Бесконтактно-транзисторная система зажигания
БТСЗ начали применять с 80-х годов. Если в КСЗ прерыватель непосредственно размыкает первичную цепь, в КТСЗ – цепь управления, то в БТСЗ (рис.54-56) прерывателя нет и управление становится бесконтактным. В этих системах транзисторный коммутатор, прерывающий цепь первичной обмотки катушки зажигания, срабатывает под воздействием электрического импульса, создаваемого бесконтактным датчиком.
БТСЗ– это системы зажигания повышенной энергии (до 50 мДж) и высокого напряжения пробоя (не менее 30 кВ). В БТСЗ вместо прерывателя-распределителя применяется датчик-распределитель.
Все виды датчиков, используемых в БТСЗ, делят на параметрические и генераторные.
Рис. 54. Принципиальная схема бесконтактно- транзисторной системы зажигания (БТСЗ) с индукционным датчиком:
1 — свечи зажигания; 2 — датчик-распределитель, 3 — коммутатор, 4 — катушка зажигания
В параметрических датчиках изменяются те или иные параметры управляющей (базовой) цепи (сопротивление, индуктивность или емкость), в связи с чем изменяется сила тока базы транзистора.
Генераторные датчики (магнитоэлектрические, фотоэлектрические и др.) являются источниками питания управляющей цепи. Наибольшее распространение получили магнитоэлектрические датчики – индукционные (ГАЗ, УАЗ) и датчики Холла (ВАЗ). Магнитоэлектрический индукционный датчик представляет собой однофазный генератор переменного тока с ротором на постоянных магнитах (см. Рис. 54). Число пар полюсов ротора соответствует числу цилиндров двигателя. Число периодов изменения напряжения за два оборота, например, четырехтактного двигателя, соответствует числу его цилиндров. Положительные полупериоды этого напряжения открывают транзистор формирующего первичный ток каскада коммутатора бесконтактной системы зажигания, что соответствует моменту искрообразования.
При малых частотах вращения коленчатого вала создаваемого напряжения недостаточно для переключения транзистора. Для устранения этого недостатка вводят специальный формирующий каскад. В результате средний потребляемый ток в схеме с индукционным датчиком довольно большой (6-8 А). Поэтому, на малой частоте вращения холостого хода не избежать разрядки аккумулятора.
| Рис.55. Бесконтактно- транзисторная система зажигания 1 — свечи зажигания; 2 — датчик-распределитель; 3 — коммутатор; 4 — генератор; 5 — аккумуляторная батарея; 6 — монтажный блок; 7 — реле зажигания; 8 — катушка зажигания: 9 — датчик Холла | Рис. 56. Бесконтактно-транзисторная система зажигания (фрагмент): 1 -свечи зажигания. 2 — датчик Холла. 3 — коммутатор, 4 — датчик-распределитель. 5 — катушка зажигания |
Например, при КСЗ, если выйдет из строя генератор, на аккумуляторной батарее можно проехать сотни километров, при рассматриваемой БТСЗ с индукционным датчиком – не более десятка.
В случае работы системы с датчиком Холла время накопления энергии в катушке зажигания остается постоянным независимо oт частоты вращения коленчатого вала, т.е. энергия искры практически не зависит от оборотов двигателя и напряжения бортовой сети.
Устройство коммутатора для таких бесконтактных систем достаточно сложное (в нем есть микросхема, силовой транзистор, а также несколько резисторов, стабилитроны и конденсаторы). Энергия искры в три-четыре раза больше, чем в КСЗ. Система небезопасна и требует осторожности. Если, например, отсоединить провод от свечи – может «сгореть» коммутатор или распределитель.
Магнитоэлектрический датчик Холла получил свое название по имени Э.Холла, американского физика, открывшего в 1879 г. важное гальва-номагнитное явление
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 3В меньше, чем напряжение питания.
Бесконтактные клавишные переключатели на основе эффекта Холла применялись за рубежом довольно широко уже с начала 70-х годов. Достоинства этого переключателя – высокая надежность и долговечность, малые габариты, а недостатки – постоянное потребление энергии и сравнительно высокая стоимость.
Рассмотрим полупроводниковую пластинку размером 5×5 мм (рис. 57 а).
Рис.57. Принцип действия импульсного генератора Холла:
а — нет магнитного поля, по полупроводнику протекает ток питания – АВ; б — под действием магнитного поля — Н появляется ЭДС Холла — EF; в — датчик Холла
Если по пластинке между двумя параллельными сторонами пропустить ток и одновременно поднести к ней постоянный магнит, а к двум другим сторонам квадрата подсоединить провода, то получим генератор Холла (рис. 55.б). Если между магнитом и полупроводником поместить перемещающийся экран с прорезями, получим импульсный генератор 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.
Если сравнить транзисторные системы зажигания (КТСЗ и БТСЗ), то их «внешнее отличие» только в том, что у первой кулачок с четырьмя выступами и контакты прерывателя, а у второй – экран с четырьмя прорезями и датчик Холла.
Основные достоинства БТСЗ относительно контактных систем очевидны.
Во-первых, отсутствие контактов прерывателя.
Во-вторых, так как нет размыкания контактов кулачком и нет биения и вибрации ротора распределителя – не нарушается равномерность распределения искры по цилиндрам.
В-третьих, повышенная энергия разряда в свече при БТСЗ надежно обеспечивает воспламенение горючей смеси в цилиндрах двигателя. Это особенно важно при разгоне, когда условия для воспламенения смеси неблагоприятны из-за ее временного обеднения, не компенсируемого ускорительным насосом. Примерно на 20% снижается содержание СО в отработавших газах и на 5% расход топлива.
В-четвертых, обеспечивается уверенный пуск холодного двигателя при низких температурах при падении напряжения до 6 В. На схеме БТСЗ (см. рис. 55) показано реле зажигания 7 и дан фрагмент монтажного блока 6, который появился на автомобиле в связи со значительным усложнением схемы электрооборудования. Общей тенденцией развития схем электрооборудования является широкое применение электронных устройств. Электронные блоки (процессоры, контроллеры, микро-ЭВМ), обработав по заложенным в них программам (алгоритмам) сведения, поступающие от различных датчиков, выдают команды на обмотки реле релейного блока. Релейный блок подает уже ток силового питания различным устройствам.
Источник
Электронное зажигание (бесконтактное): схема устройства и особенности работы
Бесконтактная система зажигания представляет собой более совершенную систему по сравнению с контактно-транзисторным зажиганием. Основная особенность – вместо контактного прерывателя использован бесконтактный датчик. Другими словами, конструкция прерывателя распределителя исключает наличие контактов. В результате такие системы получили название бесконтактные.
При этом установка бесконтактного зажигания возможна даже на тех автомобилях, где изначально стоит контактная система. По этой причине данное решение пользуется большим спросом среди владельцев отечественных авто (например, бесконтактное зажигание ВАЗ). Далее мы рассмотрим, как устроено и работает зажигание электронное, а также какие преимущества системы зажигания данного типа можно выделить.
Система зажигания: бесконтактное зажигание
Итак, бесконтактная система повышает мощность двигателя, уменьшает расход горючего, снижает токсичность выхлопа и т.д. Это становится возможным благодаря тому, что разряд отличается более высоким напряжением (30 тысяч вольт.). В свою очередь, мощная искра позволяет смеси сгорать более эффективно и полноценно.
Если иначе, отсутствие контактов позволяет подать ток на первичную обмотку катушки зажигания через полупроводниковый коммутатор, в результате чего энергия искры больше и удается получить большее напряжение на вторичной обмотке катушки. В среднем, показатель составляет до 10 кВ;
Еще следует добавить, что обслуживать бесконтактное зажигание проще, так как сбои возникают не часто, а сама система нуждается в обслуживании намного реже. Бесконтактное зажигание не нуждается в чистке и регулировке.
Также для нормальной работы электронного зажигания требуется меньше энергии АКБ. Это значит, что «с толкача» двигатель удается завести даже тогда, когда аккумулятор сильно разряжен. Дело в том, что после включения зажигания компоненты практически не потребляют энергию аккумулятора.
Если сравнивать с контактным зажиганием, энергия в этом случае потребляется тогда, когда контакты прерывателя замкнуты, катушка зажигания греется даже при заглушенном моторе. По конструкции бесконтактная система зажигания включает в себя несколько элементов. Если рассматривается схема зажигания данного типа, она включает в себя:
- питание;
- выключатель зажигания,
- датчик импульсов;
- транзисторный коммутатор;
- катушка зажигания;
- распределитель;
- свечи зажигания;
Распределитель зажигания соединяется со свечами посредством ВВ – проводов (высоковольтные свечные провода зажигания). На деле, устройство бесконтактной системы зажигания напоминает схему контактного зажигания, однако есть и отдельные элементы (датчик импульсов, транзисторный коммутатор).
- Начнем с того, что датчик импульсов (импульсный датчик)создает электрические импульсы. Такие импульсы имеют низкое напряжение. Датчик может быть датчиком Холла, а также индуктивным или оптическим.
При этом самым распространенным в бесконтактной системе зажигания является датчик импульсов на эффекте Холла. В двух словах, датчик работает за счет появления поперечного напряжения в пластине проводника с электрическим током под действием магнитного поля.
- Сам датчик Холла включает в себя постоянный магнит, полупроводниковую пластину с микросхемой, а также металлический экран с особыми прорезями. Через прорези в экране проходит магнитное поле, в полупроводниковой пластине возникает напряжение.
Также экран не позволяет магнитному полю проникать постоянно, в результате чего нет напряжения на полупроводниковой пластине. Получается, благодаря чередованию прорезей в экране создаются импульсы низкого напряжения.
Импульсный датчик соединен с распределителем, образуя единый датчик-распределитель. Датчик напоминает прерыватель-распределитель, приводится в действие от коленвала ДВС.
- Еще одним элементом является транзисторный коммутатор. Данный элемент необходим для того, чтобы прерывать ток в цепи первичной обмотки катушки зажигания.
Прерывание осуществляется благодаря сигналам импульсного датчика (за счет чередующегося отпирания, а также запирания выходного транзистора).
Бесконтактная система зажигания: принцип работы
Рассмотрев устройство и составные элементы, можно перейти к тому, как работает бесконтактное зажигание. Прежде всего, когда вращается коленвал двигателя, происходит формирование импульсов напряжения от датчика-распределителя. Импульсы передаются на транзисторный коммутатор.
В свою очередь, коммутатор формирует импульсы тока в цепи первичной обмотки катушки зажигания. В тот момент, когда происходит прерывание тока, осуществляется индуцирование тока высокого напряжения на вторичной обмотке катушки.
Когда обороты коленвала увеличиваются, происходит регулировка УОЗ (угол опережения зажигания) за счет центробежного регулятора опережения зажигания. Если меняется нагрузка на мотор, угол опережения зажигания меняется за счет вакуумного регулятора опережения зажигания.
Неисправности бесконтактной системы зажигания: признаки и причины
Как и любое другое решение, бесконтактная система зажигания имеет как плюсы, так и минусы. Среди основных недостатков можно выделить то, что надежность некоторых составных элементов (особенно при условии использования дешевых аналогов) может быть низкой.
Само собой, неисправности системы зажигания сразу сказываются на работе двигателя. При этом важно обращать внимание на такие признаки:
- Запуск двигателя затруднен или невозможен (вероятны проблемы со свечами, ВВ-проводами, катушкой зажигания и т.д.);
- Также на сбои в системе зажигания указывает то, что на холостом ходу мотор работает нестабильно. Это может быть вызвано пробоями в крышке датчика-распределителя, неисправностями транзисторного коммутатора или самого датчика-распределителя;
- Отмечен большой расход бензина, падение мощности двигателя, пропуски зажигания и т.д. В этом случае может быть поломка центробежного регулятора опережения зажигания, сбои в работе вакуумного регулятора опережения зажигания и т.д.
Также добавим, что бесконтактная система традиционно имеет слабые места. Это в полной мере касается коммутаторов, особенно старого образца. Еще может подводить катушка.
На практике, нужно приобретать модифицированный коммутатор, а также лучше изделие иностранного производства. Такое решение «ходит» дольше, но и его срок службы, к сожалению, в отдельных случаях может оказаться не большим.
Так или иначе, важно понимать, что использование элементов системы зажигания низкого качества вполне может привести к проблемам. Например, установка неподходящих или проблемных свечей зажигания, несвоевременная их замена, использование дешевых катушек зажигания или неисправных высоковольтных проводов может влиять на исправность и состояние других элементов системы и на работу ДВС в целом.
Также нельзя исключать и воздействие других факторов (повреждения, попадание жидкостей, окисление и т.п.). Например, при мойке двигателя элементы системы зажигания нужно отдельно изолировать, в процессе эксплуатации автомобиля не допускается активное скопление влаги и т.п.
Что в итоге
Как видно, если сравнивать контактную и бесконтактную систему зажигания, именно второй вариант работает лучше. Также такую систему не нужно регулировать и настраивать, то есть отпадает вопрос, как выставить зажигание. Причина — обслуживание сведено к минимуму.
Если же приобретается электронное зажигание на ВАЗ, желательно подбирать все составные элементы хорошего качества, то есть не следует спешить купить бесконтактное зажигание комплектом по самой низкой цене. Как правило, нужно отдельно остановиться на качестве и надежности компонентов в таких комплектах.
Регулировка зажигания на популярных «классических» моделях ВАЗ (2106, 2107 и т.д.). Как настроить зажигание своими руками и проверить качество настройки.
Признаки для определения правильности выставленного угла опережения зажигания. Последствия некорректно настроенного УОЗ, способы выставления зажигания.
Почему важен корректный угол опережения зажигания. Настройка УОЗ на авто с карбюратором. Зажигание на моторах с электронным впрыском и двигателях с ГБО.
Что такое моноинжектор: главные отличия и особенности одноточечной системы впрыска топлива. Как проверить и самостоятельно настроить моновпрыск .
Выставление зажигания ВАЗ 2106 своими руками: признаки необходимости регулировки, как отрегулировать зажигание правильно. Порядок выполнения работ.
Как выставить начало момента впрыска топлива на дизельном двигателе. Различные способы настройки УОВ. Советы и рекомендации при самостоятельной настройке.
Источник