Датчики бесконтактных систем зажигания


Бесконтактная система зажигания | whatisvehicle

Принцип действия бесконтактной системы зажигания заключается в следующем: При включенном зажигании и вращающемся коленвале двигателя датчик-распределитель выдает импульсы напряжения на коммутатор, который преобразует их в прерывистые импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания. В момент прерывания тока в первичной обмотке индуктируется ток высокого напряжения во вторичной обмотке. Ток высокого напряжения идет от катушки зажигания по проводу через угольный контакт на пластину ротора, и затем через клемму крышки распределителя по проводу высокого напряжения, в наконечнике которого установлен помехоподавительный экран, попадает на соответствующую свечу зажигания и воспламеняет рабочую смесь в цилиндре.

Наибольшее распространение получили магнитоэлектрические датчики — индукционные(системы с ними маркируются TSZi) и датчики Холла(системы с ними маркируются TSZh).

Система небезопасна и требует осторожности. Если, например, отсоединить провод от свечи — может «сгореть» коммутатор или распределитель.

Прежде, давайте разберём эти два датчика, что же они представляют из себя?

Работа индуктивного датчика положения основана на изменении индукции чувствительного элемента при изменении зазора между ним и ферромагнитным движущимся объектом.

Ферромагнитный объект — объект, обладающий ферромагнитными свойствами(т.е.  оно активно притягивает к себе магнит и активно притягивается магнитом).

В индуктивном датчике имеются катушка из обмотки провода и магнит. В качестве сопряженной детали используется ротор, состоящий из пластин определенного размера.

1 – индуктивный датчик; 2 – пластины ротора

Каждый раз, когда пластина ротора проходит около датчика импульсов, изменяется магнитное поле, в результате чего в обмотке катушки индуцируется импульсное напряжение.

Индуктивный датчик вырабатывает сигнал, близкий к синусоидальному, поэтому его приходится преобразовывать в форму, более удобную для управления током в первичной обмотке (то есть сигнал датчика искусственно преобразуется в форму, близкую к прямоугольной, увеличивается крутизна фронта и спада, обрезается верхушка импульса и т.п.).

Магнитоэлектрический датчик Холла получил свое название по имени Э.Холла, американского физика, открывшего в 1879 г. важное гальваномагнитное явление.

Суть данного явления заключалась в следующем: Если на полупроводник, по которому (вдоль) протекает ток, воздействовать магнитным полем, то в нем возникает поперечная разность потенциалов (ЭДС Холла). Возникающая поперечная ЭДС может иметь напряжение только на 3 В меньше, чем напряжение питания.

а — нет магнитного поля, по полупроводнику протекает ток питания — АВ; б — под действием магнитного поля — Н появляется ЭДС Холла — ЕF; в — датчик Холла

Датчик Холла имеет щелевую конструкцию. С одной стороны щели расположен полупроводник, по которому при включенном зажигании протекает ток, а с другой стороны — постоянный магнит. В щель датчика входит стальной цилиндрический экран с прорезями. При вращении экрана, когда его прорези оказываются в щели датчика, магнитный поток воздействует на полупроводник с протекающим по нему током и управляющие импульсы датчика Холла подаются в коммутатор, в котором они преобразуются в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания.

Датчик состоит из постоянного магнита(2), пластины полупроводника(3) и микросхемы. Между пластинкой(3) и магнитом(2) имеется зазор(4). В зазоре датчика находится стальной экран(1) с прорезями. Когда через зазор проходит прорезь экрана, то на пластинку полупроводника действует магнитное поле и с нее снимается разность потенциалов. Если же в зазоре находится тело экрана, то магнитные силовые линии замыкаются через экран и на пластинку не действуют. В этом случае разность потенциалов на пластинке не возникает.

1 — свечи зажигания; 2 — датчик-распределитель, 3 — коммутатор, 4 — катушка зажигания

Данные системы являются бесконтактными системами зажигания с нерегулируемым временем накопления энергии. Бесконтактная система зажигания с нерегулируемым временем накопления энергии принципиально отличается от контактно-транзисторной только тем, что в ней контактный прерыватель заменен бесконтактным датчиком. На рисунке ниже приведена электрическая схема системы:

Принцип работы: Сигнал с обмотки L магнитоэлектрического датчика через диод VD2, пропускающий только положительную полуволну напряжения, и резисторы R2, R3 поступает на базу транзистора VT1. Транзистор открывается, шунтирует переход база-эмиттер транзистора \/Т2, который закрывается. Закрывается и транзистор VT3, ток в первичной обмотке катушки зажигания прерывается, и на выходе вторичной обмотки возникает высокое напряжение. В отрицательную полуволну напряжения транзистор VT1 закрыт, открыты VT2 и VT3, и ток начинает протекать через первичную обмотку Катушки возбуждения. Очевидно, что число пар полюсов датчика должно соответствовать числу цилиндров двигателя.

Цепь R3-C1 осуществляет фазосдвигающие функций, компенсирующие фазовое запаздывание протекания тока в базе транзистора VT1 из-за значительной индуктивности обмотки датчика L, чем снижается погрешность момента искрообразования.

Стабилитрон VD3 и резистор R4 защищают схему коммутатора от повышенного напряжения в аварийных режимах, так как, если напряжение в бортовой цепи превышает 18 В, цепочка начинает пропускать ток, транзистор VT1 открывается и закрывается выходной транзистор VT3. Цепями защиты от опасных импульсов напряжения служат конденсаторы СЗ, С4, С5, С6; диод VD4 защищает схему от изменения полярности бортовой сети. Форма и величина выходного напряжения магнитоэлектрического датчика изменяются с частотой вращения, что влияет на момент искрообразования.

1 — свечи зажигания; 2 — датчик-распредепитель; 3 — коммутатор; 4 — генератор; 5 — аккумуляторная батарея; 6 — монтажный блок; 7 — репе зажигания; 8 — катушка зажигания; 9 — датчик Холла

Данные системы являются системами зажигания с регулированием времени накопления энергии. Данная система зажигания пришла на смену TSZi, чтобы исправить 2 недостатка:

  1. Форма и величина выходного напряжения магнитоэлектрического датчика изменяются с частотой вращения, что влияет на момент искрообразования.
  2. Уменьшение вторичного напряжения при росте частоты вращения коленчатого вала. Поэтому более перспективна система с регулированием времени накопления энергии.

На рисунке представлена электрическая схема системы зажигания с датчиком Холла:

Стабилизация величины вторичного напряжения достигается в схеме двумя путями — во-первых, регулированием времени нахождения транзистора VT1 в открытом состоянии, т.е. времени включения первичной цепи обмотки зажигания в сеть, во-вторых, ограничением величины тока в первичной цепи величиной около 8 А. Последнее, кроме того, предотвращает перегрев катушки.

Принцип работы: С датчика Холла на вход коммутатора приходит сигнал прямоугольной формы, величина которого приблизительно на 3 В меньше напряжения питания, а длительность, соответствует прохождению выступов экрана мимо чувствительного элемента датчика. Нижний уровень сигнала 0,4 В соответствует прохождению прорези. В момент перехода от высокого уровня к низкому происходит искрообразование.

В микросхеме коммутатора сигнал в блоке формирования периода, накопления энергии сначала инвертируется, затем интегрируется. На выходе интегратора образуется пикообразное напряжение, величина которого тем больше, чем меньше частота вращения двигателя. Это напряжение поступает на вход компаратора, на другой вход которого подано опорное напряжение. Компаратор преобразует величину напряжения во время. Сигнал на входе компаратора имеет место тогда, когда величина пилообразного напряжения достигает опорного и превышает его. При большой частоте вращения величина пилообразного напряжения мала, соответственно мала и длительность сигнала на выходе компаратора. С исчезновением выходного сигнала компаратора через схему управления открывается транзистор VT1, и первичная .цепь зажигания включается в сеть. Следовательно, время накопления энергии в катушке соответствует времени отсутствия сигнала на выходе компаратора. Уменьшение длительности выходного сигнала компаратора позволяет увеличить относительную величину времени накопления энергии и тем самым стабилизировать ее абсолютное значение.

Блок ограничения силы выходного тока срабатывает по сигналу, снимаемому с резисторов, включенных последовательно в первичную цепь зажигания. Если этот сигнал достигает уровня соответствующего силе тока 8 А, блок переводит выходной транзистор в активное состояние с фиксированием этой величины тока.

Блок безискровой отсечки отключает катушку зажигания в случае, если включено электропитание, но вал двигателя неподвижен. При этом, если при остановленном двигателе выходное напряжение датчика соответствует низкому уровню, катушка отключается сразу, в противном случае отключение происходит через 2 — 5 с.

Схема насыщена элементами защиты от всплесков напряжения и включения обратной полярности питания. Регулировка угла опережения зажигания осуществляется традиционными способами, т.е. центробежным и вакуумным регуляторами.

Давайте обобщим всё прочитанное. Не смотря на разность датчиков, системы схожи в построении и различаются внутренним устройством некоторых компонентов. Давайте взглянем на систему и опишем последовательно работу:

Итак, водитель поворачивает ключ в замке зажигания, тем самым замыкая цепь. Ток начинает поступать из аккумулятора по замкнутому замку зажигания.

Можно сказать, что питаниец цепи происходит по схеме Аккумулятор->Стартер->Генератор. При нахождении ключа в положении «стартер» замыкаются контакты 50 и 30. Электрический ток поступает на реле стартера. Там появляется магнитное поле, что приводит к тому, что бендикс стартера вводится в зацепление с шестернёй маховика. Включается электродвигатель стартера и он начинает крутит маховик. Тот в свою очередь начинает раскручиваться и при достижении скорости, большей чем допустимая скорость вращения вала шестерни стартера привод стартера выводит её из зацепления. В свою очередь, вращение коленчатого вала передаётся на вращение вала генератора, что в свою очередь приводит к выработке электрического тока на нём, который питает бортовую сеть автомобиля и подзаряжает аккумулятор.

1 —  свечи зажигания; 2 — датчик-распределитель; 3 — распределитель; 4 — датчик импульсов; 5 — коммутатор; 6 — катушка зажигания; 7 — монтажный блок; 8 — реле зажигания; 9 — выключатель зажигания; А — к клемме генератора.

Электрический ток поступает на первичную обмотку катушки зажигания(6). Коммутатор, получая сигнал с датчика(4), прерывает или наоборот включает первичную обмотку. Когда протекание тока по первичной обмотке прерывается, то во вторичной обмотке вознекате ток высокого напряжение, который подаётся по высоковольтному проводу на распределитель. Распределитель, вал которого приводится в движение от шестерни привода масляного насоса или коленчатого вала(зависит от конкретного устройства двигателя) распределяет искру по свечам, тем самым воспламеняя смесь в нужном цилиндре двигателя в нужное время.

Понравилось это:

Нравится Загрузка...

whatisvehicle.wordpress.com

датчики, схема, распределитель, принцип работы

897 Просмотров

Система зажигания автомобиля крайне важна для его работы. В ее задачи входит не только успешный запуск двигателя в любую погоду, вне зависимости от температуры воздуха, влажности и прочих климатических параметров. Главное предназначение данной системы устройств — обеспечение постоянного и равномерного поджига топливовоздушной смеси с целью обеспечения эффективного функционирования ДВС. Сегодня мы рассмотрим принцип действия и назначение такого узла машины, как бесконтактная система зажигания, выясним, чем данная разновидность отличается от контактного типа и почему именно бесконтактные устройства применяются на большинстве современных автомобилей.

Краткая справка

Как было сказано выше, система играет если не ключевую, то одну из важнейших ролей в принципе работы двигателя внутреннего сгорания. Если сказать больше, то мотор банально не заведется и заглохнет, если один из элементов системы по каким-то причинам выйдет из строя и перестанет функционировать должным образом.

Вообще говоря, система зажигания выполняет две глобальные функции. Не удивительно, что в зависимости от того, какую функцию выполняет система в данный момент, постоянно может изменяться и ее роль в устройстве автомобиля, и принципы ее действия в целом.

Что же это за функции, и в чем особенности режимов функционирования такого узла, как бесконтактная система зажигания, в различные такты ДВС машины?

Первая функция, которую выполняет бесконтактное зажигание — это непосредственный старт двигателя, когда водитель проворачивает ключ в замке зажигания и удерживает его в крайне позиции.

В этот момент система занимается тем, что поджигает топливовоздушную смесь, предварительно закачанную в цилиндры. Такой принцип действия способен многократно повысить эффективность двигателя внутреннего сгорания и, таким образом, сделать автомобиль более совершенным и пригодным для использования в различных климатических условиях.

В то же время, существует еще один, основной режим, в котором система пребывает большую часть времени. Этот режим используется тогда, когда двигатель уже запущен и осуществляет свои функции. Не стоит забывать, что даже если мотор уже трудится и приводит колеса во вращение, ему по-прежнему необходимо постоянное горение топливовоздушной смеси во всех имеющихся цилиндрах.

Именно эту роль и осуществляет система зажигания: ее задача — производить поджиг смеси и делать так, чтобы все цилиндры функционировали в режиме наибольшей эффективности и позволяли двигателю достигать максимальной мощности при затрачивании минимального количества ресурсов.

Стоит отметить, что бесконтактная система зажигания устанавливалась на легковые и грузовые автомобили далеко не всегда. В недалеком прошлом чаще всего на машины устанавливались системы, имеющие контактный принцип действия.

К сожалению, контактные зажигания, не имеющие большого числа датчиков и обладающие распределителем контактного типа, имеют большое количество недостатков, которые потребовали немедленного устранения и модификации существующих моделей. Главный недостаток — это серьезные трудности при запуске в зимнее время года. Дело в том, что контакты подвижного распределителя зачастую примерзают друг к другу, и деталь приходится размораживать при помощи специальных средств.

Второй недостаток — это необходимость регулярного выставления зазоров в распределителе. Если этого не сделать, система перестанет действовать должным образом, и в конечном счете, машина может попросту не завестись в очередной раз.

Функциональная схема

Схема бесконтактной системы зажигания не сильно отличается от устройства систем контактнго типа. Однако многие водители отмечают, что бесконтактные системы устроены гораздо сложнее, а потому процесс установки подобных систем зажигания требует от мастера определенных навыков и знаний, которые можно почерпнуть из специальной литературы.

Из чего же состоит система зажигания бесконтактного типа? Какие составляющие в нее входят?

Первый и наиболее важный элемент— это источник питания. Как и на устройствах контактного типа, при старте двигателя эту роль выполняет аккумуляторная батарея, которая подает в сеть ток постоянной величины.

Когда двигатель начнет функционировать, АКБ перейдет в режим пассивного функционирования, или подзарядки, а необходимая энергия продолжит черпаться от генератора.

После того, как напряжение выдается от АКБ или генератора, оно проходит по системе проводов и примыкает к катушке. Катушка представляет собой миниатюрный трансформатор, который предназначается для значительного повышения коэффициента напряжения для более эффективного розжига топливовоздушной смеси в цилиндрах. К слову, для самого процесса розжига предназначено отдельное устройство, называющееся свечой зажигания.

По своей сути, свеча— это система, состоящая из двух электродов, между которыми загорается искра высокой мощности. Именно за счет возникновения искры и возникает процесс горения смеси в цилиндре и, таким образом, двигатель производит свою работу.

Схема действия, изложенная выше, схожа для контактного и бесконтактного типа. Вся разница заключается в разновидности такого элемента, как распределитель зажигания. Данное устройство имеет бегунок и при работе двигателя постоянно вращается, соединяя бегунок по очереди с одним из четырех контактов. Бегунок соединяется с высоковольтным проводом, а четыре контакта отходят к свечам, установленным в каждый из четырех цилиндров.

В системах бесконтактного типа бегунок взаимодействует с контактами не путем касания, а при взаимодействии магнитных полей. Вспомогательные датчики анализируют показатели работы двигателя и напряжения на АКБ, в связи с чем электрические импульсы могут изменяться, а работа зажигания достигать своей максимальной эффективности.

Подводя итоги

Система зажигания бесконтактного типа — это наиболее совершенная и удобная в пользовании разновидность подобных узлов автомобиля. Ее главное преимущество в том, что здесь нет необходимости регулировать зазоры и производить постоянную проверку состояния контактов. По этой причине бесконтактные системы применяются практически повсеместно, постепенно вытесняя с рынка устройства контактного типа.

portalmashin.ru

Бесконтактная система зажигания

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Техническое обслуживание автомобилей

Бесконтактная система зажигания

Система зажигания с магнитоэлектрическим генераторным датчиком, предназначенная для 8-цилиндровых двигателей, содержит электронный коммутатор 13.3704, датчик-распределитель 24.3706, добавочный резистор 14.3729 и катушку зажигания Б116. Магнитоэлектрический датчик конструктивно объединен с высоковольтным распределителем.

Работает система зажигания следующим образом. При включенном выключателе S и неработающем двигателе транзистор VT1 (КТ630Б) закрыт, так как его база и эмиттер имеют одинаковый потенциал. При закрытом транзисторе VT1 потенциал базы транзистора VT2 (КТ630Б) выше потенциала эмиттера и по переходу база-эмиттер протекает ток управления по цепи: положительный вывод аккумуляторной батареи — контакты выключателя зажигания — положительный вывод добавочного резистора — положительный вывод коммутатора — дроссель-диод VD6 — резисторы R5 и R6 — переход база-эмиттер транзистора VT2 — резисторы R10 и R11 — корпус автомобиля — отрицательный вывод аккумуляторной батареи. Протекающий ток управления открывает транзистор VT2, что в свою очередь приводит к появлению тока управления транзистора VT3 (КТ809А) и его открытию, а затем и к открытию транзистора VT4 (КТ808А). При этом через коллектор-эмиттер транзистора VT4 пойдет ток по цепи: положительный вывод аккумуляторной батареи — контакты выключателя зажигания — добавочный резистор — первичная обмотка катушки зажигания — диод VD7 — коллектор-эмиттер транзистора VT4 — корпус автомобиля — отрицательный вывод аккумуляторной батареи. При этом в магнитном поле катушки зажигания накапливается электромагнитная энергия.

Рис. 1. Принципиальная схема бесконтактной системы зажигания с магнитоэлектрическим датчиком

При прокручивании коленчатого вала двигателя стартером в магнитоэлектрическом датчике вырабатывается переменное напряжение, которое поступает на вывод Д коммутатора. С вывода Д сигнал датчика через диод VD1 (КДЮ2А) и цепь R1C3 поступает на базу транзистора VTl. Диод VD1 пропускает с датчика импульсы только положительной полярности. Цепь R1C3 служит для исключения электрического угла опережения зажигания, присущего магнитоэлектрическим датчикам при изменении частоты вращения. Поступивший на базу транзистора VT1 положительный импульс вызывает увеличение потенциала базы по отношению к эмиттеру. В результате в транзисторе VT1 будет протекать ток управления по цепи: обмотка датчика — диод VD1 — цепь R1C3 — переход база-эмиттер транзистора VT1 — корпус автомобиля — обмотка датчика. Транзистор VT1 откроется и зашун-тирует переход база-эмиттер транзистора VT2, что вызовет закрытие транзистора VT2, а затем и закрытие транзисторов VT3 и VT4.

Запирание транзистора VT4 приводит к резкому прекращению первичного тока в катушке зажигания и возникновению высокого напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания, которое через распределитель подводится к соответствующей свече зажигания.

Затем после исчезновения импульса с датчика транзистор VT1 закроется, а транзисторы VT2, VT3 и VT4 откроются, и в магнитном поле катушки зажигания будет опять накапливаться электромагнитная энергия.

Транзисторный коммутатор содержит целый ряд дополнительных элементов, служащих для защиты и улучшения условий работы схемы. Стабилитрон VD5 (К.С980А) и конденсатор С7 защищают схему от напряжения, индуктируемого в первичной обмотке катушки зажигания. Диод VD3 (КД102А) ограничивает амплитуду импульса с датчика и, таким образом, защищает переход база-эмиттер транзистора VT1 от пробоя. Диод VD7 защищает транзистор VT4 от обратной полярности источника питания. Конденсатор С6 и резистор R7 образуют цепь обратной связи, по которой положительная полуволна э. д. с. самоиндукции с первичной обмотки катушки зажигания поступает на базу транзистора VT1, ускоряя его отпирание, что способствует обеспечению бесперебойности искрообразования на низких частотах вращения. Конденсаторы С4 и С5 защищают переходы база-эмиттер транзисторов VT2 и VT3 от всплесков напряжения и исключают ложные срабатывания транзисторов VT2 и VT3. Резисторы R8, R10 и R11, включенные между эмиттерами и базами транзисторов VT2, VT3 и VT4, служат для повышения предельно допустимого напряжения между коллектором и эмиттером транзисторов. Резистр R12 и конденсатор С8 уменьшают мощность, выделяемую н транзисторе VT4 при его закрытии, во время переходного процесса. Конденсаторы С1 и С2 и дроссель уменьшают пульсации напряжения в цепи питания коммутатора, а диод VD6 (КД212Б) защищает от обратной полярности.

Защита транзисторного коммутатора от перенапряжений питания осуществляется схемой, состоящей из стабилитрона VD2 (КС515А), стабилитрона VD4 (КС 119А) и резисторов R2 и R3. При повышении напряжения питания до 17—18 В напряжение на стабилитроне VD2 будет больше напряжения стабилизации и на базу транзистора VT1 поступит положительное смещение относительно эмиттера. Независимо от импульсов датчика транзистор VT1 откроется, а транзисторы VT2, VT3 и VT4 закроются и двигатель внутреннего сгорания остановится.

Транзисторный коммутатор 13.3734 размещен в ребристом корпусе, отлитом из алюминия.

Коммутатор имеет три вывода:— вывод Л — для соединения с низковольтным выводом датчика-распределителя;— вывод КЗ — для соединения с выводом катушки зажигания; вывод «)» — для соединения с выводом «f» добавочного резистора.

Катушка зажигания Б116 по схеме выполнена с электрически разделенными обмотками, как и катушка Б114 для контактно-транзисторной системы зажигания, и отличается от последней обмоточными данными.

Добавочный резистор 14.3729 состоит из двух секций из нихро-мовых спиралей, которые размещены в металлическом корпусе. Выводы, к которым присоединены концы секций, имеют маркировку « + ». Величина сопротивления секции между выводами « + » и С составляет 0,71 Ом, а секции между выводами С и К — 0,52 Ом.

Датчик-распределитель 24.3706 (рис. 2) предназначен для управления работой транзисторного коммутатора, распределения импульсов высокого напряжения по свечам зажигания в необходимой последовательности, для автоматического регулирования момента искрообразования в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя, а также для установки начального момента зажигания.

В корпусе датчика-распределителя расположены следующие основные узлы: магнитоэлектрический генераторный датчик со статором и ротором, центробежный регулятор, вакуумный регулятор. Корпус отлит из алюминиевого сплава, в хвостовой его части расположена пластина октан-корректора, предназначенного для ручной регулировки начального момента искрообразования и крепления датчика-распределителя на двигателе.

Привод датчика-распределителя осуществляется через присоединительный шип, который закреплен на валике. Для смазки подшипника валика упорного подшипника в корпусе установлена пресс-масленка.

Датчик состоит из ротора и статора. Ротор представляет собой кольцевой постоянный магнит с плотно прижатыми к нему сверху и снизу 8-полюсными обоймами. Обоймы жестко закреплены на втулке, на верхнюю часть которой установлен бегунок высоковольтного распределительного устройства. В нижней части втулки имеется паз, в который входит выступ втулки, жестко закрепленной на поводковой пластине ротора.

Рис. 2. Датчик-распределитель 24.3706

Статор датчика представляет собой обмотку, заключенную в 8-полюсные пластины. Соединены пластины между собой заклепками. Статор имеет один изолированный вывод, расположенный на корпусе распределителя. Второй конец обмотки электрически связан с корпусом. Статор посредством опор установлен на подвижной пластине, жестко закрепленной во внутренней обойме подшипника. Внешняя обойма подшипника закреплена неподвижно относительно корпуса. Подвижная пластина шарнирно связана с тягой вакуумного регулятора.

Таким образом, центробежный регулятор обеспечивает изменение опережения зажигания, поворачивая ротор датчика относительно статора, а вакуумный регулятор, — поворачивая статор относительно ротора.

Высоковольтное распределительное устройство содержит крышку с девятью выводами. С внутренней стороны в центральном выводе размещен подвижной комбинированный уголек типа ДСНК, обеспечивающий электрический контакт между центральным выводом и электродом бегунка. Далее через электроды высокое напряжение последовательно поступает на восемь высоковольтных выводов, расположенных по окружности крышек и служащих для присоединения проводов высокого напряжения от свечей зажигания. Уголек 8 обладает активным сопротивлением 6—15 кОм и, кроме коммутации тока высокого напряжения, служит для подавления радиопомех.

Для установки начального угла опережения зажигания на роторе и статоре датчика нанесены метки 20. Метки должны совпадать при положении коленчатого вала двигателя, соответствующем моменту искрообразования в первом цилиндре.

Система зажигания с датчиком Холла, предназначенная для 4-цилиндровых двигателей, содержит электронный коммутатор 36.3734, датчик-распределитель 40.3706 и катушку зажигания высокой энергии 27.3705.

Основное отличие этой системы зажигания от других отечественных бесконтактных и контакт-нотранзисторных систем состоит в том, что в ее катушке зажигания накапливается в 1,5— 2 раза большая электромагнитная энергия. При этом рассеиваемая мощность уменьшена в 2—3 раза, что позволило разработать электронный коммутатор в интегральном исполнении с меньшими габаритами и улучшить удельные показатели катушки зажигания. В данной системе энергия искрового разряда увеличена до 50 мДж по сравнению с 20—35 мДж в других применяемых системах зажигания. Основная цель, которая преследуется при разработке высокоэнергетических систем зажигания, — обеспечение работы двигателя на сильно обедненных рабочих смесях, что в конечном итоге приводит к уменьшению расхода топлива.

Рис. 3. Вторичное напряжение, развиваемое системой зажигания с полупроводниковым датчиком

Развиваемое системой зажигания вторичное напряжение имеет коэффициент запаса 1,5—2,3, что соответствует современным требованиям к системам зажигания.

Указанные преимущества системы зажигания с датчиком Холла достигнуты благодаря регулированию времени накопления энергии в катушке зажигания в зависимости от частоты вращения двигателя и напряжения бортовой сети. Принципиальная схема этой системы зажигания показана на рис. 4, а, а диаграмма, поясняющая принцип ее работы,— на рис. 4, б.

Рис. 4. Принципиальная схема бесконтактной системы зажигания с полупроводниковым датчиком (а) и диаграмма (б), поясняющая принцип ее работы

Датчик Холла имеет щелевую конструкцию. С одной стороны щели расположен чувствительный элемент со схемой, а с другой — постоянный магнит. В щели движется шторка цилиндрической формы. Благодаря имеющимся в ней окнам шторка периодически перекрывает магнитный поток, действующий на чувствительный элемент. Шторка расположена на одном валу с распределительным механизмом. Привод вала осуществляется от коленчатого вала двигателя.

Сигнал с датчика поступает в электронный коммутатор, который регулирует время протекания тока в первичной цепи катушки зажигания по заданному закону в функции частоты вращения двигателя и напряжения бортовой сети; ограничивает импульсы напряжения в первичной цепи катушки зажигания; обеспечивает необходимую величину тока в первичной цепи для получения заданных выходных параметров системы зажигания; ограничивает ток первичной цепи при достижении им максимального значения; прерывает первичный ток при замкнутых контактах выключателя зажигания S и неработающем двигателе.

Коммутатор содержит:— входной инвертор, выполненный на транзисторе 1/77; узел защиты от протекания тока в катушке зажигания при замкнутых контактах выключателя зажигания и неработающем двигателе, выполненный на усилителе А1.Г, интегратор, выполненный на усилителе А 1.2; компаратор, выполненный на усилителе А 1.3; логический узел, выполненный на транзисторе VT2 и резисторах R23, R24, R25, R26, R28;— ограничитель тока, выполненный на усилителе А 1.4 и индикаторных резисторах R36 и R37;— выходной усилитель, выполненный на транзисторах VT3 и VT4; стабилизатор напряжения питания, выполненный на резисторе R30 и стабилитроне VD4\— стабилизатор напряжения питания компараторов А1.3 и А1.4, выполненный на резисторе R18 и стабилитроне VD3.

При вращении коленчатого вала и замкнутых контактах S с датчика Холла (точка а на рис. 5.12, а) на базу транзистора VT1 поступают импульсы прямоугольной формы (диаграмма а на рис. 5.12, б). Транзистор VT1 инвертирует поступающие импульсы, формируя на выходе (точка б на рис. 5.12, а) сигнал б (диаграмма б на рис. 5.12,6), который управляет процессом заряда-разряда интегратора, собранного на усилителе А1.2. Включение конденсатора СЗ в цепь обратной связи усилителя обеспечивает линейный характер зарядно-разрядного процесса. На второй вход усилителя А 1.2 с делителя напряжения R6—R7 через резистор R9 подается опорный сигнал U0ni, знак которого противоположен-знаку сигнала б. Пока с инвертора на вход интегратора поступает сигнал б, происходит заряд конденсатора. Максимальный уровень напряжения заряда зависит от параметров цепочки R4—R5—R8— СЗ. Резистор R5 является подстроечным при регулировании максимального уровня напряжения заряда. Процесс заряда конденсатора СЗ заканчивается в момент, соответствующий спадающему фронту управляющего сигнала б и нарастающему фронту сигнала а датчика. Процесс разряда определяется цепочкой R6—R7— gg—СЗ, параметры которой подбираются таким образом, чтобы он закончился раньше, чем проходит новый управляющий сигнал на заряд.

Сигнал г с компаратора поступает на вход схемы сравнения, в которую входит транзистор VT2 и резисторы R23, R24, R25, R26, R28, на который поступает также сигнал б с инвертора. Эти сигналы формируют начало и конец сигнала е на выходе логической схемы. Продолжительность сигнала е определяет угол замкнутого состояния выходного транзистора VT4. Пока сигнал б или г поступает на базу транзистора VT2, он открыт, а потенциал в точке е равен нулю, так как она через цепь коллектор-эмиттер открытого транзистора VT2 связана с корпусом. Когда управляющие сигналы исчезают, транзистор VT2 закрывается и на базе транзистора VT3 через резистор R28 появляется управляющий сигнал е.

Появление сигнала е приводит к открытию выходного каскада VT3—VT4, вследствие чего происходит нарастание тока /к в первичной цепи катушки зажигания. В случае если ток в первичной цепи достигает предельной величины, например при малых частотах вращения, начинает работать схема ограничения тока. Функцию ограничителя тока выполняют усилитель А1.4 и резисторы R36 и R37, включенные параллельно, с суммарным сопротивлением 0,05 Ом. Возрастающий первичный ток, протекая по резисторам R36 и R37, создает на них падение напряжения, уровень которого сравнивается компаратором на усилителе А1.4 с опорным напряжением Uonз, которое определяется делителем напряжения R13—R15 и резистором R17. Опорное напряжение t/onз соответствует заданному току ограничителя. Для более точного задания опорного напряжения параллельно резистору R15 включен подстроечный резистор R16. Когда напряжение, поступающее с резисторов R36 и R37 через резистор R12 на компаратор, становится равным сигналу иопз, происходит срабатывание компаратора А 1.4 и с его выхода в точке д появляется сигнал д. Появление сигнала д через резистор R26 на базе транзистора VT2 вызывает его приоткры-вание, уменьшая при этом величину сигнала е (диаграмма е на рис. 5.12, б). Другими словами, приоткрытый транзистор VT2 шунтирует вход (базу) транзистора VT3, уменьшая при этом ток базы транзистора. Это приводит к переходу транзистора VT3 из режима насыщения (полностью открыт) в активный режим. При этом транзистор VT4 также переходит в активный режим, на его переходе коллектор-эмиттер создается падение напряжения, благодаря которому фиксируется заданный уровень тока первичной цепи.

Узел защиты от протекания тока в катушке зажигания при замкнутых контактах S и неработающем двигателе выполнен с использованием усилителя А1.У, являющегося интегратором. Если в состоянии покоя с датчика Холла поступает импульс, то в точке б импульс отсутствует, и конденсатор С4 узла защиты начинает заряжаться внутренними паразитными токами схемы, что достигается специальным включением схемы усилителя. Через 2—5 с на выходе усилителя формируется напряжение, которое, поступая через резистор R25 на вход транзистора VT2, приводит к его открытию и, как следствие, к выключению выходного каскада, который обесточивает первичную цепь катушки зажигания. Время заряда конденсатора С4 выбирается таким большим, что при минимальной частоте двигателя напряжение на выходе интегратора не превышает 0,15 В за время отсутствия сигнала в точке б, что не влияет на работу логической схемы. Когда же появляется нарастающий фронт нового импульса б, конденсатор начинает разряжаться по цепи резисторы R0—R11 — диод VD2. Параметры цепи разряда подбираются так, что конденсатор С4 разряжается очень быстро.

Регулирование времени накопления энергии в катушке зажигания происходит следующим образом. Как видно из диаграммы в с увеличением частоты вращения двигателя (п0гР> ri\> по) напряжение на выходе интегратора А 1.2 в функции угла поворота коленчатого вала двигателя а нарастает медленно. Это объясняется тем, что с увеличением частоты вращения коленчатого вала увеличивается частота вращения шторок и становится меньше продолжительность заряда конденсатора СЗ. По указанной причине в момент перехода конденсатора СЗ из режима заряда в режим разряда напряжение на нем будет уменьшаться с увеличением частоты вращения. Следовательно, как видно из диаграммы в, с увеличением частоты вращения разрядная ветвь раньше (по углу поворота) уменьшится до величины опорного напряжения Uопг, раньше исчезает сигнал г, появится сигнал д, откроется выходной каскад и начнет протекать ток /к в первичной цепи катушки зажигания.

Регулирование времени накопления начинается с частоты по, соответствующей минимальной частоте вращения коленчатого вала, до частоты вращения п0Гр. При дальнейшем увеличении частоты напряжение заряда конденсатора не превышает напряжения Uоп2- При этом компаратор на усилителе А1.3 блокируется и сигнал е на выходе схемы сравнения совпадает по фазе с сигналом датчика а и инвертированным сигналом б.

Кроме нормирования времени накопления энергии в функции частоты вращения коленчатого вала осуществляется регулирование в функции напряжения питания. Это осуществляется за счет включения на входы компаратора А 1.3 резисторов смещения R21 и R22. При этом опорный уровень компаратора также является функцией напряжения питания. Чем выше уровень напряжения питания, тем ниже опорный уровень компаратора А1.3.

В схему коммутатора 36.3734 входит также ряд дополнительных элементов. Диод VD7 защищает выходной транзистор от пе-реполюсовки источника питания. Стабилитрон VD5 и делитель напряжения R31—R35 защищают выходной транзистор от импульсов перенапряжения, возникающих в первичной обмотке катушки зажигания. Если импульс перенапряжения превышает допустимый уровень, то на делителе R31—R35 формируется напряжение, при котором стабилитрон VD5 пробивается. Выходной транзистор VT4 при этом открывается на время действия импульса, а напряжение, приложенное между коллектором и эмиттером транзистора VT4, не превышает допустимого.

Схема содержит источник стабилизированного питания на резисторе R30 и стабилитроне VD4, стабилизатор напряжения R18—VD3 компараторов А1.3 и А1.4, диод VD6 защиты от пере-полюсовки источника питания и конденсаторы С1, С2, С3 в цепи питания для защиты схемы и датчика от паразитных импульсов, возникающих в бортовой сети.

Схема коммутатора 36.3734 реализована на дискретных элементах с применением специально разработанной микросхемы К14014Д1, в которую входят четыре усилителя. В качестве выходного применен также специально разработанный транзистор КТ848А. Коммутатор имеет шесть рабочих выводов, которые не маркируются. Три вывода предназначены для присоединения к датчику и по одному — на корпус автомобиля, к катушке зажигания и для питания коммутатора.

Датчик-распределитель 40.3706 горизонтального типа имеет корпус, отлитый из алюминиевого сплава. Привод датчика-распределителя осуществляется через муфту и валик, на противоположном конце которого установлен ротор. Распределение высокого напряжения по свечам зажигания осуществляется посредством пяти выводов, расположенных на крышке. Крышка крепится к корпусу тремя винтами. Высоковольтная часть устройств отделена от остальной конструкции перегородкой. Валик вращается во втулке и шаровом вкладыше. Сальник препятствует попаданию масла во внутреннюю часть корпуса. Шаровой вкладыш установлен в неподвижной пластине. Подвижная пластина, к которой присоединена тяга от вакуумного регулятора, может поворачиваться вместе с внутренней обоймой подшипника, наружная обойма которого закреплена в неподвижной пластине. На подвижной пластине закреплен полупроводниковый датчик с магнитом. Три вывода датчика проводами соединены с выводами штекера. В прорези датчика вращается замыкатель (шторка), которая втулкой жестко соединена с поводковой пластиной центробежного регулятора.

Рис. 5. Датчик-распределитель 40.3706

Таким образом, при работе центробежного регулятора поводковая пластина поворачивает замыкатель относительно датчика, а при работе вакуумного регулятора датчик вместе с подвижной пластиной поворачивается относительно замыкателя.

Катушка зажигания 27.3705 аналогична по конструкции катушке зажигания контактной системы зажигания. Соединение обмоток выполнено по автотрансформаторной схеме. Особенностью конструкции является относительно низкое сопротивление первичной обмотки (0,5 Ом), что позволяет получать стабильные выходные характеристики при уменьшении напряжения питания до 6 В. В конструкции предусмотрена защита катушки зажигания от взрыва при выходе из строя электронного коммутатора.

Все высоковольтные детали системы изготовлены из специальной пластмассы типа стеклонаполненного полибутилентерефтала-та, дугостойкой, выдерживающей с большим запасом развиваемое системой высокое напряжение.

В бесконтактных системах зажигания момент подачи искры определяется моментом подачи сигнала, который вырабатывает бесконтактный датчик. Таким датчиком может быть любой преобразователь угла поворота коленчатого вала двигателя в какой-либо электрический сигнал. На отечественных автомобилях нашли применение бесконтактные системы зажигания с магнитоэлектрическим или полупроводниковым датчиком.

Рис. 6. Схема бесконтактной системы зажигания

Принципиальная схема бесконтактной системы зажигания с магнитоэлектрическим датчиком показана на рис. 6. Датчик состоит из постоянного магнита и обмотки. При вращении магнита в обмотке датчика индуктируется переменная э. д. с. При положительном значении напряжения появляется ток управления транзистором, проходящий по цепи: обмотка датчика — переход база Б — эмиттер Э — обмотка датчика. Транзистор открывается и от аккумуляторной батареи через первичную обмотку катушки зажигания и переход коллектор К — эмиттер Э транзистора будет проходить ток. При отрицательном значении напряжения транзистор закрывается, ток в первичной обмотке W1 прерывается и во вторичной обмотке W2 индуктируется э. д. с. большой величины, создавая искру между электродами свечи.

Таким образом, за один оборот магнита датчика в обмотке индуктируются один положительный и один отрицательный импульсы э. д. с. и транзистор один раз откроется и один раз закроется, т. е. в катушке зажигания создастся один импульс высокого напряжения. Для многоцилиндрового двигателя число пар полюсов магнита датчика должно соответствовать числу цилиндров двигателя. Выключатель обеспечивает включение и выключение системы зажигания.

На легковых автомобилях семейства ВАЗ-2108, -2109 бесконтактная система зажигания получила практическое применение, и в ближайшее время она будет устанавливаться на грузовых автомобилях ЗИЛ-4314-10, ГАЗ-53-12, УАЭ-3151 и др.

Читать далее: Система электропуска

Категория: - Техническое обслуживание автомобилей

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Бесконтактная система зажигания.

Бесконтактная система зажигания



Дальнейшим шагом в развитии систем зажигания индуктивного типа было создание бесконтактных систем, в которых конструкторы полностью отказались от разрыва электрической цепи первичной обмотки катушки зажигания механическим способом. Функцию генерирования управляющего сигнала на базу транзистора передали магнитоэлектрическому датчику, использующему в своей работе принцип, основанный на эффекте Холла. Отказ от механических контактов позволил существенно повысить надежность и стабильность работы системы зажигания, поэтому они быстро вытеснили контактные и контактно-транзисторные системы, применявшиеся на автомобильных двигателях.

На рисунке 1 представлена схема системы зажигания с магнитоэлектрическим генераторным датчиком, предназначенная для восьмицилиндровых двигателей. Она содержит электронный коммутатор, датчик распределитель, добавочный резистор и катушку зажигания. Магнитоэлектрический датчик конструктивно объединён с высоковольтным распределителем.

Работает бесконтактная система зажигания (БСЗ) следующим образом (рис. 1). При включенном выключателе 5 и неработающем двигателе транзистор VT1 (К.Т630Б) закрыт, так как его база и эмиттер имеют одинаковый потенциал. При закрытом транзисторе VT1 потенциал базы транзистора VT2 (К.Т630Б) выше потенциала эмиттера. По переходу база-эмиттер протекает ток управления по цепи: положительный вывод аккумуляторной батареи - контакты выключателя зажигания - положительный вывод добавочного резистора - положительный вывод коммутатора - дроссель-диод VD6 - резисторы R5 и R6 - переход база-эмиттер транзистора VT2 - резисторы R10 и R11 - корпус автомобиля - отрицательный вывод аккумуляторной батареи.

Ток управления открывает транзистор VT2, что в свою очередь приводит к появлению тока управления транзистора VT3 (К.Т809А), открывается транзистор VT4 (КТ808А). При этом через коллектор-эмиттер транзистора VT4 пойдет ток по цепи: положительный вывод аккумуляторной батареи - контакты выключателя зажигания - добавочный резистор - первичная обмотка катушки зажигания - диод VD7 - коллектор-эмиттер транзистора VT4 - «масса» - отрицательный вывод аккумуляторной батареи. При этом в магнитном поле катушки зажигания накапливается электромагнитная энергия.

При прокручивании коленчатого вала двигателя стартером в магнитоэлектрическом датчике вырабатывается переменное напряжение, которое поступает на вывод «Д» коммутатора. С вывода «Д» сигнал датчика через диод VD1 (КД102А) и цепь R1C3 поступает на базу транзистора VT1. Диод VD1 пропускает с датчика импульсы только положительной полярности. Цепь R1C3 служит для исключения электрического угла опережения зажигания, присущего магнитоэлектрическим датчикам при изменении частоты вращения.

Поступивший на базу транзистора VT1 положительный импульс вызывает увеличение потенциала базы относительно эмиттера. В результате в транзисторе VT1 будет протекать ток управления по цепи: обмотка датчика - диод VD1 - цепь R1C3 - переход база-эмиттер транзистора VT1 - «масса» - обмотка датчика. Транзистор VT1 откроется и зашунтирует переход база-эмиттер транзистора VT2, что вызовет закрытие транзистора VT2, а затем и закрытие транзисторов VТЗ и VT4.

Запирание транзистора VT4 приводит к резкому прекращению первичного тока в катушке зажигания и возникновению высокого напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания, которое через распределитель подводится к соответствующей свече зажигания. Затем после исчезновения импульса с датчика транзистор VT1 закроется, а транзисторы VT2, VT3 и VT4 откроются, и в магнитном поле катушки зажигания будет опять накапливаться электромагнитная энергия.

Транзисторный коммутатор содержит целый ряд дополнительных элементов, служащих для защиты и улучшения условий работы схемы. Стабилитрон VD5 (КС980А) и конденсатор С7 защищают схему от напряжения, индуктируемого в первичной обмотке катушки зажигания.

Диод VD3 (КД102А) ограничивает амплитуду импульса с датчика и, таким образом, защищает переход база-эмиттер транзистора VT1 от пробоя. Диод VD7 защищает транзистор VT4 от обратной полярности источника питания.

Конденсатор С6 и резистор R7 образуют цепь обратной связи, по которой положительная полуволна ЭДС самоиндукции с первичной обмотки катушки зажигания поступает на базу транзистора VT1, ускоряя его отпирание, что способствует обеспечению бесперебойности искрообразования на низких частотах вращения.



Конденсаторы С4 и С5 защищают переходы база-эмиттер транзисторов VT2 и VT3 от всплесков напряжения и исключают ложные срабатывания транзисторов VT2 и VT3. Резисторы R8, R10 и R11, включенные между эмиттерами и базами транзисторов VT2, VT3 и VT4, служат для повышения предельно допустимого напряжения между коллектором и эмиттером транзисторов.

Резистор R12 и конденсатор С8 уменьшают мощность, выделяемую в транзисторе VT4 при его закрытии, во время переходного процесса. Конденсаторы С1 и С2 и дроссель уменьшают пульсации напряжения в цепи питания коммутатора, а диод VD6 (КД212Б) защищает от обратной полярности.

Защита транзисторного коммутатора от перенапряжений питания осуществляется схемой, состоящей из стабилитрона VD2 (КС515А), стабилитрона VD4 (КС119А) и резисторов R2 и R3. При повышении напряжения питания до 18 В напряжение на стабилитроне VD2 будет больше напряжения стабилизации и на базу транзистора VT1 поступит положительное смещение относительно эмиттера. Независимо от импульсов датчика транзистор VT1 откроется, а транзисторы VT2, VT3 и VT4 закроются, и двигатель остановится.

Транзисторный коммутатор 13.3734 размещен в ребристом корпусе, отлитом из алюминия (см. рисунок вверху страницы). Коммутатор имеет три вывода:

  • вывод «Д» - для соединения с низковольтным выводом датчика-распределителя;
  • вывод «КЗ» - для соединения с выводом катушки зажигания;
  • вывод «+» - для соединения с выводом «+» добавочного резистора.

Катушка зажигания Б116 выполнена с электрически разделенными обмотками, как и катушка Б114 для контактно-транзисторной системы зажигания, и отличается от последней обмоточными параметрами. Добавочный резистор 14.3729 состоит из двух нихромовых спиралей, которые размещены в металлическом корпусе. Выводы, к которым присоединены концы спиралей, имеют маркировку «+», «С», «К». Величина сопротивления спирали между выводами «С» и «+» составляет 0,71 Ом, а спирали между выводами «С» и «К» - 0,52 Ом.

Датчик-распределитель 24.3706 (на схеме рис. 1) предназначен для управления работой транзисторного коммутатора, распределения импульсов высокого напряжения по свечам зажигания в необходимой последовательности, для автоматического регулирования момента искрообразования в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя.

***

Дальнейшее развитие системы питания бензиновых двигателей связано с широким внедрением компьютерных технологий. Последним словом техники в этом плане являются микропроцессорные системы зажигания, управляемые бортовым компьютером автомобиля. Электронный блок управления (ЭБУ), собирающий информацию от многочисленных датчиков, позволяет эффективно управлять не только системой зажигания, но и другими системами двигателя - питания, охлаждения, контроля над отработавшими газами. Комплексное управление работой двигателя позволило максимально использовать экономические и динамические свойства двигателя при соблюдении установленных экологических норм. Ведутся работы и над повышением эффективности системы зажигания путем внедрения многокатушечных модуляторов высокого напряжения, а также в других перспективных направлениях.

***

Свечи зажигания



k-a-t.ru

Бесконтактные системы зажигания

На автомобилях УАЗ более поздних сроков выпуска установлены бесконтактные системы зажигания. Их применение повышает топливную экономичность двигателя, уменьшает нагарообразование и токсичность отработавших газов, а также облегчает пуск двигателя зимой. Кроме того, бесконтактные системы зажигания обладают повышенной надежностью и стабильностью в работе, значительно реже требуют технического обслуживания, т. к., вследствие отсутствия подвижных контактов прерывателя отпадает необходимость в периодической их очистке и регулировке зазора между ними. Бесконтактные системы зажигания содержат датчик-распределитель, коммутатор, катушку зажигания, свечи зажигания со свечными наконечниками и выключатель зажигания (таблица 15.2).

Таблица 15.2 -Состав бесконтактных систем зажигания автомобилей УАЗ

Наименование элементов Тип элементов
Катушка зажигания Б 116
Датчик-распределитель 33.3706 (19.3706)
Коммутатор 13.3734
Добавочный резистор 14.3729
Свечи зажигания А 11
Аварийный вибратор 5102.3747

 

Катушка зажигания.

Конструкция катушки зажигания Б 116 аналогична конструкции катушки Б 115-Б, но первичная обмотка катушки Б 116 имеет малое внутреннее сопротивление (0,43 Ом), поэтому максимальная сила тока в первичной цепи может достигать 8 - 9 А, что обеспечивает более высокие величину вторичного напряжения и энергию искрового разряда. Дополнительный резистор 14.3729 установлен отдельно от катушки зажигания Б 116.

Датчик-распределитель

Датчики-распределители 33.3706 и 19.3706 (рисунок 15.8) содержат распределитель, октан- корректор, центробежный и вакуумный регуляторы опережения зажигания обычной конструкции, а вместо контактов прерывателя установлен магнитоэлектрический датчик импульсов.

1 – муфта распределителя; 2 – опорная пластина; 3 – корпус датчика- распределителя; 4 – пресс- масленка; 5 – вывод; 6 – вакуумный регулятор; 7 – крышка распределителя, 8 – центральный угольный электрод с пружиной; 9 – боковой электрод; 10 – токоразносная пластина ротора; 11 – ротор; 12 19 – втулки; 13 –магнитоэлектрический датчик; 14 – регулировочные шайбы; 15, 17 – подшипники; 16 – центро-бежный регулятор; 18 – валик распределителя; 20 – установочные метки; 21 – ротор датчика; 22, 24 – пластины; 23 – обмотка; 25, 27 – полюсные наконечники; 26 – кольцевой постоянный магнит

 

Рисунок 15.8 - Датчик-распределитель 33.3706

 

В корпусе 3 на подшипнике 15 установлен статор магнитоэлектрического датчика импульсов 13. Ротор 11 напрессован на латунную втулку 12, которая своей подковообразной пластиной связана с центробежным регулятором 16 угла опережения зажигания. Статор состоит из обмотки 23 и двух стальных пластин 22 и 24. Один конец обмотки соединяется с корпусом, а второй – с выводом 5 датчика распределителя.

Ротор состоит из кольцевого постоянного магнита 26 и двух полюсных наконечников 25 и 27, расположенных по обоим торцам постоянного магнита. Один наконечник имеет северный полюс, а другой – южный. Зубцы наконечника с северным полюсом входят в пространство между зубцами наконечника с южным полюсом.

Для установки зажигания на статоре и роторе нанесены метки 20, которые совмещаются при положении поршня первого цилиндра двигателя в ВМТ конца такта сжатия.

Свеча зажигания

Свеча зажигания А11 по конструкции аналогична свече А11У.

Добавочный резистор

Добавочный резистор 14.3729 имеет двухсекционный с тремя клеммами: «+», С и К. Величина сопротивления между клеммами «+» и ВК – 0,71 Ом, а между клеммами ВК и К – 0,52 Ом. Во время пуска первая закорачивается секция.

Выключатель зажигания

Комбинированный выключатель зажигания и стартера устанавливается на панели приборов, имеет три положения, из которых два фиксированных. Положение ключа на пуск двигателя стартером не фиксируется. Нейтральное положение - все выключено, первое правое – включено зажигание, второе правое - включены зажигание и стартер.

Транзисторный коммутатор

Транзисторный коммутатор предназначен для коммутации (размыкания и замыкания) первичной цепи системы зажигания в соответствии с поступающими к нему сигналами от датчика распределителя (рисунок 15.9).

а – общий вид; б – принципиальная электрическая схема

 

Рисунок 15.9 - Коммутатор 13.3734

 

Коммутатор 13.3734 представляет собой трехкаскадное транзисторное реле. Формирующий каскад VT1 и каскад предварительного усиления VT2 выполнены на транзисторах средней мощности, а выходной каскад VT3 содержит мощный транзистор. Между выходом и входом коммутатора включена цепочка положительной обратная связь R8, С5, обеспечивающая стабильную работу коммутатора на пусковых частотах вращения валика распределителя (20 ¸ 30 об/мин-1). Защита транзисторов от нарушения полярности (неправильного подключения) осуществляется диодом VD1, а от сетевого перенапряжения – с помощью стабилитрона VD4.

При включенном зажигании и неработающем двигателе (на выходе датчика нет импульсов) транзистор VT1 закрыт, а транзисторы VT2 и VT3 открыты. В первичной обмотке катушки зажигания существует ток I.

При вращении коленчатого вала двигателя вращается ротор датчика. На выходе датчика появляется сигнал, положительная полуволна которого через однополупериодный выпрямитель VD3 и токоограничивающий резистор R2 открывает транзистор VT1. Напряжение на коллекторе VT1 уменьшается, транзисторы VT2 и VT3 закрываются. Ток в первичной обмотке катушки зажигания прерывается, а во вторичной обмотке индуцируется высокое напряжение.

При частотах вращения коленчатого вала менее 500 об/мин (пуск двигателя) коммутатор обеспечивает подачу серию искр на свечу в один цилиндр, что обеспечивает надежный пуск двигателя.

При повышении сетевого напряжения до 16 - 17 В (неисправность генераторной установки) происходит пробой стабилитрона VD4 и транзистор VT1 открывается, а транзисторы VT2 и VT3 закрываются. В таком состоянии транзисторы находятся постоянно в течение всего времени действия импульса повышенного напряжения. В результате прекращается процесс искрообразования, и двигатель снижает обороты до уменьшения напряжения вырабатываемого генератором до 15 - 16 В.

Для обеспечения помехоподавления в бесконтактных системах зажигания применяются экранированные наконечники свечей со встроенными резисторами сопротивлением (5600± 560) Ом.

Аварийный вибратор

Аварийный вибратор 5102.3747 используется при выходе из строя коммутатора или датчика-распределителя и представляет собой электромагнитное реле, размыкающиеся контакты которого шунтированы конденсаторами (рисунок 15.10). Благодаря этому, при переключении провода с клеммы "КЗ" транзисторного коммутатора на клемму вибратора, его контакты размыкаются и замыкаются с определенной частотой, прерывая ток в первичной обмотке катушки зажигания.

1 – обмотка реле, 2 – контакты реле; 3 – конденсаторы

 

Рисунок 15.10 - Электрическая принципиальная схема аварийного вибратора

Схема бесконтактной системы зажигания приведена на рисунке 15.11.

1 – аккумуляторная батарея; 2 – выключатель зажигания; 3 – добавочный резистор; 4 – датчик импульсов; 5 – коммутатор; 6 – катушка зажигания; 7 – распределитель; 8 – свечи зажигания; 9 – аварийный вибратор

 

Рисунок 15.11 - Схема бесконтактной системы зажигания

 

Работа системы зажигания в аварийном режиме

В случае выхода из строя транзисторного коммутатора или катушки статора датчика-распределителя в пути возможно обеспечить работоспособность системы с аварийным вибратором, для чего необходимо отсоединить провод от вывода «КЗ» транзисторного коммутатора и подсоединить его к выводу аварийного вибратора.

Срок службы аварийного вибратора ограничен (30 ч), включать его в работу рекомендуется только в аварийных случаях и при первой возможности заменять неисправный блок.

Схема соединений приборов бесконтактной системы зажигания на автомобиле УАЗ с ЭПХХ приведена на рисунке 15.12.

1 – свечи зажигания; 2 – датчик- распределитель; 3 – микропереключатель; 4 – аварийный вибратор; 5 – коммутатор; 6 – электромагнитный клапан; 7 – блок управления ЭПХХ; 8 – дополнительный резистор; 9 – катушка зажигания; 10 – выключатель зажигания; 11 – блок предохранителей

 

Рисунок 15.12 - Схема соединений приборов бесконтактной системы

зажигания и ЭПХХ УАЗ-31512

 

При наличии на автомобиле системы экономайзера принудительного холостого хода (ЭПХХ) необходимо отключить систему ЭПХХ карбюратора, для чего соединить одним из шлангов штуцеры между собой, минуя электромагнитный клапан. В противном случае возможна остановка двигателя при полностью отпущенной педали управления дроссельной заслонкой карбюратора.

После восстановления работоспособности системы (замены коммутатора или датчика-распределителя) необходимо восстановить прежние соединения на карбюраторе.

 

Похожие статьи:

poznayka.org

Бесконтактное зажигание и датчик импульсов

На первых двигателях внутреннего сгорания, топливовоздушная смесь зажигалась при помощи специальной калильной головки, которая была раскалена. Раскалывалась такая головка с помощью паяльной лампы. В настоящее время прогресс автомобильной промышленности предоставил автолюбителям бесконтактное зажигание.

Бесконтактное зажигание

Система зажигания, у которой отсутствуют контакты стала продолжательницей рода транзисторно-контактной системы, предназначенной для зажигания топливной системы. Отличия от предшественника заключаются в том, что такое зажигание имеет специализированный бесконтактный датчик. При этом, контактное и бесконтактное зажигание могут быть взаимозаменяемы. И если, например, у Вас установлено обычное зажигание, то Вы смело можете использовать бесконтактную систему зажигания.

Не так давно контактная система зажигания являлась своего рода стандартом для отечественных автомобилей. Поэтому, если Вы решили, что Вам нужна бесконтактная система зажигания, то ее следует приобрести и установить на Ваш автомобиль. Тем не менее на многих отечественных автомобилях с передним приводом устанавливают бесконтактную систему зажигания.

Преимущества бесконтактной системы зажигания

Одним из наиболее важных преимуществ, которой обладает бесконтактная система зажигания является подача куда большей энергии на свечу зажигания, благодаря чему существенно увеличивается искра, столь необходимая для сгорания топлива. Таким образом улучшается сгорание топливовоздушной смеси, что сказывается на маневренности автомобиля.

Не менее важным является и то, что форма и стабильность импульсов, на всех диапазонах работы двигателя, существенно улучшается. Это достигается тем, что используют датчик Холла, который используются для электромагнитного формирователя импульсов. Данный датчик собственно и заменяет контактную систему зажигания. Таким образом достигается не только улучшенная мощность и приемистость двигателя, но также снижается расход топлива. Экономичность в этом случае может достигать 1 л на 100 километров.

Схема бесконтактного зажигания не так сильно отличается от контактного. В частности, как мы уже говорили, отличия составляет датчик импульсов, а также транзисторный коммутатор.

Одним из преимуществ, доказывающих что бесконтактная система зажигания лучше, является существенное снижение потребности в обслуживании такой системы. В этом случае, как правило, для обслуживания используют смазку вала трамблера. Такое обслуживание выполняют каждые 10000 км пройденного пути.

Датчик импульсов

Датчик импульсов выполняет роль создания специализированных электрических импульсов, которые имеют низкое напряжение.

Датчики импульсов бывают различных типов:

  • Датчик Холла, который представляет собой постоянный магнит, стальной экран с небольшими прорезями, и полупроводниковой пластины;
  • Индуктивный датчик, функционирует на базе изменения индукции спец элемента, который имеет повышенную чувствительность. Изменения индукции вызываются изменением зазора между ферромагнитным объектом, который постоянно движется и чувствительным элементом;
  • Оптический датчик.

Все датчики импульсов конструктивно объединены с блоком распределителя, составляя единое цельное устройство, которое так и называется – датчик-распределитель. Внешне, данный датчик похож на прерыватель, он также имеет схожий привод. При этом, привод соединяется с коленчатым валом двигателя.

В большинстве случаев бесконтактная система зажигания использует датчик Холла. При этом на прорези стального экрана проходит магнитное поле, благодаря чему возникает напряжение в полупроводниковой пластине. Поскольку прорези чередуются, на стальном экране создаются импульсы, состоящие из низкого напряжения.

Принцип работы БСЗ

Итак, мы получили представление о том, как выглядит, и для чего предназначена бесконтактная система зажигания.

Давайте же теперь разберемся с вопросом – как  работает бесконтактная система зажигания?

  1. При работе двигателя, или его запуске, электрический ток течет к первичной обмотке катушки зажигания.
  2. Когда коммутатор получит сигнал с датчика, он прерывает, или же наоборот – осуществляет включение первичной обмотки. Если же ток на первичной обмотке прерывается, то происходит возникновение на вторичной обмотке тока высокого напряжения.
  3. Оттуда ток направляется по специальному высоковольтному проводу на обычный распределитель.
  4. Вал распределителя приводится в движение благодаря шестерни, которая соединена с коленчатым валом.

Однако возможны и такие конструкции, в которых вал распределителя приводится в движение от шестерни масляного насоса. Распределение искры по свечам как раз и выполняет распределитель.

Схема бесконтактной системы зажигания практически не имеет недостатков. Она гораздо лучше справляется с поставленной целью. И позволит Вам выиграть в мощности и экономичности двигателя, а также снизить вредные выбросы отработанных газов.

avtomobilisty.com

Бесконтактная система зажигания | AvtoTolk.ru

Принцип работы бесконтактной системы зажигания

Бесконтактная система зажигания (допускается сокращение БСЗ) довольно успешно использовалась и продолжает использоваться в мировом автомобилестроении, являясь эволюционным продолжением контактно-транзисторной системы зажигания. Расцвет эпохи ее применения пришелся на 80-е годы прошлого века, а до этой поры бесконтактное зажигание устанавливалось, в основном, только на лодочных и мотоциклетных моторах.

По большому счету, работа бесконтактной системы зажигания имеет не такие уж и серьезные отличия от работы контактно-транзисторной системы. Если в последней создание низковольтного тока во время вращения коленвала двигателя регулируется механическим прерывателем-распределителем, то в бесконтактной системе за этот процесс отвечают уже два устройства. Датчик-распределитель, создающий импульсы тока, и транзисторный коммутатор, преобразующий их в короткие и прерывистые токовые импульсы в первичной обмотке.

При прерывании тока в первичной обмотке за счет вездесущего эффекта индукции во вторичной происходит образование высоковольтного тока, который по проводу, имеющему угольный контакт, попадает на пластину ротора и центральную клемму крышки распределителя. Распределитель же в своем наконечнике имеет помехоподавляющий экран, через который и осуществляется подача напряжения на свечу, после чего происходит возгорание смеси топлива в цилиндре двигателя.

Далее подробнее рассмотрим конструкцию и принцип работы датчика импульсов и транзисторного коммутатора как наиболее важных устройств в бесконтактной системе зажигания.

Составные части бесконтактной системы зажигания (БКСЗ):

  1. Датчик импульсов
  2. Ключевым устройством в бесконтактной системе зажигания является импульсный датчик, чьей задачей выступает обеспечение синхронизации воспламенения топлива и работы поршней в двигателе автомобиля. Как правило, датчик находится на довольном близком расстоянии от приводного вала распределителя зажигания (трамблера), что позволяет ему довольно точно отслеживать скорость его вращения. С увеличением числа оборотов приводного вала происходит и увеличение частоты передачи электроимпульсов с низким напряжением на транзисторный коммутатор.

    Сам по себе импульсный датчик является довольно простым электронным устройством. Всего существует три типа данного устройства:

  • оптические;
  • индукционные;
  • электромагнитные.

Наиболее распространенные импульсные датчики относятся к последнему типу, их еще называют «датчиками Холла». Если рассматривать историю отечественного автопрома, то впервые российские автолюбители имели счастье столкнуться с «датчиком Холла» на автомашинах ВАЗ 2105. Действие датчиков этого типа основывается на эффекте изменения проводимости особого полупроводника под влиянием магнитного поля. Источником этого поля выступает постоянный магнит, который жестко зафиксирован внутри корпуса устройства и отделен от полупроводника специальной шторкой, имеющей проемы. Такая шторка называется обтюратором.

Этот обтюратор крепится к валу распределителя и, соответственно, вращается вместе с ним. Когда во время вращения он оказывается напротив полупроводника, происходит прерывание магнитного поля. Таким образом, число электроимпульсов будет равняться числу прерываний магнитного поля. Стоит отметить, что «датчики Холла» используются не только в автомобилестроении, но и, например, на космических кораблях, исследующих Солнечную систему.

Импульсные датчики индукционного типа работают, основываясь на эффект индукции. Они также состоят из постоянного магнита, но уже заключенного в обмотку, то есть, фактически, являющегося электромагнитом, а также зубчатого диска. Когда этот диск вращается, то происходит замыкание электромагнитного поля (через зубец или впадину) и снижается или увеличивается интенсивность прохождения магнитного потока через обмотку. Действие же оптических импульсных датчиков основано на пропускании через проем обтюратора инфракрасного луча, направленного на фототранзистор.

  • Транзисторный коммутатор
  • Вторым ключевым элементом в устройстве бесконтактной системы зажигания является транзисторный коммутатор. Его функциональное назначение – создание по команде, идущей от импульсного датчика, токовых импульсов низкого напряжения в первичной обмотке катушки зажигания. Осуществляется данный процесс при помощи транзисторных ключей, которые управляют течением токов, проходящих через катушку зажигания. Транзисторные ключи не оказывают принципиального влияния на работу всей системы, которая основана на все том же эффекте индукции, а всего лишь уменьшают нагрузку на контакты прерывателя, оберегая их от сгорания, и увеличивают ток, проходящий через обмотку катушки.

    Диагностика и регулировка бесконтактной системы зажигания

    В данной части статьи будут затронуты вопросы диагностики некоторых ключевых компонентов бесконтактной системы зажигания. Начать же предлагается с импульсного датчика наиболее распространенного типа – «датчика Холла». Так как он не имеет движущихся частей, то, по сути, является «вечным» устройством. Поэтому при сбоях в работе системы зажигания проверять импульсный датчик нужно в самую последнюю очередь. Иногда бывают загрязнены контакты, идущего к нему разъема высоковольтного провода, поэтому время от времени их следует зачищать. Однако при наличии серьезных подозрений в выходе из строя именно импульсного датчика, следует подключить к нему вольтметр и провернуть коленчатый вал двигателя. Если прибор не зарегистрирует перепады напряжения, то тогда действительно причина поломки кроется в нем, и данную деталь придется заменить на новую.

    Вообще для более точной диагностики работы системы в домашних условиях желательно наличие некоторых приборов (не только вольтметра, но и, к примеру, контрольной лампы). При помощи вольтметра можно проверить работу транзисторного коммутатора (предварительно подключив прибор к нему, если штатный вольтметр неисправен). При включении зажигания стрелка должна установиться примерно на середине шкалы прибора, а если через 5-7 секунд она качнется вправо, то коммутатор исправен (произошло отключение катушки зажигания при неработающем двигателе).

    При отсутствии вольтметра можно воспользоваться контрольной лампочкой (обыкновенной бытовой лампой накаливания с двужильным проводом). Подсоединив один провод лампочки к «плюсовому» контакту катушки, а второй – к отсоединенному от нее проводу, нужно провернуть коленвал стартером. Если лампа замигает, то «датчик Холла» и транзисторный коммутатор работают исправно. При наличии же искры между центральным проводом системы зажигания и «массой», но отказе двигателя запускаться, следует проверить бегунок распределителя, так как он, скорее всего, окажется пробитым.

    Регулировка бесконтактной системы зажигания потребуется после любого вмешательства, связанного с проведением ремонтных работ. Данный процесс во многом схож с регулировкой контактно-транзисторной системы, но еще потребует и музыкального слуха (при отсутствии стробоскопа). Понадобится ослабление гайки крепления на крышке распределителя и медленное вращение прибора в разных направлениях с целью отыскать такое положение, при котором работа двигателя на слух окажется наиболее ровной. При наличии различных проблем со слухом, например, когда в детстве произошла дружественная встреча лапы медведя и самого уха, следует обратиться за помощью к специалистам в автосервис.

    Ремонт и полная замена бесконтактной системы зажигания – средние цены в России и СНГ

    Ремонтные работы, связанные с устранением неполадок в работе бесконтактной системы зажигания, конечно, требуют определенных навыков и знаний, но все же не являются такими сложными, как диагностика и ремонт АКПП, например, поэтому стоимость их в автомастерских России и соседних стран довольно демократична. Естественно, что конечная цена будет зависеть от множества факторов, но средняя стоимость ряда работ в переводе на российскую валюту такова:

    • регулировка угла зажигания – от 200 рублей;
    • диагностика с использованием специальных приборов – от 700 рублей;
    • полная замена всей системы зажигания – от 1000 рублей;
    • замена «датчика Холла» — от 200 рублей;
    • замена транзисторного коммутатора – от 350 рублей;
    • замена полного комплекта свечей вместе с катушкой зажигания – от 450 рублей;
    • ремонт высоковольтной проводки без замены – от 400 рублей;
    • замена высоковольтных проводов – от 200 рублей.

    Все приблизительные цены приведены без учета стоимости заменяемых компонентов и деталей, могут различаться в зависимости от регионов и конкретных автомастерских или реализаторов.

    avtotolk.ru


    Смотрите также