На частини автомобілів ВАЗ-21083 та ВАЗ-21093 встановлюється мікропроцесорна (цифрова) система запалювання. Основою цієї системи є контролер, що є спеціалізованою мікроЕОМ. За сигналами датчиків контролер за заданою програмою точно визначає момент запалення в циліндрах двигуна та видає команди на комутатор. В результаті зменшується витрата палива, знижується токсичність газів, що відпрацювали, і досягаються оптимальні потужнісні характеристики двигуна. У мікропроцесорну систему запалення входять такі оригінальні вузли: контролер, двоканальний комутатор, дві котушки запалення та датчики початку відліку, кутових імпульсів та температури. Вимикач, свічки запалення та дроти високої напруги застосовуються такі ж, як і в безконтактній системі запалювання.
Вимикач запалювання
Вимикач запалення призначений для включення та відключення ланцюгів запалення та пуску, контрольних приладів, ліхтарів та інших споживачів електроенергії автомобіля. Вимикачі запалювання встановлюються двох типів: KZ813, що виготовляється у ВНР, або 2108-3704005-40 вітчизняного виробництва. Вони взаємозамінні, але мають різну конструкцію. У комплект вимикача запалення входить додаткове реле запалювання, яке не застосовувалося на перших партіях ВАЗ-2108. Схема з'єднань вимикача запалювання з додатковим реле показано на рис. 106.
Вимикач запалення складається з двох основних частин: контактної та замкової. Замкова частина має протиугінний пристрій та блокувальний пристрій проти повторного включення стартера. Принцип дії протиугінного пристрою полягає в тому, що після виймання ключа із замка у положенні III («Стоянка») висувається запірний стрижень замку, входить у паз валу рульового керування та замикає вал. Замок влаштований так, що ключ можна вийняти лише у положенні ІІІ.
Блокувальний пристрій проти повторного увімкнення стартера не допускає повторного повороту ключа із положення I («Запалювання») у положення II («Стартер»), Повторне включення стартера можливе лише після попереднього повернення ключа до положення «Про» («Вимкнено»). Завдяки такому пристрою стартер запобігає випадковому включенню при працюючому двигуні, що може призвести до поломки приводу стартера.
Контактна частина вимикача нерозбірна. Напруга від акумуляторної батареї та генератора підводиться до контактів «30» і «30/1». У табл. 6 показано, які контакти вимикача замикаються за різних положень ключа.
Свічки запалювання
Свічки запалення служать для займання робочої суміші в циліндрах іскровим розрядом між електродами. На цих автомобілях встановлюються свічки запалювання типу FE65P (виготовлені у СФРЮ) або свічки типу А-17ДВ-10 вітчизняного виробництва. Літера А в позначенні свічки вказує довжину різьблення вкручної частини М14Х 1,25. Цифри 17 характеризують калільні свічки. Друга буква Д у позначенні говорить про те, що довжина різьбової частини корпусу свічки 19 мм. Остання буква означає, що тепловий конус (спідниця) Ізолятор виступає за торець корпусу.
Свічки А-17ДВ-10 відрізняються від свічок А-17ДВ (застосовуваних на автомобілях «Жигулі») формою ізолятора, збільшеною товщиною бічного електрода та введенням антикорозійного покриття корпусу. Все це підвищує надійність роботи свічки при більш високих напругах та збільшує її довговічність.
З 1988 р. на цих автомобілях можуть бути встановлені свічки запалювання FE65PR або FE65CPR, у яких всередині є перешкододавчий резистор опором 4...10 кОм. З цими свічками на двигуні ставляться дроти високої напруги без завадних наконечників.
Котушка запалювання
Котушка запалювання перетворює переривчастий струм низької напруги (12 В) в струм високої напруги (20...25 кВ), необхідний для пробою повітряного проміжку між електродами свічок запалювання. Тип котушки запалювання - 27.3705. Вона являє собою трансформатор з розімкненим магнітопроводом, який складається з внутрішнього сердечника та зовнішнього кільцевого магнітопроводу. Вторинна обмотка, що має велику кількість витків, намотана навколо сердечника. Один її кінець з'єднаний з центральним висновком котушки запалення, а другий - з низьковольтною клемою «Б». Первинна обмотка (з меншою кількістю витків) намотана поверх вторинної. Її висновки пов'язані з низьковольтними клемами. Для підвищення надійності ізоляції та покращення охолодження котушка запалення заповнена трансформаторною олією.
На автомобілях із цифровою системою запалювання встановлюються дві котушки запалювання типу 29.3705, опресовані у пластмасу, кожна з двома високовольтними висновками. Одна котушка запалювання генерує високовольтні імпульси на свічки запалення 1-ro і 4-го циліндрів, а інша - на свічки запалювання 2-го та 3-го циліндрів.
Датчик-розподільник запалювання
Датчик-розподільник запалювання видає керуючі імпульси низької напруги та розподіляє імпульси високої напруги зі свічок запалювання. Тип датчика-розподільника - 40.3706. Він чотириіскровий, з вакуумним та відцентровим регуляторами випередження запалення.
Корпус 13 (Мал. 107) відлито з алюмінієвого сплаву. Валик 15 обертається у двох пористих металокерамічних втулках, просочених олією. Втулка 17 запресована в корпус, а втулка 25 знаходиться в тримачі 7. Основні частини датчика-розподільника запалювання: датчик, відцентровий регулятор випередження запалення, вакуумний регулятор випередження запалення та розподільник запалювання.
Мал. 107. Датчик-розподільник запалювання:
1 – кришка; 2 - клема для дроту від котушки запалювання; 3 – центральний вугільний електрод; 4 - бічний електрод із клемою; 5 – ротор; 6 – захисний екран; 7 – тримач переднього підшипника валика; 8 – опорна пластина датчика; 9 – екран; 10 - ведена пластина відцентрового регулятора; 11 - грузик; 12 - провідна пластина; 13 - корпус датчика-розподільника запалювання; 14 - сальник; 15 – валик; 16 - муфта; 17 - втулка заднього кінця валика; 18 – корпус вакуумного регулятора; 19 - штуцер для підведення розрідження; 20 - діафрагма; 21 - тяга вакуумного регулятора; 22 – безконтактний датчик; 23 - колодка штекерного роз'єму; 24 - підшипник опорної пластини датчика; 25 - втулка переднього кінця валика; 26 - повстяне кільце.
Датчик 22 - безконтактний мікроелектронний, заснований на використанні ефекту Холла. Цей ефект полягає у виникненні поперечного електричного поля в пластинці напівпровідника зі струмом при дії магнітного поля. Датчик складається з постійного магніту, пластинки напівпровідника та інтегральної мікросхеми. Між платівкою та магнітом є зазор.
У зазорі датчика знаходиться сталевий екран 9 із чотирма прорізами. Коли через проміжок проходить проріз екрану, то на пластинку напівпровідника діє магнітне поле і з неї знімається різниця потенціалів. Якщо в зазорі знаходиться тіло екрана, то магнітні силові лінії замикаються через екран і на платівку не діють. І тут різниця потенціалів на платівці немає.
Інтегральна мікросхема, вбудована в датчик, перетворює різницю потенціалів, що створюється на платівці, негативні імпульси напруги певної величини на виході датчика (Мал. 108, II). Коли екран знаходиться в зазорі датчика, то на його виході є напруга U max приблизно на 3 В менше напруги живлення. Якщо ж через зазор датчика проходить проріз екрану, то напруга U max на виході датчика близько до нуля (не більше 0,4 В). Відношення періоду Т до тривалості Т та імпульсу (свердловість) дорівнює 3. Напруга живлення датчика 8... 14 ст.
Відцентровий регулятор випередження запалення складається з провідної пластини 12, закріпленої на валику 15, веденої пластини 10 і двох вантажів 11. Грузики обертаються на осях, приклепаних до провідної пластини. До втулки веденої пластини приклепаний екран 9. Таким чином, ведена пластина становить 10 єдине ціле з екраном 9 і може повертатися в невеликих межах на валику 15.
Вакуумний регулятор випередження запалювання 18 закріплений на корпусі датчика-розподільника. Між корпусом та кришкою регулятора затиснута діафрагма 20. З одного боку до діафрагми кріпиться тяга 21, а з іншого боку знаходиться пружина. Тяга шарнірно з'єднана з пластиною 8, де встановлено безконтактний датчик. Під дією розрідження діафрагма прогинається і через тягу 21 повертає пластину 8 проти напрямку обертання валика 15.
Розподільник складається з ротора 5, встановленого на кінці валика 15, електродів 4, залитих у пластмасовій кришці 1. До пластмасового ротора 5 приклепані і залиті епоксидною смолою центральний і зовнішній контакти, а також резистор опором 1 ком, призначений для придушення радіоперешкод. У центральний контакт ротора упирається пружний вугільний електрод 3, що передає імпульси високої напруги від котушки запалювання до ротора. При обертанні ротора ці імпульси передаються від зовнішнього контакту до бічних електродів 4 і далі - свічок запалювання.
Комутатор
Комутатор перетворює керуючі імпульси датчика та імпульси струму в первинній обмотці котушки запалювання. На автомобілях з безконтактною системою запалювання застосовується одноканальний електронний комутатор 36.3734 або 3620.3734 або 56.3734 або HIM-52 (виробництва ВНР). Усі вони взаємозамінні. У цифровій системі запалювання використовується двоканальний комутатор типу 42.3734.
Під час проходження позитивного імпульсу (напруга U mах, див. Мал. 108, II) від безконтактного датчика відбувається поступове (протягом 4. 8 мс) наростання сили струму в первинній обмотці котушки запалювання до максимальної величини (див. рис. 108, І), що дорівнює 8...9 А. У момент, коли напруга на виході датчика падає до вихідний транзистор комутатора закривається і струм через первинну обмотку котушки запалення різко переривається. В результаті у вторинній обмотці індукується імпульс високої напруги.
Мал. 108. Імпульси комутатора (I) та безконтактного датчика (II) на екрані осцилографа:
t – час накопичення струму; В – максимальна величина струму; Т – період імпульсу; Т та - тривалість імпульсу.
Провід високої напруги
Проводи високої напруги передають імпульси високої напруги від котушки запалення до розподільника і від нього до свічок запалювання. Для зменшення радіоперешкод дроту мають розподілений по довжині опір, що становить 2000 Ом/м для дротів типу ПВВП-8 (червоного кольору) та 2500 Ом/м для проводів ПВШ1В-40 (синього кольору). З боку свічок запалювання на дроти ставляться наконечники з перешкододавчими резисторами опором 5,6 кОм. Якщо застосовуються свічки запалювання FE65PR або FE65CPR, то перешкододавчі наконечники на проводах не ставляться.
Контролер
Контролер типу «Електроніка МС2713-02» служить для керування моментом іскроутворення в цифровій системі запалювання, а також керування електромагнітним запірним клапаном карбюратора. Він є електронною мікропроцесорною системою і по суті є мініатюрною спеціалізованою ЕОМ. У її пам'ять внесені значення кутів випередження запалення, які повинні відповідати даній частоті обертання колінчастого валу, розрідження у трубі впуску і температурі охолоджуючої рідини.
За сигналами датчиків контролер вибирає з пам'яті необхідний кут випередження запалення і в певний момент видає сигнали запалювання на комутатор. Крім того, залежно від положення дросельної заслінки карбюратора та частоти обертання колінчастого валу контролер включає або відключає електромагнітний запірний клапан карбюратора.
У контролері є вбудований датчик тиску, з'єднаний шлангом із впускною трубою двигуна. Усі виходи контролера виконані у вигляді «відкритого колектора» транзистора структури npn з здатністю навантаження не більше 10 м.
Датчики синхронізації
Датчики синхронізації, що застосовуються в цифровій системі запалювання типу 14.3847, встановлені на картері зчеплення. Датчики призначені для синхронізації роботи контролера з Ст М. Т. поршнів 1 і 4 циліндрів (датчик початку відліку або АЛЕ) і кутовим положенням колінчастого валу (датчик кутових імпульсів або УІ). Датчик У І розташований над зубчастим ободом маховика, а датчик АЛЕ над спеціальним маркерним штифтом, запресованим в маховик.
Обидва датчики однакові, виконані у вигляді котушки з магнітним сердечником. Принцип дії датчиків ґрунтується на законі електромагнітної індукції. Коли під осердям датчика проходить феромагнітний предмет (наприклад, зуб вінця маховика), У котушці датчика індукується ЕРС. Величина її залежить від зазору між сердечником датчика та зубом вінця, а також від частоти обертання колінчастого валу.
Датчик АЛЕ генерує один імпульс за один оберт колінчастого валу в момент проходження в його магнітному полі маркерного штифта. Цей момент відповідає положенню В.М.Т. поршнів 1 та 4 циліндрів. Датчик УІ створює імпульси під час проходження у його магнітному полі зубів вінця маховика. Оскільки кількість зубців вінця становить 128, то період імпульсів датчика УІ дорівнює 360/128=2,8°колінчастому валу.
Імпульси, що генеруються датчиками АЛЕ та УІ, показані на рис. 109. Амплітуда імпульсів напруги становить від 0,2 до 100 В діапазоні частот обертання колінчастого валу від 25 до 6000 об/хв. Зазор між сердечником датчика та вершиною зуба вінця маховика або торцем маркерного штифта має бути 0,3...1,2 мм.
Датчик температури охолоджувальної рідини
Датчик температури охолоджуючої рідини двигуна, що застосовується в цифровій системі запалювання типу 19.3828, напівпровідниковий, з лінійною характеристикою. Він встановлений на випускному патрубку охолоджувальної сорочки двигуна. Усередині корпусу датчика знаходиться спеціальна мікросхема. До висновків датчика підводиться постійний струм силою 1,5 мА. Залежно від температури змінюється падіння напруги на виводах датчика (мікросхеми). Це падіння напруги при живленні датчика постійним струмом 1,5 мА чисельно дорівнює (у мілівольтах) температурі охолоджуючої рідини К, помноженої на десять.
Вихідна напруга датчика в контролері перетворюється на сигнали двох видів. Температурі менше 50°С відповідає сигнал низького рівня, а температурі більше 50°С - сигнал високого рівня. За цими сигналами вибирається кут випередження запалення двох станів двигуна: холодного чи гарячого.