Allgemeine Informationen und Vorsichtsmaßnahmen

Zündanlage mit Unterbrecherkontakt Die Zündanlage ist in zwei Stromkreise unterteilt: Niederspannung (Primär) und Hochspannung (Sekundär). Der Niederspannungskreis besteht aus Batterie, Zündschalter, Primärwicklung der Zündspule, Unterbrecherkontakten und Kondensator. Der Hochspannungskreis besteht aus der Sekundärwicklung der Zündspule, dem dicken Zündkabel von der Mitte des Verteilerdeckels zur Zündspule, dem Verteilerläufer, den Zündkabeln und den Zündkerzen. Im Betrieb wird die Niederspannung in der Zündspule durch das Öffnen und Schließen der Unterbrecherkontakte im Niederspannungskreis in Hochspannung umgewandelt. Die Hochspannung wird dann über die Kohlebürste in der Mitte des Verteilerdeckels dem Verteilerläufer zugeführt. Der Verteilerläufer dreht sich im Zündverteiler, und jedes Mal, wenn er auf einen der vier Metallsegmente im Verteilerdeckel trifft, die mit den Zündkabeln verbunden sind, bewirkt das Öffnen und Schließen der Unterbrecherkontakte, dass sich die Hochspannung aufbaut und über den Spalt vom Verteilerläufer zum passenden Metallsegment überspringt. Die Spannung gelangt dann über das Zündkabel zur Zündkerze, wo sie schließlich den Elektrodenabstand der Zündkerze überspringt, bevor sie zur Masse abfließt. Der Zündverteiler wird beim OHV-Motor über ein Schrägzahnrad von der Nockenwelle angetrieben, bei CVH-Motoren über eine versetzte Mitnehmerklaue am Ende der Nockenwelle. Die Zündverstellung wird vom Zündverteiler gesteuert und erfolgt sowohl mechanisch als auch über ein unterdruckgesteuertes System. Im Niederspannungskreis zwischen Zündschalter und Primärwicklung der Zündspule ist ein Vorwiderstand eingebaut. Der Vorwiderstand besteht aus einem grau gefärbten Widerstandsdraht, der außerhalb des Kabelbaums zwischen Zündschalter und Zündspule verläuft. Beim Startvorgang wird dieser Widerstand überbrückt, sodass die volle verfügbare Batteriespannung an die Zündspule gelangt, die für Niederspannung ausgelegt ist. Dadurch steht auch beim Startvorgang, wenn die Batterie stark belastet wird, an der Zündspule noch genügend Spannung für einen kräftigen Zündfunken zur Verfügung. Im normalen Fahrbetrieb wird die Batteriespannung über den Vorwiderstand geführt, um die Spannung an der Zündspule auf sieben Volt zu begrenzen.
Elektronische Zündanlage ohne Unterbrecher Die Grundfunktion der elektronischen Zündanlage ohne Unterbrecher entspricht der zuvor beschriebenen Anlage mit Unterbrecherkontakt. Bei der elektronischen Zündanlage ohne Unterbrecher wird die Funktion der Unterbrecherkontakte jedoch im Zündverteiler elektronisch nachgebildet. Die Steuerung der Zündverstellung erfolgt weiterhin auf herkömmliche Weise über mechanische und unterdruckgesteuerte Systeme.
Programmierte elektronische Zündung (Modelle RS Turbo) Die beiden Hauptbauteile des Systems sind das elektronische Steuermodul mit der Bezeichnung Electronic Spark Control II (ESC II) und ein elektronischer Zündverteiler mit Hall-Effekt-Geber. Der Zündverteiler ist an der Schwungradseite des Zylinderkopfs montiert und wird über eine versetzte Mitnehmerklaue direkt von der Nockenwelle angetrieben. Im Zündverteiler befinden sich ein Triggerflügel, ein Dauermagnet und ein Positionssensor. Der Triggerflügel ist eine zylindrische Scheibe, die auf der Verteilerwelle sitzt und auf ihrer senkrechten Fläche vier Schlitze, einen für jeden Zylinder, aufweist. Der Dauermagnet und der Positionssensor sind so an der Grundplatte des Verteilers befestigt, dass die senkrechte Fläche des Triggerflügels zwischen ihnen hindurchläuft. Beim Drehen des Triggerflügels wird das Magnetfeld zwischen Magnet und Positionssensor unterbrochen, und es entsteht eine Folge elektronischer Rechteckimpulse. Dieses Ausgangssignal wird an das ESC-II-Modul gesendet, das daraus Motordrehzahl, Zündverstellung und Leerlaufdrehzahl berechnet. Ein Schlauch mit kleinem Querschnitt verbindet das Saugrohr mit einem Unterdruckgeber im Modul, der Informationen über die Motorlast liefert. Ein Ansauglufttemperatursensor, ein temperaturabhängiger Widerstand im Luftansaugkanal, liefert Informationen über die Temperatur der angesaugten Luft. Aus diesen ständig wechselnden Daten wählt das ESC-II-Modul aus einem im Speicher hinterlegten Bereich von Zündkennlinien eine bestimmte Zündzeitpunkteinstellung aus. Sobald der Zündzeitpunkt feststeht, unterbricht das Modul den Primärstromkreis der Zündspule, das Magnetfeld in der Spule bricht zusammen und die Hochspannung entsteht. Genau im richtigen Augenblick schaltet das ESC-II-Modul den Primärstromkreis der Zündspule wieder ein, und der Vorgang wiederholt sich nacheinander für jeden Zylinder. Zusätzlich arbeitet das ESC-II-Modul mit dem Einspritz- und dem Turbosystem zusammen. Es liefert Drehzahldaten an das Steuergerät der Einspritzung und regelt übergeordnet den Ladedruck des Turboladers.
Programmierte elektronische Zündung (1,4-Liter-Motoren mit Benzineinspritzung) Die Zündanlage besteht aus einem Zündverteiler mit Hall-Effekt-Geber (wie zuvor für Modelle RS Turbo beschrieben), dem Zündmodul TFI IV, der Zündspule und dem Modul EEC IV. Der Zündverteiler entspricht im Aufbau dem Verteiler früherer CVH-Motoren, besitzt jedoch keine Fliehkraft- oder Unterdruckverstellung. Die Zündverstellung übernimmt das Modul EEC IV. Der Zündverteiler arbeitet als Trigger und liefert ein Impulssignal an das Modul EEC IV. Der Zündverteiler erfüllt folgende Funktionen:
a) Er sendet Signale an das Modul EEC IV, um den Zündvorgang auszulösen. b) Er ermöglicht es dem Modul EEC IV, die Motordrehzahl aus den Impulssignalen zu berechnen. c) Er verteilt die Hochspannung auf die Zündkerzen. Das Modul TFI (Thick Film Integration) IV arbeitet als Hochstromschalter und steuert den Niederspannungsstromkreis der Primärwicklung der Zündspule. Das Modul wird von einem von zwei Eingangssignalen gesteuert, entweder vom Hall-Effekt-Geber im Zündverteiler oder vom Modul EEC IV. Das Signal des Zündverteilers gelangt über das Modul TFI IV zum Modul EEC IV. Das Modul EEC IV verändert das Signal, um die Zündzeitpunktverstellung in Abhängigkeit von Motordrehzahl, Last und Temperatur zu bestimmen, und sendet es anschließend zurück an das Modul TFI IV. Das Modul EEC IV übernimmt das gesamte Motormanagement über Zündung und Kraftstoffsystem. Aus den Signalen der verschiedenen Sensoren steuert das Modul folgende Funktionen:
a) Zündzeitpunkt. b) Kraftstoffzufuhr. c) Kraftstoffabschaltung im Schubbetrieb. d) Leerlaufdrehzahl. e) Schutz vor Überdrehzahl. Fällt das Modul aus, schaltet das Modul TFI IV den Zündzeitpunkt fest (es erfolgt keine Zündverstellung) und die Kraftstoffzufuhr erfolgt mit konstanter Menge. Dieser Zustand wird als Notlaufstrategie (Limited Operation Strategy, LOS) bezeichnet. Damit kann das Fahrzeug weitergefahren werden, allerdings mit deutlich verringerter Motorleistung und schlechterem Kraftstoffverbrauch. Fällt einer der Systemsensoren aus, erkennt das Modul EEC IV dies und ersetzt das ausgefallene Eingangssignal durch einen festgelegten Einzelwert. Auch dadurch bleibt der Motorbetrieb mit eingeschränkter Leistung und Fahrbarkeit möglich. Unter diesen Bedingungen wird ein Selbsttest-Fehlercode im Speicher des Moduls abgelegt, um die spätere Fehlersuche durch einen Ford-Händler zu unterstützen.
Verteilerlose Zündanlage (DIS)
1,4-Liter-Motoren mit Benzineinspritzung Die mechanische Hochspannungsverteilung durch einen rotierenden Zündverteiler wird durch „statische“ elektronische Halbleiterbauteile ersetzt. Das System wählt die für die jeweiligen Betriebsbedingungen des Motors am besten geeignete Zündzeitpunkteinstellung aus einem dreidimensionalen Kennfeld, das im Speicher des Steuermoduls Electronic Spark Control (ESC) hinterlegt ist. Das Modul wählt den passenden Zündwinkel anhand der Informationen aus, die verschiedene Sensoren zu Motorlast, Drehzahl und Betriebstemperatur liefern. Die Motordrehzahl wird von einem im Zylinderblock montierten Sensor erfasst, der durch 35 gleichmäßig verteilte Zähne am Schwungrad aktiviert wird. Eine Lücke nimmt die Position des 36. Zahns ein, die 90° vor OT für Zylinder 1 anzeigt. Mit steigender Motordrehzahl nehmen Frequenz und Amplitude des an das ESC-Modul gesendeten Signals zu (Abbildungen). Die Motorlast wird von einem Drucksensor erfasst, der in das ESC-Modul integriert ist. Der Sensor überwacht über einen Schlauch den Unterdruck im Saugrohr. Die Motortemperatur wird von einem Motorkühlmitteltemperatur-Sensor (ECT) erfasst, der in den unteren Bereich des Saugrohrs eingeschraubt ist. Die DIS-Zündspulenbaugruppe ist neben Zylinder 1 am Zylinderblock montiert. Die Spule besitzt zwei Primär- und zwei Sekundärwicklungen. Eine Sekundärwicklung versorgt die Zylinder 1 und 4 gleichzeitig mit Strom, die andere die Zylinder 2 und 3. Immer wenn eine der Spulen bestromt wird, entstehen zwei Zündfunken. Beispielsweise entsteht ein Funke in Zylinder 1 im Verdichtungstakt, während der andere Funke in Zylinder 4 im Auslasstakt entsteht. Der Funke in Zylinder 4 ist „überflüssig“ und hat keine nachteilige Wirkung auf die Motorleistung.
1,6-Liter-Motoren mit elektronischer Benzineinspritzung Die Zündanlage unterliegt der übergeordneten Steuerung durch das Motormanagementmodul EEC IV. Das Modul vergleicht die Signale der verschiedenen Sensoren mit den im Speicher hinterlegten Betriebsparametern des Motors und verändert die Motoreinstellungen direkt in Abhängigkeit von Motorlast und den jeweiligen Betriebsbedingungen. Die Zündung erfolgt über eine verteilerlose Zündanlage (DIS), ähnlich der zuvor für 1,4-Liter-Motoren mit Benzineinspritzung beschriebenen. Die DIS wird vom Modul E-DIS 4 gesteuert.

Vorsichtsmaßnahmen
Warnung: Das DIS-System führt weitaus höhere Spannungen als konventionelle Systeme. Um Verletzungen zu vermeiden, sind unbedingt entsprechende Vorsichtsmaßnahmen zu treffen. Lesen Sie vor allen Arbeiten den Abschnitt „Sicherheit zuerst!“ am Anfang dieses Handbuchs und klemmen Sie vor Arbeiten am System immer das Minuskabel der Batterie ab. Bei Arbeiten an der Zündanlage ist besondere Sorgfalt erforderlich, sowohl um Schäden an Halbleiterbauteilen als auch um Verletzungen zu vermeiden. Beachten Sie die Vorsichtsmaßnahmen im Abschnitt „Sicherheit zuerst!“ am Anfang dieses Handbuchs, insbesondere die Warnung zur Zündspannung der Hochspannungsleitung. Beachten Sie außerdem die Vorsichtsmaßnahmen am Anfang von Kapitel 5A.