быстродействие по сравнению с эжекционной.
Лазерно-искровая свеча зажигания (рис. 1.34) содержит корпус 6 с боковым электродом 12, контактный стержень 4, разменянный в изоляторе 5 корпуса 6 и снабженный разъемом 1 для подключения световода 3, выполненного в полости стержня. Световод 3 содержит фокусирующую линзу 9.
Рис. 1.34. Принципиальная схема лазерно-искровой свечи зажигания: а - принципиальная схема свечи; б - оптический узел; 1 - разъем для световода; 2 - контактная втулка для провода высокого напряжения; 3 - световод; 4 - контактный стержень; 5 - изолятор; 6 - корпус свечи; 7 - токопроводящая заливка стеклогерметиком; 8 - центральный электрод; 9 - фокусирующая цилиндрическая линза с переменным показателем преломления; 10 - сфокусированный луч лазерного излучателя; 11 - фокальное пятно; 12 - боковой электрод; 13 - калибровочное отверстие; 14 - регулировочная втулка; 15 - активная зона; 16 - начальный участок распространения луча; 17 - опорная втулка; 18 - лазерный луч;
Особенность работы свечи зажигания заключается в подаче лазерной энергии фокусирующего луча 10 от источника лазерного излучения через световод и оптический разъем с образованием фокального пятна 11.
Трубчатый контактный стержень 4 в верхней части снабжен контактной втулкой 2 для провода высокого напряжения, а нижней частью через токопроводящую заливку 7 стеклогерметиком электрически соединен с центральным электродом 8, имеющим калиброванное отверстие 13, обеспечивающее формирование лазерного луча 18 и искрообразование.
Световод 3 оканчивается активной зоной 15, обеспечивающей формирование начального участка светового луча 16. Между активной зоной 15 и цилиндрической линзой 9 размещена опорная втулка 17. Перемещение линзы 9 ограничено втулкой 14.
Свеча управляется комбинированной системой управления, содержащей блок искрового зажигания и блок управления лазерным излучателем. Оба блока электрически взаимосвязаны через согласующее и синхронизирующее устройства.
Луч лазера проходит с помощью световода через специальное соединение во внутрь свечи. Далее луч фокусируется с помощью цилиндрической линзы и выходит в межискровой зазор в камере сгорания (КС). Линза расположена в полом центральном цилиндрическом электроде свечи.
После предварительного лазерного подогрева искрового промежутка по высоковольтному проводу, соединенному с центральным электродом, подается высоковольтный импульс воспламенения горючей смеси. Дополнительно через высоковольтную клемму подается высокое напряжение на центральный электрод от системы зажигания. Энергия лазерного луча фокусируется с помощью цилиндрической линзы в межискровом промежутке свечи. Подогрев горючей смеси в межискровом промежутке обеспечивает надежное искрообразование при относительно низком напряжении (15-20 кВ). Преимущества лазерного излучателя свечи заключаются в надежном искрообразовании при работе ДВС на бедных смесях и на различных режимах работы - пусковом, холостого хода и максимальной нагрузки.
Оптический узел формирования фокального пята в межискровой зоне является основным конструктивным элементом лазерно-искровой свечи зажигания.
Лазерный источник излучения для ДВС (далее патер) должен соответствовать определенным характеристикам, обуславливающим его использование в системе воспламенения. Определяющими являются выходная мощность излучения и КПД, показывающий долю энергии бортового источника питания автомобиля, преобразованной в излучение лазера.
Энергетические характеристики лазерно-искровой системы зажигания приведены на рис. 1.35. Энергетический уровень лазерной системы зажигания составляет 500 мДж, бесконтактно-транзисторной - 250 мДж и контактной системы зажигания - 110 мДж.
Рис. 1.35. Энергетические характеристики лазерно-искровой системы зажигания: 1 - 60°С; 2 - 25°С; 3 - 55°С; лазерно-искровая (I), бесконтактно-транзисторная (II) и контактная (III) системы зажигания
Лазерная система обеспечивает надежное воспламенение рабочей смеси на всех скоростных и нагрузочных режимах.
Схема расположения элементов системы впрыскивания топлива двигателя ЗМЗ-4062.10 приведена на рис. 1.36. Система подачи топлива включает топливный бак, снабженный датчиком 39 указателя уровня топлива. Электрический бензонасос 42 установлен под кузовом автомобиля. Фильтр тонкой очистки топлива расположен на щитке передка.
Рис. 1.36. Схема размещения приборов на автомобиле: 1 - указатель поворотов; 2 - фара; 3 - фара противотуманная; 4 - датчик электровентилятора и радиатора; 5 - сигнал; 6 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 7 - датчик температурного состояния двигателя; 8 - электровентилятор охлаждения радиатора; 9 - свеча зажигания; 10 - датчик положения КВ; 11 - генератор; 12 - датчик расхода воздуха; 13 - датчик положения дроссельной заслонки; 14 - электромагнитная форсунка; 15 - регулятор дополнительного воздуха; 16 - электродвигатель; 17 - стартер; 18 - датчик температуры воздуха; 19 - стеклоочиститель; 20 - электроподогрев жиклера отопителя; 21 - сопротивление электродвигателя отопителя; 22 - боковой повторитель указателя поворотов; 23 - электродвигатель отопителя; 24 - реле разгрузочное управления двигателем и диагностическая розетка; 25 - электродвигатель антенны; 26 - выключатель фонаря вещевого ящика; 27 - ЭБУ; 28 - фонарь освещения вещевого ящика; 29 - блок предохранителей правый; 30 - блок предохранителей левый; 37 - выключатель света заднего хода; 32 - датчик спидометра; 33 - выключатель контрольной лампы стояночного тормоза; 34 - дверной выключатель плафона; 35 - плафон; 36 - электрообогрев заднего стекла; 37 - дополнительный фонарь стоп-света; 38 - фонарь указателя уровня топлива; 39 - датчик указателя уровня топлива; 40 - задний фонарь; 41 - фонарь освещения регистрационного номера; 42 - электрический бензонасос; 43 - блок реле; 44 - выключатель стоп-света; 45 - подкапотная лампа; 46 - боковой повторитель указателя поворотов; 47 - датчик положения распределительного вала; 48 - катушка зажигания; 49 - датчик детонации; 50 - датчик указателя давления масла; 51 - датчик аварийного давления масла; 52 - датчик уровня тормозной жидкости; 53 - датчик аварийной температуры охлаждающей жидкости; 54 - блок предохранителей; 55 - аккумуляторная батарея; 56 - реле электрического вентилятора радиатора
На впускной трубе установлены исполнительные устройства в составе четырех электромагнитных форсунок. ЭМФ 14 размещают сверху каждого впускного клапана двигателя. Система подачи воздуха автомобиля семейства ГАЗ содержит воздушный фильтр, установленный в передней правой части моторного отсека. Корпус воздушного фильтра расположен на левом лонжероне и через гофрированный патрубок соединен с дроссельным узлом.
Воздушный фильтр автомобилей семейства ВАЗ расположен с правой стороны на резиновых фиксаторах. Воздушный ресивер впускного тракта в сборе через прокладку пятью шпильками крепят к головке блока цилиндров. Регулятор подачи дополнительного воздуха 15 размещен на ресивере впускного тракта и соединен с ним трубками до дроссельной заслонки и после нее. Регулятор закреплен на ВТ с помощью двух болтов.
Система управления содержит датчик 10 положения КВ, расположенный в передней части двигателя с правой стороны. Датчик фаз расположен с левой передней части головки цилиндров и закреплен с помощью отверстий.
Датчик детонации 49 установлен в зоне четвертого цилиндра на блоке со стороны впускной системы и предназначен для коррекции угла опережения зажигания при обнаружении детонации блоком управления.
Датчик температуры охлаждающей жидкости полупроводникового типа 6 установлен в потоке охлаждающей жидкости двигателя на отводящем патрубке охлаждающей рубашки в корпусе термостата системы охлаждения. От этого датчика работает электрический вентилятор радиатора. Датчик температуры воздуха 18 установлен на патрубке, соединяющем корпус воздушного фильтра с узлом дроссельной заслонки двигателя мод. F3R.
Датчик положения дроссельной заслонки 13 автомобилей семейства ГАЗ установлен на корпусе дроссельного патрубка и приводится в действие осью дроссельной заслонки, конечные положения которой соответствуют режиму холостого хода и полной нагрузке. Это датчик резистивного типа и подключен к жгуту системы управления через трехконтактный соединитель.
В автомобилях семейства ВАЗ датчик положения дроссельной заслонки установлен сбоку на дроссельном патрубке напротив рычага управления дроссельной заслонкой и не регулируется.
Электронный блок 27 автомобилей семейства ГАЗ расположен под панелью приборов на правой боковине. ЭБУ автомобилей семейства ВАЗ расположен под консолью панели приборов (в защищенном от воздействия влаги и высокой температуры месте) и закреплен на кронштейне. ЭБУ автомобиля «Святогор» установлен на правом щите передка около мотор-редуктора стеклоочистителя. Он соединен со жгутом электропроводки через разъем с 55-ю клеммами. ЭБУ использует низкое напряжение сигнала ДПДЗ на режиме холостого хода. Положение дроссельной заслонки, равное 0°, принято в качестве точки отсчета.
Датчик массового расхода воздуха 12 установлен на автомобиле между воздушным фильтром и ресивером, на шланге воздушного фильтра.
Реле 43 системы управления двигателем и реле ЭБН расположены на кронштейне в правой части щитка передка.
Регулятор давления топлива находится на топливном трубопроводе в зоне четвертого цилиндра. Датчики системы управления соединены между собой при помощи жгута проводов.
Катушка зажигания 48 через провод высокого напряжения сообщена с системой зажигания двигателя.
Регулятор XX выполнен на базе двухфазного моментного двигателя. Он предназначен для дозирования количества воздуха, поступающего во впускной трубопровод на режимах пуска, прогрева, холостого и принудительного холостого хода двигателя. Регулятор размещен на ресивере впускной системы.
Электромагнитный блок реле 43 питания и реле бензонасоса предназначены для включения и отключения исполнительных устройств от бортовой сети по команде ЭБУ. Они установлены в подкапотном пространстве автомобиля.
Свечи типа А17ДВР в количестве четырех штук ввернуты в го-попку цилиндров по центру камер сгорания. Две двухвыводные (опушки зажигания установлены на крышке клапанов.
Система управления двигателем включает в себя также элементы, не использующие энергию электрического тока. Свеча зависания 9 через провод высокого напряжения сообщена с катушки зажигания.
Система управления двигателем автомобилей ВАЗ имеет ряд отличий в размещении некоторых элементов. ЭБУ, колодка диагностики, реле и предохранители системы впрыскивания располагаются под консолью панели приборов на специальном кронштейне. В результате изменяется порядок снятия и установки ЭБУ. Реле и предохранители расположены за правым экраном консоли, а колодка диагностики - за левым. Под консолью панели приборов на левом экране расположен СО-потенциометр. Со второй половины 1998 г. колодка диагностики расположена под рулевой колонкой в нижней части панели приборов.