Принцип работы контактно транзисторной системы зажигания

Home Автоэлектроника Контактно-транзисторная система зажигания

Рис. 1. Электрические схемы контактно-транзисторной системы зажигания: а — принципиальная; б — с транзисторным коммутатором TK102.

На рис. 1, а показана принципиальная схема контактно-транзисторной системы зажигания. Контакты прерывателя S1 включены в цепь базы (Б) транзистора VT, а первичная обмотка L1 катушки зажигания Т1 — в цепь эмиттера (Э) этого транзистора. Наличие транзистора VT значительно облегчает работу контактов прерывателя, так как через них протекает ток управления транзистором (ток базы I_б), а ток первичной обмотки катушки зажигания I₁ — через переход эмиттер — коллектор транзистора.

В цепь первичной обмотки включены добавочный резистор R_д шунтируемый контактами S2 в момент пуска двигателя стартером, выключатель зажигания S3 и аккумуляторная батарея GB.

При включении зажигания и замыкании контактов прерывателя S1 потенциал базы транзистора VT будет отрицательным относительно эмиттера, поэтому транзистор откроется и в первичной цепи появится ток I₁. В этом случае сопротивление транзистора (переход эмиттер—коллектор) будет минимальным (0,15 Ом).

При размыкании контактов прерывателя S1 ток базы транзистора I_б прерывается, разность потенциалов базы и эмиттера становится равной нулю, транзистор запирается (значительно повышается сопротивление перехода эмиттер—коллектор), сила тока в первичной обмотке катушки зажигания резко убывает, что обеспечивает индуктирование высокого напряжения во вторичной обмотке L2.

В случае запирания транзистора при прекращении тока базы, т. е. при обрыве цепи базы, снижается устойчивость работы транзистора. Для улучшения процесса запирания транзистора в реальных схемах контактно-транзисторных систем зажигания применяют запирание транзистора, при котором на базу транзистора в момент размыкания контактов прерывателя подается положительный по отношению к эмиттеру потенциал. В этом случае получается наибольшая скорость спада силы первичного тока, что способствует увеличению вторичного напряжения в катушке зажигания.

На рис. 1, б приведена электрическая схема контактно-транзисторной системы зажигания с транзисторным коммутатором ТК102, которая предназначена для восьмицилиндровых двигателей.

Схема включает транзисторный коммутатор I (ТК102), катушку зажигания Т1 (Б114), прерыватель S1 и распределитель S4, блок резисторов II (СЭ107), составленный из резисторов R_д1 (0,5 Ом) и R_д2 (0,5 Ом), выключатель добавочного резистора S2. Резистор R_д1 ограничивает максимальную силу тока ток I₁ в первичной цепи, а резистор R_д2 выполняет функции добавочного резистора, как в контактной системе зажигания. Катушка зажигания Б114 имеет первичную обмотку L1 из 180 витков провода диаметром 1,25 мм, марки ПЭВ и вторичную L2 из 41 ООО витков провода диаметром 0,06 мм марки ПЭЛ. Сопротивление первичной обмотки 0,38 Ом, вторичной 20 500 Ом. Индуктивность первичной обмотки 3,7 мГн, а вторичной 150—170 Гн. Коэффициент трансформации К_т = w₁/w₂ = 228. Уменьшение числа витков первичной обмотки и ее индуктивности по сравнению с катушками зажигания контактных систем необходимо для понижения ЭДС самоиндукции в первичной цепи чтобы исключить возможность пробоя силового транзистора коммутатора. Поэтому катушки зажигания контактных и контактно-транзисторных систем зажигания не взаимозаменяемы.

Транзисторный коммутатор включает мощный германиевый транзистор VT3 типа ГТ701А, стабилитрон VD2 (Д817В), диод VD1 (Д226), импульсный трансформатор Т2, конденсаторы C1 (1 мкФ) и С2 (50 мкФ), резистор R1 (27 Ом).

Все элементы транзисторного коммутатора смонтированы в литом алюминиевом корпусе, имеющем ребристую поверхность для увеличения теплоотдачи. Необходимость интенсивного отвода теплоты вызвана применением германиевого транзистора. Чтобы транзистор не перегревался, температура окружающей среды не должна превышать 65°С, поэтому транзисторный коммутатор ТК102 на автомобиле устанавливается в кабине водителя, а не под капотом двигателя.

Система работает следующим образом. При включении выключателя зажигания S3 после замыкания контактов прерывателя S1 транзистор VT3 открывается, так как потенциал его базы (Б) становится ниже потенциала эмиттера (Э), и по первичной обмотке L1 катушки зажигания будет протекать ток I₁. Сила тока базы I_б равна 0,8—0,3 А (уменьшаясь при увеличении частоты вращения кулачка валика прерывателя), а сила тока в первичной обмотке 7—8 А.

В момент размыкания контактов прерывателя транзистор VT3 запирается. Ток в первичной цепи резко уменьшается, и во вторичной обмотке L2 катушки зажигания создается высокое напряжение, импульсы которого распределяются по свечам зажигания распределителем S4. Трансформатор Т2 обеспечивает активное запирание транзистора VT3. Первичная обмотка L3 этого трансформатора включена последовательно с контактами прерывателя. При размыкании контактов прерывателя во вторичной обмотке L4 индуктируется ЭДС, обеспечивающая активное запирание транзистора VT3 (потенциал его базы в момент запирания становится выше потенциала эмиттера).

Резистор формирует импульс, ускоряющий запирание транзистора. При наличии резистора (27 Ом) время запирания транзистора составляет около 30 мкс, без него 60 мкс.

Для защиты транзистора при возрастании ЭДС самоиндукции, возникающей в первичной обмотке катушки зажигания (например, при отсоединении провода высокого напряжения от свечи или крышки распределителя во время работы двигателя и при проверке системы зажигания на искру), включен кремниевый стабилитрон VD2. Напряжение стабилизации стабилитрона выбрано таким, что оно вместе с напряжением питания не превышало предельно допустимого напряжения на участке эмиттер—коллектор (свыше 100 В) транзистора VT3.

Диод VD1, включенный встречно стабилитрону, предотвращает шунтирование стабилитроном первичной обмотки.

Конденсатор С2 предназначен для защиты транзистора от случайных перенапряжений в цепи питания схемы (например, при работе без батареи, при неисправности регулятора напряжения, коротком замыкании в обмотках генератора, ухудшении контакта с массой генератора и регулятора). При увеличении скорости запирания транзистора импульсном трансформатором Т2 скорость спада силы тока первичной цепи достаточна для получения необходимого вторичного напряжения, поэтому в контактно-транзисторных системах зажигания конденсатор параллельно контактам прерывателя не включается.

Конденсатор С1 обеспечивает снижение тепловых потерь в транзисторе VT3 в период его переключения.

К преимуществам контактно-транзисторной системы зажигания относятся увеличение в два раза вторичного напряжения, энергии и длительности искрового разряда, повышение срока службы контактов прерывателя, времени наработки свечей между регулировкой зазора в свечах, так как система менее чувствительна к возрастанию искрового промежутка свечи.

Вместе с тем контактно-транзисторная система зажигания не устраняет некоторых недостатков контактных систем: вибраций контактов при большой частоте вращения валика прерывателя, износа подушечки рычажка и граней кулачка прерывателя, что требует систематической проверки и регулировки зазора и угла замкнутого состояния контактов. Последнее особенно неудобно при экранировании распределителя. Поэтому разработаны бесконтактные системы зажигания, где прерывание тока в первичной цепи осуществляется электронным устройством.

Изучение устройства и принципа действия автомобиль­ной контактно-транзисторной системы зажигания.

2. Краткие сведения

Контактно-транзисторная система зажигания, электри­ческая схема которой представлена на рис. 5.1., состоит из следующих основных элементов: транзисторного коммута­тора I TК 102, выпол­няющего роль усилителя, катушки зажи­гания III преобразующей по­лучаемый от источника ток низ­кого напряжения в ток высокого на­пряжения, необходимый для образования искры в свечах; блока до­бавочных сопро­тивлений II; прерывателя-распределителя IV, распо­ложенных на общем валике и служащих для прерывания тока в пер­вич­ной цепи катушки и распределения высокого напряжения по све­чам зажигания, и искровых свечей зажигания.

Транзисторный коммутатор ТК 102 (рис. 5.1 и 5.2), корпус 1 которого выполнен из алюминиевого сплава АЛ-2 и снабжен ох­лаждающими ребрами, включает в себя мощный германиевый транзис­тор VT(2) типа ГТ701А, кремниевый стабилитрон VD2 типа Д817В, диод VД1 типа Д220, специ­альный двухобмоточный импульсный трансформатор Т1(5), конденсаторы С₁=1 мкФ и С₂=50 мкФ, сопротивления R2=27 ОМ и R1=2 Ом.

Транзистор, работающий в режиме ключа, крепится на корпусе коммутатора. Для обеспечения герметичности и улучшения теплоотвода транзистор иногда заливается эпок­сидной смолой с наполнителем из окиси алюминия 6. Снизу корпус коммутатора закрыт пластиной, выполненной из алюминиевого листа 8.

Импульсный трансформатор T1, предназначенный для обеспе­чения надежного и активного запирания транзистора, содержит две обмотки: первичную w ’ ₁, которая намотана в три ряда на набран­ный из пластин сердечник, и вторичную w ’ ₂. Пер­вичная обмотка состоит из 60 витков медной эмалированной проволоки диаметром 0,72. 0,78 мм. Вторичная обмотка со­держит 500 витков из медной эмалированной проволоки диа­метром 0,29. 0,33 мм. Начало вторич­ной обмотки и конец первичной соединены между собой.

Рис. 5.1. Электрическая схема контактно-транзисторной системы зажигания:

I – транзисторный коммутатор; II – блок добавочных сопротивлений; III – катушка зажигания; IV – прерыватель-распределитель; VT – транзистор ГТ701А; VD1 – диод Д7Ж; VD2 – стабилитрон Д817В; T1 – импульсный трансформатор; R2 – резистор УЛИ-0,25-27; С₁ – конденсатор БМБ-160-1; С₂ – конденсатор К50-6; R1 – резистор УЛИ-0,25-2; GB – аккумуляторная батарея; SA – выключатель зажигания.

Первичная и вторичная обмотки намотаны без меж­слойной изо­ляции. Между собой они изолированы кабельной бумагой. Обмотки трансформатора и его поверхность пропи­таны специальным лаком.

Блок защиты 9 транзистора от перенапряжений, кото­рые возни­кают на первичной обмотке катушки зажигания w₁, состоит из кремниевого стабилитрона VD2 и германиевого диода VD2.На­пряжение стабилизации стабилитрона VD2выбрано так, чтобы оно суммируясь с напряжением питания, не превышало предельно допусти­мого напряжения эмиттер-коллекторного перехода транзистора VТ, равного 100 В.

Рис. 5.2. Транзисторный коммутатор ТК-102

1 – корпус коммутатора; 2 – транзистор; 3 – теплоотвод блока защиты; 4 – электрический конденсатор; 5 – импульсный трансформатор; 6 — эпоксидная смола; 7 – зажимы блока защиты; 8 – пластина; 9 – блок защиты транзистора.

Диод VD1 включен встречно стабилитрону и препятст­вует про­теканию электрического тока от аккумуляторной ба­тареи через ста­билитрон в прямом направлении, в противном случае первичная об­мотка катушки зажигания w₁ была бы шунтирована стабилитро­ном VD2.

Для улучшения процесса переключения германиевого транзис­тора служит цепочка, состоящая из конденсатора С₁ марки MБМ-160-1,0±10% (предельное напряжение 160 В, ем­кость 1 мкФ) и резистора R1 марки УЛИ 0,25-2±2%. Все приборы блока защиты зали­ты эпоксидной смолой.

Электрический конденсатор С₂(4) марки К-50-6 (ем­кость 50 мкФ, напряжение 25 В); установленный внутри кор­пуса отдельно от блока защиты, защищает транзистор VT от случайных перена­пряжений, которые могут возникнуть в цепи питания.

В контактно-транзисторной системе зажигания исполь­зуется 12-вольтовая катушка зажигания типа Б114 (рис. 5.3). Катушка зажигания Б114 маслонаполненная и отличается от катушек клас­сической батарейной системы зажигания в ос­новном обмоточными данными и трансформаторной связью первичной и вторичной обмоток, примененной во избежание перегрузки транзистора дополнительным напряжением при разрядных процессах во вторичной цепи.

Рис. 5.3. Катушка зажигания Б114

1 – сердечник; 2 – кольцевой магнитопровод; 3 – вторичная обмотка; 4 – первичная обмотка; 5 – кожух; 6 – изолятор; 7 – крышка; 8 – зажим; 9 – контактная пружина; 10 – клемма высокого напряжения; 11 – прокладка.

Сердечник 1 и кольцевой магнитопровод 2 катушки за­жигания изготовлены из листов электротехнической стали, на поверхности которых имеется слой окалины, что уменьшает вихревые токи.

На изоляционную втулку из электротехнического кар­тона на­матывается вторичная обмотка катушки зажигания 3, которая со­держит 41000 витков из провода марки ПЭЛ диа­метром 0,06 мм. Со­противление вторичной обмотки состав­ляет 20,5 кОм, индуктивность 170 Гн.

Для предупреждения пробоя изоляции обмотки осо­бенно в ко­нечных и начальных рядах, где потенциал дости­гает наибольшей величины, первые восемь рядов и последние изолированы друг от друга тремя слоями конденсаторной бу­маги КOH-1 толщиной 0,022 мм; между остальными рядами прокладываются по 1 слою конденсаторной бумаги. Сверху вторичная обмотка изолируется несколькими слоями лакоткани, а затем кабельной бумаги. Первичную об­мотку 4 катуш­ки зажигания Б114 наматывают поверх вто­ричной, что облегчает отвод тепла от обмотки и кожуху при работе катушки. Первичная обмотка 4 содержит 180 витков из провода марки ПЭВ-1 диаметром 1,25 мм, намотана в пять рядов. Между каждым рядом проложена изоляция из кабель­ной бумаги. Сопротивление первичной обмотки составляет 0,45 Ом, индуктивность 0,0037 Гн. Коэффициент транс­фор­мации катушки равен 228, Первичная обмотка катушки зажи­гания Б114 вместе с блоком добавочных сопротивлений СЭ 107 (рис. 5.1) включена в цепь эмиттера транзистора VT.

Благодаря такой схеме включения транзистора весь ток, подво­димый от батареи, используется для наполнения энер­гии в катушке зажигания, и значительно облегчается отвод тепла от транзистора. Между вторичной и первичной об­мотки катушки зажигания проложе­на изоляция из электро­картона марки ЭВ. Обе катушки в сборе поме­щены в сталь­ной кожух 5, изготовленный методом глубокой вытяжки. Вторичная обмотка и сердечник, имеющие высокий потен­циал относи­тельно корпуса, изолируются от корпуса стеати­товым изолятором 6. Сверху катушка имеет крышку 7, кото­рая герметизирована с корпу­сом через бензомаслостойкую резиновую прокладку 11 с последующей завальцовкой ко­жуха. Крышка изготовлена из термореактивной пласт­массы. Выводы первичной обмотки 4 припаяны к зажимам 8, располо­женным к крышке. Один вывод вторичной обмотки прижат изолятором сердечника к корпусу катушки (на массу), а второй — высоковольт­ный вывод выведен под контактную пружину 9, соединяющуюся с вы­водной клеммой высокого напряжения 10.

Первичная обмотка 4 обычно по высоте больше вторич­ной 3, что дает возможность увеличить потокосцепление ме­жду обмотками и уменьшить емкость между вторичной об­моткой и металлическим кожухом, а также улучшить условия теплоотдачи и уменьшить сред­нюю длину витка. Для улучшения изоляции первичную и вторичную обмотки подвергают вакуумной пропитке трансформаторным маслом, а затем в кожух зали­вают трансформаторное масло ТКП, что поз­воляет значи­тельно улучшить передачу тепла от обмоток к корпу­су.

Рис. 5.4. Добавочные резисторы.

1 – резистор R_д1; 2 – резистор R_д2; 3 — корпус

Добавочные сопротивления катушки зажигания R_д1 и R_д2 выполнены из константанового провода в виде спиралей сопротив­лением по 0,5 Ома каждое и размещены в отдельном блоке СЭ 107 (рис. 5.4). Сопротивление R_д2 с учетом улуч­шения пуска дви­гателя внутреннего сгорания закорачивается через контактную пластину тягового реле стартера. Блок до­бавочных сопротивлений СЭ 107 имеет три изолированных вывода К, ВК и ВК-Б. Клемма К блока соединяется с клеммой К транзисторного коммутатора. Клем­ма ВК соединяется про­водом с дополнительным контактом тягового реле стартера или с выводом дополнительного реле стартера. Клем­ма ВК-Б соединяется через замок зажигания с плюсовой клеммой аккумуляторной батареи.

Блок добавочных сопротивлений СЭ 107 монтируется под капо­том вблизи катушки зажигания и крепится двумя самонарезающимися винтами диаметром 6 мм с пружинными шайбами.

Рис. 5.5. Прерыватель-распределитель Р4-Д.

1 – валик; 2 – корпус; 3 – втулка; 4 – привод кулачка; 5 – ротор; 6 — центробежный регулятор; 7 – неподвижная пластина; 8 – подвижная пластина; 9 – шариковый подшипник; 10 – кулачок; 11 – втулка; 12 – крышка; 13 – пружинящая пластина; 14 – контактный уголек; 15 – боковые выводы; 16 – октан-корректор.

Для прерывания в необходимый момент цепи низкого напряже­ния и для распределения высокого напряжения по свечам в соот­ветствии с порядком работы цилиндров двига­теля служит прерыва­тель-распределитель типа Р4 Д для ав­томобиля ЗИП-130 и PI3 Д для автомобиля ГАЗ-53А (рис. 5.5). В прерывателе-распредели­теле расположены также центробежный и вакуумный регуляторы опережения зажига­ния.

В чугунном корпусе 2 прерывателя-распределителя за­прес­сована бронзовая втулка 3, в ней вращается валик 1 при­вода кулачка 4 прерывателя, ротора 5 распределителя и цен­тробежного регулятора 6 опережения зажигания. К корпусу 2 двумя винтами крепится неподвижная пластина 7 прерыва­теля. Подвижная пласти­на 8 прерывателя устанавливается на шариковом подшипнике 9, обеспечивающем легкость движе­ния пластины при работе вакуумно­го регулятора. Контакты прерывателя вольфрамовые.

Кулачок 10 напрессован на втулку 11. Выступы кулачка име­ют специальный профиль, обеспечивающий быстрое раз­мыкание кон­тактов, а, следовательно, и уменьшение искрения между ними, а так­же плавное безударное замыкание контак­тов, что значительно сни­жает их вибрацию. Зазор между кон­тактами прерывателя в преде­лах 0,30. 0,40 мм регулируют смещением неподвижного контакта вокруг оси рычажка при помощи эксцентрика.

Ротор 5 и крышка 12 распределителя выполнены из специ­ального пресспорошка. Крышку крепят двумя пружинящими пластинами 13. Уголёк 14 с пружиной подводит ток высокого напряжения от цен­трального ввода крышки к электроду ро­тора. Уголёк одновременно служит и для снижения уровня радиопомех. Величина сопротивле­ния уголька составляет 8000. 14000 Ом. В боковые выводы 15 крышки устанавли­вают высоковольтные провода от свечей зажига­ния.

К корпусу прерывателя-распределителя прикреплен ва­куум­ный регулятор опережения зажигания. Тяга вакуумного регулятора соединена с подвижной пластиной 8 прерывателя. Установочный угол опережения зажигания регулируют гай­ками октан-корректо­ра 16.

Вакуумный регулятор позволяет изменять величину угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки двига­теля, т.е. от степени открытия дроссельной заслонки карбю­ратора.

Центробежный регулятор дает возможность изменять угол опережения зажигания в зависимости от частоты вра­щения колен­чатого вала двигателя.

Совместная работа центробежного и вакуумного регу­ляторов устанавливает наиболее выгодную величину угла опережения зажи­гания при различных режимах работы дви­гателя, что обеспечивает повышение мощности и экономич­ности двигателя. Вследствие малой величины тока, разры­ваемого контактами прерывателя, в прерыва­телях-распреде­лителях контактно-транзисторной системы зажига­ния отсут­ствует конденсатор, который имеется в распределителях классической батарейной системы зажигания для снижения искре­ния между контактами.

Принцип работы контактно-транзисторной системы за­жигания заключается в следующем (рис. 5.1). При включении выключателя зажигания SА и при замкнутом состоянии контактов прерывате­ля от аккумуляторной батареи GB через первичную обмотку ка­тушки зажигания w₁, через эмиттер-базовый переход тран­зистора VT, через первичную обмотку импульсного трансфор­матора w ’ ₁ и далее через замкнутые контакты прерывателя ПР начинает протекать ток управления до 0,8 А. В результате про­хождения тока управления через эмиттерный переход открывается транзистор VТ , электриче­ское сопротивление эмиттер-коллек­торного перехода резко снижается. Ток первичной цепи величи­ной до 8 А будет про­ходить от аккумуляторной батареи через вы­ключатель зажи­гания, дополнительные резисторы, первичную обмот­ку ка­тушки зажигания, эмиттер-коллекторный переход транзи­стора — на массу.

При размыкании контактов прерывателя транзистор пе­реходит в состояние отсечки, т.е. запирается, вследствие чего первичный ток, а, следовательно, и созданное им магнитное поле исчезает. Ис­чезающее магнитное поле индуктирует во вторичной обмотке катушки зажигания Э.Д.С., равную 17. 30 кВ, достаточную для пробоя иск­рового промежутка свечи.

Резкое прерывание тока и активное запирание транзи­стора обеспечивается применением импульсного трансфор­матора. При размы­кании контактов прерывателя во вторич­ной обмотке импульсного трансформатора индуктируется Э.Д.С., которая подается к эмиттер-базовому переходу транзи­стора VТ в запирающем направлении, т.е. «минусом» на эмиттер, а «плюсом» на базу, вследствие чего ускоряется за­пирание транзистора VТ и поэтому ускоряется преры­вание тока в первичной обмотке катушки зажигания. Индуктируе­мое во вторичной обмотке катушки зажигания высокое на­пряжение подает­ся на ротор распределителя и затем на свечи зажигания. Контактно-транзисторная система зажигания по сравнению с классической бата­рейной системой обеспечивает большее значение вторичного напряже­ния и энергии искро­вого разряда, повышает срок службы электродов свечей, а также устраняет эрозию и износ контактов прерывателя, что обеспечивает снижение возможных разрегулировок системы зажи­гания в эксплуатации.

3. Учебные пособия, приспособления и инструменты.

3.1. Комплект приборов контактно-транзисторной сис­темы зажи­гания, подлежащий разборке и сборке. Отдельные детали и узлы, учебные плакаты.

3.2. Приспособления и инструменты — отвертка, гаечные ключи 9-11 мм.

4. Порядок проведения работы

4.1. Изучить устройство транзисторного коммута­тора катушки зажигания, прерывателя-распределителя и блока добавочных сопро­тивлений.

4.2. Изучить принцип работы контактно-транзистор­ной системы зажигания.

4.3. Произвести разборку транзисторного коммута­тора.

4.4. Ознакомиться с отдельными узлами и элемен­тами транзис­торного коммутатора и собрать коммутатор в последователь­ности, обратной разборке.

4.5. Разобрать катушку зажигания.

4.6. Нарисовать эскиз магнитопровода катушки зажи­гания.

4.7. Ознакомиться с отдельными деталями катушки зажигания и собрать её в последовательности, обратной разборке.

4.8. Ознакомиться с устройством блока добавочных сопротивле­ний.

4.9. Ознакомиться с устройством прерывателя-рас­пределителя.

4.10. Ознакомиться с устройством центробежного и вакуум­ного регуляторов опережения зажигания.

5. Содержание отчета

5.1. Тип изучаемой системы зажигания, технические характе­ристики катушки и прерывателя-распределителя.

5.2. Краткое описание устройства и принципа дейст­вия кон­тактно-транзисторной системы зажигания.

5.3. Электрическая схема контактно-транзисторной системы зажигания.

5.4. Эскиз магнитной цепи катушки зажигания.

5.5. Назначение и параметры элементов схемы кон­тактно-транзисторной системы зажигания.

5.6. Эскизы центробежного и вакуумного регулято­ров опере­жения зажигания.

5.7. Преимущества и недостатки рассматриваемой сис­темы зажигания.

6. Контрольные вопросы

6.1. Из каких основных элементов состоит кон­тактно-транзис­торная система зажигания и как они устроены?

6.2. Объяснить назначение импульсного трансформа­тора.

6.3. Объяснить принцип работы контактно-транзистор­ной систе­мы зажигания.

6.4. Почему добавочное сопротивление выполняется двухсек­ционным?

6.5. Каким образом фиксируется обмотки в корпусе ка­тушки зажигания?

6.6. Какие электротехнические материалы использу­ются в ка­тушке зажигания?

6.7. Почему вторичная обмотка катушки зажигания расположена внутри, а первичная снаружи?

6.8. В каком режиме работает транзистор?

6.9. В чем заключаются преимущества и недос­татки контактно-транзисторной системы зажигания по сравнению с батарей­ной?

6.10. Чем отличается катушка зажигания контактно-транзисторной системы от обычной классической системы?

6.11. Объяснить работу центробежного регулятора опережения зажигания.

6.12. Объяснить работу вакуумного регулятора опе­режения зажигания.

1. Банников С.П. Электрооборудование автомобилей и тракторов. «Транспорт», М., 1977.

2. Боровских Ю.И. Электрооборудование автомоби­лей. «Транспорт»,М., 1971.

3. Барабанов В.Е., Василевский В.М., Левин С.М. Элек­трообору­дование тракторов и автомобилей. «Колос», М., 1974.

4. Ильин A.M., Тимофеев Ю.Л., Ваняев В„Л. Электро­оборудование автомобилей. «Транспорт», 1982.

5. Резник A.M., Орлов В.П. Электрооборудование авто­мобилей. «Транспорт», М., 1981.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9615 — | 7509 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Предназначение системы зажигания – образование и передача искры на свечи за­жи­га­ния в строгом соответствии с работой цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Система зажигания эволюционировала вместе с усовершенствованием технологий в ав­то­мо­би­ле­стро­е­нии и на данный момент существуют несколько принципиально различных систем зажигания современных автомобилей:
Контактная
Контактно-транзисторная
Конденсаторная
Электронная
Бесконтактно-транзисторная

Один из давнейших видов системы зажигания – это система контактного типа или кон­такт­ная система зажигания. В контактной системе зажигания создание, последующее пе­ре­рас­пре­де­ле­ние по цилиндрам высокого напряжения производится через контакты.

Также существует единая система управления как зажиганием, так и подачей топ­лив­ной смеси при помощи компьютерного микропроцессора, и эта система получила название микропроцессорной системы управления двигателем, а отличается от других систем отсутствием кулачка и ротора. Кроме того в этой системе каждой свече соответствует своя катушка, а, соответственно, количество коммутаторов равно количеству цилиндров. Такая система на сегодняшний день устанавливается практически на все новые марки автомобилей. Однако параллельно продолжают существовать и успешно выполнять свои функции и другие системы зажигания.
Рассмотрим общие характеристики систем зажигания:
КСЗ (KSZ) — самая распространенная контактная система зажигания. В прин­ци­пи­аль­ной схеме этой системы имеется катушка, распределитель и прерыватель.
КТСЗ (HKZk, JFU4, HKZ-2) — у этой системы имеется контактный датчик, в то время как энергия в этой системе предварительно накапливается.
БТСЗ (HKZh, EZK)— в этой системе используются транзисторы, а контакты от­сутст­ву­ют, в схему включен индукционный датчик.
БТСЗ (TSZk) — также бесконтактная система, имеющая в основе транзисторную схему, однако в системе установлен датчик Холла и система накопления емкости.
КТСЗ (TSZi) — система, имеющая контакты и транзисторы, а также накопитель энергии за счет индукции.
БТСЗ (TSZh) — система бесконтактная, снабженная датчиком индуктивности.
БТСЗ (VSZ, EZL) — работает без контактов, однако имеет датчик Холла и работает за счет накопленной индуктивности энергии.
МСУД — система работает под управлением микропроцессора, вращающиеся детали отсутствуют.

Самой простой МСУД была оборудована небольшая часть автомобилей оте­чест­вен­но­го производства ВАЗ 2108 (ВАЗ 21088-02).

Если в автомобиле используется контактная система зажигания – это означает, что рабочая смесь в камере сгорания воспламеняется в принудительном порядке искрой, которая возникает на свече зажигания. Сама же искра возникает на электродах свечи вследствие подачи тока высокого напряжения, который, в свою очередь, генерирует катушка за­жи­га­ния. По сути, эта катушка является трансформатором, у нее имеется первичная и вторичная обмотки, намотанные на железный сердечник. Соответственно, при прохождении тока через первичную обмотку в катушке генерируется ток. При размыкании цепи в первичной обмотке (это функция прерывателя) магнитное поле исчезает, но силовые линии направлены на вторичную обмотку, где и возникает ток с высоким (до 25 000 вольт) напряжением. В то же время в первичной обмотке возникает ток до 300 вольт, он имеет определение как «ток самоиндукции». Этот ток и вызывает искры и обгорание контактов прерывателя. Таким образом, величина вторичного напряжения находится в прямой зависимости от собственно величины магнитного поля, а также степени интенсивности уменьшения тока в первичной обмотке катушки зажигания. Для того, чтобы повысить вторичное напряжение и уменьшить степень обгорания контактов прерывателя, подключают конденсатор (параллельно контактам). Таким образом, в процессе размыкания контактов при самом минимальном зазоре идет подзарядка конденсатора. Разрядка же конденсатора происходит через первичную обмотку, через создание импульса тока обратного напряжения. Это спо­собст­ву­ет исчезновению магнитного поля и ведет к заметному росту вторичного напряжения. Совершенно очевидно то, что для каждой системы зажигания подбирается свой конденсатор. Как правило, емкость конденсаторов находится в диапазоне от 0,17 до 0,35 микро Фарад. К примеру, в отечественных «Жигулях» емкость конденсатора, обес­пе­чи­ва­ю­щая рабочую частоту тока в 50-1000 Герц, равна 0,2-0,25 микро Фарад. При нормальном функционировании системы зажигания вторичное напряжение должно возрастать с увеличением величины зазора между электродами свечи и с увеличением давления в камере сгорания. Нормальным при контактной системе считается вторичное напряжение величиной от 8 до 12 кВ, однако, для надежности системы этот показатель увеличивают до 16-25 кВ. Этот почти двукратный запас предназначен для того, чтобы перекрыть возможные изменения в работе самой системы зажигания (к примеру, изменения зазора между электродами) или же изменения в составе рабочей смеси, поступающей в двигатель. Обеднение смеси ведет к необходимому повышению напряжения до 20 кВ. Но как ни старались разработчики полностью избежать искры на контактах, а значит и их подгорания, им это не удалось. Единственный вариант уменьшить этот эффект (кроме установки конденсатора) – соблюдение минимального зазора в диапазоне от 0,3 до 0,4 миллиметра.

В отечественных автомобилях ВАЗ зазор варьирует от 0,35 до 0,45 миллиметра, а это отвечает углу 52-58 градусов при замкнутых контактах. Если этот угол увеличить (или уменьшить), уменьшается вторичное напряжение, и искрят не только контакты, но и бегунки, а значит идет снижение качества искры и двигатель теряет свою мощность. С технической точки зрения надежность системы зажигания, проявляющаяся в сгорании смеси в камере сгорания, зависит от ряда факторов. Это энергия, которой обладает искра, время, которое искра существует, форма самой искры, ее длина и даже число искр на единицу площади, но одной из самых важных характеристик определяющих все вышеизложенные показатели, является вторичное напряжение. Чем выше этот показатель, тем меньше система зависит от состава смеси и степени чистоты электродов свечи.
Устройство контактной системы зажигания
В устройстве контактной системы зажигания можно выделить следующие эле­мен­ты:
— аккумуляторная батарея ( см. устройство автомобильного аккумулятора );
— механический распределитель (ток высокого напряжения);
— механический прерыватель (ток низкого напряжения);
— замок зажигания;
— катушка зажигания ( см. катушка зажигания двигателя );
— свечи зажигания ( см. свечи зажигания для двигателя );
— центробежный регулятор опережения зажигания;
— вакуумный регулятор опережения зажигания;
— высоковольтные провода;

Распределитель необходим для раздачи тока на свечи цилиндров дви­га­те­ля. Конструкция распределителя: ро­тор и крышка, в которой размещены контакты. Напряжение от катушки по­да­ет­ся сначала на центральный контакт, а затем через боковые контакты пос­ту­па­ет на свечи.
Прерыватель нужен для разъ­е­ди­не­ния цепи низкого напряжения. Во вторичной цепи катушки зажигания при осуществлении разъединения контактов наводится высокое напряжение. Чтобы предотвратить обгорание контактов пре­дусмотрен конденсатор, раз­ме­ща­е­мый параллельно контактам.
Предназначение катушки зажигания — ток низкого напряжения с ее помощью пре­об­ра­зу­ет­ся в ток высокого напряжения. Также она имеет обмотку высокого напряжения и низ­ко­го.
Распределитель, прерыватель тока размещены в одном корпусе. Их приводит в работу коленвал двигателя. Устройство подобного типа получило название «трамблер».
Предназначение вакуумного регулятора — изменение угла опережения в результате изменений нагрузки на двигатель, которая определяется расположением педали газа. Регулятор соединяется с полостью за дросселем и меняет угол опережения в зависимости от уровня (степени) разряжения.
Угол опережения зажигания — величина угла поворота коленвала, при котором на свечи зажигания производится подача тока. Для обеспечения полного сгорания топливной смеси зажигание осуществляется с опережением.
Предназначение центробежного регулятора — в зависимости от числа оборотов коленвала двигателя обеспечивает смену угла опережения. Регулятор представляет собой два грузика, которые оказывают воздействие на пластину с размещенными на ней кулачками прерывателя (пластина сама по себе подвижна). Угол опережения устанавливается за счет положения «трамблера» двигателя.
Функция свечи зажигания – обеспечение воспламенения топливной смеси.
Назначение высоковольтных проводов — по ним осуществляется подача тока от катушки к распределителю, а далее на свечи зажигания.

Работа контактной системы зажигания
Рассмотрим работу контактной системы зажигания. При замкнутом контакте пре­ры­ва­те­ля ток низкого напряжения нап­рав­ля­ет­ся по первичной обмотке катушки. При разъединении контактов во вторичной обмотке ток низкого напряжения ин­ду­ци­ру­ет­ся в ток высокого напряжения, ко­то­рый далее по высоковольтным про­во­дам направляется на крышку ме­ха­ни­чес­ко­го распределителя тока, а уже от нее разделяется по свечам зажигания с не­ко­то­рым углом опережения.
При большем количестве обо­ро­тов коленвала двигателя, обороты рас­пред­ва­ла также увеличиваются. Грузики центробежного регулятора расходятся под воз­дейст­ви­ем центробежной силы, перемещают передвижную пластину с кулачками. Разъе­ди­не­ние контактов прерывателя осуществляется ранее, при этом угол опережения становится больше. При уменьшении оборотов коленвала двигателя происходит уменьшение угла опе­ре­же­ния.
Последующее продолжение системы зажигания контактного типа — контактно-тран­зис­тор­ная система зажигания. В данном случае в цепи первичной обмотки катушки ис­поль­зу­ет­ся транзисторный коммутатор, управление которым производится контактами прерывателя. В подобной системе за счет использования транзисторного коммутатора сила тока в цепи уменьшена, в результате чего срок эксплуатации контактов прерывателя увеличен.
Частые неисправности контактной системы зажигания
1. Между электродами свечей нет искры
Возможные причины:
— в цепи низкого напряжения не­дос­та­точ­ный контакт проводов или вообще их обрыв;
— контакты прерывателя обгорели, между ними отсутствует зазор;
— поломка катушки зажигания, ро­то­ра, конденсатора, крышки распределителя, высоковольтных проводов, а также самой свечи.
Методы устранения поломки:
— проверка цепи высокого и низкого напряжения;
— регулирование зазора контактов прерывателя;
— произведение замены неисправных компонентов системы зажигания.
2. Двигатель работает не на полную мощность или с постоянными перебоями
Возможные причины:
— свеча зажигания вышла из строя;
— между электродами свечей, в контактах прерывателя нарушен не­об­хо­ди­мый зазор;
— повреждена крышка рас­пре­де­ли­те­ля, ротор;
— произведена неверная установка угла опережения зажигания.
Методы устранения поломки:
— регулирование первоначального угла опережения;
— замена неисправных элементов;
— установление между электродами свечей, в контактах прерывателя необходимых зазоров.

Контактно-транзисторная система зажигания
В контактно-транзисторной системе зажигания основным компонентом является транзистор, благодаря применению которого новая схема имеет намного лучшие ха­рак­те­рис­ти­ки в сравнении со стандартной системой зажигания. По причине использования тран­зис­то­ра в системе зажигания появился новый узел — коммутатор.
Главная отличительная черта транзистора — это то, что ток небольшой величины, который направлен в базу (на управление), дает возможность управлять большим по ве­ли­чи­не током, проходящим через устройство.
Контактно-транзисторная система зажигания на первый взгляд незначительно от­ли­ча­ет­ся от классической системы зажигания, имеет тот же принцип работы, но все-таки приобрела некоторые характеристики, которые недоступны стандартной системе за­жи­га­ния. Перед тем, как давать оценку преимуществам и недостаткам, которые присущи контактно-транзисторной системе зажигания, нужно разобрать отличия в работе от стан­дарт­ной системы зажигания ( см. система зажигания двигателя ).
Основным отличием контактно-транзисторной системы зажигания является то, что воздействие прерывателя осуществляется на базу транзистора, а не на бобину. В остальном контактно-транзисторная система зажигания работает аналогично стандартной системе зажигания. При остановке тока в первичной обмотке бобины во вторичной обмотке происходит настройка высоковольтного напряжения. Не обращая внимания на элементы внутренней конструкции коммутатора, а также его подключения, необходимо отметить, что схема зажигания транзисторного типа даже в подобном упрощенном виде имеет следующие положительные характеристики: управление контактно-транзисторным способом про­цес­са­ми, которые происходят в катушке зажигания, дают возможность повысить значение тока в первичной обмотке, в результате чего можно:
— увеличить вторичное напряжение;
— сделать больше зазор (промежуток) между электродами свечи;
— улучшить и сделать наиболее устойчивым процесс искрообразования;
— улучшить при пониженной температуре запуск двигателя;
— увеличить число оборотов двигателя;
— увеличить мощность двигателя.
Контактно-транзисторная схема подобного типа требует применения катушки за­жи­га­ния с индивидуальной первичной, а также вторичной обмоткой.
Контактно-транзисторная система зажигания дает возможность уменьшить в зна­чи­тель­ной степени нагрузку на контакты прерывателя, в результате значение протекающего через них тока намного меньше, вследствие чего контакты подгорают меньше. Данный факт характеризует повышение надежности системы в целом.
Но, не смотря на множество положительных характеристик, контактно-тран­зис­тор­ной системе зажигания присущи и собственные недостатки, которые вызваны применением прерывателя (система с началом работы формирует искру, когда цепь протекания тока в обмотке бобины контактно разрывается). Величина тока, который поступает в базу транзистора, в зна­чи­тель­ной степени оказывает влияние на его работу, и снижение тока по причине качества кон­так­тов сказывается на эксплуатационных характеристиках контактно-транзисторной системы зажигания в целом.