Технический Бюллетень № 3: Проверка системы зажигания ECI Mercedes Benz

Проверка системы зажигания ECI  Mercedes-Benz.

    Данный бюллетень является дополнением к техническому бюллетеню №3, размещённому на сайте avtologic.ru в разделе «Новости». В этом бюллетене был описан пример поиска неисправности в системе зажигания типа ECI. Виновник был найден очень быстро - им оказался блок питания модулей катушек зажигания. Но мы решили на этом не останавливаться и «копнуть» немного поглубже, чтобы понять «как это работает».

   Во-первых, попробуем проконтролировать напряжения, поступающие с модуля питания не мультиметром, а осциллографом. Получаем осциллограммы, представленные на экранах 1, 2 и 3. Любопытно, что осциллограмма напряжения 12 Вольт (экран 1) содержит пульсации. Можно предположить, что это напряжение не передаётся блоком питания напрямую от борт-сети, а вырабатывается преобразователем, так же как и напряжения 23 и 180 Вольт. Тогда можно легко объяснить тот факт, что при отказе одной половины блока пропали все три напряжения, включая и 12 Вольт. Однако проверить это предположение можно только «распатронив» блок питания. Увы, хозяин автомобиля добро на это не дал.

                                                    Экран 1 : Напряжение 12вольт

                                                Экран 2: Напряжение 23вольта

                                                     Экран 3 : Напряжение 180вольт

   А теперь более подробно о главной изюминке данной системы. Внутри модулей катушек постоянное напряжение 23 Вольта преобразуется в переменное напряжение амплитудой примерно 1 кВ и частотой 65 кГц. Это напряжение подаётся на электроды свечей зажигания через некоторое время после окончания искрового разряда. В результате наличия разности потенциалов на такте рабочего хода между электродами свечи протекает так называемый ионный ток. Амплитуда этого тока зависит от величины давления в цилиндре. Таким образом, блок управления двигателем может «следить» за процессом сгорания топливовоздушной смеси и определять различные отклонения, например детонационное сгорание или пропуски воспламенения смеси. Для этого в блоке МЕ используются весьма сложные алгоритмы фильтрации и обработки сигналов ионного тока.

   Поскольку ток высокочастотный, вначале происходит его детектирование. Это осуществляется внутри модулей катушек зажигания. Результирующее напряжение в качестве сигнала обратной связи подаётся с выходов модулей катушек на вход блока управления двигателем МЕ. Для этого используются только по два вывода на каждом модуле катушек – с номерами 6 и 7. Каждый из выводов передаёт сигналы сразу от трёх цилиндров. Это вполне допустимо, поскольку сигналы разнесены во времени.

   Посмотреть осциллографом форму сигнала искрового разряда в данной системе очень и очень непросто – «готовых» точек для подключения прибора просто нет. Т.е. классический анализ первичной цепи вообще недоступен, а вторичной, если и возможен, влечёт за собой неоправданные затраты времени. Попробуем получить хотя бы опосредованную информацию, т.е. подключить осциллограф к любому из выводов 6 или 7 и «поймать» сигнал, вырабатываемый модулем катушек после детектирования ионного тока. Подключаем к модулю измерительный кабель осциллографа CarmanScan VG+ (фото 1) и получаем осциллограммы, представленные на экранах 4, 5. Самый левый, острый пик напряжения на этих осциллограммах, очевидно, соответствует моменту искрового разряда, а далее кривая фактически отражает изменение давления в цилиндре. Осциллограмма на экране 4 соответствует работе двигателя на режиме холостого хода, когда давление рабочего хода в цилиндре незначительно. При увеличении нагрузки, давление также увеличивается (экран 5). Т.е. корреляция величины ионного тока с давлением в цилиндре очевидна. Но также очевидно и то, что форма сигнала весьма далека от идеальной. Сигнал этот весьма небольшой по амплитуде подвержен действию помех и самое главное – очень сильно меняется от одного такта к другому. Особенно при работе с небольшими цикловыми наполнениями. Для визуальной диагностики такой сигнал малопригоден, да и доступ к контактам модулей катушек весьма неудобен. Собственно никакая «внешняя» диагностика производителем автомобиля и не предусматривалась, эти функции возложены на блок управления двигателем МЕ. Однако здесь тоже есть свои проблемы.    

                                                          Экран 4 : Низкая Нагрузка

                                                         Экран 5 : Высокая Нагрузка

   Система зажигания ECI применяется на автомобилях Mercedes-Benz с двигателями серий 137 и 275. Оба двигателя 12-ти цилиндровые, но двигатели серии 275, в отличие от серии 137, оснащены системой турбонаддува. Основным командным параметром в двигателях 275 серии является не расход воздуха, а давление во впускном коллекторе. Что касается системы зажигания, то она практически идентична для двигателей обеих серий. Но если в двигателях 137-й серии и обнаружение пропусков воспламенения смеси, и регистрация детонационного сгорания осуществляются исключительно на базе анализа тока ионизации, то в появившихся немного позже двигателях серии 275 для этих целей используются традиционные решения. Такие, как анализ неравномерности вращения коленчатого вала и сигналов датчиков детонации. Это наводит на мысль о том, что в целом, система с анализом ионного тока в эксплуатации себя не оправдала. Возможно, именно поэтому на мерседесовских двигателях более новых моделей эта система больше не применяется.    

   Технический эксперт компании НЕО СИСТЕМС

   Газетин Сергей.