Система управления зажиганием

Одной из подсистем управления двигателем является система управления зажиганием, которая определяет момент зажигания воздушно-бензиновой смеси. Именно ей и посвящён сегодняшний дайджест, представляющий собой перевод на русский язык материалов в LСMS ELECTUDE.

Установка угла опережения зажигания

Сжатая воздушно-бензиновая смесь зажигается искрой свечи зажигания. С помощью информации датчика коленчатого вала и положения распределительного вала блок управления управляет катушкой зажигания в нужное время. 

Если смесь воспламеняется в нужный момент, давление станет оптимальным после прохождения угла в 15° после верхней мертвой точки (ВМТ). Свеча зажигания должна зажигаться примерно за 1 миллисекунду до ВМТ. Однако количество необходимого времени также зависит от состава смеси и конечного давления сжатия.

Если смесь богаче или давление в камере сгорания немного выше требуемого, то смесь горит быстрее. Если же смесь беднее или давление ниже необходимого, то горение длится дольше.

Определение детонации

Процесс неуправляемого воспламенения смеси в камере сгорания называется детонацией. Этот тип неконтролируемого горения вызывает пики давления во время или даже до воспламенения смеси, вызванного искрой.

 Блок управления использует датчик детонации для выявления пиков давления во время сгорания. Если блок управления обнаруживает пиковое значение давления, то сигнал о необходимости воспламенения смеси передаётся катушке зажигания с некоторым запаздыванием, что вызывает падение давления сгорания, снижая, таким образом, риск возникновения детонации. 

Синхронизация зажигания: настройка

Когда коленчатый вал четырехцилиндрового двигателя совершает два оборота, выполняется четыре рабочих такта, во время которых селектор выходного каскада должен управлять выходным каскадом каждой катушки зажигания только один раз.

 Для своевременного управления катушками зажигания блок управления использует сигнал от датчика коленчатого вала и сигнал от датчика распределительного вала. 

Сигнал от датчика коленчатого вала позволяет определить частоту вращения коленчатого вала и его положение. Положение распределительного вала необходимо для того, чтобы можно было различать восходящие и нисходящие ходы поршня.



Когда свеча формирует искровой разряд, смесь воспламеняется; при этом образуется фронт распространения горения. Фронт пламени распространяется от свечи зажигания к краям камеры сгорания.

Фронту пламени нужно время, чтобы распространиться по всей камере сгорания и поджечь всю смесь. Неважно, с какой частотой работает двигатель — 800 или 6000 оборотов в минуту — требуемое время распространения пламени не изменяется. 



При сгорании смеси увеличивается давление, чтобы передать как можно больше энергии коленчатому валу в нужный момент.


Скорость распространения фронта пламени в значительной степени зависит от состава смеси и давления в цилиндре.

Блок управления регулирует базовый момент зажигания (1 мс перед ВМТ) на основании рассчитанного наполнения цилиндра и состава смеси.

Управление детонацией

 Если блок управления обнаруживает детонацию, то момент начала воспламенения изменяется: выходные каскады запускаются позже. 

В результате давление на поршень уменьшается больше, чем это необходимо для получения запрашиваемого крутящего момента. Для того чтобы снова увеличить давление на поршень, зажигание с каждым разом начинается чуть раньше. В тот момент, когда система управления снова обнаруживает детонацию, описанный выше процесс повторяется.



На скриншотах наглядно видно, что в учебных модулях LCMS ELECTUDE содержатся проверочные вопросы для понимания усвояемости темы, а также предлагаются практические задания — например, нужно изменить момент зажигания, чтобы вызвать детонацию (задействован встроенный симулятор, позволяющий сделать процесс обучения максимально геймифицированным, интерактивным и результативным).