Чем полезна обратная связь с катушкой зажигания?

Ответ Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2 в целом правильный, по крайней мере для Toyota (ссылка в вопросе ведёт на Lexus, он же Toyota). Вот ещё немного подробностей. Кроме того, «обратная связь» используется для разных целей в разных системах зажигания.

Toyota/Lexus (защита от перегрева каталитического нейтрализатора):

Это отрывок из официального учебного пособия по курсу Toyota EFI/TCCS № 850:

Искровое подтверждение IGf

После возникновения искры воспламенитель генерирует сигнал подтверждения зажигания IGf и отправляет его в ЭБУ. Сигнал IGf сообщает ЭБУ, что искра действительно возникла. В случае неисправности системы зажигания после того, как на воспламенитель будет отправлено от восьми до одиннадцати сигналов IGt без подтверждения IGf, ЭБУ перейдет в безопасный режим и отключит форсунки, чтобы предотвратить возможный перегрев катализатора.

Позже, в кратком изложении главы, снова говорится:

При каждом воспламенении запальник генерирует сигнал подтверждения зажигания, который поступает в ЭБУ. Сигнал IGf используется для безопасного отключения подачи топлива в ЭБУ в случае отсутствия искры зажигания.

Таким образом, здесь прямо указана основная цель:

• Чтобы ЭБУ мог сократить подачу топлива, если свеча зажигания перестает работать, с целью предотвращения перегрева каталитического нейтрализатора из-за несгоревшего топлива.

Вопрос, на который ссылается автор, подтверждает, что топливная форсунка отключается после девяти неудачных попыток (вы можете увидеть это в выводе данных с осциллографа), как и указано в описании к курсу. Мы можем только предполагать, почему она всё равно продолжает работать. Моя личная теория заключается в том, что, поскольку её основная задача — предотвратить перегрев катализатора из-за несгоревшего топлива, она просто делает периодические перерывы, а затем продолжает попытки, но это также может быть просто ваш обычный режим движения с перебоями на предельных оборотах. Или он мог бы проявить смекалку и сказать: «Хорошо, раз все воспламенители не реагируют, возможно, происходит что-то ещё, а катушки всё ещё работают». Я имею в виду, что на самом деле есть множество веских причин для отключения топливных форсунок, но нет особых причин для отключения свечей зажигания, так почему бы просто не продолжать работу (на самом деле вопрос, скорее всего, в том, «почему топливные форсунки снова включаются», а не «почему свечи зажигания продолжают работать», но теперь мы отклоняемся от темы). Кто знает. Впрочем, это не имеет значения, цель, по крайней мере, ясна.

Исходя из этого, мы можем предположить наличие дополнительных целей или, по крайней мере, приятных очевидных побочных эффектов:

• Чтобы предоставить специалисту ценную диагностическую информацию (довольно удобно, когда машина просто сообщает вам, что проблема в катушке зажигания третьего цилиндра или что-то в этом роде).


• Чтобы предоставить владельцу автомобиля ценную информацию (например, о включении индикатора Check Engine, о необходимости обратиться в сервис).

Форд (контроль времени):

Стоит отметить, что вышесказанное относится только к Toyota. Например, у Ford есть патент на систему управления задержкой на основе обратной связи:

• Патент США 4933861, и


• Патент США 5043900, продолжение патента 4933861.

Они были поданы в 1990 году, а значит, срок их действия истёк в 2004 году (когда они, предположительно, стали доступны для использования другими лицами).

В этой системе рассмотрим возможное начальное состояние (с поправкой на предварительную выдержку) механизма зарядки катушки:

Здесь ток подаётся на катушку. Происходит начальная зарядка, но затем время выдержки становится слишком большим, и возникает задержка перед разрядкой. Кроме того, искра возникает слишком поздно, потому что катушке требуется время для зарядки. Поэтому вы добавляете сигнал обратной связи (рис. 1C выше), который становится низким при получении сигнала зажигания и высоким при зарядке катушки.

Теперь ЭБУ точно знает, сколько времени требуется для зарядки конкретной катушки зажигания, и может корректировать время накопления энергии, а также смещать команды зажигания, чтобы ЭБУ начинал заряжать катушки достаточно заблаговременно, чтобы фактический разряд (искра) происходил именно тогда, когда нужно:

И большим преимуществом этого подхода перед «жестко заданным» временем выдержки является возможность адаптироваться к текущим условиям окружающей среды и катушкам зажигания в режиме реального времени, сохраняя при этом точный момент зажигания.

Вполне возможно, что в автомобилях, выпущенных после 2004 года, использовалась эта система, поскольку срок действия патента истёк.

И, конечно же, помимо коррекции dwell, мы получаем преимущества в области диагностики.

Есть также несколько сопутствующих патентов (и, вероятно, больше):

• В патенте Ford, EP 0390314 A2, описана система смещения фаз газораспределения на основе обратной ЭДС.


• Toyota, EP 0350894 A2, которую я включил в список просто потому, что она интересная. Здесь описана система без обратной связи, которая преследует ту же цель и пытается скорректировать момент зажигания, прогнозируя, когда произойдёт следующая верхняя мёртвая точка.

Все они были поданы примерно в одно и то же время, в конце 80-х — начале 90-х годов. Похоже, что в то время наблюдался большой ажиотаж вокруг патентов на системы управления моментом зажигания. Я уверен, что юристы и инженеры во всех этих лабораториях, занимающихся системами зажигания, в тот период потребляли невероятно много кофе.

Ford (контроль времени стоянки + предварительная ионизация):

Таким образом, вышеупомянутый патент Ford был подан в 1990 году, а срок его действия истёк в 2004 году. В 2009 году был подан более новый патент Ford, основанный на предыдущем:

• US 8490598: Катушка зажигания с ионизацией и цифровой обратной связью для двигателя внутреннего сгорания

В этом патенте описана та же система управления длительностью импульса, но она также включает в себя своего рода фазу предварительной зарядки, которая позволяет обнаружить преждевременное воспламенение или загрязнение свечей зажигания. Выглядит довольно круто, но поскольку этот ответ и так уже слишком длинный, а rabbit hole в этом патенте практически бездонная, я вынужден на этом остановиться, но вы можете прочитать об этом подробнее.

Дальнейшее Чтение:

По сути, обратная связь от катушек зажигания может использоваться в самых разных целях. Различные системы используют её для разных задач, поэтому невозможно дать общий ответ, кроме как «она позволяет ЭБУ определять момент зажигания свечей, чтобы он мог выполнять полезные функции».

Я уверен, что у многих других компаний, помимо Ford и Toyota, есть много других интересных разработок, связанных с сигналами обратной связи от катушек зажигания.

Есть множество материалов для дальнейшего изучения. Если у вас есть время, просто начните просматривать списки литературы в патентах, ссылки на которые приведены выше. Там должно быть всё, что вы когда-либо хотели знать о каждой из когда-либо существовавших систем управления зажиганием, так что приятного чтения.

Вот кадр из этого видео ScannerDanner, на котором говорится следующее о Toyota 1991 года:

Первичная цепь отключается, когда ЭБУ посылает сигнал воспламенителю по проводу IGT. В то же время воспламенитель посылает сигнал IGF в ЭБУ. ЭБУ подает напряжение на цепь IGF. При отключении первичной цепи заземление для этого напряжения на мгновение прерывается. ЭБУ отслеживает сигнал IGF и определяет, включалась и выключалась ли первичная цепь. После отправки команды на отключение первичной цепи по проводу IGT ЭБУ контролирует цепь IGF, чтобы убедиться, что первичное переключение произошло.

Таким образом, система управления двигателем получает подтверждение того, что первичная цепь включалась и выключалась должным образом.

Сигнал подтверждения зажигания является обратным сигналом для ECM. Это сообщает компьютеру, что произошла успешная искра: катушка запустила свое устройство. Когда сигнал пропадает, компьютер знает, что проблема в катушке или цепи зажигания, и отправляет код неисправности, а затем уведомляет водителя сигнальной лампочкой glorious check engine.