Инфракрасные командуют зажиганием — журнал За рулем
ИНФРАКРАСНЫЕ КОМАНДУЮТ ЗАЖИГАНИЕМ
Заменить контактную систему зажигания на бесконтактную сегодня не проблема — были бы деньги и желание.
Михаил КОЛОДОЧКИН
Владельцам «копеек» и прочей «классики» рынок предлагает как готовые трамблеры с датчиком Холла, так и отдельно упомянутые датчики в комплекте со специальными крыльчатками, задающими момент искрообразования. С выбором электронного коммутатора сложностей также не возникает — их достаточно на любой вкус.
Заметим, однако, что на «Холле» свет клином не сошелся — на фото представлены системы зажигания с инфракрасными датчиками. Краткая родословная подобных изделий изложена в нашей справке.
Московский вариант воплощения «инфракрасной» идеологии «Бустер-3» содержит датчик и экран, устанавливаемые внутри распределителя вместо штатного прерывателя, а также электронный коммутатор — его крепят в подкапотном пространстве. В экране — четыре прорези по 30° каждая. В момент прохождения прорези через зазор датчика на его выходе появляется сигнал, который «приказывает» коммутатору резко прервать ток через катушку — тут и возникает искра. Короче говоря, перед нами — простейшая бесконтактная система электронного зажигания.
Питерские «инфракрасные» делают то же самое, но гораздо эффектнее, поскольку ни экрана, ни отдельного коммутатора в их компактном изделии нет. Снял контактную группу, установил вместо нее «Сонар-ИК» и все — зажигание готово. Вместо вращающегося экрана здесь — «квадратный» профиль штатного валика распределителя зажигания, который прерывает инфракрасный луч своими «углами». Оригинально…
Проверка «Бустера-3» и «Сонара-ИК» на стенде никаких сенсаций не принесла. Их электрические параметры примерно соответствуют обычной «классике», только скорость нарастания вторичного напряжения чуть выше, а ток разрыва чуть ниже, но в целом — то же самое. Есть и преимущества: устойчивая работа при низких частотах вращения коленвала, а также при снижении напряжения питания примерно до +6 В. При этом бесконтактные датчики разгружают подшипник распределителя, не боятся влаги и не нуждаются в обслуживании. А вот насчет снижения расхода топлива и уменьшения уровня СО, обещанного москвичами, особо обольщаться не стоит — это, скорее, из области рекламы.
Некоторое преимущество «Бустера» перед «Сонаром» — вращающийся экран, позволяющий забыть про возраст штатного валика распределителя. Если предположить, что профиль изношенного (а может быть, и нового) валика имеет геометрические огрехи, то оптоэлектронный датчик «Сонара» слепо их повторит. В остальном же питерское изделие гораздо современнее и удобнее. Встроенный светодиодный индикатор облегчает установку «Сонара» на автомобиль — при правильном монтаже он начинает мигать с красного на зеленый: наглядно и удобно.
Жаль, что изготовители никак не использовали главный козырь своих изделий — их нестандартность. Подсказка разработчикам — простейшая доработка схемотехники может превратить «Бустер» или «Сонар» в оригинальную и недорогую «противоугонку»…
Система оптимизации параметров зажигания «Бустер-3».
Изготовитель: Московский электромеханический завод № 1. Цена — 8 у. е.
Бесконтактное электронное зажигание «Сонар-ИК».
Изготовитель: фирма «Деметра» (Санкт-Петербург). Цена — 8 у. е.
Наша справка
Вообще говоря, БЕСКОНТАКТНЫМ ДАТЧИКОМ может быть любой преобразователь угла поворота коленчатого вала в электрический сигнал. Известны индукционные генераторные датчики «Бош», магниторезисторные датчики «Сименс», датчики с высокочастотным генератором «Лукас», оптоэлектронные датчики «Моторола». Автолюбители со стажем помнят популярную некогда систему БЭСЗ-1, в которой был бесконтактный датчик с высокочастотным генератором. Однако датчик Холла практически полностью вытеснил с нашего рынка все остальные. Это объясняется, по всей видимости, принципом «от добра добра не ищут». Надежность серийно выпускаемых «холлов» наконец-то достигла проектной величины, а приобрести их можно повсеместно.
Попытаемся объективно сравнить опто-
электронный датчик с его знаменитым коллегой. Оба изделия позволяют отслеживать с высокой точностью угол поворота вращающегося экрана, формируя на выходе четкий электрический сигнал с крутым фронтом при любой частоте вращения. (В этом их главное преимущество перед датчиком «Волги», выходной сигнал которого по форме близок к синусоиде.) Недостатком оптоэлектронных датчиков принято считать их загрязнение в процессе эксплуатации, которое может привести к сбоям в работе. Однако если применение датчика Холла влечет за собой использование магнита, а также специального экрана, способного шунтировать магнитный поток, то оптоэлектронный датчик менее притязателен. Магнит ему, естественно, не нужен, а экран может быть хоть пластмассовым. А если учесть, что диаграмма направленности оптоэлектронного датчика более «узкая», нежели у «Холла», то и требования к точности сборки у него ниже. Кроме того, он сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания чуть ли не до 2 В, тогда как «Холл» начинает капризничать уже при 6 В.
www.zr.ru
JawaClub — Обзор безконтактных систем зажигания
Если есть желание то можно и акум поставить в этом плане никаких проблем.
Регулировка всех систем производиться очень просто:
1. чтобы выставить опережение зажигания с датчиком холла вам надо индикатор часового типа (штангель-циркуль на крайняк) цифровой или стрелочный мультиметр, главное чтоб мерил сопротивление или вольты, но не берите лампочку, спалите датчик, крайний случай это свето-диод через сопротивление 1ком, находите нужный момент зажигания это 2,5-3,5 (у каждого по разному) мм не доходя до ВМТ и ставите шторку в положение, чтоб она только вышла из датчика, что б это понять надо омметром одним концом дотронуться до сигнального провода (это зеленый) 2-ой конец идет на массу, когда шторка еще внутри то датчик прозваниваетса как только вышла — нет (при этом не забудьте включить его питание), либо вольтметром либо светодиодом так же один щуп на сигнальный провод второй на «+» когда шторка внутри то есть напряжение, либо горит свето-диод, соответственно не забудьте если у вас одноканальный БСЗ то бабочка как и на рисунке, если 2-х канальное БСЗ то крыло у бабочки только одно.
2. с датчиком оптики все проще. В схеме есть свето-диод, когда шторка внутри, то он горит, как только вышла — гаснет. Если по каким либо причинам свето-диод отсутствует датчик проверяетса так же как и холл.
Если у вас стоят датчики от Минска то момент искры будет когда прорезь магнита совпадет с самим датчиком.
Теперь не много о самих коммутаторах в этом плане полная свобода выбора, подойдут любые коммутаторы работающие с датчиками холла. Соответственно если у вас 1-канальное БСЗ с 2-х выводной катушкой, то надо один коммутатор, если 2-х канальное то 2 + повторюсь мотоциклетные катушки на 12в исправные и не пробитые, у них должны быть колпачки с разделительным сопротивлением, брони провода подойдут любые главное целые, но лучше силиконовые, по краям брони проводов должны быть резиновые наконечники, иначе просто будут помехи, 6в катушки не берите так как их легко пробивает проверено. Если у вас нет коммутаторов или вы не хотите расставаться с 6в электрооборудованием, изготовить коммутаторы можно самому.
www.jawaclub.ru
СХЕМА ИК ДАТЧИКА
Схема ИК датчика разрабатывалась для установки включения освещения, при подходе к входным воротам. Схему можно применить в составе охранной сигнализации, включения освещения и т.д. Датчик работает на отражение ИК луча, так-же и на пересечение, режим работы выбирается переключением перемычки S5 (BARRIER). При попадании объекта в зону ИК датчика включается реле. Время задержки включенного состояния, выбирается перемычками S1-S4. Отсчет времени ведется после того, как перестанет срабатывать датчик присутствия. При установки фотодиода ФД-1, датчик срабатывает только в тёмное время суток. За 10 сек. до выключения, звучит звуковой сигнал. Зуммер установлен с внутренним генератором. Если ночной режим не надо — можно элементы R3-R4-ФД1-Т1 не устанавливать.
Описание работы устройства
Кнопка PRESENS только для отладки в Proteus. Ее просто не устанавливать, никаких перемычек не надо. Если кнопка BARRIER разомкнута, выбран режим на отражение. При этом, если количество принятых импульсов совпало с переданным, то включается свет (RA0, pin 17). Если кнопка BARRIER замкнута, выбран режим барьер. Свет в этом случае включается, если количество принятых импульсов равно 0.
Время включенного света выставляется джамперами на выводах МК (pin 4-7). Отсчет времени ведется после того, как перестанет срабатывать датчик присутствия. Время рассчитывается по следующей формуле:
Delay = (1 + RB4 + RB5 × 2 + RB6 × 4 + RB7 × 8) × 10, сек.
Таким образом, минимальное время (все джамперы замкнуты на общий провод, RB4, RB5, RB6, RB7 = 0) составляет 10 сек. С дискретностью 10 сек установкой перемычек можно получить максимальное время (1 + 1 + 1×2 + 1×4 + 1×8) × 10 = 160 сек.
Если установлен датчик день/ночь (Day), то при замкнутых контактах датчика устройство блокируется.
Датчик день/ночь должен иметь сопротивление не менее 50 кОм ночью и не более 10 кОм днем. Или где-то в таких пределах, определите экспериментально. Лучше конечно дискретный, включено-выключено. К датчику не будет лишним тоже прицепить конденсатор, можно побольше.
Форум по микроконтроллерам
Обсудить статью СХЕМА ИК ДАТЧИКА
radioskot.ru
Датчик оборотов в распылителе зажигания
НАЗНАЧЕНИЕ
Предоставляет в систему управления зажиганием или ЭБУ двигателем информацию об оборотах коленчатого вала (синхронизация).
ПРИНЦИП РАБОТЫ
Рассмотрим часто встречающиеся виды датчиков оборотов, которые расположены в распределителе зажигания (трамблёре).
Контактная система зажигания использует для управления моментом подачи управляющего импульса на катушку зажигания обычную контактную группу.
Индукционные датчики или датчики генераторного типа более распостранены и имеют несколько типов конструктивного исполнения.
Рис. Индукционный датчик: 1 — обмотка, 2 — воздушный зазор, 3 — постоянный, — подвижный замыкатель магнитного потока.
В автомобильных системах управления 80-х годов часто использовались датчики с полюсными магнитами (по числу цилиндров), поверх стержней которых, устанавливались катушки соединённые между собой. При вращении распредвала в обмотках возникает переменное напряжение. Когда один из зубьев якоря приближается к обмотке, напряжение в ней быстро возрастает и при совпадении зуба со средней линией обмотки достигает максимума, затем, при удалении зуба, быстро меняет знак и увеличивается в противоположном направлении до максимума. Нулевой переход между двумя максимумами используется для управления системой зажигания (t3).При вращении стартером амплитуда такого напряжения составляет 0,5 — 1 В и растёт с ростом частоты вращения коленвала. Моменту запирания выходного транзистора коммутатора соответствует момент перехода через 0.
На рисунке прсдставлена разновидность индукционного датчика генераторного типа. Использовался на а\м производства Японии (Сузуки).
Рис. Индукционный датчик: 1 — ротор, 2 — катушка, А — воздушный зазор.
Магнитоэлектрический датчик Холла используют для получения импульсов напряжения при прохождении стального цилиндрического экрана между постоянным магнитом с одной стороны и полупроводником, по которому протекает ток — с другой. Далее сигнал поступает в коммутатор или в ЭБУ. Если импульсы с датчика поступают в коммутатор, они обрабатываются, усиливаются, формируются и служат для управления током первичной обмотки катушки зажигания. Если в ЭБУ двигателем, то эти импульсы служат одной из информационных слагаемых, поступающих и обрабатываемых программами, заложенными в ЭБУ двигателем.
Внешний вид распределителя зажигания с встроенным датчиком Холла приведён на рисунке.
Рис. Встроенный датчик Холла.
Осциллограмма — на рисунке ниже.
Рис. Осциллограмма с датчика Холла.
На осциллограмме управляющий сигнал прямоугольной формы 12В, но может быть и 5 В. В каждом конкретном случае необходимо обращаться к справочной информации.
Из блока управления, пересчитанный на поправочные коэффициенты, управляющий сигнал передастся на катушку зажигания (если коммутатор расположен внутри блока управления) или на коммутатор. Ниже приведена электрическая схема системы управления сдатчиком Холла в системе зажигания а\м VW Пассат, дв. 1,8 л, K-Jetronic.
Рис. Электрическая схема системы управления двигателем K-Jetronic: 40 — датчик Холла, 10 — коммутатор, 103 — блок управления зажиганием, 102 — блок управления режимом холостого хода, 11 — катушка зажигания, 6 — регулятор холостого хода.
Сигнал с датчика Холла об оборотах двигателя поступает в блок управления зажиганием (103), пересчитывается с учётом положения датчика дросселя и температуры двигателя, формируется и передаётся на коммутатор, который является усилительным каскадом для управления током первичной обмотки катушки зажигания (иногда состоит из одного ключевого транзистора). Рассмотренная схема использовалась на а\м выпуска 80-х годов.
В некоторых конструкциях крыльчатка-экран не используется, а магнит крепится на подвижном элементе и при прохождении магнита вблизи чувствительного элемента датчика Холла, на его выходе появляется импульс напряжения.
Оптические датчики имеют большую разрешающую способность и компактные размеры програмного диска, что позволяет с высокой точностью определять положение коленчатого вала. Ниже приведена электросхема а\м NISSAN NX-100, дв. 1,6 л.
Рис. Электрическая схема системы управления двигателем автомобиля NISSAN
Принцип действия такого датчика заключается в периодическом прерывании светового потока, созданного излучателем (светодиодом) и регистрации изменений этого потока приёмником (фотодиодом). Прерывание осуществляется маркерным диском с большим количеством прорезей.
После усиления выходного напряжения с фотодиода на выходе датчика получается напряжение импульсной формы. На электросхеме оптические датчики расположены под номерами 178 и 179.
Это двухканальный оптический датчик. На одном канале формируется информация об угловом положении коленвала, а на другом — фазовое положение распредвала. На рисунке приведено изображение распределителя зажигания, в котором установлен двухканальный оптический датчик.
Рис. Распределитель зажигания
Осциллограмма углового положения коленвала приведена на рисунке. Видно, что все импульсы одинаковой формы и с одинаковой скважностью.
Рис. Сигнал угловой синхронизации.
На рисунках ниже приведены осциллограммы фазового положения распредвала. Каждый четвёртый импульс имеет отличную от трёх других форму (для 4х цилиндрового двигателя) для определения начала отсчёта.
Рис. Сигнал датчика фазы.
Осциллограммы могут быть и другими. В данном примере приведены два из возможных вариантов.
РАСПОЛОЖЕНИЕ
В распределителе зажигания.
НЕИСПРАВНОСТИ
В индукционных датчиках случаются обрывы обмотки. Проверяются обычно на наличие сопротивления.
Датчики Холла выходят из строя из-за неисправности электрической части (усилитель-ограничитель).
Оптические датчики выходят из строя из-за неисправности электроники или засорения щелевидных отверстий маркерного диска. На поверхность может попадать масло, проникающее через сальник распределительного вала, пыль.
МЕТОДИКА ПРОВЕРКИ
Индукционные датчики проверяются в отсоединённом от основной схемы виде, вращением рукой или стартером. Па выходе должно быть синусоидальное изменение напряжения с амплитудой от мах. «+» до мах. «-» 1 В при малых оборотах и возрастать до 5 — 7 В -на высоких оборотах работающего двигателя. При соединении датчика в общую схему, характеристика сигнала не должна изменяться (при отсутствии к. з.).
Датчики на эффекте Холла можно проверять в отсоединённом и в присоединённом к общей схеме состоянии. Если датчик присоединён к общей схеме, при включении зажигания на 1 и 3 выводе должно появиться напряжения 5 или 12 В (смотреть справочную информацию). На 2 м (сигнальном) выводе, во время вращения стартером, должно периодически появляться напряжение (5 или 12 В).
Если датчик отсоединён от общей схемы, то для проверки работоспособности датчика необходимо собрать небольшую схему изображённую рядом.
Рис. Небольшая схема
На разъёмы «+» и «-» подать питающее напряжение соответственно. При вращении ротора вручную на сигнальном выводе должно появляться и исчезать до нуля питающее напряжение.
РЕМОНТ
Ремонту не подлежит.
ustroistvo-avtomobilya.ru
Системы зажигания | Система зажигания
Для принудительного воспламенения топливовоздушной смеси, поступившей в цилиндр бензинового двигателя, используется энергия искры высоковольтного электрического разряда, возникающего между электродами свечи зажигания. Системы зажигания предназначены для того, чтобы увеличить напряжение автомобильной аккумуляторной батареи до величины, необходимой для возникновения электрического разряда и, в требуемый момент, подать это напряжение на соответствующую свечу зажигания. Сведём основные системы в таблицу и опишем работу таких систем.
| Обозначение | Описание | |
| Отечественное | Зарубежное | |
| ксз | KSZ | Классическая контактная с прерывателем-распределителем |
| ктсз | HKZk, JFU4 | Электронная с накоплением энергии в системе и контактным датч. |
| БТСЗ | HKZi, TSZ-2 | Бесконтактная транзисторная с индукционным датчиком |
| БТСЗ | HKZh, EZK,TZ28H | Бесконтактная транзисторная с накоплением энергии в ёмкости с датчиком Холла |
| КТСЗ | TSZk | Контактная транзисторная с накоплением энергии в индуктивн. |
| БТСЗ | TSZi | Бесконтактная транзисторная с накоплением энергии в индуктивности с индукционным датчиком |
| БТСЗ | TSZh | Бесконтактная транзисторная с накоплением энергии в индуктивности с датчиком Холла |
| МСУД | VSZ, EZL | Электронная система зажигания статического типа |
Подробно рассмотрим работу только использующихся в настоящее время систем зажигания.
В первой блок-схеме отдельно выделен Блок Управления Зажиганием (БУЗ). Раскроем этот прямоугольник и приведём несколько структурных схем построения систем зажигания.
В таких системах датчиком первичных импульсов (датчик вращения) являются контакты механического прерывателя, расположенного в распределителе зажигания(трамблёра), который механически связан коленвалом двигателя через шестерни. Один оборот вала трамблёра осуществляется за два оборота коленвала двигателя. Электрический разряд создаётся при помощи механического прерывателя, приводимого в действие двигателем. Для получения высокого напряжения применяется катушка зажигания. В зависимости от способа размыкания первичной цепи катушки зажигания, по которой проходит большой ток, различают классической батарейное зажигание, транзисторное зажигание и тиристорно-конденсаторное зажигание. В таких системах роль силового реле выполняют контакты прерывателя, транзистор или тиристор.
Рис. Схема контактной системы зажигания: 1 — свечи зажигания, 2 — прерыватель-распределитель, 3 — выступ кулачка, 4 — упор, 5 — аккум. батарея, 6 — генератор, 7 — выключатель зажигания, 8 — катушка зажигания, 9 — конденсатор.
Нa приведённом выше рисунке показана схема самой простой контактной системы зажигания (КСЗ). Устройство катушки зажигания рассмотрим отдельно, а сейчас напомним, что катушка — это трансформатор с двумя обмотками намотанными на специальный сердечник. Вначале намотана вторичная обмотка тонким проводом и большим количеством витков, а сверху на неё намотана первичная обмотка толстым проводом и небольшим количеством витков. При замыкании контактов первичный ток постепенно нарастает и достигает максимального значения, определяемого напряжением аккумуляторной батареи и омическим сопротивлением первичной обмотки. Нарастающий ток первичной обмотки встречает сопротивление э.д.с. самоиндукции, направленное встречно напряжению аккумуляторной батареи.
Когда контакты замкнуты, по первичной обмотке протекает ток и создает в ней магнитное поле, которое пересекает и вторичную обмотку и в ней индуцируется ток высокого напряжения. В момент размыкания контактов прерывателя как в первичной, так и во вторичной обмотках индуцируется э.д.с. самоиндукции. Согласно закону индукции вторичное напряжение тем больше, чем быстрее исчезает магнитный поток, созданный током первичной обмотки, чем больше отношение чисел витков и чем больше первичный ток в момент разрыва.
Для повышения вторичного напряжения и уменьшения обгорания контактов прерывателя параллельно контактам включают конденсатор.
Ниже представлены осциллограммы электрических сигналов в цепях зажигания.
Рис. Осциллограммы электрических сигналов в цепях зажигания: 1 — первичный ток, 6 — контакты прерывателя разомкнуты, 7 — контакты замкнуты.
При некотором значении вторичного напряжения между электродами свечи зажигания возникает электрический разряд. Из-за возрастания тока во вторичной цепи вторичное напряжение резко падает до, так называемого, напряжения дуги, которое поддерживает дуговой разряд. Напряжение дуги остается почти постоянным до тех пор, пока запас энергии не станет меньше некоторой минимальной величины. Средняя продолжительность батарейного зажигания составляет 1,4 мс. Обычно этого достаточно для воспламенения топливовоздушной смеси. После этого дуга исчезает, а остаточная энергия расходуется на поддержание затухающих колебаний напряжения и тока. Продолжительность дугового разряда зависит от величины запасённой энерги, состава смеси, частоты вращения коленвала, степени сжатия и пр. При увеличении частоты вращения коленвала время замкнутого состояния контактов прерывателя уменьшается и первичный ток не успевает нарасти до максимальной величины. Из-за этого уменьшается запас энергии, накопленной в магнитной системе катушки зажигания и понижается вторичное напряжение.
Отрицательные свойства систем зажигания с механическими контактами проявляются при очень малых и высоких частотах вращения юленвала. При малых частотах вращения между контактами прерывателя возникает дуговой разряд, поглощающий часть энергии, а при высоких частотах вращения вторичное напряжение уменьшается из-за «дребезга» контактов прерывателя. «Дребезг» возникает когда при замыкании контактов подвижный контакт ударяется о неподвижный с энергией, определяемой массой и скоростью подвижного контакта, а затем после незначительной упругой деформации соприкасающихся поверхностей отскакивает, разрывая уже замкнутую цепь. После размыкания, подвижный контакт под дейсткием пружины, снова ударяется о неподвижный контакт Из-за такого «дребезга» контактов уменьшается действительное время замкнутого состояния и, соответственно, энергия зажигания и величина вторичного напряжения.
Контактные системы зажигания перестали справляться со своими функциями при увеличении оборотов двигателей, числа цилиндров, использовании более бедных рабочих смесей. Появилась необходимость применения электронных систем зажигания. Формирование момента ценообразования может осуществляться как обычной контактной группой (КТСЗ), так и с использованием специальных датчиков(бесконтактные системы).
Рис. Схема контактно-транзисторной системы зажигания: 1 — свечи зажигания, 2 — распределитель зажигания, 3 — коммутатор, 4 — катушка зажигания, К — коллектор, Э — эмиттер, Б — база, R — резистор.
Рассмотрим функциональную схему контактнотранзисторной системы зажигания. На рисунке, приведённом рядом показан фрагмент такой схемы. Механические контакты переключают только управляющий ток базы транзистора, который значительно меньше первичного тока, протекающего между эмиттером и коллектором. Для защиты полупроводникового устройства, названного коммутатором, приходилось уменьшать величину э.д.с. самоиндукции в первичной цепи путём снижения индуктивности первичной обмотки. Индуктивность первичной обмотки уменьшается быстрее, чем сё сопротивление. Уменьшается э.д.с. самоиндукции и меньше препятствует увеличению первичного тока.
Из-за уменьшения индуктивности первичной обмотки и величины э.д.с. самоиндукции для получения неизменного вторичного напряжения увеличивают и коэффициент трансформации катушки зажигания.
Изменение скорости нарастания и максимальной величины первичного тока в классической и транзисторной системах зажигания представлено наследующем графике.
Рис. График: 1 — транзисторное зажигание, 2 — катушечное зажигание, 3 — момент размыкания
Поскольку контакты прерывателя находятся под напряжением только аккумуляторной батареи, то образующаяся при размыкании незначительная дуга позволяет обойтись без конденсатора. Контакты подвержены механическому износу и сохраняется возможность «дребезга».
Отличие электронных систем зажигания состоит в том, что коммутирование и разрыв тока в первичной обмотке катушки зажигания осуществляется не замыканием и размыканием контактов, а открыванием(проводящее состояние) и запиранием (отсечкой) мощного выходного транзистора. Это позволяет увеличить значение тока разрыва до 8 — 10 А, что позволяет в несколько раз увеличить энергию, запасаемую катушкой зажигания. Бесконтактные системы зажигания используют для подачи сигнала различные типы датчиков. Ниже приведём блок-схемы построения систем зажигания.
В приведенных выше системах зажигания коммутатор находится внутри ЭБУ двигателем.
Приведённые выше схемы систем управления зажиганием применяют многокатушечное построение. Катушки могут быть индивидуальными, вставленными в свечной туннель(СОР) с коммутатором встроенным в ЭБУ двигателем. Иногда одна встроенная в свечной туннель катушка обслуживает два цилиндра (к другой свече идёт ВВ провод). Встречаются системы, в которых коммутатор интегрирован в единый МОДУЛЬ ЗАЖИГАНИЯ, причём такой модуль может быть индивидуальным на цилиндр или отдельным блоком обслуживающим все цилиндры. Встречаются системы у которых на свечи одевается единый модуль, объединяющий в себе систему зажигания и датчики вращения и детонации (СААБ, МЕРСЕДЕС). У каждой системы есть свой достоинства и недостатки и только производитель решает какую систему или симбиоз разных систем применить и создать головную боль диагностам и пользователям автомобилей.
Опишем кратко только основные типы датчиков:
- индукционный (генераторного типа)
- датчик Холла (на одноимённом эффекте)
- оптический датчик
Функциональная схема системы зажигания, построенная на использовании индукционного датчика показана рядом.
Рис. Схема системы зажигания с использованием индукционного датчика: 1 — свечи зажигания, 2 — датчик-распределитель, 3 — коммутатор, 4 — катушка зажигания.
Индукционный датчик представляет собой однофоазный генератор переменного тока с ротором на постоянных магнитах, число которых равно числу цилиндров. Мощность выходного сигнала датчика мала, поэтому выходные сигналы предварительно формируются и усиливаются. Обычно такие датчики устанавливаются в распределителе зажигания. В настоящее время такие датчики не применяются.
Часто применяемым датчиком частоты вращения или положения является датчик на эффекте Холла. Рядом приведён фрагмент электросхемы системы зажигания, использующей такой датчик.
Рис. Схема системы зажигания с использованием датчика на эффекте Холла: 1 — свечи зажигания, 2 — датчик Холла, 3 — коммутатор, 4 — распределитель зажигания, 5 — катушка зажигания.
Принцип действия такого датчика основан на изменении выходного сигнала в результате прерывания магнитного потока (экранирование), воздействующего на чувствительный элемент Холла (электросхема с питающим напряжением 5 или 12 В). Расположен обычно в распределителе зажигания, но может быть установлен и в других местах (маркерный диск коленвала или распредвала).
Распространенными являются и оптические датчики (особенно на а\м производства Японии). Принцип действия оптических датчиков основан на периодическом прерывании светового потока, излучаемого светодиодом. Маркерный диск с отверстиями механически связан с механизмом ГРМ. Отверстия на диске проходят мимо излучателя и поток света попадает на фотодиод. После усиления напряжения фотодиода получается напряжение импульсной формы — обычно прямоугольные импульсы.
Разрабатывалась и ранее использовалась тиристорная система зажигания. Энергия для искрового разряда в тиристорных системах накапливается в конденсаторе, а в качестве силового реле применялся тиристор. Катушка зажигания в этих системах не накапливает энергию, а лишь преобразует напряжение. Тиристорные системы применялись на мощных и высокооборотных двигателях. Скорость нарастания вторичного напряжения в тиристорной системе примерное 10 раз больше, чем в классической или транзисторной системах зажигания, поэтому пробой искрового промежутка свечи надёжно обеспечивается даже при загрязненных и покрытых нагаром изоляторах свечи. Сравнивать различные системы зажигания можно по различным характеристикам:
- зависимость вторичного напряжения от частоты вращения коленвала двигателя;
- продолжительность электрического разряда;
- расход мощности;
- надёжность схемы;
- потребность в обслуживании;
- чувствительность к шунтированию искрового промежутка свечи.
На рядом приведённом графике показано изменение вторичного напряжения U2 в зависимости от частоты следования разрядов f для различных систем зажигания.
При тиристорной системе зажигания вторичное напряжение можно считать постоянным во всём диапазоне частот вращения, а наибольшее снижение вторичного напряжения наблюдается в классической системе зажигания. При сравнении потребляемой мощности различными системами, можно констатировать, что электронные системы потребляют значительно большую мощность, чем классическая система. В классической и транзисторной системах зажигания продолжительность электрического разряда почти одинакова (около 1 мс) и является достаточной, а при конденсаторной (тиристорно-транзисторной) очень мала и составляет около 300 мкс.
Рис. Тирристорная система зажигания — график
Наименее чувствительна к шунтированию искрового промежутка свечи тиристорная (конденсаторная) система благодаря быстрому нарастанию вторичного напряжения.
В современных системах управления система зажигания не выделяется, а является частью единой системы управления двигателем. В таких системах используются индивидуальные или парные (работающие на два цилиндра одновременно) катушки зажигания, позволяющие создавать искровой разряд в цилиндре в конкретный вычисленный момент времени. При расчёте момента ценообразования учитывается температура двигателя, состав отработанных газов, скорость движения и другие параметры двигателя, а также учитывается информация полученная по сетевой шине от других электронных блоков управления. Одновременно с моментом искрообразования ЭБУ двигателем управляет моментом открытия впускных и выпускных клапанов, положением дроссельной заслонки, моментом и длительностью впрыска топлива и другими параметрами.
В заключении общего описания принципов построения систем зажигания отметим, что во всех системах используются катушки зажигания для формирования высоковольтного напряжения на электродах свечи зажигания. Более подробно описание процессов, проходящих в ЭБУ зажиганием, коммутаторах, катушках зажигания и формы осциллограмм будут приведены при описании конкретных элементов систем управления. У каждой системы есть свои преимущества и недостатки, поэтому различные разработчики и производители для конкретных систем управления и конкретных двигателей применяют те или иные системы зажигания. Иногда это синтез различных систем.
ustroistvo-avtomobilya.ru
БЕСКОНТАКТНАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ
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.
|
Рис. 7–19. Схема бесконтактной системы зажигания: 1 – катушка зажигания; 2 – датчик-распределитель зажигания; 3 – свечи зажигания; 4 – коммутатор; 5 – выключатель зажигания; А – к источникам питания |
Бесконтактная система зажигания состоит из датчика-распределителя 2 (рис. 7–19) зажигания, коммутатора 4, катушки 1 зажигания, свечей 3 зажигания, выключателя 5 зажигания и проводов высокого напряжения. Цепь питания первичной обмотки катушки зажигания прерывается электронным коммутатором. Управляющие импульсы на коммутатор подаются от бесконтактного датчика, расположенного в датчике-распределителе 2 зажигания.
Датчик-распределитель зажигания – типа 40.3706 или 40.3706–01, четырехискровой, неэкранированный, с вакуумным и центробежным регуляторами опережения зажигания, со встроенным микроэлектронным датчиком управляющих импульсов.
Коммутатор – типа 3620.3734, или 76.3734, или RT1903, или PZE4022. Он преобразует управляющие импульсы датчика в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания.
Катушка зажигания – типа 3122.3705 с замкнутым магнитопроводом, сухая или типа 8352.12 – маслонаполненная, герметизированная с разомкнутым магнитопроводом.
Свечи зажигания – типа FE65PR, или FE65CPR, или А17ДВР, или А17ДВРМ, или А17ДВРМ1 с помехоподавительными резисторами.
Выключатель зажигания – типа 2110–3704005 или KZ–881 с противоугонным запорным устройством, с блокировкой против повторного включения стартера без предварительного выключения зажигания, и с подсветкой гнезда.
|
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.
|
Рис. 7–20. Метки для установки момента зажигания: 1 – шкала; 2 – метка на маховике |
Для проверки на автомобиле момента зажигания имеется шкала 1 (рис. 7–20) в люке картера сцепления и метка 2 на маховике. Одно деление шкалы соответствует 1о поворота коленчатого вала. При совмещении метки на маховике со средним (длинным) делением шкалы поршни первого и четвертого цилиндров находятся в в.м.т.
Проверить и установить момент зажигания можно с помощью стробоскопа, действуя в следующем порядке:
– соедините зажим «плюс» стробоскопа с клеммой «плюс» аккумуляторной батареи, зажим массы – с клеммой «минус» аккумуляторной батареи, а зажим датчика стробоскопа присоедините к проводу высокого напряжения 1-го цилиндра;
– запустите двигатель и направьте мигающий поток света стробоскопа в люк картера сцепления; если момент зажигания установлен правильно, то при холостом ходе двигателя метка на маховике должна находиться в положении, соответствующем данным приложения 3.
Для регулировки момента зажигания остановите двигатель, ослабьте гайки крепления датчика-распределителя зажигания и поверните его на необходимый угол. Для увеличения угла опережения зажигания корпус датчика-распределителя следует повернуть по часовой стрелке, а для уменьшения – против часовой стрелки (если смотреть со стороны крышки датчика-распределителя зажигания). Затяните гайки крепления и снова проверьте установку момента зажигания.
|
Рис. 2–21. Держатель заднего сальника коленчатого вала. Стрелками показаны выступы для центрирования держателя относительно фланца коленчатого вала |
Для удобства регулировки момента зажигания на фланце датчика-распределителя зажигания имеются деления и знаки «+» и «–», а на корпусе вспомогательных агрегатов – установочный выступ (рис. 2–21). Одно деление на фланце соответствует восьми градусам поворота коленчатого вала.
Если имеется диагностический стенд с осциллоскопом, то с его помощью тоже можно легко проверить установку момента зажигания, руководствуясь инструкцией по эксплуатации стенда.
Проверка приборов зажигания на стенде
Датчик-распределитель зажигания
Проверка работы. Установите датчик-распределитель зажигания на контрольно-испытательный стенд для проверки электрических приборов и соедините его с электродвигателем, имеющим регулируемую частоту вращения.
Соедините выводы датчика-распределителя зажигания с катушкой зажигания, с коммутатором и с аккумуляторной батареей стенда аналогично схеме системы зажигания автомобиля. Четыре клеммы крышки соедините с искровыми разрядниками, зазор между электродами которых регулируется.
Установите зазор 5 мм между электродами разрядников, включите электродвигатель стенда и вращайте валик датчика-распределителя несколько минут по часовой стрелке с частотой 2000 мин-1. Затем увеличьте зазор между электродами до 10 мм и следите, нет ли внутренних разрядов в датчике-распределителе. Они выявляются по звуку или по ослаблению и перебою искрения на разряднике испытательного стенда.
Во время работы датчик-распределитель зажигания не должен производить шума при любой частоте вращения валика.
|
Рис. 7–22. Схема для снятия характеристик датчика-распределителя зажигания на стенде: 1 – коммутатор; 2 – датчик-распределитель зажигания; А – к клемме «плюс» стенда; В – к клемме «прерыватель» стенда |
Снятие характеристик автоматического опережения зажигания. Установите датчик-распределитель зажигания на стенд, соедините его выводы с выводами «3», «5» и «6» коммутатора 1 (рис. 7–22) стенда. Вывод «4» коммутатора соедините с клеммой «плюс» стенда, а вывод «1» – с клеммой «прерыватель» стенда. Установите зазор 7 мм между электродами разрядника.
Включите электродвигатель стенда и вращайте валик датчика-распределителя зажигания с частотой 500–600 мин-1. По градуированному диску стенда отметьте значение в градусах, при котором наблюдается одно из четырех искрений.
|
Рис. 7–23. Характеристика центробежного регулятора датчика-распределителя зажигания: А – угол опережения зажигания, град; n – частота вращения валика датчика-распределителя зажигания, мин –1 |
Повышая ступенчато частоту вращения на 200–300 мин-1, определяйте по диску число градусов опережения зажигания, соответствующее частоте вращения валика датчика-распределителя зажигания. Полученную характеристику центробежного регулятора опережения зажигания сопоставьте с характеристикой на рис. 7–23.
Если характеристика отличается от приведенной на рисунке, то ее можно привести в норму подгибанием стоек пружин грузиков центробежного регулятора. До 1250 мин-1 – подгибайте стойку тонкой пружины, а свыше 1250 мин-1 – толстой. Для уменьшения угла увеличивайте натяжение пружин, а для увеличения – уменьшайте.
Для снятия характеристики вакуумного регулятора опережения зажигания соедините штуцер вакуумного регулятора с вакуумным насосом стенда.
Включите электродвигатель стенда и вращайте валик датчика-распредели-теля зажигания с частотой 1000 мин-1. По градуированному диску отметьте значение в градусах, при котором происходит одно из четырех искрений.
|
Рис. 7–24. Характеристика вакуумного регулятора датчика-распределителя зажигания: А – угол опережения зажигания, град; Р – разрежение, гПа (мм рт. ст.) |
Плавно увеличивая разрежение, через каждые 26,7 гПа (20 мм рт. ст.) отмечайте число градусов опережения зажигания относительно первоначального значения. Полученную характеристику сравните с характеристикой на рис. 7–24.
Обратите внимание на четкость возврата в исходное положение после снятия вакуума пластины, на которой закреплен бесконтактный датчик.
Проверка бесконтактного датчика. С выхода датчика снимается напряжение, если в его зазоре находится стальной экран. Если экрана в зазоре нет, то напряжение на выходе датчика близко к нулю.
|
Рис. 7–25. Схема для проверки бесконтактного датчика на снятом датчике-распределителе зажигания: 1 – датчик-распределитель зажигания; 2 – резистор 2 кОм; 3 – вольтметр с пределом шкалы не менее 15 В и внутренним сопротивлением не менее 100 кОм; 4 – штепсельный разъем, присоединяемый к датчику-распределителю зажигания |
На снятом с двигателя датчике-распределителе зажигания датчик можно проверить по схеме, приведенной на рис. 7–25, при напряжении питания 8–14 В.
Медленно вращая валик датчика-распределителя зажигания, измерьте вольтметром напряжение на выходе датчика. Оно должно резко меняться от минимального (не более 0,4 В) до максимального, которое должно быть не более чем на 3 В меньше напряжения питания.
|
Рис. 7–26. Схема для проверки бесконтактного датчика на автомобиле: 1 – датчик-распределитель зажигания; 2 – переходный разъем с вольтметром, имеющим предел шкалы не менее 15 В и внутреннее сопротивление не менее 100 кОм; 3 – штепсельный разъем, присоединяемый к датчику-распределителю зажигания; 4 – жгут проводов автомобиля |
На автомобиле датчик можно проверить по схеме, приведенной на рис. 7–26. Между штепсельным разъемом датчика-распределителя зажигания и разъемом жгута проводов подключается переходной разъем 2 с вольтметром. Включите зажигание и, медленно поворачивая специальным ключом коленчатый вал, вольтметром проверьте напряжение на выходе датчика. Оно должно быть в указанных выше пределах.
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
|
Рис. 7–27. Схема для проверки коммутатора: 1 – разрядник; 2 – катушка зажигания; 3 – коммутатор; 4 – резистор 0,01 Ом ±1%, не менее 20 Вт; А – к генератору прямоугольных импульсов; В – к осциллографу |
Коммутатор проверяется с помощью осциллографа и генератора прямоугольных импульсов по схеме, приведенной на рис. 7–27. Выходное сопротивление генератора должно быть 100–500 Ом. Осциллограф желательно применять двухканальный. 1-й канал – для импульсов генератора, а 2-й – для импульсов коммутатора.
|
Рис. 7–28. Форма импульсов на экране осциллографа: I – импульсы коммутатора; II – импульсы генератора; А – время накопления тока; В – максимальная величина тока |
На клеммы «3» и «6» коммутатора подаются прямоугольные импульсы, имитирующие импульсы датчика. Частота импульсов от 3,33 до 233 Гц, а скважность (отношение периода к длительности импульса Т/Ти) равна 3. Максимальное напряжение Umax – 10 В, а минимальное Umin – не более 0,4 В (рис. 7–28, II). У исправного коммутатора форма импульсов тока должна соответствовать осциллограмме I.
Для коммутаторов 3620.3734 и 76.3734 при напряжении питания (13,5±0,5) В величина силы тока (В) должна быть 7,5–8,5 А. Время накопления тока (А) не нормируется.
Для коммутатора RT1903 при напряжении питания (13,5±0,2) В и частоте импульсов 25 Гц сила тока составляет 7–8 А, а время накопления тока 5,5–11,5 мс.
Для коммутатора PZE4022 при напряжении питания (14±0,3) В и частоте 25 Гц величина силы тока составляет 7,3–7,7 А, а время накопления тока не нормируется.
Если форма импульсов коммутатора искажена, то могут быть перебои с искрообразованием или оно может происходить с запаздыванием. Двигатель будет перегреваться и не развивать номинальной мощности.
Свечи зажигания
Свечи зажигания с нагаром или загрязненные перед испытанием очистите на специальной установке струей песка и продуйте сжатым воздухом. Если нагар светло-коричневого цвета, то его можно не удалять, так как он появляется на исправном двигателе и не нарушает работы системы зажигания.
После очистки осмотрите свечи и отрегулируйте зазор между электродами. Если на изоляторе свечи имеются сколы, трещины или повреждена приварка бокового электрода, то свечу замените.
Зазор (0,7–0,8 мм) между электродами свечи проверяйте круглым проволочным щупом. Проверять зазор плоским щупом нельзя, так как при этом не учитывается выемка на боковом электроде, которая образуется при работе свечи. Зазор регулируйте подгибанием только бокового электрода свечи.
Испытание на герметичность. Вверните свечу в соответствующее гнездо на стенде и затяните динамометрическим ключом моментом 31,4–39,2 Н·м (3,2–4 кгс·м). Создайте в камере стенда давление 2 МПа (20 кгс/см2).
Накапайте из масленки на свечу несколько капель масла или керосина; если герметичность нарушена, то будут выходить пузырьки воздуха, обычно между изолятором и металлическим корпусом свечи.
Электрическое испытание. Вверните свечу в гнездо на стенде и затяните указанным выше моментом. Отрегулируйте зазор между электродами разрядника на 12 мм, что соответствует напряжению 18 кВ, а затем насосом создайте давление 0,6 МПа (6 кгс/см2).
Установите наконечник провода высокого напряжения на свечу и подайте на нее импульсы высокого напряжения.
Если в окуляре стенда наблюдается полноценная искра, то свеча считается отличной.
Если искрение происходит между электродами разрядника, то следует понизить давление в приборе и проверить, при каком давлении наступает искрообразование между электродами свечи. Если оно начинается при давлении ниже 0,3 МПа (3 кгс/см2), то свеча – дефектная.
Допускается несколько искрений на разряднике; если искрообразование отсутствует на свече и на разряднике, то надо полагать, что на изоляторе свечи имеются трещины и что разряд происходит внутри, между массой и электродами. Такая свеча выбраковывается.
Выключатель зажигания
|
Рис. 7–29. Схема соединений выключателя зажигания (при вставленном ключе). У выключателя зажигания KZ–881 вместо лампы накаливания применяется светодиод |
У выключателя зажигания проверяется правильность замыкания контактов при различных положениях ключа (табл. 7–5), и работа противоугонного устройства. Напряжение от аккумуляторной батареи и генератора подводится к контакту «30» (рис. 7–29).
Таблица 7–5
Включаемые цепи при различных положениях ключа
Запорный стержень противоугонного устройства должен выдвигаться, если ключ установить в положение 0 (выключено) и вынуть из замка. Запорный стержень должен утапливаться после поворота ключа из положения 0 (выключено) в положение I (зажигание). Ключ должен выниматься из замка только в положении 0.
Блокировочное устройство против повторного включения стартера не должно допускать повторный поворот ключа из положения I (зажигание) в положение II (стартер). Такой поворот должен быть возможен только после предварительного возвращения ключа в положение 0 (выключено).
Контакты микровыключателя должны быть разомкнуты при извлеченном ключе в положении 0 (выключено) и замкнуты при вставленном ключе во всех положениях.
Проверка элементов для подавления радиопомех
К элементам для подавления радиопомех относятся:
– резистор в роторе датчика-распределителя зажигания. Величина сопротивления резистора 1 кОм;
– провода высокого напряжения с распределенным сопротивлением (2550±270) Ом/м;
– резисторы величиной 4–10 кОм в свечах зажигания;
– конденсатор емкостью 2,2 мкФ, расположенный в генераторе.
Исправность проводов и резисторов проверяется омметром. Проверка конденсатора описана в подразделе «Генератор».
Ремонт датчика-распределителя зажигания
Снятие.
Затормозите автомобиль стояночным тормозом и отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
Выньте заглушку из смотрового люка картера сцепления. Вращая коленчатый вал за болт крепления шкива, поверните его до совмещения метки на маховике со средним делением шкалы (см. рис. 7–20).
Отсоедините от датчика-распределителя зажигания провода и вакуумный шланг. Отверните гайки крепления, снимите кронштейн крепления высоковольтных проводов и датчик-распределитель зажигания.
Установка.
Валик датчика-распределителя зажигания соединяется с хвостовиком распределительного вала только в одном положении. Поэтому перед установкой поверните валик датчика-распределителя зажигания в такое положение, чтобы кулачки муфты валика находились против пазов распределительного вала.
|
Рис. 7–21. Установка датчика-распределителя зажигания. Стрелкой показан установочный выступ на корпусе вспомогательных агрегатов |
Смажьте моторным маслом и наденьте на фланец датчика-распределителя зажигания уплотнительное кольцо. Установите датчик-распределитель зажигания на корпус вспомогательных агрегатов в таком положении, чтобы среднее деление на фланце датчика-распределителя зажигания находилось против установочного выступа на корпусе вспомогательных агрегатов (см. рис. 7–21). Установите кронштейн крепления проводов высокого напряжения. Закрепите кронштейн и датчик-распределитель зажигания гайками.
Присоедините к датчику-распределителю зажигания провода и вакуумный шланг.
Проверьте и отрегулируйте момент зажигания.
Разборка. Для замены каких-либо деталей разборку производите в следующем порядке:
|
Рис. 7–30. Детали датчика-распределителя зажигания: 1 – муфта; 2 – корпус; 3 – вакуумный регулятор; 4 – центробежный регулятор; 5 – бесконтактный датчик; 6 – опорная пластина датчика с подшипником; 7 – держатель переднего подшипника валика; 8 – крышка; 9 – ротор; 10 – защитный экран; 11 – держатель переднего подшипника валика в сборе с опорной пластиной датчика; 12 – шайба крепления проводов; 13 – ведомая пластина центробежного регулятора с экраном; 14 – валик с ведущей пластиной центробежного регулятора; 15 – грузики; 16 – сальник |
– снимите крышку 8 (рис. 7–30), ротор 9 и защитный экран 10;
– отсоедините тягу вакуумного регулятора 3 от опорной пластины 6 датчика, отверните винты крепления и снимите вакуумный регулятор;
– отверните винты крепления и снимите опорную пластину 6 в сборе с датчиком 5 и держателем 7;
– снимите пружину с муфты 1, удалите штифт и снимите с валика муфту и регулировочные шайбы;
– выньте из корпуса 2 валик с центробежным регулятором 4 и шайбами.
Сборка —
производится в порядке, обратном разборке. При сборке необходимо обеспечить подбором регулировочных шайб осевой свободный ход валика не более 0,35 мм.
carmanz.com
Бесконтактная система зажигания | whatisvehicle
Принцип действия бесконтактной системы зажигания заключается в следующем: При включенном зажигании и вращающемся коленвале двигателя датчик-распределитель выдает импульсы напряжения на коммутатор, который преобразует их в прерывистые импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания. В момент прерывания тока в первичной обмотке индуктируется ток высокого напряжения во вторичной обмотке. Ток высокого напряжения идет от катушки зажигания по проводу через угольный контакт на пластину ротора, и затем через клемму крышки распределителя по проводу высокого напряжения, в наконечнике которого установлен помехоподавительный экран, попадает на соответствующую свечу зажигания и воспламеняет рабочую смесь в цилиндре.
Наибольшее распространение получили магнитоэлектрические датчики — индукционные(системы с ними маркируются TSZi) и датчики Холла(системы с ними маркируются TSZh).
Система небезопасна и требует осторожности. Если, например, отсоединить провод от свечи — может «сгореть» коммутатор или распределитель.
Прежде, давайте разберём эти два датчика, что же они представляют из себя?
Работа индуктивного датчика положения основана на изменении индукции чувствительного элемента при изменении зазора между ним и ферромагнитным движущимся объектом.
Ферромагнитный объект — объект, обладающий ферромагнитными свойствами(т.е. оно активно притягивает к себе магнит и активно притягивается магнитом).
В индуктивном датчике имеются катушка из обмотки провода и магнит. В качестве сопряженной детали используется ротор, состоящий из пластин определенного размера.
1 – индуктивный датчик; 2 – пластины ротора
Каждый раз, когда пластина ротора проходит около датчика импульсов, изменяется магнитное поле, в результате чего в обмотке катушки индуцируется импульсное напряжение.
Индуктивный датчик вырабатывает сигнал, близкий к синусоидальному, поэтому его приходится преобразовывать в форму, более удобную для управления током в первичной обмотке (то есть сигнал датчика искусственно преобразуется в форму, близкую к прямоугольной, увеличивается крутизна фронта и спада, обрезается верхушка импульса и т.п.).
Магнитоэлектрический датчик Холла получил свое название по имени Э.Холла, американского физика, открывшего в 1879 г. важное гальваномагнитное явление.
Суть данного явления заключалась в следующем: Если на полупроводник, по которому (вдоль) протекает ток, воздействовать магнитным полем, то в нем возникает поперечная разность потенциалов (ЭДС Холла). Возникающая поперечная ЭДС может иметь напряжение только на 3 В меньше, чем напряжение питания.
а — нет магнитного поля, по полупроводнику протекает ток питания — АВ; б — под действием магнитного поля — Н появляется ЭДС Холла — ЕF; в — датчик Холла
Датчик Холла имеет щелевую конструкцию. С одной стороны щели расположен полупроводник, по которому при включенном зажигании протекает ток, а с другой стороны — постоянный магнит. В щель датчика входит стальной цилиндрический экран с прорезями. При вращении экрана, когда его прорези оказываются в щели датчика, магнитный поток воздействует на полупроводник с протекающим по нему током и управляющие импульсы датчика Холла подаются в коммутатор, в котором они преобразуются в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания.
Датчик состоит из постоянного магнита(2), пластины полупроводника(3) и микросхемы. Между пластинкой(3) и магнитом(2) имеется зазор(4). В зазоре датчика находится стальной экран(1) с прорезями. Когда через зазор проходит прорезь экрана, то на пластинку полупроводника действует магнитное поле и с нее снимается разность потенциалов. Если же в зазоре находится тело экрана, то магнитные силовые линии замыкаются через экран и на пластинку не действуют. В этом случае разность потенциалов на пластинке не возникает.
1 — свечи зажигания; 2 — датчик-распределитель, 3 — коммутатор, 4 — катушка зажигания
Данные системы являются бесконтактными системами зажигания с нерегулируемым временем накопления энергии. Бесконтактная система зажигания с нерегулируемым временем накопления энергии принципиально отличается от контактно-транзисторной только тем, что в ней контактный прерыватель заменен бесконтактным датчиком. На рисунке ниже приведена электрическая схема системы:
Принцип работы: Сигнал с обмотки L магнитоэлектрического датчика через диод VD2, пропускающий только положительную полуволну напряжения, и резисторы R2, R3 поступает на базу транзистора VT1. Транзистор открывается, шунтирует переход база-эмиттер транзистора \/Т2, который закрывается. Закрывается и транзистор VT3, ток в первичной обмотке катушки зажигания прерывается, и на выходе вторичной обмотки возникает высокое напряжение. В отрицательную полуволну напряжения транзистор VT1 закрыт, открыты VT2 и VT3, и ток начинает протекать через первичную обмотку Катушки возбуждения. Очевидно, что число пар полюсов датчика должно соответствовать числу цилиндров двигателя.
Цепь R3-C1 осуществляет фазосдвигающие функций, компенсирующие фазовое запаздывание протекания тока в базе транзистора VT1 из-за значительной индуктивности обмотки датчика L, чем снижается погрешность момента искрообразования.
Стабилитрон VD3 и резистор R4 защищают схему коммутатора от повышенного напряжения в аварийных режимах, так как, если напряжение в бортовой цепи превышает 18 В, цепочка начинает пропускать ток, транзистор VT1 открывается и закрывается выходной транзистор VT3. Цепями защиты от опасных импульсов напряжения служат конденсаторы СЗ, С4, С5, С6; диод VD4 защищает схему от изменения полярности бортовой сети. Форма и величина выходного напряжения магнитоэлектрического датчика изменяются с частотой вращения, что влияет на момент искрообразования.
1 — свечи зажигания; 2 — датчик-распредепитель; 3 — коммутатор; 4 — генератор; 5 — аккумуляторная батарея; 6 — монтажный блок; 7 — репе зажигания; 8 — катушка зажигания; 9 — датчик Холла
Данные системы являются системами зажигания с регулированием времени накопления энергии. Данная система зажигания пришла на смену TSZi, чтобы исправить 2 недостатка:
- Форма и величина выходного напряжения магнитоэлектрического датчика изменяются с частотой вращения, что влияет на момент искрообразования.
- Уменьшение вторичного напряжения при росте частоты вращения коленчатого вала. Поэтому более перспективна система с регулированием времени накопления энергии.
На рисунке представлена электрическая схема системы зажигания с датчиком Холла:
Стабилизация величины вторичного напряжения достигается в схеме двумя путями — во-первых, регулированием времени нахождения транзистора VT1 в открытом состоянии, т.е. времени включения первичной цепи обмотки зажигания в сеть, во-вторых, ограничением величины тока в первичной цепи величиной около 8 А. Последнее, кроме того, предотвращает перегрев катушки.
Принцип работы: С датчика Холла на вход коммутатора приходит сигнал прямоугольной формы, величина которого приблизительно на 3 В меньше напряжения питания, а длительность, соответствует прохождению выступов экрана мимо чувствительного элемента датчика. Нижний уровень сигнала 0,4 В соответствует прохождению прорези. В момент перехода от высокого уровня к низкому происходит искрообразование.В микросхеме коммутатора сигнал в блоке формирования периода, накопления энергии сначала инвертируется, затем интегрируется. На выходе интегратора образуется пикообразное напряжение, величина которого тем больше, чем меньше частота вращения двигателя. Это напряжение поступает на вход компаратора, на другой вход которого подано опорное напряжение. Компаратор преобразует величину напряжения во время. Сигнал на входе компаратора имеет место тогда, когда величина пилообразного напряжения достигает опорного и превышает его. При большой частоте вращения величина пилообразного напряжения мала, соответственно мала и длительность сигнала на выходе компаратора. С исчезновением выходного сигнала компаратора через схему управления открывается транзистор VT1, и первичная .цепь зажигания включается в сеть. Следовательно, время накопления энергии в катушке соответствует времени отсутствия сигнала на выходе компаратора. Уменьшение длительности выходного сигнала компаратора позволяет увеличить относительную величину времени накопления энергии и тем самым стабилизировать ее абсолютное значение.
Блок ограничения силы выходного тока срабатывает по сигналу, снимаемому с резисторов, включенных последовательно в первичную цепь зажигания. Если этот сигнал достигает уровня соответствующего силе тока 8 А, блок переводит выходной транзистор в активное состояние с фиксированием этой величины тока.
Блок безискровой отсечки отключает катушку зажигания в случае, если включено электропитание, но вал двигателя неподвижен. При этом, если при остановленном двигателе выходное напряжение датчика соответствует низкому уровню, катушка отключается сразу, в противном случае отключение происходит через 2 — 5 с.
Схема насыщена элементами защиты от всплесков напряжения и включения обратной полярности питания. Регулировка угла опережения зажигания осуществляется традиционными способами, т.е. центробежным и вакуумным регуляторами.
Давайте обобщим всё прочитанное. Не смотря на разность датчиков, системы схожи в построении и различаются внутренним устройством некоторых компонентов. Давайте взглянем на систему и опишем последовательно работу:
Итак, водитель поворачивает ключ в замке зажигания, тем самым замыкая цепь. Ток начинает поступать из аккумулятора по замкнутому замку зажигания.
Можно сказать, что питаниец цепи происходит по схеме Аккумулятор->Стартер->Генератор. При нахождении ключа в положении «стартер» замыкаются контакты 50 и 30. Электрический ток поступает на реле стартера. Там появляется магнитное поле, что приводит к тому, что бендикс стартера вводится в зацепление с шестернёй маховика. Включается электродвигатель стартера и он начинает крутит маховик. Тот в свою очередь начинает раскручиваться и при достижении скорости, большей чем допустимая скорость вращения вала шестерни стартера привод стартера выводит её из зацепления. В свою очередь, вращение коленчатого вала передаётся на вращение вала генератора, что в свою очередь приводит к выработке электрического тока на нём, который питает бортовую сеть автомобиля и подзаряжает аккумулятор.
1 — свечи зажигания; 2 — датчик-распределитель; 3 — распределитель; 4 — датчик импульсов; 5 — коммутатор; 6 — катушка зажигания; 7 — монтажный блок; 8 — реле зажигания; 9 — выключатель зажигания; А — к клемме генератора.
Электрический ток поступает на первичную обмотку катушки зажигания(6). Коммутатор, получая сигнал с датчика(4), прерывает или наоборот включает первичную обмотку. Когда протекание тока по первичной обмотке прерывается, то во вторичной обмотке вознекате ток высокого напряжение, который подаётся по высоковольтному проводу на распределитель. Распределитель, вал которого приводится в движение от шестерни привода масляного насоса или коленчатого вала(зависит от конкретного устройства двигателя) распределяет искру по свечам, тем самым воспламеняя смесь в нужном цилиндре двигателя в нужное время.
Понравилось это:
Нравится Загрузка…
whatisvehicle.wordpress.com