10.3.5. Микропроцессорная система зажигания

Микропроцессорная система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя с установкой оптимального угла опережения зажигания для данного режима работы двигателя. Эта система управляет работой электромагнитного клапана экономайзера принудительного холостого хода (ЭПХХ).

С помощью микропроцессорной системы зажигания достигается более экономичная работа двигателя; при повышении его мощностных показателей исключается работа двигателя с детонацией и выполняются нормы по токсичности выхлопных газов. Эта система долговечнее и надежнее по сравнению с классической системой зажигания.

В ней отсутствуют детали, подвергающиеся износу (кроме электродов свечей зажигания).

Рис. 9.81. Нумерация выводов разъемов (вид со стороны проводов): XI — разъем блока управления системой зажигания; Х2 — разъем датчиков температуры и детонации; ХЗ —разъем датчиков положения коленчатого вала и абсолютного давления

Рис. 9.80. Электрическая схема системы зажигания: В63 — датчик абсолютного давления; В70 — датчик температуры охлаждающей жидкости системы управления двигателем; В74 — датчик синхронизации; В92 — датчик детонации; D5 — блок управления системы зажимная; F1, F2, F3, F4 — свечи зажигания; Т1, Т4 — катушки зажигания; Y3 — электромагнитный клапан ЭПХХ; Х2 — соединитель с бортсетью автомобиля; Х51 — колодка диагностики; I — номера выводов Условные обозначения цветов проводов: Б — белый; Г — голубой; Ж — желтый; 3 — зеленый; К — красный; Кч — коричневый; О — оранжевый; Р — розовый; С — серый; Ч — черный, Ф — фиолетовый; БС — бело-серый; БЧ — бело-черный; ЖС — желто-серый; ЗБ — зелено-белый; КС — красно-серый; СГ — серо-голубой; СК — серо-красный; РЗ — розово-зеленый. Часть проводов может иметь цифровую маркировку

Микропроцессорная система зажигания состоит из блока управления, двух катушек зажигания, свечей зажигания, датчиков, электромагнитного клапана ЭПХХ и контрольной лампы диагностики. Состав системы и схема соединений показана на pис. 9.80, а на рис. 9.81 дана нумерация выводов разъемов.

Микропроцессорный электронный блок управления МИКАС 5.4.209.3763.004* предназначен для:

- формирования импульсов электрического тока для работы катушек зажигания с оптимальным углом опережения зажигания;

- формирования импульсов электрического тока для работы электромагнитного клапана ЭПХХ;

- обеспечения работы всей системы в резервном режиме (в случае выхода из строя отдельных элементов системы);

- диагностики неисправностей системы.

Основной элемент блока — микропроцессор — производит все расчеты и выработку всех необходимых данных, обеспечивающих работу системы зажигания и ЭПХХ. Блок работает в комплекте со следующими датчиками и узлами:

- датчик положения коленчатого вала и оборотов (датчик синхронизации);

- датчик абсолютного давления воздуха во впускной трубе двигателя;

- датчик температуры двигателя;

- датчик детонации;

- катушки зажигания;

- электромагнитный клапан ЭПХХ;

- контрольная лампа диагностики.

Микропроцессорная система зажигания и ЭПХХ работают следующим образом.

Рис. 3.1. Органы управления

При включении зажигания на панели приборов загорается сигнализатор (1 или 33 (см. рис. 3.1). В это время микропроцессор работает в режиме самодиагностики. После окончания этого режима контрольная лампа гаснет, если не обнаружены неисправности, или горит, если обнаружена неисправность. Если сигнализатор потух, система исправна и готова к работе. При прокрутке двигателя стартером по сигналам датчика положения коленчатого вала блок управления выдает импульсы электрического тока в катушки зажигания для обеспечения работы свечей в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя 1-3-4-2. Высокое напряжение с каждой катушки зажигания одновременно подается к двум свечам:

- к свече в цилиндре, где происходит такт сжатия рабочей смеси (например, 1-й цилиндр) и электрический разряд которой воспламеняет ее;

- одновременно происходит электрический разряд во второй свече в четвертом цилиндре, где происходит такт выхода отработавших газов; этот разряд не влияет на работу двигателя.

Для определения оптимального угла опережения зажигания блок использует данные от всех датчиков и данные, заложенные в его памяти. Для каждого конкретного режима работы двигателя блок управления выдает свои данные по углу опережения зажигания. Блок непрерывно корректирует выходные данные по изменяющимся данным датчиков. Блок также управляет работой системы ЭПХХ, перекрывающей подачу топлива при работе автомобиля в режиме движения «накатом» с неотключенным двигателем. При таком режиме нет необходимости в подаче топлива в двигатель, тем самым обеспечивается экономия топлива и уменьшается выброс токсичных веществ в атмосферу. В случае выхода из строя отдельных датчиков или их цепей (кроме датчика положения коленчатого вала) блок переходит на резервный режим работы, используя данные, заложенные в его память. При этом на панели приборов загорается контрольная лампа; она будет гореть постоянно до устранения неисправности.

Работа блока в резервном режиме позволяет эксплуатацию автомобиля до проведения квалифицированных ремонтных работ.

При работе двигателя в резервном режиме работы блока ухудшается приемистость, токсичность и может увеличиться расход топлива.

Блок управления закреплен к кронштейну щитка передка специальными болтами со свернутыми головками (для исключения несанкционированного съема блока с автомобиля).

Демонтаж и монтаж блока может быть произведен двумя способами.

Способ 1:

- высверлить сверлом диаметром 5,2—5,5 мм спецболты и снять блок;

- нарезать в приварных гайках на кронштейне резьбу М6, установить блок на место и закрепить его винтами М6.

Способ 2:

- высверлить сверлом диаметром 6,4—6,6 мм спецболты и снять блок;

- установить блок на место и закрепить его стандартными винтами и гайками М6.

В блоке управления имеется режим самодиагностики, с помощью которого можно определить неисправности в системе.

Если блок управления в режиме самодиагностики не может определить неисправность, то необходимо пользоваться специальным прибором DST-2 с соответствующим картриджем (кассета с программой). При этом необходимо руководствоваться инструкцией, прилагаемой к прибору.

Блок управления в режиме самодиагностики выдает световые коды на контрольную лампу. Каждой неисправности присвоен свой цифровой код. Цифровой код определяется по числу включений контрольной лампы. Сначала считают число включений лампы для определения первой цифры кода (например, цифре 1 — одно короткое включение 0,5 c, цифре 2 — два коротких включения, затем идет пауза 1,5 с. После нее считают число включений для определения второй цифры кода, затем третьей, после чего идет пауза в 4 с, определяющая конец кода). Если код трехзначный, первая цифра высвечивается длительностью 1 с.

Для перевода блока управления в режим самодиагностики:

- отключить аккумуляторную батарею на 10—15 с и вновь подключить;

Рис. 9.82. Диагностический разъем: 1 — диагностический разъем; 2 — дополнительный провод

- запустить двигатель и дать ему поработать 30—60 с на холостом ходу, — отдельным проводом соединить выводы диагностической розетки согласно рис. 9.82. Розетка установлена в моторном отделении на щитке передка с левой стороны.

После перевода блока управления в режим самодиагностики контрольная лампа должна высветить код 12 три раза, что свидетельствует о начале работы режима самодиагностики. Следующие коды будут отображать имеющуюся неисправность или несколько неисправностей. Каждый код повторяется трижды.

После индикации всех кодов имеющихся неисправностей трижды высвечивается код 12 и индикация кодов повторяется.

Если блок управления не может определить неисправность или неисправностей нет, высвечивается код 12. Диагностические коды неисправностей микропроцессорной системы зажигания и ЭПХХ приведены в табл. 9.8.

Диагностические коды неисправностей микропроцессорной системы зажигания и ЭПХХ
№ кода	Неисправность
12	Режим самодиагностики включен
15	Короткое замыкание в цепи датчика абсолютного давления воздуха
16	Обрыв цепи датчика абсолютного давления воздуха
21	Короткое замыкание в цепи датчика температуры двигателя
22	Обрыв в цепи датчика температуры двигателя
25	Низкий уровень напряжения в бортсети автомобиля
51, 52 61-65	Неисправность блока управления
53	Неисправность датчика положения коленчатого вала или высокий уровень помех в бортсети автомобиля
181	Короткое замыкание в цепи контрольной лампы диагностики (определяется только прибором DST2)
182	Обрыв в цепи контрольной лампы диагностики (определяется только прибором DST2)
197	Короткое замыкание в цепи клапана ЭПХХ
198	Обрыв цепи клапана ЭПХХ

Индуктивный датчик определяет угловое положение коленчатого вала двигателя, синхронизацию работы блока управления с рабочим процессом двигателя и частоту eгo вращения.

Рис. 9.83. Датчик положения коленчатого вала: 1 — обмотки; 2 — корпус; 3 — магнит; 4 — уплотнитель; 5 — привод; 6 — кронштейн крепления; 7 — магнитопровод; 8 — диск синхронизации

Датчик установлен в передней части двигателя с правой стороны. Устройство датчика показано на рис. 9.83.

Датчик — это индуктивная катушка 1 с магнитом 3 и сердечником 7. Датчик работает совместно с зубчатым диском синхронизации 8, установленным на шкиве коленчатого вала. Прохождение мимо торца сердечника 7 датчика зубьев диска синхронизации 8, вызывает изменение магнитного потока в датчике. Изменение магнитного потока вызывает возникновение переменного электрического тока в катушке датчика. Возникающее переменное напряжение передается в блок управления, который обрабатывает их с другими сигналами датчиков и формирует параметры электрических импульсов для работы катушек зажигания.

При выходе из строя датчика положения коленчатого вала или его цепей прекращается работа системы зажигания и соответственно двигателя.

Исправность датчика можно проверить омметром. Сопротивление катушки датчика должно находиться в пределах 850—900 Ом; зазор между сердечником датчика и зубьями диска-синхронизации — в пределах (1±0,5) мм.

Более качественную проверку исправности датчика необходимо производить прибором DST-2 при прокрутке двигателя стартером.

Неисправный датчик заменить.

Датчик определяет детонацию при работе двигателя. Детонация — несанкционированное самовоспламенение рабочей смеси в цилиндрах двигателя. При работе двигателя в таком режиме возникают сильные вибрационные и термические нагрузки на детали двигателя.

Работа двигателя с детонацией может привести к разрушению деталей двигателя (например, поршня, прокладки головки блока и др.).

Датчик детонации установлен на правой стороне блока цилиндров в зоне четвертного цилиндра.

Рис. 9.84. Датчик детонации: 1 — штекер; 2 — изолятор; 3 — корпус; 4 — гайка; 5 — упругая шайба; 6 — инерционная шайба; 7 — пьезоэлемент; 8 — контактная пластина

Устройство пьезоэлектрического датчика детонации показано на рис. 9.84.

Ocновные элементы датчика: кварцевый пьезоэлемент 7 и инерционная масса 6 (шайба). При работе двигателя возникает вибрация его деталей. Инерционная масса 6 датчика воздействует на пьезоэлемент 7; в нем возникают электрические сигналы определенной величины и формы. Возникновение детонации в работе двигателя резко увеличивает вибрацию, что увеличивает амплитуду напряжения электрических сигналов датчика. Электрические сигналы датчика передаются в блок управления. По сигналам датчика детонации блок управления корректирует угол опережения зажигания до прекращения детонации. При выходе из строя датчика или его электрических цепей блок управления сигнализирует водителю включением контрольной лампы.

Исправность датчика можно проверить только при работе двигателя прибором DST-2.

Неисправный датчик следует заменить.

Датчик температуры охлаждающей жидкости — это полупроводниковый элемент, меняющий свою проводимость в зависимости от окружающей температуры.

Датчик установлен в патрубке термостата и предназначен для определения температуры охлаждающей жидкости двигателя. Датчик включен в электронную схему блока управления, который по величине падения напряжения в цепи датчика (в зависимости от температуры) корректирует угол опережения зажигания.

При возникновении неисправности в датчике или в цепях датчика блок управления сигнализирует водителю включением контрольной лампы.

Исправность датчика необходимо проверять прибором DST-2; при его отсутствии — по величине падения напряжения в цепи датчика при различных температурах.

Рис. 9.85. Электрическая схема проверки датчика температуры: 1 — сопротивление переменное 10 кОм; 2 — аккумуляторная батарея; 3 — вольтметр, 4 — миллиамперметр; 5 — датчик

Для проверки необходимо собрать схему (см. рис. 9.85). Сопротивлением 1 по миллиамперметру 4 установить ток в цепи 1—1,5 мА. При +25° С вольтметр 4 должен показывать напряжение 2,957—3,022 В.

Изменяя окружающую температуру датчика, провести замеры падения напряжения вольтметром 3. Оно должно укладываться в пределы, указанные ниже:

+40° С — 2,287—2,392 В

+90° С — 3,642—3,737 В

Неисправный датчик необходимо заменить.

Датчик абсолютного давления измеряет давление (разряжение) воздуха во впускной трубе двигателя. Датчик установлен на щитке передка под капотом и соединен шлангом с впускной трубой двигателя. Датчик — это пленка (мембрана), на которую нанесен резистивный слой, меняющий свое сопротивление в зависимости от изгиба мембраны, зависящего от разряжения во впускной трубе. В составе датчика имеется электронный усилитель, обрабатывающий данные, полученные с резистивного слоя пленки и передающий их в блок управления зажигания. Исправность датчика проверяется прибором DSТ-2 в составе автомобиля.

Катушки зажигания предназначены для вырабатывания электрического тока высокого напряжения для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя.

Рис. 9.86. Катушка зажигания: 1 — магнитопровод; 2 — корпус; 3 — катушка; 4 — обмотка вторичная; 5 — обмотка первичная; 6 — высоковольтный вывод; 7 — компаунд; 8 — скоба крепления

Катушки зажигания (2 шт.) установлены сверху двигателя. Устройство катушки зажигания показано на рис. 9.86. Катушка зажигания — это трансформатор. На магнитопроводе 1 намотана первичная обмотка 5, а сверху нее секциями намотана вторичная обмотка 3. Обмотки заключены в пластмассовый корпус 2. Пространство между обмотками заполнено компаундом 7. На корпусе имеются выводы низкого и высокого напряжения 6. Электрические импульсы низкого напряжения поступают в катушку зажигания с блока управления. В катушке зажигания они трансформируются в электрические импульсы высокого напряжения, которое по проводам передается к свечам. Электрический разряд происходит одновременно в двух свечах первого и четвертого цилиндров или второго и третьего цилиндров.

Например, один электрический разряд происходит в свече первого цилиндра, когда там заканчивается такт сжатия; второй разряд происходит в свече четвертого цилиндра, когда там происходит такт выхлопа. Электрический разряд в свече четвертого цилиндра при такте выхлопа на работу двигателя не влияет.

При дальнейшем повороте коленчатого вала электрический разряд произойдет в свече четвертого цилиндра, в конце такта сжатия, а в первом цилиндре — электрический разряд в свече произойдет при такте выхлопа.

Для проверки работоспособности катушек отключите оба высоковольтных провода от наконечников свечей одной катушки зажигания. Расположите наконечники проводов на расстоянии 5 мм друг от друга. При прокрутке двигателя стартером в промежутке между наконечниками должен периодически (в такт работы цилиндров двигателя) происходить электрический разряд. Таким же методом проверяется вторая катушка зажигания.

Сопротивление обмоток катушки зажигания при температуре +25° С должно быть в пределах:

- первичной 0,4—0,5 Ом;

- вторичной 5—7 кОм.

Неисправную катушку заменить.

Для двигателей ЗМЗ-4061, ЗМЗ-4063 рекомендуется применять свечи зажигания А14ДВР или импортные аналоги.

При проверке свечей А14ДВР следует иметь в виду, что внутри изолятора свечи размещен резистивный наполнитель для снижения уровня радиопомех. Величина сопротивления между верхним выводом и центральным электродом свечи должна быть не более 10 000 Ом; зазор между электродами свечи — 0,7—0,85 мм.

Провода изготовлены из провода марки ПВВП или ПВППВ. Этот провод имеет пластмассовый сердечник с ферритовым наполнителем. На сердечник намотана спираль проводом с высоким оммическим сопротивлением (2000+200 Ом на 1 м длины). Сверху спираль покрыта пластмассовой изоляцией. Провод ПВВП или ПВППВ снижает уровень радиопомех, создаваемых системой зажигания.

Во время эксплуатации необходимо следить, чтобы на поверхность проводов высокого напряжения не попадало масло, так как их поверхность будет интенсивно загрязняться, что в свою очередь вызовет утечки тока высокого напряжения и пробой изоляции. При попадании масла на провода их следует протирать тряпкой, смоченной в бензине.

При необходимости следует проверять исправность токоведущей жилы провода омметром. Сопротивление проводов к 1-му и 2-му цилиндрам должно быть не более 1000 Ом, а проводов к 3 и 4 цилиндрам — не более 900 Ом.

Рис. 9.87. Наконечник свечей зажигания: 1 — гнездо контактное; 2 — стержень; 3 — пружина; 4 — помехоподавительное сопротивление; 5 — наконечник; 6 — корпус; 7 — стопорная пружина

Провода высокого напряжения подсоединяются к свечам через специальные наконечники. Устройство наконечника показано на рис. 9.87. Сопротивление исправного наконечника должно быть не более 8000 Ом.