Особенности устройства
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.
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.
|
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Катушка зажигания
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.
Коммутатор
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.
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
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/см 2 ).
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/см 2 ).
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/см 2 ), 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.
Выключатель зажигания
Электронная система искрообразования появилась лишь на последних модификациях заднеприводной «классики» ВАЗ 2106. До середины 90-х годов указанные автомобили оснащались зажиганием с механическим прерывателем, весьма ненадёжным в работе. Проблема решается относительно легко - владельцы устаревших «шестёрок» могут приобрести комплект бесконтактного зажигания и самостоятельно установить на машину, не обращаясь к мастерам - электрикам.
Бесконтактная система (сокращённо - БСЗ) «Жигулей» включает шесть устройств и деталей:
От контактной схемы БСЗ унаследовала лишь высоковольтные кабели и свечи. Невзирая на внешнее сходство со старыми деталями, катушка и трамблёр конструктивно отличаются. Новые элементы системы - управляющий коммутатор и жгут проводов.
Катушка, работающая в составе бесконтактной схемы, отличается по числу витков первичной и вторичной обмотки. Проще говоря, она мощнее старой версии, поскольку рассчитана на создание импульсов 22-24 тыс. вольт. Предшественница выдавала на электроды свечей максимум 18 кВ.
Пытаясь сэкономить на установке электронного зажигания, один мой товарищ заменил трамблёр, но подключил коммутатор к старой катушке «шестёрки». Эксперимент завершился неудачей - перегорели обмотки. В результате все равно пришлось купить катушку нового типа.
Шлейф с разъёмами служит для надёжного соединения клемм распределителя зажигания и коммутатора. Устройство этих двух элементов стоит рассмотреть отдельно.
Внутри корпуса распределителя располагаются следующие детали:
Снаружи на боковой стенке установлен вакуумный блок опережения зажигания, связанный с опорной площадкой посредством тяги. Сверху на защёлках закреплена крышка, куда подсоединяются кабели от свечей.
Основное отличие данного трамблёра - отсутствие механической контактной группы. Роль прерывателя здесь играет электромагнитный датчик Холла, реагирующий на прохождение сквозь зазор металлического экрана.
Когда пластина перекрывает магнитное поле между двумя элементами, прибор бездействует, но как только в щели открывается просвет, датчик генерирует постоянный ток. Как распределитель работает в составе электронного зажигания, читайте ниже.
Элемент представляет собой плату управления, защищённую пластиковой крышкой и прикреплённую к алюминиевому радиатору охлаждения. В последнем сделаны 2 отверстия для монтажа детали к кузову автомобиля. На ВАЗ 2106 коммутатор располагается внутри подкапотного пространства на правом лонжероне (по ходу движения машины), рядом с расширительным бачком охлаждающей жидкости.
Главные функциональные детали электронной схемы - мощный транзистор и контроллер. Первый решает 2 задачи: усиливает сигнал, поступающий от трамблёра, и управляет работой первичной обмотки катушки. Микросхема выполняет следующие функции:
Коммутатор не боится изменения полярности, если автолюбитель ошибочно перепутает плюсовой провод с «массой». В схеме присутствует диод, закрывающий линию в подобных случаях. Контроллер не перегорит, а попросту перестанет функционировать - искра на свечах не появится.
Все элементы системы связаны между собой и с двигателем следующим образом:
Резьбовой зажим «К» на катушке соединён с плюсовым контактом реле замка зажигания и клеммой «4» коммутатора. Второй зажим с маркировкой «К» связан с контактом «1» контроллера, сюда же приходит провод тахометра. Клеммы «3», «5» и «6» коммутатора служат для подключения датчика Холла.
Алгоритм работы БСЗ на «шестёрке» выглядит так:
Для оптимального сгорания топлива в процессе работы мотора вспышка в цилиндре должна происходить на долю секунды раньше, чем поршень окажется в максимальном верхнем положении. Для этого в БСЗ предусматривается опережение искрообразования на определённый угол. Его величина зависит от оборотов коленчатого вала и нагрузки на силовой агрегат.
Корректировкой угла опережения занимается коммутатор и вакуумный блок трамблёра. Первый считывает количество импульсов от датчика, второй действует механически от разрежения, подведённого со стороны карбюратора.
По надёжности работы БСЗ существенно превосходит устаревшее контактное зажигание «шестёрки», проблемы возникают гораздо реже и проще диагностируются. Признаки неисправности системы:
Чаще всего встречается первый признак - отказ двигателя, сопровождающийся отсутствием искры. Распространённые причины неполадки:
Высоковольтная катушка приходит в негодность крайне редко. Симптомы аналогичные - полное отсутствие искры и «мёртвый» мотор.
Поиск «виновника» ведётся способом последовательных замеров в разных точках. Включите зажигание и с помощью вольтметра проверьте напряжение на датчике Холла, контактах трансорфматора и клеммах коммутатора. Ток должен подаваться на первичную обмотку и 2 крайних контакта электромагнитного датчика.
Для проверки контроллера знакомый автоэлектрик предлагает использовать одну из его функций. После включения зажигания коммутатор подаёт ток на катушку, но если вращение стартера не последует, напряжение исчезает. В этот момент и нужно делать замер с помощью прибора либо контрольной лампочки.
Неисправность датчика Холла диагностируется так:
Когда двигатель работает с перебоями, нужно проверять целостность проводки, загрязнённость клемм коммутатора либо высоковольтные провода на предмет пробоя изоляции. Иногда случается запаздывание сигнала коммутатора, вызывающее провалы и ухудшение разгонной динамики. Рядовому владельцу ВАЗ 2106 обнаружить такую неполадку довольно сложно, лучше обратиться к мастеру - электрику.
Современные контроллеры, используемые на бесконтактном зажигании «шестёрки», перегорают довольно редко. Но если проверка датчика Холла дала отрицательный результат, то методом исключения попытайтесь заменить коммутатор. Благо, цена новой запчасти не превышает 400 руб.
Выбирая комплект бесконтактного зажигания, обратите внимание на объем двигателя вашей «шестёрки». Вал трамблёра под мотор 1,3 литра должен быть на 7 мм короче, чем для более мощных силовых агрегатов 1,5 и 1,6 л.
Чтобы установить БСЗ на автомобиль ВАЗ 2106, следует подготовить такой набор инструментов:
Очень рекомендую приобрести накидной ключ 38 мм с длинной рукояткой для откручивания храповика. Стоит недорого, в пределах 150 руб., пригодится во многих ситуациях. С помощью данного ключа легко поворачивать коленчатый вал и выставлять метки шкива для настройки зажигания и ГРМ.
Первым делом нужно демонтировать старую систему - главный распределитель и катушку:
Извлекая распределитель зажигания, сохраните прокладку в виде шайбы, установленную между площадкой детали и блоком цилиндров. Она может пригодиться для бесконтактного трамблёра.
Перед монтажом БСЗ стоит проверить состояние кабелей высокого напряжения и свечей. Если сомневаетесь в работоспособности указанных деталей, лучше сразу их поменяйте. Исправные свечи необходимо почистить и выставить зазор 0,8-0,9 мм.
Установку бесконтактного комплекта выполняйте по инструкции:
Если в процессе монтажа обошлось без досадных ошибок, автомобиль заведётся сразу. Зажигание можно подстроить «на слух», отпустив гайку трамблёра и медленно поворачивая корпус на холостых оборотах двигателя. Добейтесь наиболее стабильной работы мотора и затяните гайку. Монтаж окончен.
Если вы перед разборкой забыли поставить риску на клапанной крышке либо не совместили метки, момент искрообразования придётся настроить заново:
Внимание! Когда поршень 1 цилиндра становится в верхнее положение, насечка шкива коленвала должна совпасть с первой длинной риской на крышке узла ГРМ. Изначально нужно обеспечить угол опережения 5°, поэтому выставляйте метку шкива напротив второй риски.
Аналогичным образом выполняется настройка по лампочке, подключаемой к массе авто и низковольтной обмотке катушки. Момент зажигания определяется по вспышке лампы, когда срабатывает датчик Холла, а транзистор коммутатора размыкает цепь.
Случайно оказавшись на оптовом рынке автомобильных запчастей, я приобрёл недорогой стробоскоп. Этот прибор сильно упрощает настройку зажигания, показывая положение насечки шкива при работающем двигателе. Стробоскоп подключается к трамблёру и даёт вспышки одновременно с образованием искры в цилиндрах. Направляя лампу на шкив, вы видите позицию метки и её изменение при увеличении оборотов.
При установке БСЗ на автомобиль модели ВАЗ 2106 желательно подобрать и поставить свечи, оптимально подходящие для электронного зажигания. Наряду с российскими запчастями допускается применение импортных аналогов от известных брендов:
Буква М в маркировке отечественной детали обозначает обмеднение электродов. В продаже имеются комплекты А17ДВР без медного покрытия, вполне подходящие для БСЗ.
Зазор между рабочими электродами свечи выставляется в пределах 0,8-0,9 мм с помощью плоского щупа. Превышение либо уменьшение рекомендуемого просвета ведёт к падению мощности двигателя и увеличению расхода бензина.
Установка системы бесконтактного искрообразования заметно улучшает эксплуатационные характеристики карбюраторных «Жигулей», оборудованных задним приводом. Ненадёжные, вечно подгорающие контакты доставляли массу хлопот владельцам «шестёрок». В самые неподходящие моменты прерыватель приходилось зачищать, пачкая руки. Первое электронное зажигание появилось на переднеприводных моделях «восьмого» семейства, а затем перекочевало на ВАЗ 2101–2107.
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 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.
|
систем зажигания |
||||
|
Прерыватель или датчик- |
Электронный |
Дополнительный |
||
|
автомобиля |
распределитель |
зажигание |
коммутатор |
резистор |
|
Контактные системы зажигания |
||||
|
ГАЗ-24, УАЗ- |
||||
|
452ВС, -469БМ |
||||
|
"Москвич-2140", |
||||
|
ІЖ-2125, -2715 |
||||
|
Контактнотранзисторные системы зажигания |
||||
|
"Урал-375ДМ" |
||||
|
ПАЗ, КАвЗ |
||||
|
Бесконтактные электронные системы зажигания |
||||
|
ВАЗ-2108, -2109 |
||||
|
Микропроцессорные системы зажигания |
||||
|
ВАЗ-21083-02, |
||||
|
"Москвич-2141" |
||||
*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.
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.
Принцип действия бесконтактной системы зажигания заключается в следующем: При включенном зажигании и вращающемся коленвале двигателя датчик-распределитель выдает импульсы напряжения на коммутатор, который преобразует их в прерывистые импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания. В момент прерывания тока в первичной обмотке индуктируется ток высокого напряжения во вторичной обмотке. Ток высокого напряжения идет от катушки зажигания по проводу через угольный контакт на пластину ротора, и затем через клемму крышки распределителя по проводу высокого напряжения, в наконечнике которого установлен помехоподавительный экран, попадает на соответствующую свечу зажигания и воспламеняет рабочую смесь в цилиндре.
Наибольшее распространение получили магнитоэлектрические датчики - индукционные(системы с ними маркируются TSZi ) и датчики Холла(системы с ними маркируются TSZh ).
Система небезопасна и требует осторожности. Если, например, отсоединить провод от свечи - может «сгореть» коммутатор или распределитель.
Прежде, давайте разберём эти два датчика, что же они представляют из себя?
Работа индуктивного датчика положения основана на изменении индукции чувствительного элемента при изменении зазора между ним и ферромагнитным движущимся объектом.
Ферромагнитный объект — объект, обладающий ферромагнитными свойствами(т.е. оно активно притягивает к себе магнит и активно притягивается магнитом).
В индуктивном датчике имеются катушка из обмотки провода и магнит. В качестве сопряженной детали используется ротор, состоящий из пластин определенного размера.
1 – индуктивный датчик; 2 – пластины ротора
Каждый раз, когда пластина ротора проходит около датчика импульсов, изменяется магнитное поле, в результате чего в обмотке катушки индуцируется импульсное напряжение.
Индуктивный датчик вырабатывает сигнал, близкий к синусоидальному, поэтому его приходится преобразовывать в форму, более удобную для управления током в первичной обмотке (то есть сигнал датчика искусственно преобразуется в форму, близкую к прямоугольной, увеличивается крутизна фронта и спада, обрезается верхушка импульса и т.п.).
Магнитоэлектрический датчик Холла получил свое название по имени Э.Холла, американского физика, открывшего в 1879 г. важное гальваномагнитное явление.
Суть данного явления заключалась в следующем: Если на полупроводник, по которому (вдоль) протекает ток, воздействовать магнитным полем, то в нем возникает поперечная разность потенциалов (ЭДС Холла). Возникающая поперечная ЭДС может иметь напряжение только на 3 В меньше, чем напряжение питания.
а — нет магнитного поля, по полупроводнику протекает ток питания — АВ; б — под действием магнитного поля — Н появляется ЭДС Холла — ЕF; в — датчик Холла
Датчик Холла имеет щелевую конструкцию. С одной стороны щели расположен полупроводник, по которому при включенном зажигании протекает ток, а с другой стороны — постоянный магнит. В щель датчика входит стальной цилиндрический экран с прорезями. При вращении экрана, когда его прорези оказываются в щели датчика, магнитный поток воздействует на полупроводник с протекающим по нему током и управляющие импульсы датчика Холла подаются в коммутатор, в котором они преобразуются в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания.
Датчик состоит из постоянного магнита(2), пластины полупроводника(3) и микросхемы. Между пластинкой(3) и магнитом(2) имеется зазор(4). В зазоре датчика находится стальной экран(1) с прорезями. Когда через зазор проходит прорезь экрана, то на пластинку полупроводника действует магнитное поле и с нее снимается разность потенциалов. Если же в зазоре находится тело экрана, то магнитные силовые линии замыкаются через экран и на пластинку не действуют. В этом случае разность потенциалов на пластинке не возникает.
1 - свечи зажигания; 2 - датчик-распределитель, 3 - коммутатор, 4 - катушка зажигания
Данные системы являются бесконтактными системами зажигания с нерегулируемым временем накопления энергии. Бесконтактная система зажигания с нерегулируемым временем накопления энергии принципиально отличается от контактно-транзисторной только тем, что в ней контактный прерыватель заменен бесконтактным датчиком. На рисунке ниже приведена электрическая схема системы:
Сигнал с обмотки L магнитоэлектрического датчика через диод VD2, пропускающий только положительную полуволну напряжения, и резисторы R2, R3 поступает на базу транзистора VT1. Транзистор открывается, шунтирует переход база-эмиттер транзистора \/Т2, который закрывается. Закрывается и транзистор VT3, ток в первичной обмотке катушки зажигания прерывается, и на выходе вторичной обмотки возникает высокое напряжение. В отрицательную полуволну напряжения транзистор VT1 закрыт, открыты VT2 и VT3, и ток начинает протекать через первичную обмотку Катушки возбуждения. Очевидно, что число пар полюсов датчика должно соответствовать числу цилиндров двигателя.
Цепь R3-C1 осуществляет фазосдвигающие функций, компенсирующие фазовое запаздывание протекания тока в базе транзистора VT1 из-за значительной индуктивности обмотки датчика L, чем снижается погрешность момента искрообразования.
Стабилитрон VD3 и резистор R4 защищают схему коммутатора от повышенного напряжения в аварийных режимах, так как, если напряжение в бортовой цепи превышает 18 В, цепочка начинает пропускать ток, транзистор VT1 открывается и закрывается выходной транзистор VT3. Цепями защиты от опасных импульсов напряжения служат конденсаторы СЗ, С4, С5, С6; диод VD4 защищает схему от изменения полярности бортовой сети. Форма и величина выходного напряжения магнитоэлектрического датчика изменяются с частотой вращения, что влияет на момент искрообразования.
1 - свечи зажигания; 2 - датчик-распредепитель; 3 - коммутатор; 4 - генератор; 5 - аккумуляторная батарея; 6 - монтажный блок; 7 - репе зажигания; 8 - катушка зажигания; 9 - датчик Холла
Данные системы являются системами зажигания с регулированием времени накопления энергии. Данная система зажигания пришла на смену TSZi, чтобы исправить 2 недостатка:
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.
С датчика Холла на вход коммутатора приходит сигнал прямоугольной формы, величина которого приблизительно на 3 В меньше напряжения питания, а длительность, соответствует прохождению выступов экрана мимо чувствительного элемента датчика. Нижний уровень сигнала 0,4 В соответствует прохождению прорези. В момент перехода от высокого уровня к низкому происходит искрообразование.
В микросхеме коммутатора сигнал в блоке формирования периода, накопления энергии сначала инвертируется, затем интегрируется. На выходе интегратора образуется пикообразное напряжение, величина которого тем больше, чем меньше частота вращения двигателя. Это напряжение поступает на вход компаратора, на другой вход которого подано опорное напряжение. Компаратор преобразует величину напряжения во время. Сигнал на входе компаратора имеет место тогда, когда величина пилообразного напряжения достигает опорного и превышает его. При большой частоте вращения величина пилообразного напряжения мала, соответственно мала и длительность сигнала на выходе компаратора. С исчезновением выходного сигнала компаратора через схему управления открывается транзистор VT1, и первичная.цепь зажигания включается в сеть. Следовательно, время накопления энергии в катушке соответствует времени отсутствия сигнала на выходе компаратора. Уменьшение длительности выходного сигнала компаратора позволяет увеличить относительную величину времени накопления энергии и тем самым стабилизировать ее абсолютное значение.
Блок ограничения силы выходного тока срабатывает по сигналу, снимаемому с резисторов, включенных последовательно в первичную цепь зажигания. Если этот сигнал достигает уровня соответствующего силе тока 8 А, блок переводит выходной транзистор в активное состояние с фиксированием этой величины тока.
Блок безискровой отсечки отключает катушку зажигания в случае, если включено электропитание, но вал двигателя неподвижен. При этом, если при остановленном двигателе выходное напряжение датчика соответствует низкому уровню, катушка отключается сразу, в противном случае отключение происходит через 2 — 5 с.
Схема насыщена элементами защиты от всплесков напряжения и включения обратной полярности питания. Регулировка угла опережения зажигания осуществляется традиционными способами, т.е. центробежным и вакуумным регуляторами.
Давайте обобщим всё прочитанное. Не смотря на разность датчиков, системы схожи в построении и различаются внутренним устройством некоторых компонентов. Давайте взглянем на систему и опишем последовательно работу:
Итак, водитель поворачивает ключ в замке зажигания, тем самым замыкая цепь. Ток начинает поступать из аккумулятора по замкнутому замку зажигания.
Можно сказать, что питаниец цепи происходит по схеме Аккумулятор->Стартер->Генератор. При нахождении ключа в положении «стартер» замыкаются контакты 50 и 30. Электрический ток поступает на реле стартера. Там появляется магнитное поле, что приводит к тому, что бендикс стартера вводится в зацепление с шестернёй маховика. Включается электродвигатель стартера и он начинает крутит маховик. Тот в свою очередь начинает раскручиваться и при достижении скорости, большей чем допустимая скорость вращения вала шестерни стартера привод стартера выводит её из зацепления. В свою очередь, вращение коленчатого вала передаётся на вращение вала генератора, что в свою очередь приводит к выработке электрического тока на нём, который питает бортовую сеть автомобиля и подзаряжает аккумулятор.
1 — свечи зажигания; 2 — датчик-распределитель; 3 — распределитель; 4 — датчик импульсов; 5 — коммутатор; 6 — катушка зажигания; 7 — монтажный блок; 8 — реле зажигания; 9 — выключатель зажигания; А — к клемме генератора.
Электрический ток поступает на первичную обмотку катушки зажигания(6). Коммутатор, получая сигнал с датчика(4), прерывает или наоборот включает первичную обмотку. Когда протекание тока по первичной обмотке прерывается, то во вторичной обмотке вознекате ток высокого напряжение, который подаётся по высоковольтному проводу на распределитель. Распределитель, вал которого приводится в движение от шестерни привода масляного насоса или коленчатого вала(зависит от конкретного устройства двигателя) распределяет искру по свечам, тем самым воспламеняя смесь в нужном цилиндре двигателя в нужное время.
Системах зажигания мы упоминали о существенных недостатках таких схем. Поэтому светлые инженерные умы продолжили совершенствовать конструкции узлов и следующим технологическим шагом стала бесконтактная система зажигания.
Как вы, наверное, помните, проблемы, имеющиеся в контактных системах зажигания автомобилей, были связаны с механическими частями.
Если точнее, то от импульсов тока, возникающих при подаче напряжения на катушку зажигания, частенько обгорали контактные группы прерывателя и распределителя, да и вообще они из-за постоянного трения сильно подвергались физическому износу. Эти проблемы частично были решены в контактно-транзисторном варианте, но всё же до идеала ещё было далеко.
Новым шагом на пути решения проблем стала бесконтактная система. В ней разработчики решили полностью отказаться от контактного прерывателя и заменили его новым узлом — бесконтактным датчиком. О том, какую именно роль выполняет данное устройство, читайте далее.
На самом деле бесконтактная система зажигания принцип работы которой мы сегодня рассматриваем, конструктивно не сильно отличается от своих предшественников.
Алгоритм функционирования остался прежним, но она напрочь лишилась каких-либо механических контактов в низковольтной части. Чтобы разобраться с тем, как всё работает, давайте взглянем на устройство бесконтактной системы. Она состоит из таких элементов:
Как Вы могли заметить, многие из этих элементов уже знакомы нам. Принципиально новым в списке узлов бесконтактной системы зажигания является датчик импульсов, который заменил собой прерыватель, присутствующий как в классической контактной схеме, так и в её более совершенном транзисторном варианте.
Он при помощи специального элемента отслеживает частоту вращения коленвала мотора. В роли такого элемента может быть датчик Холла (наиболее распространённый вариант), который генерирует электрические импульсы в зависимости от изменения магнитного поля, оптический датчик или индуктивный.
Созданные им импульсы, генерирующиеся именно в те моменты, когда нужно создать искру в свече, попадают в коммутатор.
Если Вы читали , то помните, что основу коммутатора составляет транзистор – электронный прибор, который может управлять большими токами при помощи малых.
Именно на него и воздействуют те самые электрические импульсы от датчика, а он, в свою очередь, контролирует работу катушки зажигания, которая преобразовывает низкое напряжение бортовой сети в гораздо более высокое, необходимое для образования искры (около 30 000 Вольт).
Кстати, датчик импульсов объединён в один корпус с распределителем и вместе они образуют единое устройство, которое называют датчик-распределитель.
Чем же полезна бесконтактная система зажигания, помимо, собственно, отсутствия тех самых злополучных контактов?
Оказывается, её применение помогает поднять мощность силовых агрегатов, снижает количество вредных выбросов в атмосферу и даже понижает расход горючего.
Всё это, как уверяют специалисты, стало возможным благодаря большему, чем у более старых систем, напряжению образования искры, которое достигает 30 000 Вольт.
Эти плюшки, к слову, побуждают некоторых водителей менять старые контактные схемы на бесконтактные. Причём сделать это довольно просто и многие автовладельцы самостоятельно занимаются таким небольшим тюнингом.
Уважаемые читатели, как мы с вами видим, бесконтактная система зажигания принцип действия которой мы сегодня попытались изучить, стала очередным шагом к схемам качественно нового уровня, с более надёжными и долговечными узлами.
Но есть и ещё более интересные инженерные решения, это электронная система зажигания, но о ней мы поговорим в другой раз.
Не пропустите свежие публикации!
