¿El sistema de encendido de un motor controlado electrónicamente es un sistema de encendido controlado por microcomputadora? Explique en detalle.
A partir de 1957, las empresas estadounidenses introdujeron un sistema de inyección de gasolina controlado electrónicamente llamado inyección electrónica, o EFI para abreviar. La tecnología EFI es el motor que ha creado una nueva era para el desarrollo de toda la industria del transporte. Inicialmente, se utilizó EFI analógico y luego se desarrolló a EFI digital. El principio básico es que una microcomputadora (ECU) controla y selecciona con precisión el mejor tiempo de encendido e inyección y la cantidad de inyección de combustible mediante análisis, cálculo y juicio basado en señales de varios sensores. Las ventajas de la inyección de gasolina controlada electrónicamente son: primero, puede optimizar la cantidad de combustible con mayor precisión según objetivos específicos para diversas condiciones de trabajo y lograr la mejor combinación en todas las condiciones de trabajo; segundo, puede lograr un control de parada para evitar cambios en la inyección; densidad La desviación de la cantidad de inyección de combustible causada por esto.
En un motor de gasolina, la mezcla combustible del cilindro se enciende mediante una chispa eléctrica. En el sistema de encendido de un motor de automóvil, la bobina de encendido es el componente ejecutivo que proporciona energía de encendido para encender la mezcla de aire y combustible en el cilindro del motor. Se basa en el principio de inducción electromagnética. Al cerrar y abrir el circuito primario de la bobina de encendido, la corriente en el circuito primario aumenta y luego disminuye repentinamente, de modo que el alto voltaje requerido para encender la bujía se induce en el secundario. La bobina de encendido puede considerarse como un transformador de pulso especial, que convierte un voltaje bajo de 10-12 V en un voltaje de 25000 V o superior.
Por lo tanto, se instala una bujía en la culata de un motor de gasolina y la cabeza de la bujía se extiende hacia la cámara de combustión. Todo equipo capaz de generar chispas eléctricas entre los electrodos de las bujías dentro de un tiempo específico se denomina sistema de encendido, que generalmente consta de batería, generador, distribuidor, bobina de encendido y bujía. Se utiliza en los primeros disyuntores de contacto mecánico (es decir, encendido de platino) y en el encendido mediante tapas de distribución mecánicas de alto voltaje sin transistores distribuidores.
Y más tarde la bobina de doble chispa. Pertenece a un sistema de encendido controlado por microcomputadora y se compone principalmente de los siguientes componentes: un sensor que monitorea las condiciones de funcionamiento del motor, un microprocesador (ECU) que procesa señales, un encendedor que responde a las instrucciones del microcomputador y una bobina de encendido. Dado que el sistema de encendido controlado por microcomputadora ya no está equipado con un dispositivo de ajuste de avance de encendido centrífugo de vacío, el ángulo de avance de encendido es controlado por el microordenador, de modo que el motor puede ajustar de manera óptima el tiempo de encendido bajo diversas condiciones de operación y avanzar el encendido al rango donde el motor simplemente no golpea. El sistema de encendido controlado por microcomputadora tiene las ventajas de una baja pérdida de energía, buen rendimiento a alta velocidad, pequeña interferencia electromagnética y alta precisión de encendido. En la actualidad, se utiliza cada vez más en coches de gama media y alta. El método de encendido sin distribuidor se utiliza para el encendido simultáneo, es decir, dos cilindros comparten una bobina de encendido, es decir, una bobina de encendido tiene dos terminales de salida de alto voltaje.
El sistema de encendido consta de un microprocesador (ecu), bobina de encendido, módulo de accionamiento electrónico, cable de encendido de alto voltaje y bujía, como se muestra en la imagen (Nota: dado que no hay un diagrama esquemático de el coche Liana, esta imagen solo como referencia).
1. Varios sensores 2. Unidad de control electrónico 3 Encendido (módulo de accionamiento electrónico) 4. Interruptor de encendido Batería de 5,12 V 6. Bobina de encendido 7. Bujía8. Bobina primaria 9. bobina secundaria.
Las características y principios de funcionamiento de cada componente se explican a continuación:
1 Microprocesador (ecu)
El llamado ordenador común para entusiastas de los automóviles se refiere al. ordenador de conducción, ecu - unidad de control electrónico - unidad de control electrónico responsable de la supervisión del estado del vehículo y del motor. Consta de un sensor de señal de entrada, una unidad de control electrónico (ECU) y un actuador de encendido. En otras palabras, lo que llamamos ECU son algunos sensores importantes, como la velocidad del motor, la temperatura del agua de refrigeración, la temperatura del aire de admisión, la posición del acelerador, el sensor de oxígeno, la presión del aire de admisión, etc. , calculado y procesado por la ECU y luego enviado a la unidad de ejecución para su corrección, logrando así una relación aire-combustible de alta precisión y un control óptimo del tiempo de encendido. Además de suministrar el combustible adecuado y ajustar el ángulo y la sincronización del encendido según las diferentes condiciones de conducción, la ECU también debe ser responsable de controlar varios dispositivos electrónicos, como sistemas de aire acondicionado, sistemas de refrigeración, sistemas de autoprueba, etc. Para los vehículos, la ECU es equivalente al cerebro del cuerpo humano, responsable de recibir diversas señales, juzgar y controlar varios sistemas a través de programas básicos integrados para mantener la conducción normal del vehículo.
Ecu calcula la información enviada por varios sensores de acuerdo con el programa prediseñado, limita los parámetros al nivel de voltaje permitido después del procesamiento y luego los envía al actuador correspondiente para realizar varias funciones de control predeterminadas.
El microprocesador calcula el tiempo de inyección de combustible, la cantidad de inyección de combustible, la tasa de inyección de combustible y el tiempo de inyección de combustible en función de los datos de entrada y los datos almacenados en el mapa. Y convierta estos parámetros en cantidades eléctricas variables en el tiempo que coincidan con el funcionamiento del motor. En función del régimen y la carga del motor, tras el cálculo y procesamiento por parte de la ECU, las instrucciones de actuación se envían a los inyectores, bombas de suministro de combustible, etc. , de modo que cada cilindro tenga la cantidad de inyección de combustible, la tasa de inyección de combustible y el tiempo de inyección de combustible más apropiados para garantizar la mejor combustión de cada cilindro. Debido a que el trabajo del motor cambia a alta velocidad, lo que requiere una alta precisión de cálculo y una velocidad de procesamiento rápida, el rendimiento de la ECU debe mejorar con el desarrollo de la tecnología del motor. La memoria del microprocesador es cada vez más grande y el procesamiento de la información. La capacidad es cada vez más fuerte.
La señal se ingresa en el controlador de encendido electrónico y, después de ser amplificada y moldeada por el precircuito del transistor de alta potencia, controla el proceso de carga y descarga de la bobina primaria de encendido seco de alta energía. Cuando se enciende el tubo de alimentación, el primario de la bobina de encendido también se enciende y la bobina de encendido almacena energía. Cuando la señal apaga el tubo de alimentación del controlador, el primario de la bobina de encendido se desconecta y se induce un alto voltaje instantáneo en el secundario de la bobina.
La señal de control del microcontrolador es amplificada por el transistor de potencia en el encendedor. (Nota: nunca he desmontado la ECU de un automóvil Liana. Algunos automóviles usan módulos de potencia o Darlington, o usan directamente microcontroladores como el núcleo de la unidad de control electrónico de encendido, que consta de fuente de alimentación, procesamiento de conformación de señal de entrada y amplificador de potencia. Circuitos, circuito de comunicación y otros módulos funcionales. No importa qué método se utilice, el principio es el mismo para lograr el control de encendido y apagado del circuito primario: incluido el control de secuencia de encendido, el control de sincronización de encendido y el control de energía de encendido. Encendido en secuencia, es decir, la secuencia de encendido debe ser consistente con la secuencia de funcionamiento del motor; de lo contrario, la mezcla no se puede encender a tiempo y el motor no puede funcionar normalmente. El propósito del control de sincronización del encendido es hacer que el motor tenga una potencia alta y baja. consumo de combustible, bajas detonaciones y bajas emisiones. El sistema de encendido debe encenderse en el momento más favorable y los objetivos anteriores deben comprometerse. El tiempo de encendido se expresa por el ángulo de avance del cigüeñal desde la bujía hasta la parte superior. El punto muerto de la carrera de compresión se denomina ángulo de avance de encendido. El ángulo de avance de encendido óptimo es diferente en diferentes condiciones. En el sistema de encendido controlado por microcomputadora, el estado de funcionamiento del motor se determina en función de las señales de sensores como la velocidad del motor. y la carga, y el microcontrolador calcula el tiempo de encendido óptimo. Corta el transistor de potencia y corta el circuito primario para lograr el control.
2. Sistema de encendido del motor, la bobina de encendido proporciona encendido para encender la mezcla en el cilindro del motor. El componente que ejecuta la energía se basa en el principio de inducción electromagnética al cerrar y abrir el circuito primario de la bobina de encendido. aumenta y luego disminuye repentinamente, de modo que el alto voltaje requerido para encender la bujía se induce en el secundario. La bobina puede verse como un transformador de pulso especial que convierte un voltaje bajo de 10-12 V en un voltaje de 25000 V o más. La corriente en el devanado de la bobina primaria se almacena como un campo magnético cuando la corriente en el devanado de la bobina primaria se corta repentinamente (la tierra del circuito). Cuando el transistor de potencia desconecta el terminal, el campo magnético se atenúa, causando. el devanado de la bobina secundaria genera una fuerza electromotriz inducida, y el voltaje de la fuerza electromotriz inducida es suficiente para descargar la bujía, lo que se denomina encendido por descarga por inducción (como se muestra en la figura). >
Nuestro automóvil Liana utiliza una bobina de encendido sólida de circuito magnético cerrado, que se compone principalmente de un devanado de bobina de bajo voltaje y un devanado de bobina de alto voltaje conectado en serie con una resistencia de amortiguación de alto voltaje y luego dividido en dos salidas. Consiste en un núcleo de circuito magnético cerrado, una carcasa y un relleno sólido (su estructura externa se muestra en la figura)
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Como sugiere el nombre, el conductor de alto voltaje es responsable de transmitir electricidad de alto voltaje desde la bobina de alto voltaje a la bujía. El cable de alto voltaje es en realidad un cable aislado muy simple. El indicador es que puede soportar temperaturas altas y bajas.
La corriente que atraviesa es muy pequeña y los requisitos para los cables metálicos del interior son muy bajos y el voltaje de paso es muy alto (15000 V-40000 V), por lo que se requiere que el coeficiente de aislamiento del material aislante sea muy alto. El principal problema es que el material aislante envejece y la resistencia del aislamiento disminuye, lo que provoca fugas. Un excelente conjunto de líneas de alto voltaje debe tener una pérdida de corriente mínima y evitar interferencias electromagnéticas causadas por la transmisión de energía de alto voltaje. Por lo tanto, el cable de encendido de alto voltaje está diseñado con un valor de resistencia, que en la ciencia de circuitos se denomina resistencia de amortiguación. La resistencia de las líneas de alto voltaje varía según el diseño de varios sistemas de salida de alto voltaje, algunas tienen solo unos pocos cientos de ohmios y otras tienen más de 10 k. Por supuesto, los cables de alto voltaje con resistencias de amortiguación solo se usan en automóviles EFI, y no es necesario conectar aquí automóviles con carburador con sistemas de encendido de platino anteriores.
Las funciones principales de las resistencias de amortiguación de líneas de alto voltaje son:
a. Prevenir fugas electromagnéticas causadas por alto voltaje, también llamada protección emi, para proteger la seguridad de los aparatos eléctricos en el. Coche y estabiliza la ECU de la computadora de conducción, por lo que emi es el tema más importante a considerar. De hecho, las señales recibidas por la ECU son todas señales analógicas de bajo voltaje, incluida la posición del cigüeñal/O2. Estas señales sólo se utilizan después de la conversión A/D en la ECU. Es probable que este tipo de fuga de radiación/emi de los cables produzca interferencias esenciales en la señal del sensor del automóvil, que originalmente es una señal de bajo voltaje, lo que resulta en una gran desviación de la señal. Después de la conversión A/D, es fácil que la ECU emita una alarma falsa e incluso trabaje con parámetros del modo de protección.
b.Es para evitar que la corriente de alto voltaje dañe accidentalmente los componentes electrónicos del sistema de salida de alto voltaje. Cuando la ruta de alto voltaje es normal, esta resistencia puede considerarse directa, es decir, la resistencia es cero, porque la resistencia de encendido de la bujía de un automóvil suele ser de aproximadamente 30 m, 1 m = 1000 k. Esta resistencia de encendido es muy grande en relación con la resistencia de la línea de alto voltaje, por lo que la resistencia limitadora de corriente de la línea de alto voltaje puede ignorarse en la resistencia total del sistema de salida de alto voltaje, sin embargo, cuando el circuito está detrás. la línea de alto voltaje se cortocircuita accidentalmente, la resistencia limitadora de corriente puede limitar la corriente al alto voltaje que el sistema puede soportar sin sufrir daños. Al igual que el sistema de encendido de la ECU, si se produce un cortocircuito, se liberará instantáneamente el alto voltaje en el lado secundario de cualquier bobina y la ECU dejará de funcionar.
C. Para lograr una buena adaptación de impedancia entre el circuito de entrada primario de la bobina de alto voltaje y el circuito de salida de alto voltaje secundario, se coloca una resistencia de amortiguación en la línea de salida de alto voltaje y se enciende. enchufar. La línea de salida de alto voltaje con una resistencia de amortiguación puede igualar efectivamente la impedancia de los componentes electrónicos (tubo de alimentación) en el circuito de entrada primario. Los vehículos anteriores utilizaban básicamente sistemas de encendido de platino, por lo que las líneas de salida de alto voltaje y las bujías no necesitaban resistencias de amortiguación.
4. Principio de funcionamiento de la bujía:
La descarga de alto voltaje de la bujía enciende la mezcla y hace que explote. El proceso de trabajo es muy corto, pero existen varios procesos desde la ignición hasta la explosión. En primer lugar, cuando la corriente de alto voltaje generada por la bobina de encendido pasa a través del espacio entre los electrodos de la bujía, se forma un potencial eléctrico (que puede entenderse como alto voltaje) en el electrodo positivo de la bujía. Debido a la diferencia de potencial, en circunstancias normales debe descargarse al electrodo negativo, porque hay un espacio en el medio para formar un arco, generando así una chispa para encender la mezcla en la cámara de combustión del cilindro. Por supuesto, el requisito de rendimiento de una bujía es que la chispa sea lo más fuerte y estable posible. Debido a que el aislante entre el electrodo de tierra (carcasa) de la bujía y el electrodo central de alto voltaje debe soportar altas temperaturas y tener excelentes capacidades de aislamiento, la mayoría de ellos son cerámicos a base de alúmina, pero las bujías de alto rendimiento son mucho más particulares. sobre los materiales de los electrodos. Actualmente, la mayoría de las bujías de alta calidad están hechas de metales preciosos como iridio o platino (platino), que pueden emitir chispas más fuertes y estables y son más duraderas que los modelos ordinarios fabricados con una aleación de cobre y níquel, pero el precio también ha disminuido. duplicado. Por otro lado, otra función importante de la bujía es quitar el calor del cilindro para mantener una temperatura de funcionamiento adecuada (500-850°C). La temperatura excesiva dañará el aislador y el electrodo de la bujía, y una bujía que se quema en rojo por la alta temperatura provocará una combustión prematura y golpes. Pero si la temperatura es demasiado baja, el aceite adherido a la superficie de la bujía no se puede quemar por completo y es fácil formar depósitos de carbón, lo que debilita la eficiencia de la bujía e incluso no genera chispas. Por lo tanto, se utilizan bujías con diferentes rangos de calor en motores con diferentes características para mantener el funcionamiento normal de la bujía.
Bujías frías: las bujías con números más altos (tenga en cuenta que las bujías de diferentes marcas pueden tener diferentes números estándar) son adecuadas para motores de alto rendimiento que a menudo funcionan a altas velocidades (altas temperaturas) debido a su rápida disipación de calor, mientras que las bujías calientes bujías que disipan el calor lentamente Las bujías (números más bajos) son adecuadas para motores de baja velocidad y baja relación de compresión. Por lo tanto, a la hora de elegir una bujía, debes pensar en un poder calorífico adecuado (porque diferentes marcas tienen diferentes métodos de marcado del poder calorífico). El poder calorífico se refiere a la capacidad de disipación de calor de la bujía. Generalmente, cuanto mayor es la relación de compresión, mayor es el valor calorífico del motor, lo que requiere bujías más frías, es decir, bujías con buena capacidad de disipación de calor, mientras que aquellos con relaciones de compresión más bajas usan bujías más calientes. La capacidad de disipación de calor afecta directamente a la combustión del motor. Si la disipación de calor es demasiado fuerte, la llama será muy pequeña y débil, y la velocidad de propagación se retrasará, por lo que la mezcla no arderá de manera ideal. Por otro lado, si la disipación de calor no es suficiente, la llama arde demasiado rápido, lo que puede provocar una detonación. Al mismo tiempo, debido a que la temperatura entre los electrodos es demasiado alta, será más fácil eliminar el electrodo de la bujía. El tipo de bujía con poder calorífico que se debe elegir depende de los estándares del manual. En la actualidad, el poder calorífico de las bujías de la mayoría de los automóviles está entre 6 y 8, lo que puede reducir la temperatura en un grado. Usar 7 no es bueno. Si el calor se disipa demasiado rápido, el número de chispas disminuirá, la velocidad de combustión de la mezcla disminuirá y se descargará antes de que se queme por completo a menos que se mantenga a 6.000 rpm.