Sterowanie zapłonem

Układ zapłonowy odpowiada za inicjowanie wybuchu sprężonej w cylindrach mieszanki. W Fiacie Barchetta występują dwa rozwiązania różniące się umiejscowieniem tranzystorów mocy lecz co do zasady działania i sterowania są identyczne.

Głównym zadaniem funkcji sterowania zapłonem jest precyzyjne wyznaczanie momentu zapłonu z wymaganym wyprzedzeniem w funkcji parametrów pracy silnika.

Funkcja sterowania zapłonem określa kąt wyprzedzenia zapłonu zależnie od zmieniających się warunków pracy silnika oraz sterowaniu tranzystorowych modułów mocy umieszczonych wewnątrz każdej cewki zapłonowej (Etap A i M2) lub w module mocy (M1).

Sterownik (ECU) na podstawie prędkości obrotowej silnika określa moment rozpoczęcia przepływu prądu w uzwojeniu pierwotnym cewki zapłonowej.

Moment ten zmienia się w zależności od GMP cylindrów i następuje tym szybciej, im większa jest prędkość obrotowa silnika, ponieważ czas przepływu prądu (dwell) potrzebny do naładowania cewki zapłonowej (zmagazynowanie energii w uzwojeniu pierwotnym) jest w przybliżeniu stały.

Moment rozpoczęcia przewodzenia jest korygowany w zależności od napięcia akumulatora ponieważ niższe napięcie powoduje wydłużenie czasu magazynowania energii w cewce i odwrotnie.

W chwili rozruchu nie jest możliwe wykonywanie normalnego sterowania kątem wyprzedzenia zapłonu, ponieważ duże zmiany prędkości obrotowej nie pozwalają na prawidłowe obliczenie korekcji dwell i kąta wyprzedzenia zapłonu. W tych warunkach sterownik silnika (ECU) steruje wyprzedzeniem przyjmując jako wartości podstawowe:

- dla rozpoczęcia przewodzenia, ząb 65°;
- dla wyprzedzenia zapłonu, ząb 10°.

Wynika z tego stały kąt wyprzedzenia zapłonu 10° dla całego czasu uruchamiania silnika rozrusznikiem.

α - wykres sygnałów generowanych przez koło foniczne na wale;
Δα - stały kąt wyprzedzenia zapłonu (10°);
ON - rozpoczęcie przewodzenia (ładowanie) cewki zapłonowej;
OFF - zakończenie przewodzenia (wyładowanie iskrowe) cewki zapłonowej;

Podczas tej fazy pracy wykonywana jest dodatkowa korekcja wyprzedzenia zapłonu. Wzrost kąta w stosunku do zaprogramowanej krzywej jest odwrotnie proporcjonalny do temperatury silnika.

W momencie zdjęcia nogi z gazu i całkowitego zamkniecia przepustnicy występuje faza pracy cut-off (odcięcie, nie mylić z ograniczeniem prędkości obrotowej).
Kąt wyprzedzenia zapłonu zostanie zwiększony na wejściu w fazę cut-off. Z chwilą przywrócenia zasilania paliwem, kąt wyprzedzenia stopniowo dochodzi do wartości kąta „bazowego”.

Na biegu jałowym silnika sterowanie kątem wyprzedzenia zapłonu jest wykonywane niezależnie od „bazowego” kąta.

Wartość kąta wyprzedzenia zapłonu przy prędkości obrotowej biegu jałowego zmienia się w funkcji temperatury płynu chłodzącego (10° przy ciepłym silniku) jest korygowana w zależności od zmian prędkości obrotowej, przy czym współczynnik korygujący zależny jest od temperatury płynu chłodzącego.

Kąt wyprzedzenia zapłonu zostaje zwiększony, gdy maleje prędkosć obrotowa i jest zmniejszany, gdy wzrasta prędkość obrotowa, w taki sposób aby prędkość obrotowa biegu jałowego była utrzymywana na stałym poziomie.

α - korekcja kąta wyprzedzenia zapłonu przy prędkosci obrotowej biegu jałowego silnika;
+ΔRPM - prędkość obrotowa biegu jałowego silnika większa od nominalnej;
-ΔRPM - prędkość obrotowa biegu jałowego silnika mniejsza od nominalnej;

Zadaniem tej funkcji jest rozpoznanie wystąpienia zjawiska spalania detonacyjnego (stukowego) poprzez przetworzenie sygnału przesyłanego z odpowiedniego czujnika. Sterownik silnika (ECU) porównuje w sposób ciągły sygnały przesyłane przez czujnik z wartościami progowymi, które z kolei są również korygowane w sposób ciągły z uwzględnieniem możliwości występowania większej głośności silnika związanej ze zużywaniem się jego elementów mechanicznych.

Jeżeli sterownik rozpozna wystąpienie spalania detonacyjnego następuje zmniejszenie kąta wyprzedzenia zapłonu stopniowo co 2°, (maksymalnie o 7°), aż do momentu wyeliminowania zjawiska. Następnie kąt wyprzedzenia zapłonu zostaje stopniowo zwiększany do zaprogramowanej wartości lub do momentu kolejnego wystąpienia spalania detonacyjnego. Zwiększenie kąta wyprzedzenia zapłonu wykonywane jest stopniowo, natomiast jego zmniejszanie wykonywane jest natychmiast.

W fazie przyspieszania sterownik zwiększa wartość progową sygnałów, uwzględniając możliwość występowania większej głośności silnika w tych warunkach.

Strategia sterowania przeciwdziałaniu spalaniu detonacyjnemu posiada funkcję autoadaptacyjną, która umożliwia wpisanie do pamięci nietrwałej współczynnika korygującego zmniejszającego wartosć kąta wyprzedzenia zapłonu w taki sposób, aby dostosować kąt wyprzedzenia do różnych warunków pracy silnika (np. zastosowanie benzyny o niższej liczbie oktanowej). Funkcja ta jest funkcją zmienną i umożliwia następne zwiększenie kąta wyprzedzenia zapłonu do wartosci zaprogramowanych gdy tylko ustaną warunki powodujące jego zmniejszenie.

W zależnosci od włączenia / wyłączenia regulatora fazy, „bazowy„ kąt wyprzedzenia zapłonu zostaje dostosowywany w funkcji obrotów i obciążenia silnika.

Sterownik silnika (ECU) steruje siłownikiem hydraulicznym (wariatorem) regulatora fazy rozrządu (zamontowanego na wałku rozrządu zaworów ssących) za pośrednictwem odpowiedniego przekaźnika. Regulator fazy rozrządu ma dwa główne położenia działania.
A. Pozycja OFF (strategia mocy, zmniejszone obciążenie silnika i bieg jałowy), odpowiada normalnemu połączeniu wałka rozrządu.
B. Pozycja ON (strategia momentu obrotowego), odpowiada wyprzedzeniu 25° wału korbowego silnika w stosunku do wałka ssącego rozrządu.

Regulator fazy rozrządu normalnie znajdujący się w pozycji OFF, zostaje przełączony w pozycję ON w funkcji obciążenia i obrotów silnika tak, jak widać na wykresie po lewej.
W każdym przypadku, pozycja ON zostanie włączona tylko wtedy, gdy temperatura płynu chłodzącego silnika przekracza 40°C.

1 - Regulatro fazy w położeniu ON;
2 - Krzywa TP mocy (obciążenie silnika);
3 - Ograniczenie maksymalnych obrotów;

Dane użyte w tej stronie pochodzą z instrukcji serwisowych, ePER oraz opracowań własnych Barchetta Club Polska