Электрооборудование двигателя

Общие сведения
Электрооборудование имеет напряжение 12 В и отрицательное заземление. Оно включает аккумуляторную батарею 12 В, генератор со встроенным регулятором напряжения, стартер и связанные с ними электрические принадлежности, узлы и проводку. Аккумуляторная батарея необслуживаемого типа «sealed for life» (герметичная, без обслуживания) и заряжается генератором, который приводится в действие ремнем от шкива коленчатого вала. Стартер относится к типу с предварительным вхождением в зацепление и имеет встроенный электромагнитный тяговый реле. При пуске тяговое реле перемещает шестерню привода в зацепление с венцом маховика до подачи питания на стартер. После запуска двигателя обгонная муфта не позволяет якорю стартера вращаться от двигателя, пока шестерня не выйдет из зацепления с маховиком.

Система зажигания отвечает за воспламенение топливовоздушной смеси в каждом цилиндре в нужный момент в зависимости от частоты вращения и нагрузки двигателя. На моделях семейства Sierra/P100 установлено несколько различных систем зажигания: от простой бесконтактной электронной системы до полностью интегрированной системы управления двигателем, управляющей зажиганием и системой впрыска топлива.

Система зажигания работает за счет подачи низкого напряжения от аккумуляторной батареи на катушку зажигания, где оно преобразуется в высокое напряжение.

Высокого напряжения достаточно, чтобы многократно в секунду пробивать зазор свечи зажигания в цилиндрах при высоком давлении сжатия, при условии исправного состояния системы. Первичная (низковольтная) цепь состоит из аккумуляторной батареи, провода к выключателю зажигания, провода от выключателя зажигания к выводам первичной обмотки катушки (клемма + /15), а также к клемме питания электронного модуля, и провода от выводов первичной обмотки катушки (клемма - /1) к управляющей клемме электронного модуля.

Вторичная (высоковольтная) цепь состоит из вторичной обмотки катушки, высоковольтного провода от катушки к крышке распределителя, бегунка, высоковольтных проводов к свечам зажигания и самих свечей зажигания.

Система работает следующим образом. Ток, проходящий через обмотки низковольтной цепи катушки, создаёт магнитное поле вокруг обмоток высокого напряжения. При вращении двигателя датчик формирует электрический импульс, который усиливается в электронном модуле и используется для размыкания низковольтной цепи.

Последующее исчезновение магнитного поля над обмотками высокого напряжения создаёт высокое напряжение, которое через крышку распределителя и бегунок подаётся на соответствующую свечу зажигания. Низковольтная цепь автоматически включается снова электронным модулем, чтобы магнитное поле могло нарасти до искрообразования на следующей свече. Опережение зажигания изменяется автоматически, чтобы искра возникала в нужный момент в зависимости от частоты вращения и нагрузки двигателя.

Для улучшения приёмистости в период прогрева и снижения уровня токсичных выбросов на некоторых автомобилях установлена система регулирования искрообразования с вакуумным приводом и чувствительностью к температуре.

Бесконтактная индуктивная система разряда. Это наименее сложная система, установленная на моделях Sierra/P100. Она состоит из бесконтактного распределителя и электронного модуля переключения/усиления, а также катушки и свечей зажигания.

Электрический импульс, необходимый для размыкания низковольтной цепи, формируется магнитным триггерным датчиком в распределителе. Триггерное колесо вращается внутри магнитного статора, магнитное поле создаётся постоянным магнитом. Величина магнитного поля между двумя полюсами (лепесток статора и лепесток триггерного колеса) зависит от воздушного зазора между ними. Когда зазор минимален, лепесток триггерного колеса находится напротив лепестка статора; это и есть момент срабатывания. По мере изменения магнитного потока между лепестком статора и лепестком триггерного колеса в триггерной катушке, установленной под триггерным колесом, индуцируется напряжение. Это напряжение регистрируется, усиливается электронным модулем и используется для размыкания низковольтной цепи. На каждый цилиндр приходится один лепесток триггерного колеса и один лепесток статора (4).

Опережение зажигания определяется распределителем и регулируется как механически, так и вакуумной системой. Механический регулятор состоит из двух грузиков, которые под действием центробежной силы расходятся от вала распределителя по мере роста частоты вращения двигателя. При расхождении грузики поворачивают триггерное колесо относительно вала распределителя, тем самым увеличивая опережение искры.

Грузики удерживаются двумя лёгкими пружинами, и именно натяжение пружин в основном определяет правильность опережения зажигания.

Вакуумный регулятор состоит из диафрагмы, одна сторона которой соединена малогабаритным шлангом с карбюратором или впускным коллектором, а другая — с распределителем. Разрежение во впускном коллекторе и/или карбюраторе, которое изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя и положения дроссельной заслонки, приводит к перемещению диафрагмы. Диафрагма поворачивает опорную пластину, и опережение зажигания увеличивается или уменьшается. Точная регулировка обеспечивается пружиной в узле диафрагмы.

Система ESC (Electronic Spark Control — электронное управление зажиганием). Эта система устанавливалась только на ранние модели «Economy». Она состоит из распределителя с датчиком Холла и модуля ESC, а также катушки и свечей зажигания.

Электрический импульс, необходимый для размыкания низковольтной цепи, формируется датчиком в распределителе. Триггерная лопасть вращается в зазоре между постоянным магнитом и датчиком. В триггерной лопасти имеются четыре выреза, по одному на каждый цилиндр. Когда один из вырезов триггерной лопасти находится напротив датчика, магнитный поток может проходить между магнитом и датчиком. Когда сегмент триггерной лопасти находится напротив датчика, магнитный поток отклоняется through лопасть от датчика. Датчик регистрирует изменение магнитного потока и посылает импульс в модуль ESC, который размыкает низковольтную цепь.

Опережение зажигания определяется модулем ESC и регулируется разрежением. Модуль соединён с впускным коллектором вакуумной трубкой, а преобразователь в модуле переводит сигнал разрежения в электрическое напряжение. По сигналу разрежения модуль ESC определяет нагрузку двигателя, а частота вращения определяется по интервалу между импульсами, поступающими от датчика распределителя. В памяти модуля хранится набор значений опережения зажигания, и для текущих частоты вращения и нагрузки выбирается подходящее значение. Таким образом, угол опережения может постоянно изменяться в соответствии с текущими условиями работы двигателя.

Система ESC II (Electronic Spark Control II — электронное управление зажиганием II)
Модели 1.8 и 2.0 л SOHC с карбюратором. Эта система является развитием системы ESC, описанной ранее в этом разделе, но обеспечивает более точное управление работой двигателя благодаря дополнительным функциям контроля и выходным сигналам управления.

На автомобилях с системой ESC II установлен электрический нагреватель впускного коллектора, который подогревает топливовоздушную смесь при холодном двигателе. Это снижает необходимость в обогащении смеси, уменьшает расход топлива и улучшает работу двигателя на холодную.

Нагревателем управляет модуль ESC II, который получает информацию о температуре двигателя от датчика температуры охлаждающей жидкости, установленного во впускном коллекторе.

На моделях 2.0 л SOHC модуль ESC II управляет шаговым двигателем холостого хода карбюратора, поддерживая заданные обороты холостого хода. Используя информацию об оборотах двигателя, нагрузке, температуре и положении дроссельной заслонки (от датчика на карбюраторе), модуль управляет шаговым двигателем так, чтобы поддерживать постоянные обороты холостого хода. На моделях с автоматической коробкой передач и/или кондиционером модуль получает дополнительные сигналы, чтобы компенсировать дополнительную нагрузку на двигатель со стороны АКПП и/или кондиционера. Модуль ESC II также управляет реле «power hold», которое позволяет шаговому двигателю некоторое время работать после выключения зажигания для выполнения цикла предотвращения самопроизвольной работы двигателя и проветривания впускного коллектора.

Карбюраторные модели 2.0 л DOHC. Развитие системы ESC II используется для управления работой двигателя. Модуль получает информацию от датчика положения и частоты вращения коленчатого вала (аналогичного описанному для системы ESC Hybrid), однако датчик срабатывает от зубчатого диска на задней части коленчатого вала (внутри блока цилиндров), а также от датчика температуры охлаждающей жидкости двигателя.

Опережение зажигания является функцией модуля ESC II и управляется разрежением.

Модуль соединен с карбюратором вакуумной трубкой, а преобразователь в модуле переводит сигнал разрежения в электрическое напряжение. По сигналу разрежения модуль определяет нагрузку двигателя; обороты двигателя и температуру определяются по датчику положения и частоты вращения коленчатого вала и датчику температуры охлаждающей жидкости двигателя. В памяти модуля хранится диапазон значений опережения зажигания, и подходящее значение выбирается для соответствующих оборотов, нагрузки и температуры. Таким образом, угол опережения может постоянно изменяться в соответствии с текущими оборотами и нагрузкой двигателя.

Система ESC Hybrid (Electronic Spark Control Hybrid)
Система устанавливается на моделях 1.8 CVH и включает различные датчики и модуль ESC Hybrid, а также катушку и свечи зажигания. Распределитель служит только для распределения высокого напряжения по свечам зажигания и состоит из бегунка, установленного непосредственно на конце распределительного вала, и крышки распределителя.

Электрический импульс, необходимый для размыкания цепи низкого напряжения, формируется датчиком положения и частоты вращения коленчатого вала, который срабатывает от зубчатого венца на коленчатом валу. Зубчатый венец имеет 35 равномерно расположенных зубьев с пропуском в 36-й позиции.

Пропуск используется датчиком для определения положения коленчатого вала относительно ВМТ (верхней мертвой точки) поршня 1-го цилиндра.

Информация о нагрузке двигателя поступает в модуль ESC Hybrid от датчика разрежения, встроенного в модуль и соединенного с впускным коллектором вакуумной трубкой. Дополнительные сигналы поступают от датчика температуры охлаждающей жидкости, установленного на впускном коллекторе, и от датчика температуры заряда воздуха, установленного в основании воздушного фильтра. Модуль выбирает оптимальный угол опережения зажигания на основе информации от различных датчиков. Таким образом, угол опережения может постоянно изменяться в соответствии с текущими условиями работы двигателя.

Помимо цепи зажигания, модуль также управляет электрическим подогревателем воздушной заслонки и электромагнитным клапаном, который, в свою очередь, управляет демпфером дроссельной заслонки карбюратора. Электрический подогреватель воздушной заслонки управляется модулем по сигналу от датчика температуры охлаждающей жидкости двигателя. Подогреватель замедляет скорость открытия воздушной заслонки, что улучшает управляемость и общий расход топлива при холодном двигателе. Электромагнитный клапан управляет подачей разрежения к демпферу дроссельной заслонки карбюратора. Демпфер предотвращает резкое закрытие дроссельной заслонки при торможении двигателем, что поддерживает горение топливовоздушной смеси и снижает вредные выбросы с отработавшими газами.

Обратите внимание, что в системе ESC Hybrid регулировка угла опережения зажигания не предусмотрена.

Система EEC IV (Electronic Engine Control IV)
Модели 2.0 л SOHC с впрыском топлива. Система управляет как системой зажигания, так и системой впрыска топлива. Модуль EEC IV получает информацию от датчика Холла в распределителе (аналогичного описанному ранее в этом разделе для системы ESC), датчика температуры охлаждающей жидкости двигателя, установленного на впускном коллекторе, датчика положения дроссельной заслонки и расходомера воздуха.

Кроме того, на моделях с автоматической коробкой передач и/или кондиционером модуль получает дополнительные сигналы, чтобы повышать обороты холостого хода для компенсации дополнительной нагрузки на двигатель со стороны АКПП и/или кондиционера. Модуль выдает управляющие сигналы на топливный насос, форсунки, регулятор оборотов холостого хода и цепь зажигания. По сигналам от различных датчиков модуль EEC IV рассчитывает оптимальный угол опережения зажигания и длительность импульса впрыска форсунок в зависимости от текущих условий работы двигателя. Система обеспечивает очень точное управление двигателем во всех режимах, улучшает расход топлива и управляемость и снижает выбросы отработавших газов. Режим «ограниченной работы» (LOS) означает, что при неисправности модуля или его датчиков автомобиль сохраняет способность движения, хотя и с меньшей мощностью и эффективностью.

Модели 2.0 л DOHC с впрыском топлива. Для управления системами зажигания и впрыска топлива используется модификация системы EEC IV. Модуль получает сигналы от датчика частоты вращения и положения коленчатого вала (аналогичного описанному для системы ESC Hybrid, за исключением того, что датчик срабатывает от зубчатого диска на задней части коленчатого вала, внутри блока цилиндров), датчика положения дроссельной заслонки, датчика температуры охлаждающей жидкости двигателя, датчика температуры топлива, датчика температуры воздушного заряда, датчика абсолютного давления во впускном коллекторе (MAP) и датчика скорости автомобиля (установлен на коробке передач). Кроме того, на моделях с каталитическим нейтрализатором модуль EEC IV получает дополнительный сигнал от датчика кислорода в отработавших газах (HEGO). На моделях с автоматической коробкой передач в коробку установлены дополнительные датчики, которые сообщают модулю EEC IV, когда коробка находится в нейтрали и когда включен режим кик-даун.

Модуль формирует выходные сигналы для управления топливным насосом, форсунками, частотой вращения холостого хода, системой зажигания и автоматической коробкой передач.

Кроме того, на моделях с кондиционером модуль EEC IV отключает муфту компрессора кондиционера при запуске двигателя и при резком ускорении. На моделях с каталитическим нейтрализатором модуль EEC IV также управляет электромагнитным клапаном продувки адсорбера.

На основании сигналов от различных датчиков модуль EEC IV вычисляет оптимальный угол опережения зажигания и длительность импульса впрыска топлива форсунками в соответствии с текущими условиями работы двигателя. Режим «ограниченной работы» (LOS) означает, что при отказе модуля или одного из его датчиков автомобиль сохраняет возможность движения, но с меньшей мощностью и экономичностью.

Модели 1.6 л и 1.8 л (тип R6A) CVH. Для управления системами зажигания и впрыска топлива используется модификация системы EEC IV. Установлена полностью электронная система бесраспределительного зажигания (DIS), в которой механическое распределение высокого напряжения (вращающимся распределителем) заменено «статическими» твердотельными электронными компонентами.

Система выбирает наиболее подходящий угол опережения зажигания для текущих условий работы двигателя из трёхмерной карты значений, хранящейся в памяти электронного блока управления EEC IV. Модуль выбирает нужное значение опережения по данным о нагрузке двигателя, частоте вращения и температуре от различных датчиков.

Модуль EEC IV получает сигналы от датчика частоты вращения и положения коленчатого вала (аналогичного описанному для системы ESC Hybrid, за исключением того, что на двигателях 1.6 л датчик срабатывает от зубчатого диска на маховике), датчика положения дроссельной заслонки, датчика температуры охлаждающей жидкости двигателя, датчика температуры воздушного заряда, датчика абсолютного давления во впускном коллекторе (MAP), датчика скорости автомобиля (установлен на коробке передач) и датчика кислорода в отработавших газах.

Модуль формирует выходные сигналы для управления топливным насосом, форсунками, электродвигателем управления дроссельной заслонкой, электромагнитным клапаном системы подачи вторичного воздуха (Pulse-Air), электромагнитным клапаном продувки адсорбера (где применяется) и системой зажигания.

На основании сигналов от различных датчиков модуль EEC IV вычисляет оптимальный угол опережения зажигания и длительность импульса впрыска топлива форсунками в соответствии с текущими условиями работы двигателя. Режим «ограниченной работы» (LOS) означает, что при отказе модуля или одного из его датчиков автомобиль сохраняет возможность движения, но с меньшей мощностью и экономичностью.

Меры предосторожности
Общие указания
При работе с электрооборудованием необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы не повредить полупроводниковые приборы (диоды и транзисторы) и не получить травму. Помимо мер предосторожности, приведённых в разделе «Техника безопасности» в начале настоящего руководства, при работе с системой обратите внимание на следующие пункты.

Всегда снимайте кольца, часы и т. п. перед работами с электрооборудованием. Даже при отсоединённом аккумуляторе может возникнуть ёмкостной разряд, если токоведущая клемма компонента замкнута на землю через металлический предмет.

Это может привести к удару током или сильному ожогу.

Не меняйте местами подключение клемм аккумуляторной батареи.

Такие компоненты, как генератор или любые другие с полупроводниковыми схемами, могут быть необратимо повреждены.

Если двигатель запускается с помощью пусковых проводов и вспомогательного аккумулятора, соединяйте «плюс» с «плюсом», а «минус» с «минусом». Это также относится к подключению зарядного устройства.

Никогда не отсоединяйте клеммы аккумуляторной батареи или многоштыревой разъём генератора при работающем двигателе.

Перед любыми электросварочными работами на автомобиле необходимо отсоединить провода аккумуляторной батареи и многоштыревой разъём генератора.

Никогда не используйте омметр с ручным генератором для проверки цепей или целостности.

Системы зажигания и управления двигателем
Внимание! Напряжение высокого напряжения (ВН), создаваемое электронной системой зажигания, чрезвычайно велико и при определённых обстоятельствах может стать смертельным. Не допускайте поражения электрическим током от стороны ВН системы зажигания. Не прикасайтесь к проводам высокого напряжения, а также к распределителю или катушке зажигания при работающем двигателе. При поиске неисправностей в цепи ВН используйте инструмент с надёжной изоляцией для работы с токоведущими проводами.

Модули системы управления двигателем очень чувствительны, поэтому при работе с автомобилем, оснащённым такой системой, необходимо соблюдать следующие меры предосторожности, чтобы не повредить модуль.

При выполнении сварочных работ на автомобиле с применением электросварочного оборудования аккумуляторную батарею и генератор необходимо отключить.

Хотя модули, установленные под капотом (все, кроме EEC IV), выдерживают обычные условия под капотом, на них может отрицательно влиять чрезмерный нагрев или влага.

При использовании сварочного или мойки высокого давления вблизи модуля не направляйте на него тепло, струи воды или пара. Если этого нельзя избежать, снимите модуль с автомобиля и защитите его разъём пластиковым пакетом.

Перед отсоединением любых проводов или снятием компонентов всегда убедитесь, что зажигание выключено.

На моделях с модулями, установленными под капотом, не запускайте двигатель, если модуль отсоединён от панели кузова, так как кузов служит эффективным теплоотводом, а модуль может выйти из строя из-за внутреннего перегрева.

Не пытайтесь самостоятельно разрабатывать методы диагностики неисправностей с использованием контрольной лампы или мультиметра, так как это может необратимо повредить модуль.

После работы с компонентами системы зажигания/управления двигателем убедитесь, что вся проводка правильно подключена, прежде чем подсоединять аккумулятор или включать зажигание.

На некоторых ранних распределителях Bosch возможна следующая ситуация: если с снятой крышкой распределителя провернуть двигатель стартером, фиксирующие защёлки крышки могут упасть внутрь и заклинить задающий диск/лопасть, сбив их с оси. В этом случае распределитель придётся заменить, так как положение задающего диска/лопасти нельзя отрегулировать. Поэтому не проворачивайте двигатель стартером со снятой крышкой распределителя. На более поздних распределителях защёлки изменены, что устраняет эту проблему.

Снятие
1 Аккумулятор расположен в подкапотном пространстве, с левой стороны перегородки.

2 Отсоедините провода от отрицательной (массовой) клеммы, отвернув гайку крепления и сняв клемму. Снимите пластиковую крышку и так же отсоедините провода от положительной клеммы.

3 Ослабьте болт хомута настолько, чтобы можно было извлечь аккумулятор из гнезда (см. иллюстрацию). Держите аккумулятор вертикально, чтобы не пролить электролит на кузов.

Установка
4 Установка производится в порядке, обратном снятию, но перед подключением проводов смажьте клеммы вазелином и всегда подключайте сначала положительный провод, а отрицательный — последним.