Бесконтактной системы зажигания схема


БЕСКОНТАКТНАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ

На автомобилях может применяться два типа систем зажигания: бесконтактная (на карбюраторных двигателях) и система зажигания, входящая в комплекс системы впрыска топлива. В настоящей главе дана бесконтактная система зажигания, а другая описана в отдельном Руководстве по ремонту на систему распределенного впрыска топлива.

Рис. 7–19. Схема бесконтактной системы зажигания: 1 – катушка зажигания; 2 – датчик-распределитель зажигания; 3 – свечи зажигания; 4 – коммутатор; 5 – выключатель зажигания; А – к источникам питания
Бесконтактная система зажигания состоит из датчика-распределителя 2 (рис. 7–19) зажигания, коммутатора 4, катушки 1 зажигания, свечей 3 зажигания, выключателя 5 зажигания и проводов высокого напряжения. Цепь питания первичной обмотки катушки зажигания прерывается электронным коммутатором. Управляющие импульсы на коммутатор подаются от бесконтактного датчика, расположенного в датчике-распределителе 2 зажигания. Датчик-распределитель зажигания – типа 40.3706 или 40.3706–01, четырехискровой, неэкранированный, с вакуумным и центробежным регуляторами опережения зажигания, со встроенным микроэлектронным датчиком управляющих импульсов. Коммутатор – типа 3620.3734, или 76.3734, или RT1903, или PZE4022. Он преобразует управляющие импульсы датчика в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания. Катушка зажигания – типа 3122.3705 с замкнутым магнитопроводом, сухая или типа 8352.12 – маслонаполненная, герметизированная с разомкнутым магнитопроводом. Свечи зажигания – типа FE65PR, или FE65CPR, или А17ДВР, или А17ДВРМ, или А17ДВРМ1 с помехоподавительными резисторами. Выключатель зажигания – типа 2110–3704005 или KZ–881 с противоугонным запорным устройством, с блокировкой против повторного включения стартера без предварительного выключения зажигания, и с подсветкой гнезда.
На автомобиле применяется система зажигания высокой энергии с широким применением электроники. Поэтому, чтобы не получить травм и не вывести из строя электронные узлы, необходимо соблюдать следующие правила. На работающем двигателе не касаться элементов системы зажигания (коммутатора, катушки, датчика-распределителя зажигания и высоковольтных проводов). Не производить пуск двигателя с помощью искрового зазора и не проверять работоспособность системы зажигания «на искру» между наконечниками проводов свечей зажигания и массой. Не прокладывать провода низкого напряжения системы зажигания в одном жгуте с проводами высокого напряжения. Следить за надежностью соединения с массой коммутатора через винты крепления. Это влияет на его бесперебойную работу. При включенном зажигании не отсоединять провода от клемм аккумуляторной батареи и не отсоединять от коммутатора штепсельный разъем, так как при этом на отдельных  элементах его схемы может возникнуть повышенное напряжение и он будет поврежден.
Установка момента зажигания Величина угла опережения зажигания указана в приложении 3.
Рис. 7–20. Метки для установки момента зажигания: 1 – шкала; 2 – метка на маховике
Для проверки на автомобиле момента зажигания имеется шкала 1 (рис. 7–20) в люке картера сцепления и метка 2 на маховике. Одно деление шкалы соответствует 1о поворота коленчатого вала. При совмещении метки на маховике со средним (длинным) делением шкалы поршни первого и четвертого цилиндров находятся в в.м.т. Проверить и установить момент зажигания можно с помощью стробоскопа, действуя в следующем порядке: – соедините зажим «плюс» стробоскопа с клеммой «плюс» аккумуляторной батареи, зажим массы – с клеммой «минус» аккумуляторной батареи, а зажим датчика стробоскопа присоедините к проводу высокого напряжения 1-го цилиндра; – запустите двигатель и направьте мигающий поток света стробоскопа в люк картера сцепления; если момент зажигания установлен правильно, то при холостом ходе двигателя метка на маховике должна находиться в положении, соответствующем данным приложения 3. Для регулировки момента зажигания остановите двигатель, ослабьте гайки крепления датчика-распределителя зажигания и поверните его на необходимый угол. Для увеличения угла опережения зажигания корпус датчика-распределителя следует повернуть по часовой стрелке, а для уменьшения – против часовой стрелки (если смотреть со стороны крышки датчика-распределителя зажигания). Затяните гайки крепления и снова проверьте установку момента зажигания.
Рис. 2–21. Держатель заднего сальника коленчатого вала. Стрелками показаны выступы для центрирования держателя относительно фланца коленчатого вала
Для удобства регулировки момента зажигания на фланце датчика-распределителя зажигания имеются деления и знаки «+» и «–», а на корпусе вспомогательных агрегатов – установочный выступ (рис. 2–21). Одно деление на фланце соответствует восьми градусам поворота коленчатого вала. Если имеется диагностический стенд с осциллоскопом, то с его помощью тоже можно легко проверить установку момента зажигания, руководствуясь инструкцией по эксплуатации стенда. Проверка приборов зажигания на стенде Датчик-распределитель зажигания Проверка работы. Установите датчик-распределитель зажигания на контрольно-испытательный стенд для проверки электрических приборов и соедините его с электродвигателем, имеющим регулируемую частоту вращения. Соедините выводы датчика-распределителя зажигания с катушкой зажигания, с коммутатором и с аккумуляторной батареей стенда аналогично схеме системы зажигания автомобиля. Четыре клеммы крышки соедините с искровыми разрядниками, зазор между электродами которых регулируется. Установите зазор 5 мм между электродами разрядников, включите электродвигатель стенда и вращайте валик датчика-распределителя несколько минут по часовой стрелке с частотой 2000 мин-1. Затем увеличьте зазор между электродами до 10 мм и следите, нет ли внутренних разрядов в датчике-распределителе. Они выявляются по звуку или по ослаблению и перебою искрения на разряднике испытательного стенда. Во время работы датчик-распределитель зажигания не должен производить шума при любой частоте вращения валика.
Рис. 7–22. Схема для снятия характеристик датчика-распределителя зажигания на стенде: 1 – коммутатор; 2 – датчик-распределитель зажигания; А – к клемме «плюс» стенда; В – к клемме «прерыватель» стенда
Снятие характеристик автоматического опережения зажигания. Установите датчик-распределитель зажигания на стенд, соедините его выводы с выводами «3», «5» и «6» коммутатора 1 (рис. 7–22) стенда. Вывод «4» коммутатора соедините с клеммой «плюс» стенда, а вывод «1» – с клеммой «прерыватель» стенда. Установите зазор 7 мм между электродами разрядника. Включите электродвигатель стенда и вращайте валик датчика-распределителя зажигания с частотой 500–600 мин-1. По градуированному диску стенда отметьте значение в градусах, при котором наблюдается одно из четырех искрений.
Рис. 7–23. Характеристика центробежного регулятора датчика-распределителя зажигания: А – угол опережения зажигания, град; n – частота вращения валика датчика-распределителя зажигания, мин –1
Повышая ступенчато частоту вращения на 200–300 мин-1, определяйте по диску число градусов опережения зажигания, соответствующее частоте вращения валика датчика-распределителя зажигания. Полученную характеристику центробежного регулятора опережения зажигания сопоставьте с характеристикой на рис. 7–23. Если характеристика отличается от приведенной на рисунке, то ее можно привести в норму подгибанием стоек пружин грузиков центробежного регулятора. До 1250 мин-1 – подгибайте стойку тонкой пружины, а свыше 1250 мин-1 – толстой. Для уменьшения угла увеличивайте натяжение пружин, а для увеличения – уменьшайте. Для снятия характеристики вакуумного регулятора опережения зажигания соедините штуцер вакуумного регулятора с вакуумным насосом стенда. Включите электродвигатель стенда и вращайте валик датчика-распредели-теля зажигания с частотой 1000 мин-1. По градуированному диску отметьте значение в градусах, при котором происходит одно из четырех искрений.
Рис. 7–24. Характеристика вакуумного регулятора датчика-распределителя зажигания: А – угол опережения зажигания, град; Р – разрежение, гПа (мм рт. ст.)
Плавно увеличивая разрежение, через каждые 26,7 гПа (20 мм рт. ст.) отмечайте число градусов опережения зажигания относительно первоначального значения. Полученную характеристику сравните с характеристикой на рис. 7–24. Обратите внимание на четкость возврата в исходное положение после снятия вакуума пластины, на которой закреплен бесконтактный датчик. Проверка бесконтактного датчика. С выхода датчика снимается напряжение, если в его зазоре находится стальной экран. Если экрана в зазоре нет, то напряжение на выходе датчика близко к нулю.
Рис. 7–25. Схема для проверки бесконтактного датчика на снятом датчике-распределителе зажигания: 1 – датчик-распределитель зажигания; 2 – резистор 2 кОм; 3 – вольтметр с пределом шкалы не менее 15 В и внутренним сопротивлением не менее 100 кОм; 4 – штепсельный разъем, присоединяемый к датчику-распределителю зажигания
На снятом с двигателя датчике-распределителе зажигания датчик можно проверить по схеме, приведенной на рис. 7–25, при напряжении питания 8–14 В. Медленно вращая валик датчика-распределителя зажигания, измерьте вольтметром напряжение на выходе датчика. Оно должно резко меняться от минимального (не более 0,4 В) до максимального, которое должно быть не более чем на 3 В меньше напряжения питания.
Рис. 7–26. Схема для проверки бесконтактного датчика на автомобиле: 1 – датчик-распределитель зажигания; 2 – переходный разъем с вольтметром, имеющим предел шкалы не менее 15 В и внутреннее сопротивление не менее 100 кОм; 3 – штепсельный разъем, присоединяемый к  датчику-распределителю зажигания; 4 – жгут проводов автомобиля
На автомобиле датчик можно проверить по схеме, приведенной на рис. 7–26. Между штепсельным разъемом датчика-распределителя зажигания и разъемом жгута проводов подключается переходной разъем 2 с вольтметром. Включите зажигание и, медленно поворачивая специальным ключом коленчатый вал, вольтметром проверьте напряжение на выходе датчика. Оно должно быть в указанных выше пределах. Проверьте сопротивление обмоток и сопротивление изоляции. У катушки зажигания 3122.3705  сопротивление первичной обмотки при 25 С должно быть (0,43±0,04) Ом, а вторичной обмотки (4,08±0,4) кОм. У катушки зажигания 8352.12 соответственно – (0,42±0,05) Ом и (5±1) кОм. Сопротивление изоляции на массу – не менее 50 МОм.
Рис. 7–27. Схема для проверки коммутатора: 1 – разрядник; 2 – катушка зажигания; 3 – коммутатор; 4 – резистор 0,01 Ом ±1%, не менее 20 Вт; А – к генератору прямоугольных импульсов; В – к осциллографу
Коммутатор проверяется с помощью осциллографа и генератора прямоугольных импульсов по схеме, приведенной на рис. 7–27. Выходное сопротивление генератора должно быть 100–500 Ом. Осциллограф желательно применять двухканальный. 1-й канал – для импульсов генератора, а 2-й – для импульсов коммутатора.
Рис. 7–28. Форма импульсов на экране осциллографа: I – импульсы коммутатора; II – импульсы генератора; А – время накопления тока; В – максимальная величина тока
На клеммы «3» и «6» коммутатора подаются прямоугольные импульсы, имитирующие импульсы датчика. Частота импульсов от 3,33 до 233 Гц, а скважность (отношение периода к длительности импульса Т/Ти) равна 3. Максимальное напряжение Umax – 10 В, а минимальное Umin – не более 0,4 В (рис. 7–28, II). У исправного коммутатора форма импульсов тока должна соответствовать осциллограмме I. Для коммутаторов 3620.3734 и 76.3734 при напряжении питания (13,5±0,5) В величина силы тока (В) должна быть 7,5–8,5 А. Время накопления тока (А) не нормируется. Для коммутатора RT1903 при напряжении питания (13,5±0,2) В и частоте импульсов 25 Гц сила тока составляет 7–8 А, а время накопления тока 5,5–11,5 мс. Для коммутатора PZE4022 при напряжении питания (14±0,3) В и частоте 25 Гц величина силы тока составляет 7,3–7,7 А, а время накопления тока не нормируется. Если форма импульсов коммутатора искажена, то могут быть перебои с искрообразованием или оно может происходить с запаздыванием. Двигатель будет перегреваться и не развивать номинальной мощности. Свечи зажигания с нагаром или загрязненные перед испытанием очистите на специальной установке струей песка и продуйте сжатым воздухом. Если нагар светло-коричневого цвета, то его можно  не удалять, так как он появляется на исправном двигателе и не нарушает работы системы зажигания. После очистки осмотрите свечи и отрегулируйте зазор между электродами. Если на изоляторе свечи имеются сколы, трещины или повреждена приварка бокового электрода, то свечу замените. Зазор (0,7–0,8 мм) между электродами свечи проверяйте круглым проволочным щупом. Проверять зазор плоским щупом нельзя, так как при этом не учитывается  выемка на боковом электроде, которая образуется при работе свечи. Зазор регулируйте подгибанием только бокового электрода свечи. Испытание на герметичность. Вверните свечу в соответствующее гнездо на стенде и затяните динамометрическим ключом моментом 31,4–39,2 Н·м (3,2–4 кгс·м). Создайте в камере стенда давление 2 МПа (20 кгс/см2). Накапайте из масленки на свечу несколько капель масла или керосина; если герметичность нарушена, то будут выходить пузырьки воздуха, обычно между изолятором и металлическим корпусом свечи. Электрическое испытание. Вверните свечу в гнездо на стенде и затяните указанным выше моментом. Отрегулируйте зазор между электродами разрядника на 12 мм, что соответствует напряжению 18 кВ, а затем насосом создайте давление 0,6 МПа (6 кгс/см2). Установите наконечник провода высокого напряжения на свечу и подайте на нее импульсы высокого напряжения. Если в окуляре стенда наблюдается полноценная искра, то свеча считается отличной. Если искрение происходит между электродами разрядника, то  следует понизить давление в приборе и проверить, при каком давлении наступает искрообразование между электродами свечи. Если оно начинается при давлении ниже 0,3 МПа (3 кгс/см2), то  свеча – дефектная. Допускается несколько искрений на разряднике; если искрообразование отсутствует на свече и на разряднике, то надо полагать, что на изоляторе свечи имеются трещины и что разряд происходит внутри, между массой и электродами. Такая свеча выбраковывается.
Рис. 7–29. Схема соединений выключателя зажигания (при вставленном ключе). У выключателя зажигания KZ–881 вместо лампы накаливания применяется светодиод
У выключателя зажигания проверяется правильность замыкания контактов при различных положениях ключа (табл. 7–5), и работа противоугонного устройства. Напряжение от аккумуляторной батареи и генератора подводится к контакту «30» (рис. 7–29). Включаемые цепи при различных положениях ключа Запорный стержень противоугонного устройства должен выдвигаться, если ключ установить в положение 0 (выключено) и вынуть из замка. Запорный стержень должен утапливаться после поворота ключа из положения 0 (выключено) в положение I (зажигание). Ключ должен выниматься из замка только в положении 0. Блокировочное устройство против повторного включения стартера не должно допускать повторный поворот ключа из положения I (зажигание) в положение II (стартер). Такой поворот должен быть возможен только после предварительного возвращения ключа в положение 0 (выключено). Контакты микровыключателя должны быть разомкнуты при извлеченном ключе в положении 0 (выключено) и замкнуты при вставленном ключе во всех положениях. Проверка элементов для подавления радиопомех К элементам для подавления радиопомех относятся: – резистор в роторе датчика-распределителя зажигания. Величина сопротивления резистора 1 кОм; – провода высокого напряжения с распределенным сопротивлением (2550±270) Ом/м; – резисторы величиной 4–10 кОм в свечах зажигания; – конденсатор емкостью 2,2 мкФ, расположенный в генераторе. Исправность проводов и резисторов проверяется омметром. Проверка конденсатора описана в подразделе «Генератор». Ремонт датчика-распределителя зажигания Затормозите автомобиль стояночным тормозом и отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи. Выньте заглушку из смотрового люка картера сцепления. Вращая коленчатый вал за болт крепления шкива, поверните его до совмещения метки на маховике со средним делением шкалы (см. рис. 7–20). Отсоедините от датчика-распределителя зажигания провода и вакуумный шланг. Отверните гайки крепления, снимите кронштейн крепления высоковольтных проводов и датчик-распределитель зажигания. Валик датчика-распределителя зажигания соединяется с хвостовиком распределительного вала только в одном положении. Поэтому перед установкой поверните валик датчика-распределителя зажигания в такое положение, чтобы кулачки муфты валика находились против пазов распределительного вала.
Рис. 7–21. Установка датчика-распределителя зажигания. Стрелкой показан установочный выступ на корпусе вспомогательных агрегатов
Смажьте моторным маслом и наденьте на фланец датчика-распределителя зажигания уплотнительное кольцо. Установите датчик-распределитель зажигания на корпус вспомогательных агрегатов в таком положении, чтобы среднее деление на фланце датчика-распределителя зажигания находилось против установочного выступа на корпусе вспомогательных агрегатов (см. рис. 7–21). Установите кронштейн крепления проводов высокого напряжения. Закрепите кронштейн и датчик-распределитель зажигания гайками. Присоедините к датчику-распределителю зажигания провода и вакуумный шланг. Проверьте и отрегулируйте момент зажигания. Разборка. Для замены каких-либо деталей разборку производите в следующем порядке:
Рис. 7–30. Детали датчика-распределителя зажигания: 1 – муфта; 2 – корпус; 3 – вакуумный регулятор; 4 – центробежный регулятор; 5 – бесконтактный датчик; 6 – опорная пластина датчика с подшипником; 7 – держатель переднего подшипника валика; 8 – крышка; 9 – ротор; 10 – защитный экран; 11 – держатель переднего подшипника валика в сборе с опорной пластиной датчика; 12 – шайба крепления проводов; 13 – ведомая пластина  центробежного регулятора с экраном; 14 – валик с ведущей пластиной центробежного регулятора; 15 – грузики; 16 – сальник
– снимите крышку 8 (рис. 7–30), ротор 9 и защитный экран 10; – отсоедините тягу вакуумного регулятора 3 от опорной пластины 6 датчика, отверните винты крепления и снимите вакуумный регулятор; – отверните винты крепления и снимите опорную пластину 6 в сборе с датчиком 5 и держателем 7; – снимите пружину с муфты 1, удалите штифт и снимите с валика муфту и регулировочные шайбы; – выньте из корпуса 2 валик с центробежным регулятором 4 и шайбами. производится в порядке, обратном разборке. При сборке необходимо обеспечить подбором регулировочных шайб осевой свободный ход валика не более 0,35 мм.

carmanz.com

Бесконтактная система зажигания

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?

Индуктивный датчик

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.).

Датчик Холла

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.

Бесконтактные системы зажигания с индуктивным датчиком(TSZi).

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.

Бесконтактные системы зажигания с датчиком Холла(TSZh)

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.

Общий принцип работы:

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.

whatisvehicle.wordpress.com

Установка бесконтактной системы зажигания своими руками: век живи — век учись

Система зажигания (СЗ) фактически является одним из основных узлов в любом автомобиле, поскольку именно благодаря ей осуществляется запуск двигателя и его оптимальная работа в дальнейшем. На сегодняшний день существует несколько видов СЗ. О том, что представляет собой бесконтактная система зажигания и какие недостатки для нее характерны, вы сможете узнать из этого материала.

Так какое зажигание лучше? Перед тем, как мы расскажем об установке и регулировке электронного зажигания своими руками, давайте рассмотрим принцип работы БСЗ и ее конструкцию. Итак, бесконтактная система зажигания представляет собой достаточно сложное по конструкции устройство, которое состоит из множества деталей.

Среди основных компонентов следует выделить:

  • катушка;
  • вакуумный и центробежный регуляторы напряжения;
  • коммутаторное устройство;
  • контроллер сигналов;
  • высоковольтные провода;
  • свечи;
  • аккумуляторная батарея.

Это основные элементы, который включает в себя комплект бесконтактного зажигания. Что касается принципа функционирования, то он довольно простой. Когда водитель поворачивает ключ в замке, на монтажный блок начинает поступать напряжение и здесь же оно распределяется между стартером, катушкой и прочими потребителями тока авто. Коленчатый вал вступает в движение, в результате чего контроллер сигналов начинает передавать импульсы на коммутаторный узел. Предназначение последнего заключается в остановке подачи напряжения на обмотки катушки, благодаря чему ан вторичных витках образуется ток более высокого напряжения.

Схема БСЗ с обозначением элементов

Этот ток позволяет генерировать сильную искру на свечи, которая впоследствии используется для воспламенения горючей смеси. Ток поступает на свечи в определенном порядке, в соответствии с положением коленчатого вала. Данный процесс осуществляется под контролем регуляторов, которые могут определять не только частоту, с которой движется вал, но и степень нагрузки на силовой агрегат. Если бесконтактная система зажигания будет отрегулирована должным образом, на свечах будет образовываться свеча высокой мощности, что обеспечит нормальной возгорание и сгорание горючей смеси.

Плюсы и минусы бесконтактного зажигания

В настоящее время схема бесконтактной системы зажигания реализуется на многих современных бензиновых автомобилях. Основной причиной тому является более высокая надежность системы по сравнению с контактной СЗ, а также более мощная искра.

Если сравнивать с контактной, то электронная система зажигания имеет такие достоинства:

  1. В конструкции СЗ отсутствуют контакты, поверхности которых могут подгорать в результате большого напряжения. Соответственно, проблема падения мощности искрообразования для БСЗ не характерна.
  2. Электронная система зажигания не включает в свою конструкции детали, характеризующиеся быстрым износом, соответственно, необходимость ремонта в таких СЗ возникает значительно реже.
  3. По сравнению с контактными, напряжение в БСЗ, которое подается на электроды свечей, составляет 24 Кв вместо 18 Кв. Это положительно в целом влияет на возгорание горючей смеси и ее сжигание в камерах.
  4. Еще одно неоспоримое преимущество — высокий ресурс эксплуатации и надежность (автор видео — канал Теория ДВС).

Что касается недостатков, то он в данном случае один — датчик Холла, который выходит из строя чаще всего, является неремонтопригодным. Если контактны всегда можно подчистить, то этот контроллер в случае поломки только меняется. Но на практике данный компонент считается одним из наиболее надежных — обычно его ресурс эксплуатации составляет около 50 тысяч км пробега.

Инструкция по установке самодельного БСЗ

Если вы определились, какое зажигание лучше, то перейдем к вопросу установки более хорошего варианта на свой автомобиль. Установка бесконтактного зажигания начинается с монтажа блока, оборудованного стальной пластиной с посадочными отверстиями, которая необходима для охлаждения. Процедуру рассмотрим на примере классического автомобиля ВАЗ 2107. На левом лонжероне должны быть отверстия, к которым прикручивается коммутатор при помощи двух саморезов. Если отверстия нет, то найдите место рядом с катушкой, и просверлите отверстия там (автор видео — канал Sdelaj Sam! Pljus interesnoe!).

Устанавливая самодельное электронное зажигание, коммутатор нельзя монтировать рядом с бачком омывателя. Ведь если он даст течь, то вся электроника «накроется». Перед демонтажем высоковольтных проводов запомните их расположение.

Установка БСЗ осуществляется в таком порядке:

  1. Сначала с нового распределителя нужно снять крышку и установить прокладку. Трамблер монтируется на блоке так, чтобы его подвижный контакт располагался напротив метки на клапанной крышке силового агрегата. Так называемую юбку трамблера следует немного прижать при помощи крепежной гайки, это позволит предотвратить возможное проворачивание распределителя.
  2. Далее, необходимо произвести монтаж катушки на место установки. После этого следует подключить к ее выводам провода от реле замка, коммутатора, а также тахометра. Провод, который идет от контакта 1 на блоке, необходимо соединить с клеммой К непосредственно на катушке. Что касается провода от контакта под номером 4, то он соединяется с клеммой Б.
  3. После выполнения этих действия нужно установить зазор на электродах свечей около 0.8-0.9 мм, а затем сами свечи можно закрутить в посадочные места. Установите крышку на распределительный узел и подключите все необходимые провода в соответствующем порядке. Затем вам остается только подключить вакуумную магистраль. Сделав это, можно приступать к регулировке узла.
1. Отсоедините провода от распределителя. 2. Демонтируйте трамблер. 3. Установите коммутатор.

Советы по настройке зажигания

Процедура регулировки СЗ осуществляется на прогретом двигателе, она может быть произведена двумя способами:

  • при помощи стробоскопа;
  • на слух.

Стробоскоп представляет собой специальное устройство с лампой, которая моргает в случае подачи сигнала от датчика Холла. Если вы поднесет работающий прибор к маховику коленвала при включенном двигателе, то сможете увидеть положение насечки. Именно это позволяет произвести наиболее точную настройку.

Чтобы произвести регулировку, нужно подключить питание прибора к АКБ, а второй провод — к высоковольтному кабелю на первой свечи. Затем отпустите гайку, фиксирующую распределитель, а моргающую лампочку поднесите к шкиву. Корпус трамблера нужно осторожно поворачивать, не спеша, до того момента, пока метка на шкиве не будет установлена напротив короткой метки. Сделав это, гайку можно затянуть.

Что касается метода на слух, то настройка в данном случае производится в несколько этапов:

  1. В первую очередь, нужно завести мотор, после чего немного отпустить гайку, фиксирующую трамблер.
  2. Медленно проверните распределитель в пределах пятнадцати градусов. Вам необходимо найти положение, при котором силовой агрегат будет работать наиболее оптимально и стабильно.
  3. Когда этот момент будет найдет, гайку распределителя можно закрутить.

Видео «Ремонт БСЗ в домашних условиях»

Подробная и наглядная инструкция касательно ремонта БСЗ в домашних условиях приведена на видео ниже (автор — Владимир Воронов).

 Загрузка ...

AvtoZam.com

Лабораторная работа - Бесконтактно-транзисторная система зажигания

Факультет механический. Кафедра сельскохозяйственной техники

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7 по предмету «Тракторы и автомобили»

Вопросы

1.  БТСЗ с магнитоэлектрическим индукционным датчиком.

2.  БТСЗ с датчиком Холла.

3.  Преимущества БТСЗ

4.  Электрическая схема БТСЗ с магнитоэлектрическим датчиком

Бесконтактная транзисторная система зажигания

Недостатки, связанные с наличием контактов прерывателя, полностью устранили, применив системы с бесконтактным управлением моментом зажигания и механическими автоматами регулирования угла опережения зажигания. Сигналы, которые руководят моментом зажигания, формируются бесконтактными датчиками, которые устанавливают в распределителе вместо подвижной пластины, прерывателя и кулачка.

Применяют в основном два типа генераторных датчиков:

- магнитоэлектрический индукционный датчик, который устанавливают на автомобилях типа ГАЗ, ЗИЛ, Лиаз, УАЗ. Принцип работы такого датчика основывается на явлении электромагнитной индукции. Он состоит из неподвижной катушки с определенным количеством витков и постоянного магнита, который вращается от коленчатого вала двигателя;

- датчик Холла, принцип действия которого состоит в возникновении ЭДС в полупроводниковой пластине с током, который находится в магнитном поле. Магнитная система, как правило, монтируется в датчик, а коммутация магнитного потока осуществляется специальной шторкой из магнитоэлектрической стали, механически соединенной с коленчатым валом. Такие датчики устанавливают на автомобилях ВАЗ-2108, -2109,-1111, "Ока", ЗАС-1102 "Таврия" и т. п..

Коммутация тока в первичной обмотке индукционной катушки в БТСЗ осуществляется транзистором. При этом время, в течение которого происходит накопление энергии в магнитном поле, может зависеть от частоты вращения коленчатого вала двигателя (угол поворота коленчатого вала двигателя, при котором существует ток в первичной обмотке катушки зажигания постоянный и не зависит от частоты его вращения) или не зависеть от нее (время накопления энергии нормируется).

На рис. 1 изображена принципиальная схема бесконтактной транзисторной системы зажигания с магнитоэлектрическим индукционным датчиком, который представляет собой однофазный генератор сменного тока с ротором на постоянных магнитах, число пар полюсов которого отвечает числу цилиндров двигателя. К такой БТСЗ входят также высоковольтный датчик-распределитель 2 (датчик и распределитель конструктивно объединены в один агрегат - датчик-распределитель), катушка зажигания 4, транзисторный коммутатор 3, свечи зажигания 1 и другие элементы.

Датчики-распределители БТСЗ (рис. 2) изготавливают на базе традиционных распределителей, в которых контакты прерывателя заменены бесконтактным датчиком. Поэтому целесообразно рассмотреть лишь особенности их конструкции.

В корпусе 3 на подшипнике 15 установлен статор 13 магнитоэлектрического датчика импульсов. Ротор напрессован на латунную втулку 12, которая своей подковоподобной пластиной соединена с центробежным регулятором 16 угла опережения зажигания. Статор имеет обмотки 23 и две стальные пластины - 22 и 24. Один конец обмотки соединен с выводом 5 датчика-распределителя.

Ротор состоит из кольцевого постоянного магнита 26 и двух клювоподобных стальных наконечников 25 и 27, размещенных с обоих торцов постоянного магнита. Один наконечник имеет северный полюс, второй - южный. Зубцы наконечника с северным полюсом входят во впадины между зубцами южного полюса.

Для правильной установки полюсных наконечников 25 и 27 на втулку 12 в каждом наконечнике есть шип, а на втулке 12 - паз.

Рис. 1 - Принципиальная схема бесконтактной транзисторной системы зажигания с индукционным датчиком:

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

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

Датчики-распределители для 6- и 8-цилиндровых двигателей отличаются лишь числом пар полюсов статора и ротора и соответствующим числом высоковольтных выводов на крышке.

В датчике-распределителе автомобилей типа ГАЗ, УАЗ и других центробежный регулятор установлен на бронзовые втулке выше статора и ротора датчика, который снижает срабатывание подшипников и облегчает регулировку центробежного регулятора угла опережения зажигания.

Во время вращения ротора датчика напряжение, которое развивается им, подается на вход транзисторного коммутатора, который коммутирует ток в первичной обмотке катушки зажигания, обеспечивает накопление энергии в ней и возникновение высокого напряжения во вторичной обмотке в момент искрообразования соответственно углу опережения зажигания.

Рис. 2 - Датчик-распределитель системы зажигания с магнитоэлектрическим датчиком:

1 - муфта распределителя; 2 - опорная пластина; 3- корпус распределителя; 4 - масленка; 5 - вывод; 6 - вакуумный регулятор; 7 - крышка распределителя; 8 - центральный угольный электрод с пружиной; 9 - внешний контакт ротора; 10 - центральный контакт ротора; 11 - ротор; 12, 19 - втулки; 13 - статор магнитоэлектрического датчика; 14 - регулировочные шайбы; 15, 17 - подшипники; 16 - центробежный регулятор опережения зажигания; 18 - валик распределителя; 20 - метки; 21 - ротор датчика; 22, 24 - пластины; 23 - обмотка; 25, 27 - полюсные наконечники; 26 - кольцевой постоянный магнит

В случае неисправности магнитоэлектрического датчика или транзисторного коммутатора применяют резервную систему зажигания, в состав которой входят аварийный вибратор РС331 (51.3747), индукционная катушка и распределитель высокого напряжения. Во время работы вибратор с определенной частотой беспрерывно размыкает круг питания первичной обмотки индукционной катушки, которая в этом случае работает в режиме беспрерывного искрообразования.

Вибратор - это электромагнитный прерыватель с контактами, заблокированными конденсаторами С7 и С8 (см. рис. 6). Ток от аккумуляторной батареи через выключатель S1, дополнительный резистор СЕ326, соединение ВК-12 и клемму ВК проходит через первичную обмотку индукционной катушки и соединение КЗ, обмотку электромагнита вибратора и дальше на корпус и клемму "-" аккумуляторной батареи. Сердечник электромагнита намагничивается, якорек реле притягивается к сердечнику, размыкая при этом контакты и круг питания. Намагничивание сердечника исчезает, и якорек обратной пружиной возвращается в исходное положение, замыкая контакты.

Во время размыкания контактов вибратора одновременно исчезает ток в первичной обмотке индукционной катушки. В процессе спадания магнитного потока во вторичной обмотке возбуждается ток высокого напряжения, который вызывает искрообразование в свече зажигания. Потом процесс повторяется. Частота вибрации контактов составляет 250- 400 Гц.

Для включения резервной системы зажигания отсоединяют провод от клеммы КЗ транзисторного коммутатора, соединяют его с выводом вибратора и при включении зажигания сразу включают стартер. Если пуск двигателя не состоялся, выключают включатель зажигания, иначе импульсы тока высокого напряжения прожгут крышку датчика-распределителя.

Итак, резервная система зажигания имеет кратковременное действие, ее ресурс представляет не более чем 30 ч, и пользуются ею лишь для того, чтобы добраться к месту технического обслуживания. Кроме того, во время работы резервной системы не работают центробежный и вакуумный регуляторы, а значит, двигатель работает с не регулированным моментом зажигания, которое приводит к неравномерности работы двигателя и перерасхода топлива.

В случае применения БТСЗ с датчиком Холла время накопления энергии в катушке зажигания остается постоянным независимо от частоты вращения коленчатого вала. Энергия искры здесь в 3-4 разы выше, чем в КСЗ. Коммутатор такой системы довольно сложный (включает микросхему, силовой транзистор, несколько резисторов, стабилитроны и конденсаторы) и нуждается в осторожности в процессе эксплуатации. В частности, отсоединение провода от свечи может привести к пробою коммутатора или распределителя.

Магнитоэлектрические датчики Холла начали применять довольно широко еще в начале 70-х годов двадцатого столетия. Они характеризуются довольно высокой надежностью, долговечностью и малыми габаритами. Недостатками таких датчиков является постоянное потребление энергии и сравнительно высокая стоимость.

Принцип действия датчика Холла заключается в том, что когда на полупроводник, по которому проходит ток, подействовать магнитным полем, то в нем возникает поперечная разность потенциалов (ЭДС Холла). Такая ЭДС может иметь напряжение лишь на 3 В меньше, чем напряжение питания.

Рассмотрим полупроводниковую пластину размером 5x5 мм (рис. 3, а). Если по пластине между двумя параллельными сторонами пропустить ток и одновременно подвести к ней постоянный магнит, а к двум другим сторонам квадрата присоединить провода, то получим генератор Холла (см. рис. 3, б). Если между магнитом и полупроводником разместить подвижный экран с прорезами, то будем иметь импульсный генератор Холла (см. рис. 3, в).

Подобные системы устанавливают на автомобилях ВАЗ-2108, ВАЗ-2109, ЗАС-1102 "Таврия" и др. Они выполнены по блоково-модульному принципу.

На рис. 4 приведена схема бесконтактной системы зажигания, которую устанавливают на двигателе Мемз-245 автомобилей ЗАС-1102 "Таврия". Она состоит из катушки зажигания 6 типа 53.9705, коммутатора 5 типа 36620.3704, датчика-распределителя 4 типа 53.013706, свечей зажигания 3 типа А17ДВ-10 или А17ДВР и источника питания 7, которое включается выключателем 1.

В датчик-распределитель входят датчик Холла, выполненный в виде функционально законченного узла с чувствительным элементом, постоянным магнитом, усилителем и коммутатором. Здесь также смонтированы центробежный и вакуумный регуляторы угла опережения зажигания, октан-корректор и распределитель тока высокого напряжения.

Рис. 3- Принцип действия импульсного генератора Холла: а - нет магнитного поля и по полупроводнику проходит ток питания в направлении АВ; б - под действием магнитного поля Н появляется ЭДС Холла - EF; в - датчик Холла

Датчик Холла через специальный разъем 2 проводами низкого напряжения соединен с коммутатором, который, в свою очередь, подключен к источнику тока и катушки зажигания.

При замкнутом выключателе 1 и вращении валика датчика-распределителя на выходе датчика Холла возникают импульсы напряжения, которые из контакта 2 разъема поступают на контакт 6 коммутатора и руководят его работой, осуществляя подачу и прерывание тока в первичном круге катушки зажигания.

Рис. 4 - Схема бесконтактной системы зажигания автомобильного двигателя Мемз-245:

1 - выключатель зажигания; 2 - разъем; 3 - свечи зажигания; 4 - распределитель; 5 - коммутатор; 6 - катушка зажигания; 7 - источник питания

В отличие от прежде рассмотренных систем зажигания, управляющие импульсы напряжения здесь формируются в датчике, который кроме гальваномагнитного элемента Холла имеет усилитель и компаратор и выполнен в виде функционально и конструктивно завершенного узла. Он выдает полностью сформированный сигнал, параметры которого не зависят от частоты вращения, условий и продолжительности эксплуатации, обеспечивает стабильные характеристики искрообразования

Такая система зажигания является системой высокой энергии. В ней применяют катушку зажигания с уменьшенной индуктивностью и активным сопротивлением первичной обмотки 0,45 ± 0,05 Ом, что дает возможность увеличить ток размыкания до 8-9 А, повысить уровень накопительской энергии и скорость роста импульса высокого напряжения до 700 В/мкс.

Тем не менее, по этим причинам на коммутатор возлагают дополнительные функции, среди которых: ограничение тока в первичном круге катушки при низкой частоте вращения вала двигателя; отключение катушки при неработающем двигателе; регулирование времени накопления энергии в катушке в зависимости от режима работы двигателя, который существенным образом снижает надежность работы коммутатора.

На рис. 5 изображена конструкция 4-х искрового датчика-распределителя 40.3706, который имеет вакуумный и центробежный регуляторы угла опережения зажигания, принцип действия которых и конструкция подобны прежде рассмотренного распределителя БТСЗ с магнитоэлектрическим датчиком импульсов.

Рис. 5 - Датчик-распределитель 40.3706 автомобилей ВАЗ-2108, ВАЗ-2109 системы зажигания с датчиком Холла:

1 - муфта; 2 - валик; 3 - маслозащитное кольцо; 4 - сальник; 5 - корпус распределителя; 6 - втулка; 7 - подшипник; 8 - недвижимая пластина; 9 - изоляционная прокладка; 10 - крышка; 11 - ротор; 12 - винт; 13 - датчик Холла; 14 - экран; 15 - втулка крепления экрана; 16 - центробежный автомат; 17 - штекерное соединение; 18 - вакуумный автомат

Датчик 13 - бесконтактный электронный, в котором используется эффект Холла. Он состоит из постоянного магнита, полупроводниковой пластины и интегральной микросхемы. Между полупроводниковой пластиной и магнитом есть зазор, сквозь который проходит стальной экран 14 с четырьмя прорезами (по числу цилиндров). Когда в зазоре находится прорез экрана, то магнитное поле действует на полупроводниковую пластину и на ней возникает разность потенциалов, которая превращается в микросхеме на сигнал на выходе датчика. Во время прохождения сквозь зазор стального экрана магнитное поле замыкается через него и не действует на полупроводниковую пластину.

Стальной экран соединен с валиком датчика-распределителя, и во время его вращения происходит импульсное действие магнитного поля на полупроводниковую пластину, а на выходе датчика формируются отрицательные импульсы напряжения определенной величины. Когда экран находится в зазоре датчика, то напряжение на выходе Uмах меньше напряжения питания приблизительно на 3 В. Если в зазор попадает прорез, то Umin< 0,4 В. Отношение периода Т к продолжительности импульса Ti равняется 3. Напряжение питания датчика 8-14 В подается по проводам от коммутатора через клеммы штекерного соединение 17. На эту самую колодку выводит сигнал из выхода датчика и идет дальше на вход коммутатора.

Центробежный регулятор угла опережения зажигания 16 закреплен на валике 2. К втулке ведомой пластины центробежного автомата приклепан экран 14. Таким образом, ведомая пластина составляет одно целое с экраном и они могут вращаться на валике в определенных границах.

Применение БТСЗ имеет важные преимущества, а именно:

- контакты прерывателя не обгорают (как в КСЗ) и не загрязняются (как в КТСЗ);

- нет необходимости продолжительное время восстанавливать момент зажигания, контролировать и регулировать угол запертого (разомкнутого) состояния контактов, в результате двигатель не теряет мощности по этим причинам;

- не нарушается равномерность распределения искровых импульсов по цилиндрам, поскольку из-за отсутствия контактов нет битья и вибрации их, а соответственно, и ротора распределителя;

- повышенная энергия разряда на свече в БТСЗ надежно обеспечивает зажигание рабочей смеси за разных режимов работы двигателя, который особенно эффективно во время разгона автомобиля, когда обедненность смеси не полностью компенсируется даже ускоряющим насосом.

Эффективное зажигание приблизительно на 20% снижает содержимое CO в отработанных газах и на 5% - расход топлива; обеспечивает надежный пуск холодного двигателя при низких температурах и в случае спада напряжения питания даже до 6 В.

Бесконтактные транзисторные системы зажигания могут быть установлены на автомобилях с классической системой зажигания (КСЗ). В этом случае вместо прерывателя-распределителя и катушки зажигания устанавливают три новых прибора: датчик-распределитель, другую индукционную катушку и коммутатор.

Электрическая схема бесконтактной системы зажигания с магнитоэлектрическим датчиком изображена на рис. 6.

Эта система работает так. При включенном зажигании и неподвижном роторе датчика электрические импульсы в его обмотке не возбуждаются. При этом транзистор VT1 закрыт, его база и эмиттер имеют одинаковый потенциал. В таком случае потенциал базы транзистора VT2 несколько выше, чем эмиттера, и через переход база-эмиттер проходит ток управления по кругу: аккумуляторная батарея, выключатель S1, дополнительный резистор СЕ326, соединение ВК12, диод VD7, резистор R6, диод VD3, переход база-эмиттер транзистора VT2, резисторы R3, R9 и направляется на корпус, т. е. к "минусовой" клемме аккумуляторной батареи.

Тогда транзистор VT2 приоткрывается и через его переход коллектор-эмиттер проходит ток управления транзистора VT3, что приводит к открыванию транзистора VT3, возникновение тока управления и открывание исходного транзистора VT4. Через открытый транзистора VT4 ток поступает в первичную обмотку индукционной катушки, создавая магнитный поток. При этом ток проходит по кругу: клемма "+" аккумуляторной батареи, выключатель S1, резистор СЕ326, соединение ВК12, первичная обмотка индукционной катушки, диод VD8, переход коллектор-эмиттер транзистора VT4, корпус, клемма "-" аккумуляторной батареи. Итак, схема подготовлена к формированию импульсов высокого напряжения.

Рис. 6 - Схема бесконтактной транзисторной системы зажигания GB

В случае вращения коленчатого вала двигателя стартером, и как следствие ротора датчика, в обмотке возбуждаются импульсы переменного тока синусоидальной формы, который через диод VD1 и резистор R1, переход база-эмиттер транзистора VT1 и корпус поступает во второй конец обмотки датчика. При достижении наибольшего значения положительной полуволны синусоидального тока транзистор VT1 приоткрывается и шунтирует переход база-эмиттер транзистора VT2, соединяя его базу через диод VD3 с клеммой "-" батареи. Транзистор VT2 закрывается, как следствие закрываются и транзисторы VT3 и VT4, переходя в режим отсечения, т. е. ток через них не проходит. При этом ток в первичной обмотке индукционной катушки резко уменьшается, а ниспадающий магнитный поток возбуждает в витках вторичной обмотки ток высокого напряжения, который распределяется распределителем по свечам зажигания.

Одновременно ниспадающий магнитный поток возбуждает ЭДС самоиндукции в первичной обмотке, которая может привести к пробою транзисторов. Во избежание этого, параллельно транзистору VT4 включен стабилитрон VD9, что обеспечивает зарядку конденсаторов С3 и С6. При этом в контуре, который состоит из первичной обмотки индукционной катушки и конденсатора СЗ, возникают затухающие колебания, которые возбуждают во вторичной обмотке серию импульсов высокого напряжения, и как следствие поочередно еще несколько последовательных искр (до 10 и больше) в свече зажигания. Именно повышение интенсивности искрообразования есть одно из главных преимуществ электронных схем зажигания, которое повышает возможность быстрого пуска двигателя, особенно в холодную пору года. Положительный период ЭДС самоиндукции через диод VD8 по кругу обратной связи (резистора R2 и конденсатора С1) поступает на базу VT1, ускоряя его открывание. Так заканчивается один цикл работы схемы, и как следствие возникновение искры в одной свече зажигания.

Для очередного срабатывания схемы нужно открыть транзистор VT4 и пропустить ток через первичную обмотку индукционной катушки. Это осуществляется так: отрицательная полуволна синусоидального тока датчика замыкает входной транзистор VT1, в этом случае транзистор VT2 приоткрывается, а вместе с ним приоткрываются и транзисторы VT3 и VT4, итак, ток снова начинает поступать в первичную обмотку индукционной катушки. Дальше процесс повторяется.

При незначительной частоте вращения коленчатого вала двигателя стартером частота вращения ротора датчика и, значит частота импульсов управления незначительные, что увеличивает продолжительность положительных импульсов. В результате конденсатор С1 заряжается и разряжается несколько раз, а транзисторы VT1, VT2, VT3, VT4 переходят из открытого состояния в закрытый. При этом магнитный поток первичной обмотки индукционной катушки возникает и исчезает несколько раз, который и вызывает серию импульсов тока высокого напряжения и искр в свече зажигания.

С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя до 600 мин-1 и выше увеличивается частота вращения ротора датчика и, значит количество импульсов управления, продолжительность которых соответственно уменьшается. Одновременно уменьшается частота зарядки и разрядки конденсатора С1 в круге обратной связи, колеблющийся процесс в контуре первичной обмотки индукционной катушки и конденсатора С3 прекращается и в схеме возбуждается лишь один импульс тока высокого напряжения, а в свече зажигания возникает лишь одна искра.

Стабилитроны VD5 и VD6 защищают транзисторный коммутатор от возможного превышения напряжения в системе электропитания машины. Так, в случае повышения напряжения генератора до 17-18 В (вместо 14 В) через стабилитроны VD5 и VD6 ток проходит в обратном направлении, от клеммы "+" генератора через резистор R5 на переход база-эмиттер транзистора VT1. При этом последний приоткрывается и обуславливает закрытие транзисторов VT2, VT3 и VT4, что приводит к нарушению работы системы зажигания и свидетельствует о необходимости регулирования напряжения генератора.

Опережение зажигания осуществляется рычажками центробежного регулятора 16 (см. рис. 2), которые при повышении частоты вращения валика датчика-распределителя через пластину прокручивают ротор датчика в сторону вращения. При этом управляющий импульс подается на транзисторный коммутатор несколько раньше и угол опережения зажигания также увеличивается. Вакуумный регулятор 6 действует при изменении давления во всасывательном трубопроводе двигателя и мембрана, перемещаясь в ту или другую сторону, через тягу поворачивает статор 13 относительно ротора, соответственно изменяя угол опережения зажигания.

Крышка 7 распределителя, в частности данного распределителя, имеет девять выводов, из которых восемь соединены проводами высокого напряжения со свечами зажигания, а центральный - через угольный подвижный электрод типа ДСНК - с контактной пластиной ротора 11. Угольный электрод имеет активное сопротивление 6-15 кОм и, кроме пропуска тока высокого напряжения, уменьшает радиопомехи от системы зажигания. Итак, ротор, вращаясь, распределяет импульсы высокого напряжения по неподвижным контактам высоковольтных выводов крышки, соединенных с свечами в порядке работы цилиндров двигателя.

Применение агрегатов в разных системах зажигание приведено в табл. 1.

Применение агрегатов систем зажигания

 

систем зажигания

 

Марка

Прерыватель или датчик-

Катушка

Электронный

Дополнительный

автомобиля

распределитель

зажигание

коммутатор

резистор

 

Контактные системы зажигания

ГАЗ-66-30,

Р105*1

БЫ 102-БЫ

 

СЕ 40-А

ГАЗ-66-41

       

ГАЗ-24, УАЗ-

Р 119-БЫ

БЫ 115-БЫ

 

СЕ102

452ВС, -469БМ

       

ГАЗ-52-04

23. 3706

В 116-В2

"Москвич-2140",

Р-142А

БЫ 115-В2

ІЖ-2125, -2715

       

АЗЛК-21412

47. 3706

БЫ 115-В2

ЗАС-968Г,

17. 3706

БЫ 115-В,

   

ЛуАЗ-969Г

 

В 115-В2

   

ВАЗ-21011,

30. 3706-01

БЫ 117-А

   

-2104, -2105

       

ВАЗ-21053,

30. 3706

БЫ 117-А

   

-2106, -2107

       

ВАЗ-2121

30. 3706-02

БЫ117

Контактнотранзисторные системы зажигания

 

ГАЗ-53А

Р133 или

БЫ 114-БЫ

ТК102 или

СЕ107

 

Р 133-БЫ

 

ТК 102-А

 

ЗИЛ-495850

27. 3706

БЫ 114-БЫ

ТК102 или

СЕ107

     

ТК 102-А

 

ЗИЛ-131НВ,

49. 3706*1

БЫ118

ТК200-01*2

СЕ326

-431917

       

ЗИЛ-431917,

Р351*1

БЫ118

ТК200-01

СЕ326

-131Н

       

ЗИЛ-431410,

Р137

БЫ 114-БЫ

ТК102 или

СЕ107

-131НА

   

ТК 102-А

 

ЛАЗ, Ли A3

Р137

БЫ 114-БЫ

ТК102 или

СЕ107

     

ТК 102-А

 

"Урал-375ДМ"

Р351*1

БЫ118

ТК200-01*2

СЕ326

ПАЗ, КАвЗ

Р 133-БЫ

БЫ 114-БЫ

ТК102 или

СЕ107

     

ТК 102-А

 

Бесконтактные электронные системы зажигания

 

ГАЗ-66-11

Р352*1*3

БЫ118

13. 3734-01

СЕ326

ГАЗ-24-10

19. 3706

БЫ116

13. 3734-01

14. 3729

ГАЗ-53-12,

24. 3706*3

БЫ116

13. 3734-01

14. 3729

-66-11

       

ГАЗ-3102

36. 3706*3

БЫ116

13. 3734-01

14. 3729

УАЗ-31511

33. 3706

БЫ116

13. 3734-01

14. 3729

РАФ-2203-01

19. 3706

БЫ116

13. 3734-01

14. 3729

ВАЗ-2106,

38. 3706

27. 3705

36. 3734-20

 

-2107, -2121

       

ВАЗ-2108, -2109

40. 3706

27. 3706

36. 3734-20

ВАЗ-21081,

40. 3706-01

27. 3705

36. 3734-20

 

-21081-01

       

ВАЗ-1111

55. 3706

29. 3705

36. 3734-20

АЗЛК-2141

38. 3706

27. 3705

36. 3734-20

 

АЗЛК-21412

54. 3706

27. 3705

36. 3734-20

ЗАС-1102

53. 3706

27. 3705

36. 3734-20

Микропроцессорные системы зажигания

 

ВАЗ-21083-02,

МС2715-03*4

29. 3705

42. 3734

 

-21093-02,

       

"Москвич-2141"

       

ГАЗ-3302

МС2713-01*4

3009.3705

6420.3734

*1 - экранированное выполнение; *2 - в комплекте с аварийным вибратором РС331; *3 - в комплекте с аварийным вибратором 51.3734-01; *4 - коммутатор

Все рассмотренные схемы систем зажигания имеют режим одноразового искрообразования, продолжительность которого даже в лучших образцах достигает 2,5-3,0 мс. Увеличить его или ввести режим многоразового искрообразования без дальнейшего осложнения схемы практически невозможно. Это побуждает конструкторов к поиску других функциональных и конструктивных решений, включение в устройстве управления микропроцессоров и микроконтроллеров для автоматической установки оптимального момента зажигания, применение блоково-модульного принципа построения систем с унификацией функциональных модулей и взаимозаменяемостью.

Контрольные вопросы.

1. Каким образом устранили недостатки КТСЗ, применив БТСЗ.

2. Назовите типы генераторных датчиков в БТСЗ?

3. Из чего состоит БТСЗ с магнитоэлектрическим датчиком?

4. Из чего состоит магнитоэлектрический датчик?

5. Принцип работы магнитоэлектрического датчика.

6. Какие регулировки предусмотрены в датчике-распределителе БТСЗ для установки угла опережения зажигания?

7. Что применяют в БТСЗ в случае неисправности магнитоэлектрического датчика и транзисторного коммутатора?

8. Из чего состоит резервная система зажигания?

9. Принцип работы резервной системы зажигания.

10. Как включают в работу резервную систему зажигания?

11. На чем основан принцип действия датчика Холла?

12. Из чего состоит датчик Холла?

13. Составляющие БТСЗ с датчиком Холла.

14. Преимущества применения БТСЗ.

Содержание отчета.

1.  Описать возможные варианты БТСЗ.

2.  Зарисовать схему БТСЗ с магнитоэлектрическим датчиком (рис. 1), ее составляющие.

3.  Описать устройство и работу магнитоэлектрического датчика в БТСЗ.

4.  Описать назначение, подсоединение, составляющие и работу резервной системы зажигания.

5.  Описать принцип действии и конструкцию датчика Холла.

Список литературы.

1. А. М. Гуревич и др. Конструкция тракторов и автомобилей. М.: Агропромиздат, 1989. – с. 309-310

2. В. А. Родичев. Тракторы и автомобили. М.: Колос, 1998. – с. 284-286, с. 301-304.

3. М. Ф. Бойко. Трактори та автомобілі. Єлектрообладнання. 2 частина. Київ. Вища освіта, 2001 – с. 92-105.

mehanik-ua.ru

68 - виды датчиков для безконтактных систем зажигания

2.12. Бесконтактные системы зажигания

Основной элемент, понижающий надежность контактно-полупроводниковых систем, -механический прерыватель. Поэтому для повышения надежности электронных систем зажигания применяется зажигание с бесконтактным управлением (рис. 2.10).В таких системах специальные датчики вырабатывают импульсы в строго заданные моменты времени, которые через формирующий и выходной каскады управляют током в первичной обмотке катушки зажигания. Созданные при этом импульсы высокого напряжения подаются в необходимой последовательности обычным распределителем к свечам зажигания.

Рис. 2.10.Блок-схема бесконтатной системы зажигания

Бесконтактные системы, обладая всеми преимуществами контактно-транзисторной системы, не имеют указанных недостатков.

Момент образования искры определяется подачей сигнала, который вырабатывается бесконтактными датчиками, установленными в стандартном распределителе. Как правило, мощность выходного сигнала бесконтактного датчика мала, поэтому выходные сигналы предварительно формируются и усиливаются.

В качестве источников сигналов в бесконтактных системах зажигания в настоящее время применяются магнитоэлектрические, индуктивные датчики и датчики Холла.

2.13. Бесконтактная система зажигания с коммутатором ТК-200

Система состоит из датчика-распределителя Р-351, в который входит магнитоэлектрический бесконтактный датчик (рис. 2.11), транзисторный коммутатор ТК-200, катушки зажигания типа Б-118, свечи, добавочный резистор, сблокированный с выключателем пуска стартера и выключателя зажиганияSB .

Принцип действия датчика основан на явлении электромагнитной индукции. Датчик состоит из неподвижной обмотки с железным сердечником (статора) 1,выполненным из электротехнической стали, и подвижного постоянного магнита (ротора) 2,жестко связанного с валом двигателя, причем число пар полюсов постоянного магнита равно количеству цилиндров двигателя.

При вращении ротора в обмотке статора возникает переменная ЭДС, которая изменяется по частоте и амплитуде в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Рис.2.11.Магнитоэлектрический датчик

Преимущество датчика -простота устройства. Бесконтактный датчик исключает периодическую регулировку системы и повышает надежность системы зажигания. Основной недостаток его -изменение ампли туды и формы сигнала. С изменением частоты вращения коленчатого вала двигателя (рис. 2.12).

Если частота вращения ротора датчика мала (менее 20об/мин), то вырабатываемый им импульс напряжения оказывается недостаточным для срабатывания входного транзистора коммутатора. Бесконтактной системе зажигания с магнитоэлектрическим датчиком присуще некоторое электрическое смещение угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения (в пределах 5...10о),которое необходимо компенсировать механическим автоматом опережения зажигания, что не всегда возможно.

Транзисторный коммутатор (рис. 2.13)содержит формирующий каскад на транзисторах VT1 -VT3 и выходной каскад на мощном транзисторе VT4 в цепь коллектора которого включена первичная обмотка катушки зажигания.

При включенном зажигании и неподвижном роторе датчикаBRVT1 закрыт, так как на его базе имеется нулевой потенциал. При этом базаVT2 через диод VD4 и резисторR4 соединена с положительной клеммой аккумуляторной батареи и транзистор открывается. Ток VT2 создает на R9 падение напряжения с "+"у базы VT3и он открывается, а ток VT3открывает VT4и через первичную обмотку катушки зажигания начинает протекать ток.

При вращении ротора датчика импульсов положительный полупериод напряжения через VD1 и R2 подается на базу VT1и он открывается. Открытый VT1шунтирует вход VT2-VT4 и они запираются. В результате запирания VT4 ток в первичной обмотке прерывается и во вторичной обмоткеW2 индуцируется высокое напряжение (до 30кВ), которое подается к свечам зажигания.

Рис.2.12.График напряжения магнитоэлектрического датчика

Диод VD8 защищает транзисторы от перегрузок при случайном изменении полярности аккумуляторной батареи.

Стабилитрон VD7 служит для защиты VT4 от токов само­индукции первичной обмотки катушки зажигания. ДиодVD1 и резисторR2 ограничивают ток управления VT1 при большой частоте вращения ротора датчика.

Для того, чтобы улучшить работу схемы в режиме пуска при малой частоте вращения валика распределителя, когда скорость нарастания напряжения недостаточна, введена положительная обратная связь через R7 и С1.

Рис 2.13.Схема бесконтактной системы зажигания с коммутатором ТК-200

Это позволяет создать в режиме пуска серию искр (до 10),что благоприятно сказывается на пуске двигателя. Конденсатор C2 резко снижает энергию, рассеиваемую во время запиранияVT4, что повышает надежность его работы, а также несколько увеличивает вторичное напряжение катушки зажигания.

Для защиты коммутатора от перенапряжений в цепи питания применена цепь, состоящая из VD2 и R3.Если напряжение питания превышает допустимое, стабилитрон пробивается, и транзистор открывается, вследствие чего все три транзистора (VT2,VT3 и VT4) оказываются запертыми.

2.14. Основные неисправности коммутатора ТК-200

Цепь управления коммутатора включает в себя датчик импульсов и соединительный провод. При проворачивании коленчатого вала стартера напряжение исправного датчика будет показывать от нескольких вольт (переменного напряжения) до нескольких десятков вольт. Вольтметр подключается между корпусом автомобиля и центральной жилой провода, подходящего к разъему датчика. При неисправном датчике импульсов стрелка вольтметра будет показывать нулевое напряжение.

Коммутатор (снятый с автомобиля) можно проверить с помощью аккумуляторной батареи и лампы, включенных последовательно с выходом коммутатора.

При исправном коммутаторе лампа должна гореть при отсутствии управляющего сигнала и гаснуть при подаче на вход коммутатора положительного потенциала от батареи. Если лампа не горит в первом случае или горит во втором, коммутатор неисправен. В зависимости от полярности импульсов датчика транзисторы коммутатора могут быть в состояниях:

а) транзистор VT1 (рис. 2.15)открыт, а VT2-VT3и VT4 закрыты при положительном импульсе на вход коммутатора;

б) транзистор VT1 закрыт, а VT2, VT3 и VT4открыты при отрицательной полярности импульсов датчика или при их отсутствии. Эти состояния можно имитировать при проверке транзисторного коммутатора в статическом режиме.

2.15. Достоинства бесконтактных систем зажигания

Обеспечивается возможность повышения напряжения U2практически в необходимых пределах.

Создается перспектива работы на обедненных смесях путем увеличения искрового промежутка в свечах.

Обеспечивается надежная работа двигателя даже при загрязненных свечах.

Существенно облегчается пуск двигателя путем увеличения тока в первичной обмотке катушки зажигания.

Обеспечивается возможность создания электронного управления опережением зажигания с характеристиками , максимально приближающимися к оптимальным.

Повышается надежность работы системы , а следовательно и надежность работы двигателя.

Снижается токсичность отработанных газов.

Повышается экономичность работы карбюраторного двигателя .

Не требуется технического обслуживания.

2.16. Бесконтактная система зажигания с нормированным временем накопления энергии в катушке зажигания

В системах с нормированным временем накопления энергии, время накопления энергии мало зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

В этих системах время нормируется в специальных электронных устройствах, например в интеграторах.

Нормирование времени позволяет значительно увеличить ток разрыва в катушках зажигания, не изменяя температурный режим катушки и коммутатора, что, в свою очередь, позволяет существенно повысить вторичное напряжение и энергию разряда в этих системах по сравнению с системами с ненормируемым временем накопления энергии.

Блок-схема системы зажигания с нормированным временем накопления энергии показана на рис. 2.14.Прямоугольные импульсы датчика ХоллаBRподаются на блок времени накопления (БВН), где формируются импульсы тока необходимой длительности, поступающие в первичную цепь катушки зажигания Кз .

Рис. 2.14.Блок-схема системы зажигания с нормируемым временем накопления энергии в катушке зажигания: ВR -датчик импульсов ; БВН -блок времени накопления энергии; БО -блок безискровой отсечки; БОТ -блок ограничения тока; ЛС -логическая схема; ВК -выходной каскад; Кз -катушка зажигания

С БВН сигнал подается на ЛС и далее на ВК, откуда поступает одновременно на БОТ и в Кз .БОТ обеспечивает ограничение амплитуды импульсов тока в катушке зажигания при изменениях напряжения от 6до 18 В.

БО обеспечивает отключение тока в катушке зажигания при вклю- ченном выключателе зажигания и неработающем двигателе.

Датчик-распределитель в комплекте с транзисторным коммутатором и катушкой зажигания обеспечивает управление моментом искрообразования в цилиндрах двигателя в соответствии с угловым положением коленчатого вала двигателя, а также в зависимости от его вращения и нагрузки. Он состоит из датчика импульсов (микропереключателя), распределителя, центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания.

Микропереключатель состоит из чувствительного элемента и электронной схемы.

Чувствительный элемент (рис. 2.15)представляет собой пластинку из полупроводникового материала, в которой используется эффект Холла, заключающийся в возникновении поперечного электрического поля в пластинке полупроводника с током при действии на него магнитного поля.

Чувствительный элемент датчика состоит из пластинки и полупроводникового материала, к двум противоположным концам которого подводится напряжение от источника питанияU1-, а к двум другим подключается электронный преобразователь, воспринимающий ЭДС Ех, вырабатываемую пластиной. Между полупроводниковой пластиной 3(рис.2.16) и постоянным магнитом 1имеется зазор. Между магнитом и пластиной - подвижный экран (ротор) 2,размещенный на валу распределителя, он имеет цилиндрическую форму и содержит число прорезей, соответствующее числу цилиндров.

При вращении ротора, когда через зазор проходит прорезь, на пластинку полупроводника действует магнитное поле и в ней возникает разность потенциалов. Если в зазоре находится тело экрана, магнитные силовые линии замыкаются через экран и на пластинку не действуют.

Сигнал от чувствительного элемента датчика 3поступает на усилитель 4,усиливается и через триггер Шмитта 5попадает на вход выходного транзистора 6.

Рис. 2.16.Схема бесконтактного микропереключателя

В результате с коллектора выходного транзистора снимается сигнал прямоугольной формы, используемый в коммутаторе для прерывания тока в первичной цепи катушки зажигания. Стабилизатор 7 исключает влияние колебаний напряжения и температуры на выходной сигнал датчика. Все элементы выполнены в одной микросхеме и совместно с чувствительным элементом 3,магнитом 1и ротором 2называются микропереключателем.

Угол опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала изменяется центробежным регулятором. При возрастании частоты вращения грузики под воздействием центробежных сил поворачиваются относительно своих осей, поворачивая экран на некоторый угол по направлению вращения вала. При этом прорезь экрана проходит через зазор раньше и возникает импульс с некоторым опережением. При снижении частоты вращения валика центробежные силы уменьшаются, поворачивая экран против направления вращения валика.

Угол опережения зажигания в зависимости от нагрузки изменяется вакуумным регулятором, встроенным в датчик-распределитель. Электронный коммутатор типа 36.3734реализует следующие функции:

прерывание и включение тока первичной обмотки катушки зажигания, установленной в силовую цепь коммутатора, под воздействием управляющих импульсов, поступающих на вход коммутатора от датчика-распределителя;

стабилизацию максимальной амплитуды тока разрыва (8...9А) при колебании напряжения источника питания в широких пределах(6...13В);

регулирование длительности протекания тока в первичной цепи катушки зажигания по заданному закону в функции частоты вращения вала двигателя и в функции напряжения бортовой сети;

формирование импульсов тока в первичной цепи катушки зажигания с длительностью, обеспечивающей минимальную рассеиваемую мощность как в катушке зажигания, так и в самом транзисторном коммутаторе при различной частоте вращения коленчатого вала двигателя;

отключение тока в катушке зажигания при включенном зажигании и неработающем двигателе;

ограничение амплитуды первичного напряжения, возникшего при коммутации тока в первичной обмотке катушки, и защиту полупроводниковых элементов коммутатора от импульсов перенапряжения в бортовой сети автомобиля.

В основу электронного коммутатора заложен принцип нормирования энергии в первичной обмотке катушки зажигания. Это позволяет значительно сократить потребление энергии и стабилизировать выходные параметры схемы при различных частотах вращения коленчатого вала двигателя и колебаниях в напряжении бортовой сети автомобиля. При этом обеспечивается наиболее благоприятный тепловой режим, что позволяет уменьшить габаритные размеры коммутатора, катушки зажигания и получить экономию металла.

Электрическая схема коммутатора (рис. 2.17)состоит из инвертора, выполненного на транзисторе VT1 ,блока времени накопления энергии, собранного на операционных усилителях (ОУ) А1.2 и А1.3; узла защиты от протекания тока в катушке зажигания при включенном ключе зажигания и неработающем двигателе, выполненном на операционном усилителе А1.1; ограничителя тока разрыва в цепи первичной обмотке катушки зажигания, собранного на операционном усилителе А1.4 логической схемы "ИЛИ-НЕ" на VT2 ;выходного каскада, выполненного на VT3 и VT4ограничителя напряжения бортовой сети, выполненного на VD4 и R24.

Инвертор, выполненный на VT1 ,изменяет (инвертирует) полярность сигнала, полученного от датчика Холла, который после этого подается на вход интегратора блока времени накопления энергии и одновременно на вход логической схемы и блока безыскровой отсечки (А1.1).

Блок времени накопления энергии состоит из интегратора А1.2 и компаратора А1.3.

При вращении коленчатого вала двигателя датчик Холла вырабатывает импульсы прямоугольной формы, которые через VD1 поступают на базу VT1, инвертируются и через R7 иR8 попадают на неинвертирующий вход интегратора А1.2,где С4 -конденсатор в цепи обратной связи, задающий время интегрирования. На выходе интегратора образуется пилообразный сигнал, напряжение которого пропорционально углу поворота датчика. На другой инвертирующий вход интегратора через R9 подается опорное напряжение, значение которого определяет управляющее напряжение заряда и разряда конденсатора.

Рис. 2.17.Схема устройства коммутатора36.3734

Процесс заряда С4 заканчивается в момент спада управляющего импульса. Процесс разряда С4 заканчивается раньше, чем приходит следующий управляющий сигнал на заряд.

Сигнал с интегратора далее поступает на неинвертирующий вход сравнительного устройства компаратора А1.3, на инвертирующий вход которого подается опорное напряжение (черезR10,R17).Компаратор А1.3сравнивает сигнал с выхода А1.2 с опорным напряжением. Когда сигнал на выходе А1.2превысит опорный уровень, формируется сигнал высокого уровня, который черезR19 поступает на логическую схему "ИЛИ-НЕ". Одновременно инвертируемый сигнал с датчика Холла через R20 поступает непосредственно на логическую схему.

Таким образом, на логическую схему попадают сигналы от датчика Холла и выхода компаратора А1.3,формирующих сигнал, который определяет время открытого состояния выходного транзистора, т.е. время накопления энергии. При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя, как следует из диаграммы (рис. 2.18),изменяется соотношение открытого и закрытого состояний выходного транзистора. С увеличением частоты вращения доля открытого состояния транзистора, т.е. периода накопления энергии, увеличивается (стабилизируется).

Кроме нормирования времени накопления энергии в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя коммутатор регулирует время накопления в зависимости от напряжения бортовой сети автомобиля.

Блок безыскровой отсечки тока представляет собой интегратор, собранный на ОУ А1.1 с емкостной обратной связью через С3.

Сигнал от инвертора через R5 поступает на инвертирующий вход интегратора А1.1,предназначенный для безыскровой отсечки тока. Время интегрирования интегратора А1.1значительно превышает период следования искр на минимально возможной частоте вращения коленчатого вала двигателя (50...100мин-1). Благодаря этому при нормально работающем двигателе на логическую схему с выхода интегратора практически подается "нулевой" сигнал.

Рис. 2.18. Временные диаграммы переходных процессов в коммутаторе 37.3634

При неработающем двигателе, если датчик-распределитель находится в положении, при котором на выход коммутатора поступает сигнал низкого уровня, ток через катушку зажигания не протекает. Если же при остановке двигателя с датчика-распределителя поступает сигнал высокого уровня на выход интегратора А1.1, то сигнал линейно возрастает. Через 2...7с величина сигнала достигает уровня, достаточного для открытияVT2 ,что приводит к прекращению тока через катушку за­жигания.

Ограничитель тока, собранный на операционном усилителе А1.4, ограничивает максимальное значение тока в катушке зажигания на уровне 8...9 А. В качестве датчика тока используется резистор R31 , последовательно включенный с VT4 выходного каскада. Сигнал с датчика тока поступает на неинвертирующий вход компаратора А1.4.На ин- вертирующий вход подается опорное напряжение (через делитель напряженияR12,R14). Если ток в катушке зажигания превысит заданное значение, на выходе компаратора А1.4появляется сигнал, который черезR22 подается на вход логической схемы ( VT2 ).Транзистор приоткрывается, а VT4выходит из насыщения и ограничивает значение тока, протекающего в первичной обмотке катушки зажигания.

При условии подачи на логическую схему четырех "нулевых" (d,b,e,f) сигналов база транзистора будет иметь нулевой потенциал, и VT2будет заперт, а транзисторы выходного каскадаVT3 иVT4 будут открыты, происходит процесс накопления энергии в катушке зажигания. Если же на вход логической схемы приходится хотя бы один сигнал, то VT2открывается, а транзисторы выходного каскада запираются, и происходит момент искрообразования.

Выходной каскад коммутатора собран на VT3 и VT4.При условии подачи на вход логической схемы четырех "нулевых" сигналовVT2 будет закрыт, поэтому база VT3через R23получает положительный потенциал, и он открывается. Открытый транзистор VT3обеспечивает положительный потенциал базы VT4и он также открывается. Через первичную обмотку катушки зажигания,VD7,VT4 иR31 будет протекать нарастающий ток. В первичной обмотке катушки зажигания возникает ЭДС самоиндукции, а во вторичной -относительно невысокое напряжение (2...3кВ), поэтому искрообразования не происходит. В это время идет процесс накопления энергии.

Если на базу логической схемы "ИЛИ-НЕ" поступает хотя бы один сигнал высокого уровня, VT2 открывается, потенциал базVT3 иVT4 становятся отрицательными, и транзисторы закрываются. Ток в первичной обмотке быстро исчезает, а во вторичной обмотке индуцируется высокое напряжение, которое поступает через распределитель на соответствующую свечу, зажигая рабочую смесь в цилиндре.

Ограничитель напряжения бортовой сети собран на VD4 и R24. Стабилитрон VD5совместно с делителем напряжения R28и R29 защищает VT4от перенапряжения.

Формирователь опорного напряжения для компараторов А1.3 и А1.4 собран на R10,R12,R13,R14 иVD3.

Диоды VD6и VD7служат для защиты от изменения полярности цепей питания.

Конденсаторы С2,С5 и С7предназначены для защиты схемы от паразитных выбросов, возникающих в бортовой сети.

Длительное время катушки зажигания для электронных систем (Б114, Б-118) изготавливались с изолированными обмотками (трансформаторная схема). Предполагалось, что таким образом можно предохранять выходные транзисторы от пробоя. Однако сравнительно недавно выяснилось, что это не соответствует действительности. Напротив, плохой контакт между корпусом такой катушки (с которым соединен один из выводов вторичной обмотки) и массой автомобиля может способствовать выходу из строя транзистора. Поэтому конструкция катушек изменена и применяется автотрансформаторная схема соединения.

Система зажигания с коммутатором типа 36.3734обеспечивает высокое напряжение 26кВ, энергию искрового разряда 40...50МДж при длительности 1,6...2мс, скорость нарастания фронта 600В/мкс. В классической системе ВАЗ вторичное напряжение 18кВ, энергия 20МДж, длительность разряда 1,5мс, скорость нарастания фронта 400В/мкс. На рис. 22изображены временные диаграммы процессов коммутатора при различных напряжениях питания и для двух частот вращения валика датчика-распределителя, причёмn2примерно в 2раза больше n1.

На графике a показана форма сигнала, вырабатываемого датчиком Холла.

На графикеbпредставлен сигнал датчика Холла после его инвертирования инвертором VT1.

График с иллюстрирует сигнал, вырабатываемый интегратором А1.2 при различных значениях напряжения питания и частотах вращения валика датчика.

На графикеdотражены сигналы после компаратора А1.3и поступающие на логическую схему VT2 .Как видно из графика, с увеличением частоты вращения коленчатого вала относительное время сигнала высокого уровня, открывающего транзистор VT2 и запирающего выходной каскад VT3и VT4уменьшается, и, следовательно продолжительность прохождения тока через катушку зажигания и накопления энергии увеличивается. То же происходит при уменьшении напряжения питания.

На графике e указано время накопления энергии. Как cледует из рисунка, с уменьшением напряжения питания и с увеличением частоты вращения валика датчика относительное время накопления энергии увеличивается, что позволяет в определенных пределах стабилизировать ток в катушке зажигания.

График Ipпоказывает процесс прохождения тока в первичной обмотке катушки зажигания.

График f -возникновение высокого напряжения.

Диаграмма gиллюстрирует работу блока безыскровой отсечки который служит для защиты от протекания тока в катушке зажигания при включенном ключе зажигания и неработающем двигателе.

Контроль работоспособности системы зажигания на автомобиле начинается с проверки надежности всех электрических соединений в разъемах и соединениях корпуса коммутатора с массой.

Выходной сигнал датчика-распределителя проверяется высокоомным вольтметром (сопротивление не менее 10кОм), который подключается к выходу датчика (вывод 6)разъема коммутатора и "массе". При вращении ротора датчика стрелка вольтметра должна периодически отклоняться. Напряжение на выходе датчика не должно превышать 10В.

Для проверки работоспособности коммутатора можно использовать контрольную лампочку мощностью 1,5Вт, подключив ее к выводу 1разъема коммутатора и к положительному полюсу бортовой сети автомобиля. При прокрутке двигателя стартером яркость свечения лампочки должна периодически меняться.

Методы контроля остальных узлов и аппаратов бесконтактной системы зажигания не отличаются от методов контроля в классической системе.

StudFiles.net

Система зажигания

Системы зажигания служат для воспламенения горючей смеси в цилиндре в конце такта сжатия.

Во всех мотоциклетных двигателях топливовоздушная смесь воспламеняется за счет

электрической искры, возникающей между электродами свечи зажигания при напряжении

15–30 тыс. В.Существуют системы зажигания контактного и бесконтактного типов, они могут

работать как с аккумуляторной батареей, так и без нее.

Контактные системы зажигания. До конца 80-х годов прошлого века на бензиновых

ДВС применяли так называемую батарейную систему зажигания, в которую входят контактный

прерыватель, катушка зажигания и свечи зажигания.

Контактный прерыватель, состоящий из подвижного и неподвижного контактов, задает момент образования искры.

{module Яндекс.Маркет}Контактный прерыватель («Иж-Юпитер-5»)

Подвижный контакт размещен на изолированном от корпуса рычажке (молоточке), который приводится в движение кулачком, вращающимся синхронно с коленчатым валом двигателя. В двухтактных двигателях искра должна возникать один раз за один оборот коленчатого вала, поэтому прерыватель системы зажигания размещают непосредственно на цапфе коленчатого вала. В четырехтактных двигателях воспламенение смеси происходит один раз за два оборота, поэтому прерыватель размещают на конце распределительного вала, вращающегося в два раза медленнее коленчатого.

Неподвижный контакт закреплен на основании (наковальне), соединенном с «массой». В заданный момент кулачок своим выступом поднимает подвижный контакт, разрывая тем самым цепь первичной обмотки катушки зажигания. В этот момент из-за быстрого изменения напряженности магнитного поля во вторичной обмотке катушки наводится (индуцируется) ток высокого напряжения. Конденсатор, включенный параллельно контактам, уменьшает искрообразование на них и, следовательно, обгорание контактов.

В двухцилиндровых двухтактных двигателях каждый цилиндр имеет свою цепь зажигания. В двухцилиндровых четырехтактных двигателях один кулачок обслуживает двухискровую катушку зажигания. В них искра проскакивает во время одного цикла в каждом цилиндре дважды: около ВМТ — в установленный момент искрообразования и около НМТ — во время такта выпуска, когда она не влияет на рабочий процесс. В некоторых четырехтактных двигателях с двумя и более цилиндрами используют распределитель зажигания автомобильного типа с одной катушкой.

Схема батарейной системы зажигания с двухискровой катушкой зажигания («Урал», «Днепр»)

Катушка зажигания представляет собой трансформатор. Она преобразует ток низкого напряжения, поступающий к ее первичной обмотке от аккумуляторной батареи (или альтернатора, работающего без аккумулятора), в ток высокого напряжения во вторичной обмотке, который направляется по высоковольтному проводу к свече.

Катушка зажигания

   

Обмотки катушки зажигания наматываются на сердечник из пластин трансформаторного железа. Первичная обмотка имеет несколько сотен витков толстого провода, а вторичная 15–20 тыс. витков тонкого провода. Корпус катушки неразборный, ремонту она не подлежит.

Свеча зажигания — неразборная; состоит из стального корпуса с резьбовой частью с одной стороны для вворачивания в головку цилиндра и стержня для соединения с колпачком высоковольтного провода с другой. Этот стержень, являющийся центральным электродом свечи, изолирован от ее корпуса. Свеча имеет в той части, которая входит в камеру сгорания, один или несколько боковых электродов. Между ними и центральным электродом устанавливается определенный зазор (обычно 0,5–1,0 мм), в котором образуется искра. Свечи различаются по размеру резьбовой части и калильному числу. Диаметр резьбы свечи у двухтактных двигателей — 14 мм; у четырехтактных, из-за ограниченности пространства камеры сгорания в многоклапанных головках, он меньше — 12 или 10 мм. Длина резьбовой части свечи должна точно соответствовать высоте отверстия в головке.

Устройство (а) и маркировка (б) искровой свечи зажигания, правильные и недопустимые способы ее установки (в)

Калильное число характеризует способность свечи выдерживать тот или иной тепловой режим. Свечи с большим калильным числом называют «холодными», они применяются в форсированных двигателях. Благодаря особенностям конструкции, такие свечи мало нагреваются, интенсивно отводят тепло. В противоположность им, свечи с малым калильным числом называют «горячими». Каждому типу двигателя и режиму работы завод-изготовитель предписывает применение строго определенного типа свечей. На российских мотоциклах применяются свечи марок: А17В («Иж-Юпитер-5»), А23-1 («Сова», «Иж-Планета-5»), А14В («Урал»).

Схема тепловых потоков через «горячую» (а) и «холодную» (б) свечу

Через наконечник свечи (колпачок) импульсы высокого напряжения передаются от катушки зажигания на свечи. Кроме того, в наконечнике для снижения уровня радиопомех, излучаемых системой зажигания, установлен проволочный резистор, а корпус закрыт металлическим экраном. Нередко для защиты от радиопомех специальный резистор вставляют в корпус самой свечи — в этом случае в ее маркировке присутствует буква «R».

Наконечник свечи

Существенный недостаток батарейной системы зажигания заключается в подгорании контактов, поскольку через них проходит ток высокого напряжения (до 5 А). Этого недостатка лишены контактно-транзисторные системы зажигания («ТАС»), устанавливавшиеся на некоторые зарубежные модели. В них контакты формируют только управляющий импульс тока низкого напряжения, поступающий к транзисторному коммутатору.

Бесконтактные системы зажигания. На современных мотоциклах контактные батарейные системы зажигания полностью вытеснены бесконтактными системами зажигания (БСЗ). Они более надежны и позволяют достигать высоких частот вращения коленчатого вала двигателя. Кроме того, БСЗ не нуждаются в обслуживании и периодической регулировке момента зажигания. Различают конденсаторные (тиристорные — CDI) и транзисторные (TI) системы, в которых применяют импульсные генераторы (датчики) разных видов: индуктивного типа (магнитоэлектрические) и использующие эффект Холла.

Электронные БСЗ

{module google в текст}

        

 

Индуктивный датчик представляет собой отдельную обмотку, схожую с обмоткой генератора. Конструкция такого датчика проста, и он не требует питания, однако вырабатываемое им напряжение управляющего импульса зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя; кроме того, форма импульса может быть искажена воздействием магнитного поля других обмоток генератора.

Датчик Холла состоит из чувствительного элемента и расположенного на небольшом расстоянии неподвижного постоянного магнита, между которыми создается магнитное поле. В пространстве между чувствительным элементом и магнитом вращается металлический экран с прорезью. Прорезь беспрепятственно пропускает магнитный поток, и на выходе элемента появляется ЭДС; сам же поток экран прерывает. Обычно датчик Холла совмещен с микросхемой, стабилизирующей напряжение его питания и усиливающей выходной сигнал. В многоцилиндровых двигателях экран имеет несколько прорезей по числу цилиндров (или их пар, если применены двухискровые катушки зажигания). Датчики Холла достаточно надежны, миниатюрны, потребляют малое количество энергии, а самое главное их достоинство — малая чувствительность к помехам от других обмоток генератора. Их недостатки — необходимость питания чувствительного элемента постоянным током и некоторая сложность в установке.

Сигнал от датчика любого типа поступает в электронный блок управления — коммутатор, который подает импульс на катушку зажигания.

Электронный коммутатор мотоциклов «Сова», «Курьер», «Минск»

В системах CDI энергия искрообразования накапливается в конденсаторе, который заряжается от бортовой сети или от специальных обмоток генератора. Управляемый диод (тиристор) не пропускает ток на «массу» до тех пор, пока на его ключ не будет подан положительный сигнал определенной силы и формы от датчика. В момент искрообразования магнит, расположенный в корпусе ротора, проходит мимо обмотки датчика и возбуждает в ней электрический ток. Этот ток, поступая на ключ тиристора, открывает его, и конденсатор мгновенно разряжается на «массу» через тиристор. В результате через первичную обмотку катушки зажигания проходит короткий и сильный электрический импульс — как в случае размыкания контактов в батарейной системе зажигания.

Упрощенная схема электронной бесконтактной системы зажигания CDI (а) и принцип работы тиристора (б):

Системы CDI обеспечивают мощную, но относительно кратковременную искру. Такая схема предпочтительнее на двухтактных двигателях, для которых характерна работа на более богатых (а значит, легче «поджигаемых») смесях. В четырехтактных двигателях для надежного воспламенения бедных смесей требуется более «продолжительная» искра, которую создает система TI.

Все чаще на современных мотоциклах с многоцилиндровыми четырехтактными двигателями применяют цифровые микропроцессорные БСЗ как с механическим распределителем зажигания (ESA), или одной катушкой зажигания, обслуживающей два цилиндра, так и полностью электронные (DLI) с индивидуальными (на каждой свече) катушками зажигания. Для их управления двигатель оснащают рядом датчиков: частоты вращения и положения коленчатого вала (метки ВМТ), положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости и воздуха, содержания кислорода («лямбда-зонд»). Нередко цифровая БСЗ объединена с системой впрыска топлива («Motronic» мотоциклов БМВ).

Для нормальной работы двигателя, независимо от типа системы зажигания, важны правильная установка угла опережения зажигания, а также соответствие тепловой характеристики свечи типу двигателя и режимам его работы. Искра должна образоваться между электродами свечи не точно в ВМТ, а чуть раньше, поскольку воспламенение горючей смеси происходит с запаздыванием. Поэтому каждому типу двигателя и даже режиму его работы соответствует оптимальный угол опережения зажигания (в мм или градусах поворота коленчатого вала до ВМТ). При более раннем зажигании в двигателе возникает детонация (взрывное горение), приводящая к поломкам деталей цилиндро-поршневой группы. Позднее зажигание вызывает перегрев деталей двигателя и падение его мощности.

В четырехтактных двигателях корректировка угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала осуществляется автоматическими регуляторами: центробежным или электронным в системах с БСЗ.

Центробежный регулятор состоит из двух пластин, на одной из которых закреплен кулачок, размыкающий контакты батарейной системы зажигания, а на другой — оси специальных грузов. Вторая пластина вращается вместе с валом, а грузы своими пальцами входят в пазы первой пластины. При увеличении частоты вращения вала грузы расходятся, преодолевая усилие пружин, и поворачивают на заданный угол (до 15°) пластину с кулачком. Из российских мотоциклов центробежный регулятор изменения угла опережения зажигания имеют мотоциклы «Урал» с контактной системой зажигания.

Центробежный регулятор опережения зажигания ПМ-302А батарейной системы зажигания («Урал», «Днепр»)

Подобные устройства имеют и электронные системы зажигания современных двухтактных двигателей («Иж-Планета-5» с генератором маховичного типа).

Основные неисправности системы зажигания — отсутствие или недостаточная сила искры, а также неправильно установленный момент зажигания. Для устранения проверяют всю цепь — от источника напряжения и контактной пары (датчика) до катушки зажигания, высоковольтного провода и свечи.

volgamoto.ru


Смотрите также