Строительные машины и оборудование, справочник






Электронная система зажигания


Категория:
   Электрооборудование автомобилей


Электронная система зажигания

Улучшить характеристики систем зажигания позволило применение полупроводниковой техники.

Вначале были разработаны контактно-транзисторные системы зажигания, которые в настоящее время применяются наиболее широко.

Основной особенностью такой системы является то, что через контакты прерывателя проходит небольшой ток управления транзистором. Ток первичной обмотки при этом прерывается не контактами прерывателя, а цепью эмиттер-коллектор транзистора. Так как транзистор разгружает контакты прерывателя, отпала необходимость в искрогасящем конденсаторе. Кроме того, в контактно-транзисторной системе обмотки катушки зажигания изолированы друг от друга для исключения влияния высокого напряжения на транзистор.



Работает схема следующим образом. При замыкании контактов прерывателя база транзистора через массу соединяется с отрицательным выводом аккумуляторной батареи. По цепи базы пойдет ток, и транзистор откроется. Открытый транзистор замкнет цепь первичной обмотки катушки зажигания 3, и по ней пойдет ток.

При размыкании контактов прерывателя транзистор закроется, разрывая цепь первичной обмотки катушки зажигания. При этом во вторичной обмотке индуктируется э. д. с. большой величины. Посредством распределителя высокое напряжение подается на электроды свечи, происходит пробой искрового промежутка и воспламенение смеси.

Таким образом, в контактно-транзисторной системе вторичное напряжение зависит от параметров транзистора и стойкостью контактов прерывателя не ограничивается.

В реальной контактно-транзисторной системе зажигания применяется транзисторный коммутатор, в котором, кроме транзистора, имеется ряд других элементов. Они служат для защиты транзистора от перенапряжений и улучшения условий его переключений.

Следует отметить, что включение в схему контактной системы зажигания транзистора не полностью исключает присущие ей недостатки. В частности, у многоцилиндровых двигателей возможно возникновение такого весьма вредного эффекта, присущего механическим прерывателям, как вибрации рычажка прерывателя при высоких частотах вращения, которые приводят к многократному замыканию и размыканию контактов на протяжении одного цикла. При этом вместо одной появляются несколько искр, но значительно меньшей мощности. Нарушается также установленный момент искрообразования. Рассмотренное явление получило название дребезга контактов.

Существуют схемы контактно-транзисторных систем зажигания, которые могут повысить надежность искрообразования в многоцилиндровых высокооборотных двигателях. Так, для 8-цилиндрового двигателя может быть использована схема с двумя независимыми системами зажигания. Однако и в этом случае при незначительном увеличении сопротивления контактов прерывателя, из-за окисления или загрязнения ток управления транзистором может уменьшиться до такой величины, при которой транзистор не откроется.

При наличии контактного прерывателя остается необходимость периодической регулировки угла замкнутого состояния контактов, что вызывает дополнительные трудозатраты в процессе эксплуатации.

Указанных недостатков не имеют широко внедряемые бесконтактные электронные системы зажигания. Принципиальная новизна бесконтактной системы зажигания заключается в отсутствии контактов прерывателя. Их заменяет бесконтактный датчик, который не подвержен механическим износам и не требует периодической регулировки системы. Отличительной особенностью бесконтактной системы зажигания является тип и конструкция этого датчика.

Магнитоэлектрический датчик содержит постоянный магнит 2 в виде зубчатого ротора и обмотку статора, намотанную на сердечник.

Рис. 1. Принципиальная схема кон-тактно-транзисторной системы зажигания

Рис. 2. Бесконтактная система зажигания с магнитоэлектрическим датчиком: а — принципиальная схема; б — характеристики

При вращении ротора в обмотке статора индуктируется переменная э. д. с. Когда один из зубьев ротора приближается к обмотке, э. д. е. в ней возрастает и достигает максимума при совпадении зуба со средней линией обмотки. Затем по мере удаления зуба от обмотки э. д. с. уменьшается, меняет знак и образует отрицательную полуволну. Появление в обмотке положительной полуволны э. д. с. обеспечивает протекание тока базы транзистора 3. При достижении положительной полуволной напряжения U0ткр, достаточного для открытия транзистора, по первичной обмотке катушки зажигания 4 пойдет ток. При изменении полярности э. д. с. в обмотке транзистор закроется, разрывая цепь обмотки катушки зажигания. При этом во вторичной цепи возникает уже рассмотренный процесс образования высокого напряжения, обеспечивающего искро-образование на соответствующей свече зажигания. Число пар полюсов постоянного магнита датчика соответствует числу цилиндров двигателя.

Особенностью работы магнитоэлектрического датчика является зависимость амплитуды импульса э. д. с. от частоты вращения ротора, определяемой частотой вращения коленчатого вала двигателя. Это вызывает изменение момента открытия и закрытия транзистора по углу поворота коленчатого вала, что аналогично изменению угла замкнутого состояния контактов в контактной системе зажигания. Описанное изменение момента открытия и закрытия транзистора называют электрическим углом опережения зажигания. Оно приводит в конечном счете к изменению момента зажигания при различной частоте вращения, что учитывается при определении характеристики центробежного регулятора.

При очень малой частоте вращения импульс э. д. с. оказывается настолько маленьким, что его недостаточно для открытия транзистора. Поэтому при практическом использовании магнитоэлектрического датчика необходима дополнительная обработка (формирование) сигнала.

В качестве датчика в бесконтактной системе зажигания могут применяться датчики других типов: параметрические фотодатчики, пьезодатчики, полупроводниковые датчики и др.

Параметрическими называют датчики, которые управляют моментом искрообразования путем изменения параметров электрической цепи. Наибольшее распространение получили взаимоиндуктивные датчики, в которых управляющий сигнал возникает в результате изменения магнитной связи между обмотками.

В фотодатчиках используется фотоэлемент, Преобразующий световые импульсы в электрические, или фоторезистор, меняющий свое сопротивление в зависимости от силы света, падающего на его рабочую поверхность. Для фотодатчиков непременным условием возможности их работы является наличие источника света. Между источником света и фотодатчиком устанавливается непрозрачная шторка с прорезями. Обычно шторка имеет форму цилиндра или диска, число прорезей равно числу цилиндров двигателя. Привод шторки осуществляется от вала двигателя.

В пьезодатчиках управляющим сигналом служит э. д. е., возникающая в кристаллах при механических воздействиях.

В настоящее время на отечественных автомобилях, кроме магнитоэлектрических датчиков, получили распространение полупроводниковые. Работа этих датчиков основана на использовании гальваномагнитного эффекта Холла. Этот эффект наблюдается у элемента Холла, который представляет собой тонкую пластину с четырьмя электродами, выполненную из полупроводникового материала. Если через такую пластинку проходит ток и на нее одновременно действует магнитное поле, вектор магнитной индукции В которого перпендикулярен плоскости пластинки, то на параллельных направлению тока гранях возникает э. д. с. Холла напряжения, усилитель, схему- температурной компенсации, формирователь сигнала, выходной транзистор. Все элементы размещены в одной микросхеме. Если на небольшом расстоянии друг от друга расположить чувствительный элемент со схемой и постоянный магнит, а в щели перемещать шторку с прорезями, периодически перекрывающую магнитный поток, то с датчика будет получен импульсный сигнал прямоугольной формы, что является очень удобным для управления работой системы зажигания. В зависимости от конструкции датчика импульс сигнала может появляться, когда шторка перекрывает действие магнитного поля на чувствительный элемент и наоборот.

Рис. 3. Принцип действия полупроводникового датчика

Назначение, требования и основные характеристики систем зажигания. Система зажигания предназначена для принудительного воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя. Источником зажигания смеси служит искровой электрический разряд, возникающий между электродами свечи под воздействием импульса высокого напряжения.

Важное значений для работы системы зажигания имеет установка момента зажигания. Система зажигания должна исключать возможность возникновения обратных вспышек, могущих привести к воспламенению горючей смеси в карбюраторе при открытых впускных клапанах или заставить коленчатый вал вращаться в обратном направлении. Во избежание этого при пуске двигателя -момент зажигания приближают к верхней мертвой точке (в.м.т.). У многоцилиндровых двигателей момент зажигания устанавливают по первому цилиндру. Для остальных цилиндров момент зажигания устанавливается автоматически.

Тактность двигателя и число цилиндров определяют необходимое количество искр при максимальной частоте вращения коленчатого вала. Количество искр в минуту ограничено электрическими и механическими условиями работы контактов.

Для современных 8-цилиндровых двигателей частота коммутации достигает 200—250 Гц, поэтому контакты должны быть мало инерционными, т. е. иметь маленькую. массу. В то же время важно обеспечить их высокую эррозионную стойкость, что противоречит первому условию. Противоречие это было устранено с разработкой и внедрением электронных систем зажигания.

Электронные системы менее критичны к величине коммутируемого тока и поэтому обеспечивают более

roe ВТоричное напряжение и мощность искры, чем контактные системы. Известно, что для надежной работы системы зажигания необходимо иметь полуторакрат-ный запас по вторичному напряжению относительно пробивного напряжения На свечах.

Максимальная эффективность рабочего процесса двигателя наблюдается в том случае, когда давление газов достигает наибольшего значения при утле поворота коленчатого вала 10—15° после в. м.т. Поскольку требуется время на .сгорание смеси, то искрОвой разряд необходимо создавать с определенным опережением.

Угол опережения зажигания в зависимости от режима работы двигателя и автомобиля должен устанавливаться автоматически и обеспечивать оптимальные мощ-ностныё и экономические показатели двигателя. Допуск на отклонение от заданных характеристик составляет ±1° поворота коленчатого вала.

Основной рабочей характеристикой системы зажигания является .зависимость вторичного напряжения от частоты ценообразования. Чем выше частота ценообразования, тем меньше время протекания процессов накопления энергии в катушке зажигания и ее разряд. При определенных значениях параметров первичной цепи (индуктивности и сопротивления) на больших частотах в 8-цилиндровых двигателях время нарастания первичного тока может оказаться недостаточным и вторичное напряжение будет снижаться настолько, что наступит перебой в ценообразовании.

Классификация и принцип действия электронных систем зажигания. Появление полупроводниковых приборов обусловило возможность создания надежных -электронных систем зажигания с длительным сроком службы.

Первым этапом создания электронных систем, явилась разработка контактно-транзисторной системы зажигания. В ее состав входят транзисторный коммутатор и все основные элементы классической системы зажигания.

Применение транзисторного коммутатора «облегчает» работу контактов прерывателя. Через контакты прерывателя проходит не весь ток первичной цепи, а лишь малый по величине ток управления транзистором.

Прерывание тока в первичной цепи осуществляет транзистором, что дает возможность увеличить вторт? ное напряжение за счет увеличения тока в первично цепи и повысить надежность и долговечность работы контактов прерывателя.

Дальнейшим развитием электронных систем является система зажигания с бесконтактным управлением, Бесконтактный датчик вырабатывает импульсы в строго заданные моменты времени, которые через формирующий и выходной каскады управляют током в первичной обмотке катушки зажигания. Из-за отсутствия контактов прерывателя бесконтактная система обладает наиболее высокой надежностью.

Таким образом, электронные системы зажигания в отличие от контактных классических, кроме силовой цепи, имеют цепь управления.

Состав силовой цепи всех типов электронных систем зажигания одинаков: выключатель зажигания, добавочный резистор, катушка зажигания, транзисторный коммутатор.

По способу управления электронные системы зажигания различны и могут быть разделены на системы с контактным и бесконтактным управлением.

Кроме того, электронные системы зажигания классифицируются по способу накопления энергии (в индуктивности или в емкости). В индуктивной системе зажигания образование вторичного напряжения происходит за счет энергии, накопленной в магнитном поле катушки зажигания, в емкостной — за счет электрической энергии в накопительном конденсаторе. При разряде конденсатора запасенная в нем энергия трансформируется во вторичный контур.

По виду применяемых электронных приборов системы зажигания делятся на транзисторные и тйристорные.

Электронные системы зажигания с контактным управлением. Системы с контактным управлением разделяются на две основные группы, отличающиеся способами накопления энергии.

Системы с накоплением энергии в индуктивности первичной обмотки катушки зажигания по типу коммутирующего прибора разделяются на контактно-транзисторные и контактно-тиристорные.

Принцип действия простейшей контактно-транзисторной системы зажигания заключается в следующем.

Если включить зажигание выключателем при разомкнутых контактах прерывателя, то в первичной цепи системы зажигания ток будет отсутствовать, поскольку на базе транзистора отсутствует управляющий потенциал и он закрыт.

При проворачивании коленчатого вала двигателя произойдет замыкание контактов прерывателя и на базу транзистора будет подан отрицательный потенциал, вследствие чего появится ток управления транзистором. Путь тока в цепи управления: « + » аккумуляторной батареи — выключатель зажигания— первичная обмотка W1 катушки зажигания — эмиттер — база транзистора — контакты прерывателя — корпус — «—» аккумуляторной батареи. При этом транзистор откроется и в первичной цепи системы зажигания появится рабочий ток.

Путь тока первичной цепи: « + » аккумуляторной батареи— выключатель зажигания — первичная обмотка катушки зажигания — эмиттер — коллектор транзистора— корпус — «—» аккумуляторной батареи.

При прохождении тока в первичной обмотке W1 катушки зажигания- происходит процесс накопления электромагнитной энергии.

Во время размыкания контактов прерывается цепь управления транзистором, транзистор закрывается. Ток в первичной цепи системы зажигания резко уменьшается. Изменяющийся при этом магнитный поток катушки зажигания пересекает витки вторичной обмотки W2 и индуктирует в ней большую э.д. с. (17—25 кВ). о дальнейшем при замыкании и размыкании контактов прерывателя процесс работы системы повторяется. Некоторые схемы контактно-транзисторных систем зажигания содержат несколько транзисторов. Увеличение числа транзисторов вызвано тем, что транзисторы, применяемые в этих схемах, имеют низкое предельно допустимое напряжение или малый коэффициент усиления по току.

Рис. 4. Схема электрическая принципиальная простейшей контактно-транзисторной системы зажигания: 1 — аккумуляторная батарея; 2 — выключатель зажигания; 3 — катушка зажигания; 4 — транзистор (коммутатор); 5 — контакты прерывателя (управляющие); 6 — свеча зажигания

В классической системе зажигания используются катушки с автотрансформаторной связью между обмотками, у которых первичное напряжение при размыкании контактов прерывателя может достигать 400 В. Если использовать такую катушку зажигания в контактно-транзисторной системе зажигания, то транзистор должен выдерживать это напряжение. Поэтому в транзисторных системах применяют катушки зажигания с трансформаторной связью между обмотками и повышенным коэффициентом трансформации, что обеспечивает получение требуемого вторичного напряжения при э. д. с. самоиндукции первичной цепи, равной 120—160 В.

Наряду с этим в качестве силового транзистора применяют высоковольтные транзисторы с допустимым обратным напряжением 120—200 В.

Электронные системы зажигания с бесконтактным управлением. Из систем зажигания с бесконтактным управлением на автомобилях наибольшее распространение получили системы с магнитоэлектрическим датчиком.

Схема работает следующим образом. При вращении ротора в статорной обмотке магнитоэлектрического датчика G индуктируется переменная э.д. с. Отрицательный полупериод напряжения отпирает транзистор VI, а положительный полупериод запирает его. При отпирании транзистора по первичной обмотке W1 катушки зажигания L проходит ток, который создает магнитный поток, охватывающий витки первичной и вторичной W2 обмоток. Запирание транзистора вызывает быстрое уменьшение тока в первичной обмотке и наведенного им магнитного потока, что приводит к образованию высокого напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания.

Напряжение магнитоэлектрического датчика зависит от частоты вращения его ротора и с повышением частоты вращения оно увеличивается, что приводит к изменению угла опережения зажигания. На рис. 5 приведены эпюры изменения напряжения датчика за один оборот ротора при различной частоте вращения со. При большей частоте вращения ротора и неизменном пороге срабатывания (линия а—б на рис. 10) транзистор запирается позже (точка Б).

Рис. 5. Схема электрическая принципиальная (а) простейшей бесконтактной системы зажигания с магнитоэлектрическим датчиком и эпюры (б) напряжения датчика при различной частоте вращения

Реальные схемы бесконтактных систем зажигания более сложны по сравнению с рассмотренной, так как на пусковых режимах напряжение, вырабатываемое датчиком, мало и недостаточно для управления силовым транзистором. Поэтому между выходным коммутирующим каскадом и магнитоэлектрическим датчиком включаются, дополнительные каскады, предназначенные для усиления и преобразования входного сигнала датчика.

Замена контактов прерывателя бесконтактным датчиком позволила исключить наиболее слабое звено систем зажигания. Поэтому бесконтактная транзисторная система зажигания полностью лишена недостатков, присущих контактным классическим и контактно-транзисторным системам, что обусловливает ее более высокую надежность и долговечность при меньшем объеме технического обслуживания.

Электронные системы зажигания отечественного производства. Контактно-транзисторная система зажигания с транзисторным коммутатором ТК102 предназначена для восьмицилиндровых карбюраторных двигателей с неэкранированным электрооборудованием.

Рис. 6. Схема электрическая принципиальная контактно-транзисторной системы зажигания с транзисторным коммутатором ТК.102

Основными элементами системы являются транзисторный коммутатор, распределитель зажигания (Р13-Д или Р4-Д), состоящий из прерывателя и распределителя, катушка зажигания (Б114), выключатель зажигания, блок резисторов (СЭ107), состоящий из двух резисторов, выключатель добавочного резистора.

Транзисторный коммутатор включает транзистор VI (ГТ701А), стабилитрон V2 (817В),. диод V3 (Д226), импульсный трансформатор Т, конденсаторы С1 (1мкФ) и С2 (50 мкФ), резистор R2 (20 Ом). Система питается от аккумуляторной батареи напряжением 12В. Первичная обмотка W1 катушки зажигания включена в цепь эмиттера транзистора VI, а контакты прерывателя в цепь его базы.

Схема работает следующим образом: при включенном зажигании и замкнутых контактах прерывателя

транзистор коммутатора находится в открытом состоянии, так как к его управляющему электроду (базе) через контакты прерывателя подается отрицательный потенциал. Ток (~7 А) будет проходить по первичной цепи: « + » аккумуляторной батареи — выключатель зажигания — блок резисторов — первичная обмотка катушки зажигания — эмиттер — коллектор транзистора — «—» аккумуляторной батареи. При размыкании контактов прерывателя на базе транзистора исчезает управляющий сигнал и транзистор запирается. При этом во вторичной обмотке W2 импульсного трансформатора Г индуктируется импульс самоиндукции, положительный полюс которого приложен к базе, а отрицательный — к эмиттеру транзистора, что ускоряет переход транзистора в закрытое состояние.

Запирание транзистора вызывает быстрое уменьшение тока в первичной обмотке катушки зажигания, обуславливающее появление импульса высокого напряжения во вторичной обмотке. Высокое напряжение разносится высоковольтным ротором распределителя зажигания по свечам двигателя. Путь тока во вторичной цепи: высоковольтный вывод вторичной обмотки катушки зажигания — центральный высоковольтный провод — распределитель тока высокого напряжения — свеча зажигания — корпус — вторичная обмотка W2 катушки зажигания.

Транзисторный коммутатор имеет специальную защиту, состоящую из диода V3 и стабилитрона V2, которая предохраняет транзистор от пробоя э. д. с. самоиндукции, возникающей в первичной обмотке катушки зажигания при запирании транзистора. В случаях, когда э. д. с. самоиндукций превышает 100 В, происходит пробой стабилитрона V2 и повышенное напряжение гасится на диоде V3. Кроме того, диод препятствует протеканию тока от батареи к транзистору через стабилитрон V2, минуя первичную обмотку катушки зажигания. Для снижения мощности тока в цепи стабилитрона предусмотрен конденсатор С1, который заряжается от э. д. с. самоиндукции. Когда значение э. д. с. самоиндукции в первичной обмотке катушки не достигает опасного значения и пробоя стабилитрона не происходит, конденсатор С1 уменьшает потери мощности в транзисторе в период его запирания, что снижает нагрев транзистора.

Электролитический конденсатор С2 включен параллельно генератору и аккумуляторной батарее и защищает транзистор от импульсных перенапряжений, которые могут иметь место в бортовой сети автомобиля при включении мощных потребителей или отключении аккумуляторной батареи при работающем двигателе. В этом случае импульс повышенного напряжения будет заряжать конденсатор С2, что предотвратит воздействие повышенного напряжения на транзистор.

Катушка зажигания маслонаполненная, выполненная по трансформаторной схеме, которая позволяет избежать перегрузок транзистора при разрядных процессах во вторичной цепи.

Коэффициент трансформации катушки зажигания W2:W1 = 235. Распределитель зажигания отличается от стандартного только отсутствием конденсатора, шунтирующего контакты прерывателя.

Бесконтактные транзисторные системы зажигания. Впервые транз’исторная система зажигания «Искра» с бесконтактным управлением стала применяться на пол-.ноприводных автомобилях с экранированным электрооборудованием. В систему зажигания «Искра» (рис. 12) входят: катушка зажигания 5 (Б 118); распределитель зажигания (Р351-), состоящий из магнитоэлектрического датчика 1 импульсов момента зажигания и распределителя 6 тока высокого напряжения; коммутатор транзисторный (ТК200); резистор 4 добавочный (СЭ326); выключатель зажигания 2; свечи зажигания 7 (СН307В); низковольтные и высоковольтные провода в экранирующих шлангах, аварийный вибратор РС331.

Все элементы системы зажигания «Искра», кроме добавочного резистора, выполнены в экранированном и герметизированном исполнении. Схема транзисторного коммутатора собрана на кремниевых полупроводниках и включает мощный высоковольтный транзистор VII (2Т808Б), транзистор средней мощности V9 (П702) и два маломощных транзистора V4 и V7 (2Т602Б). Транзисторы V4, V7, V9 служат для усиления сигнала датчика.

Рис. 8. Схема электрическая принципиальная бесконтактной системы зажигания «Искра»

Работает система зажигания следующим образом. При включении зажигания входной транзистор V4 коммутатора находится в закрытом состоянии, так как к его базе не приложен управляющий сигнал, а транзистор V7 открыт положительным потенциалом, приложенным к его базе через диоды V8, V5 и резистор R3. Ток эмиттера транзистора V7 вызывает отпирание транзистора V9, благодаря чему отпирается и силовой транзистор VII. Через открытый транзистор VII проходит ток первичной цепи системы зажигания: « + » аккумуляторной батареи, выключатель зажигания 2 добавочный резистор 4 — первичная обмотка W1 катушки зажигания 5— диод V10 — коллектор — эмиттер транзистора VII — «—» аккумуляторной батареи.

Ток в первичной цепи системы зажигания при неработающем двигателе достигает 6 А. При вращении коленчатого вала двигателя переменное напряжение, вырабатываемое магнитоэлектрическим датчиком, поступает на базу транзистора V4. Воздействие положительного импульса этого напряжения вызывает отпирание транзистора V4. Так как сопротивление открытого транзистора очень мало, то потенциал коллектора транзистора V4, а следовательно, и базы транзистора V7 становятся отрицательными, что приводит к запиранию транзистора V7 и вызывает запирание транзисторов V9 и VII и уменьшение тока и магнитного потока в первичной обмотке W1 катушки зажигания. Во вторичной обмотке W2 при этоМ индуктируется высокое напряжение, которое распределяется в требуемой последовательности по свечам зажигания. Диод V3 и резистор R1 защищают эмиттерный переход транзистора V4 от перенапряжений и перегрузок по току, ограничивая напряжение датчика при высокой частоте вращения ротора.

Диоды V6, V5 и резисторы R4, R7, R9 обеспечивают надежное запирание транзисторов V7, V9, VII при открывании транзистора V4.

Для улучшения работы системы зажигания в режиме пуска в схему коммутатора введена положительная обратная связь, образованная резистором R6 и конденсатором С1. При запирании транзистора VII возникающая в первичной обмотке катушки зажигания э. д. с. самоиндукции через обратную связь поступает на вход транзистора V4, что вызывает повторное его отпирание и появление колебательного процесса в схеме коммутатора, обусловливающего многоискровость, т. е. подачу в каждый цилиндр серии искр (до пяти), что облегчает процесс пуска.

Конденсатор С4 уменьшает энергию, рассеиваемую во время запирания транзистора VII, “что повышает надежность его работы. Конденсатор СЗ препятствует взаимному влиянию каскадов в переходном процессе.

Для предохранения транзистора VII от пробоя э. д. с. самоиндукции, возникающей в первичной обмотке катушки зажигания, параллельно его электродам включей защитный стабилитрон V12 с резистором R10. Срабатывание стабилитрона происходит в случаях, когда при запирании транзистора VII на его электродах возникает импульс э. д. с. самоиндукции свыше 180 В.

Стабилитрон V2 предназначен для защиты схемы коммутатора от чрезмерного повышения напряжения в бортовой сети автомобиля.

При напряжении в бортовой сети свыше 16 В происходит пробой стабилитрона и к управляющему электроду транзистора V4 прикладывается положительный потенциал, при котором транзистор V4 открывается, запирая остальные транзисторы, тем самым выключая ток первичной цепи. Защита схемы коммутатора от инверсного включения, при котором на транзисторы может быть подано напряжение обратной полярности, осуществляется диодами V10 и VS. Диод V10 защищает от обратного включения транзистор VII и стабилитрон VI2, С этой же целью транзисторы V4 и V7 включены через диод V8. Транзистор V9 не защищен от обратной полярности, так как в этом режиме управляющий сигнал на его базе отсутствует и этот режим для него не опасен.

Магнитоэлектрический датчик установлен в распределителе зажигания на месте прерывателя. В верхней части валика распределителя установлен кольцевой постоянный магнит с полюсными наконечниками, являющийся ротором датчика. Ротор имеет восемь пар полюсов. Статор датчика расположен на месте пластины прерывателя и выполнен в виде кольца из магнитомягкой стали. Внутри статора размещена обмотка датчика. Число пар полюсных наконечников статора так же, как и в роторе, равно числу цилиндров двигателя (восьми). При вращении ротора изменяется магнитный поток, пронизывающий обмотку датчика, и импульсы напряжения поступают на вход транзисторного коммутатора.

Изменение угла опережения зажигания в зависимости от частотй вращения коленчатого вала осуществляется центробежным регулятором. С увеличением частоты вращения центробежный регулятор опережения зажигания поворачивает ротор датчика на определенный угол в сторону вращения валика распределителя. Это вызывает более раннее появление импульса напряжения магнитоэлектрического датчика, вследствие чего угол опережения зажигания увеличивается.

В системе зажигания «Искра» имеется аварийный вибратор электромеханического типа, на который переключается система зажигания при отказе транзисторного коммутатора или датчика. Однако работа системы зажигания в аварийном режиме может допускаться лишь кратковременно ввиду существенных недостатков электромагнитного вибратора (интенсивный износ контактов и невозможность управления углом опережения зажигания).

Рис. 9. Схема электрическая принципиальная бесконтактной системы зажигания с неэкранированным транзисторным коммутатором

Основные направления развития электронных систем зажигания. Электронные системы зажигания развиваются в направлении постепенного перехода на бесконтактные системы на базе системы зажигания «Искра». В частности, создана схема неэкранированного транзисторного коммутатора ТК108, который будет применяться в бесконтактных системах зажигания автомобилей ЗИЛ-130, ГАЗ-53, «Волга», «Москвич». Электрическая схема коммутатора ТК108 отличается от схемы коммутатора ТК200 отсутствием схемы защиты от перенапряжений в бортовой сети автомобиля и наличием на входе коммутатора .цепочки С2, R1, устраняющей дополнительное опережение угла зажигания, вызванное работой магнитоэлектрического датчика. Известно, что при большой частоте вращения ротора датчика импульсов, импульсы напряжения датчика имеют более крутые* фронты и переключение транзисторного коммутатора происходит раньше, вызывая дополнительный сдвиг угла опережения зажигания. Для исключения опережения необходимо увеличивать порог срабатывания транзисторного коммутатора пропорционально частоте вращения ротора датчика импульсов. Эту функцию и выполняет цепочка С2, R1. Положительные импульсы датчика поступают на базу входного транзистора V3 коммутатора через конденсатор С2, вызывая его заряд. После окончания положительного импульса конденсатор С2 разряжается на резистор R1, и если частота вращения ротора датчика импульсов низкая, то к следующему импульсу конденсатор полностью разрядится. С повышением частоты вращения ротора датчика конденсатор С2 не будет успевать разряжаться к моменту прихода следующего положительного импульса и напряжение на нем будет приложено к эмиттерно-базовому переходу транзистора V3 в запирающем направлении, т. е. будет увеличивать порог срабатывания коммутатора.

Перспективным направлением развития электронных систем зажигания является также разработка мощных высоковольтных транзисторов с допустимым обратным напряжением 500—600 В и высоким коэффициентом усиления (150—200), что позволяет упростить схему защиты транзисторного коммутатора и сократить число транзисторов в схеме коммутатора до двух.

В настоящее время получают распространение бесконтактные системы с цифровым электронным регулированием момента зажигания, свободные от существенного недостатка механических автоматов опережения, имеющих разброс до 8°. Кроме того, путем учета изменения комплекса параметров двигателя в этих системах возможно получение более оптимальных характеристик по углу опережения зажигания, что обеспечивает существенное повышение экономичности двигателя и уменьшение токсичности отработавших газов.

Рис. 10. Схема электрическая структурная цифровой системы зажигания: 1 — электромагнитный датчик частоты вращения; 2 — зубчатый диск; 3 — электромагнитный датчик начального положения; 4 — главный счетчик; 5 — усилитель мощности; 6 — электронный распределитель высокого напряжения; 7 — свечи зажигания; 8 —катушка зажигания; 9 — блок датчиков температуры; 10 — датчик положения дроссельной заслонки; 11 — датчик давления; 12 — задатчик временных интервалов; 13 — дополнительный счетчик

Цифровые системы зажигания автоматически регулируют угол опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, нагрузки двигателя, температуры охлаждающей жидкости, положения дроссельной заслонки и других параметров. Кроме того, в них возможно управление энергией ценообразования. Распределитель зажигания в цифровой системе отсутствует.

Датчик частоты вращения коленчатого вала обычно устанавливается в картере маховика и вырабатывает импульсы от проходящих зубьев маховика.

Принцип работы цифровой системы зажигания заключается в следующем. Электромагнитный датчик с помощью, диска вырабатывает серию импульсов пропорционально частоте вращения вала двигателя. На диске имеется установочный зуб с меткой, который с помощью электромагнитного датчика вырабатывает за каждый оборот вала установочный импульс при положении поршня первого цилиндра за 90° до в. м. т. После накопления в счетчике заданного числа импульсов и необходимой коррекции числа импульсов с помощью остальных датчиков на усилитель мощности поступает сигнал на разрыв тока в первичной обмотке катушки зажигания.

Распределение высокого напряжения производится также электронными приборами.

Читать далее:

Категория: - Электрооборудование автомобилей

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины