Транзисторный коммутатор ТК 200-01

Ответ на вопрос 38

Транзисторный коммутатор ТК200-01 устанавливается в бесконтактно-транзисторных системах зажигания автомобилей УАЗ-31512, ЗИЛ-131, ГАЗ-66. Состав коммутатора следующий:

силовой транзистор (составной, состоящий из 3 транзисторов);

управляющий транзистор;

цепи защиты транзисторов;

цепь положительной обратной связи.

Все элементы коммутатора размещены в корпусе из алюминиевого сплава с ребрами охлаждения. На корпусе имеются четыре разъема (ВК-12, ВК-12, К3, Д) и клемма М, которыми коммутатор подключается в цепь системы зажигания.

Силовой транзистор VТ4 типа n-p-n включен в первичную цепь системы зажигания и служит для ее периодического размыкания.

Управляющий транзистор VТ1 также типа n-p-n служит для усиления положительных импульсов магнитоэлектрического датчика.

Цепи защиты транзисторов служат для защиты транзисторов от ЭДС самоиндукции первичной обмотки катушки зажигания, повышенного напряжения бортовой сети и неправильного подключения аккумуляторной батареи к бортовой сети. Цепи защиты включают в себя: стабилитроны VD1, VD2, VD6, диоды VD4, VD5 и конденсатор С5.

Стабилитроны VD1 и VD2 служат для защиты транзисторов от повышенного напряжения генератора в случае отказа регулятора напряжения. При напряжении генератора 17...18 В происходит пробой стабилитронов и на базу управляющего транзистора VТ1 подается положительный потенциал. При этом транзистор VТ1 открывается, а транзисторы VТ2, VТ3, VТ4 закрываются и выключают из работы систему зажигания. Уменьшение частоты вращения коленчатого вала не позволяет развивать генератору напряжение свыше 18 В.

Рисунок 4 - Бесконтактно-транзисторная система зажигания

                                          автомобиля ЗИЛ-131.

Стабилитрон VD6 защищает силовой транзистор VТ4 от пробоя током ЭДС самоиндукции первичной обмотки катушки зажигания. Стабилитрон пробивается при ЭДС самоиндукции свыше 180 В.

Диод VD4 защищает транзисторы VТ1 и VТ2, а VD5 - транзистор VТ4 при несоблюдении полярности подключения аккумуляторной батареи к бортовой сети.

Конденсатор С5 заряжается током ЭДС самоиндукции первичной обмотки катушки зажигания в момент перехода транзистора в закрытый режим. Этим самым уменьшается нагрев транзистора от тока ЭДС самоиндукции, а также увеличивается скорость убывания магнитного потока катушки зажигания.

Цепь положительной обратной связи (ПОС) служит для надежного искрообразования при пуске двигателя. Кроме того, ПОС позволяет получить серию искр между электродами свечи при пуске двигателя. ПОС включает в себя: конденсатор С1 и резистор R2, соединяющие коллектор силового транзистора VТ4 с базой управляющего транзистора VТ1.

Совместная работа катушки зажигания и транзисторного коммутатора ТК200 происходит следующим образом.

При включенном зажигании транзистор VТ1 закрыт, так как его база и эмиттер имеют одинаковый потенциал. Транзисторы VТ2, VТ3, VТ4 будут открыты, так как на базах этих транзисторов потенциал положительный, а на эмиттерах - отрицательный. Через открытый транзистор VТ4 по первичной цепи проходит ток, создавая в катушке зажигания магнитное поле. При проворачивании КВД датчик импульсов вырабатывает переменное напряжение. При подаче на базу транзистора VТ1 положительного импульса транзистор VТ1 открывается, а транзисторы VТ2, VТ3, VТ4 закрываются. Первичная цепь прерывается, магнитное поле в катушке зажигания убывает, и во вторичной обмотке индуктируется высокое напряжение. В том случае, когда датчик импульсов вырабатывает отрицательное напряжение, транзистор VТ1 закрывается, а транзисторы VТ2, VТ3, VТ4 открываются и по первичной цепи проходит ток, создавая в катушке зажигания магнитное поле. В дальнейшем процесс повторяется. За два оборота КВД (один оборот ротора датчика импульсов) на базу транзистора подается восемь положительных импульсов, следовательно, восемь раз прерывается ток в первичной цепи. При каждом закрытии транзистора VТ4 происходит искровой разряд между электродами свечи.

Действие ПОС заключается в том, что при пуске двигателя частота вращения ротора датчика импульсов мала и составляет 20...30 мин^-1. При этом ЭДС датчика небольшая (Е=СnФ), а время действия импульса датчика на базу транзистора VТ1 большое. При подаче на базу транзистора VТ1 слабого положительного импульса датчика транзистор VТ1 начинает открываться, а транзисторы VТ2, VТ3, VТ4 - закрываться. При этом положительная полуволна тока ЭДС самоиндукции первичной обмотки катушки зажигания заряжает конденсатор С1. Положительный потенциал на базе транзистора VТ1 при этом увеличивается, и тем самым ускоряется открытие транзистора VТ1 и закрытие транзисторов VТ2, VТ3, VТ4. Быстрое закрытие транзистора VТ4 способствует резкому прерыванию первичной цепи, а следовательно, увеличению скорости убывания магнитного потока катушки зажигания, повышению вторичного напряжения и надежному искрообразованию между электродами свечи.

За время действия положительного импульса датчика на базу транзистора VТ1 конденсатор С1 успевает несколько раз зарядиться и разрядиться, а следовательно, все транзисторы несколько раз открываются и закрываются. Это позволяет создать серию искр между электродами свечи, обеспечивающих надежный пуск двигателя.

Цепь заряда конденсатора С1: первичная обмотка катушки зажигания - диод VD5 - резистор R2 - конденсатор С1 - переход база-эмиттер транзистора VТ1 - ”масса” - АКБ - амперметр - ВЗ - R_ДОБ - первичная обмотка катушки зажигания.

При прохождении тока потенциал на базе транзистора VТ1 увеличивается и транзистор VТ1 быстрее открывается, а транзисторы VТ2, VТ3, VТ4 закрываются.

Между электродами свечи произойдет искровой разряд. После заряда конденсатора С1 потенциал на базе транзистора VТ1 становится отрицательным. При этом транзистор VТ1 закрывается, а VТ4 открывается и по первичной обмотке катушки зажигания проходит ток, создавая магнитное поле. При открытом транзисторе VТ4 конденсатор разряжается.

Цепь разряда конденсатора С1: обкладка конденсатора - резистор R2 - переход коллектор-эмиттер транзистора VТ4 - диод VD3 - обкладка конденсатора.

После разряда конденсатора С1 транзистор VТ1 открывается, так как на его базе по-прежнему действует положительный импульс от датчика, а транзисторы VТ2, VТ3, VТ4 закрываются. Между электродами свечи произойдет второй искровой разряд и т.д. (до 10 искр).

Таким образом, ПОС обеспечивает при пуске двигателя не только надежное искрообразование, но и многоискровость между электродами свечи, что значительно повышает стабильность запуска ДВС.

После пуска двигателя частота вращения коленчатого вала составляет 500-600 мин^-1. При этом ЭДС датчика увеличивается, а время действия импульсов на базу транзистора VТ1 сокращается настолько, что конденсатор не успевает заряжаться и разряжаться.

Следовательно, после пуска двигателя во время действия одного импульса между электродами свечи возникает лишь один искровой разряд.

Вопрос 39

Техническое обслуживание

 

Ответ на вопрос 39

Надежная работа двигателя во многом зависит от правильной эксплуатации приборов системы зажигания. В процессе эксплуатации контакты прерывателя загрязняются, изнашиваются, что приводит к перебоям в работе системы зажигания или полному ее отказу. Под действием сил трения изнашиваются поверхности подвижных деталей распределителя зажигания, что является причиной нарушения нормального чередования искрообразования, изменения угла замкнутого состояния контактов и, как следствие, происходит снижение тока в первичной цепи и вторичного напряжения.

В процессе работы двигателя обгорают электроды свечей и образуются микротрещины на изоляторах, что отрицательно сказывается на работе системы зажигания. Нарушение теплового режима свечей вызывает замасливание и покрытие изоляторов и электродов нагаром, а при перегреве свечей может наблюдаться калильное зажигание, т. е. неуправляемый процесс горения в цилиндрах, что отрицательно сказывается на сроке службы двигателя, его мощности и экономичности. Установлено, что в случае отказа в работе одной свечи зажигания в двигателе ЗМЗ-66 мощность его снижается на 15...20 %, двух свечей - на 30...35 %, при этом удельный расход топлива резко возрастает.

Большое влияние на мощность и экономичность работы двигателя оказывают установка зажигания, работа регуляторов опережения зажигания. Уменьшение оптимального угла опережения зажигания только на 4^О приводит к увеличению расхода горючего на 4...5 % и снижению мощности двигателя на 4 %. В процессе эксплуатации системы зажигания необходимо следить за герметизацией экранированных приборов и состоянием экранировки проводов.

Поддержание высокой работоспособности и надежности системы зажигания достигается грамотной ее эксплуатацией, своевременным и качественным техническим обслуживанием.

При техническом обслуживании № 1 (ТО-1) необходимо:

очистить поверхность приборов зажигания и экранировку проводов от пыли и грязи;

проверить крепление и плотность затяжки всех разъемов и соединений проводов низкого напряжения, состояние изоляции и экранировки проводов, а также надежность крепления приборов зажигания;

снять крышку распределителя неэкранированной системы зажигания, протереть ее снаружи и изнутри ветошью, смоченной в бензине, проверить полноту досылки высоковольтных проводов в гнезда крышки распределителя и катушки зажигания, осмотреть крышку, бегунок и контакты прерывателя.

При техническом обслуживании № 2 (ТО-2) необходимо выполнить все работы ТО-1 и дополнительно:

в экранированной системе зажигания снять экран распределителя зажигания, внешним осмотром убедиться в отсутствии прогаров и трещин в крышке и бегунке, протереть их, проверить полноту досылки высоковольтных проводов в гнезда крышки распределителя и катушки зажигания;

смазать все точки распределителя зажигания (валик привода поворотом крышки колпачковой масленки на один оборот), закапать несколько капель моторного масла в фильц смазки кулачка, в ось рычажка прерывателя, во втулку кулачка (датчика импульсов), а также смазать торцевую поверхность датчика импульсов смазкой ЦИАТИМ-201;

проверить состояние резиновых уплотнительных колец в распределителе экранированной системы зажигания и при необходимости заменить их на запасные из комплекта. Через одно ТО-2 дополнительно:

протереть контакты прерывателя чистой ветошью, смоченной в бензине, и отрегулировать зазор между ними в пределах 0,3...0,4 мм. Для регулировки необходимо отпустить винт крепления стойки неподвижного контакта, поворотом валика поставить контакты на максимальное размыкание и, вращая отверткой эксцентрик, установить зазор между контактами в пределах 0,3...0,4 мм, после чего завернуть винт крепления стойки неподвижного контакта. При необходимости с помощью щупа еще раз проверить правильность регулировки;

вывернуть свечи, проверить их состояние, при необходимости отрегулировать зазор между электродами подгибанием бокового электрода, который должен быть для свечей двигателя ЗМЗ-66 - 0,8...0,9 мм, для ЗИЛ-131 и ЗИЛ-375 - 0,6...0,7 мм. В случае образования нагара необходимо очистить свечи на приборе модели Э-203;

через 25 тыс. км пробега снять распределитель зажигания с двигателя, осмотреть его, проверить легкость вращения валика распределителя, а также проверить работу распределителя зажигания на стенде СПЗ-12.

 

Вопрос 40

ОБРАЗОВАНИЕ СВЕТОВОГО ПОТОКА

Ответ на вопрос 40

Для освещения дороги и обочины перед автомобилем на расстоянии 50-250 м на автомобили и другие транспортные средства устанавливают фары и прожектора. Распределение света фары на дороге зависит от конструкции оптического элемента и установленной в нем лампы.

Световой пучок фары может быть сформирован прожекторным или проекторным методом. Наиболее распространенный прожекторный метод обеспечивает концентрацию светового потока источника света отражателем и его перераспределение в соответствии с заданным режимом освещения рассеивателем. Для концентрации светового пучка при таком методе формирования используется параболоидный отражатель с круглым или прямоугольным (усеченным) отверстием. Параболоидные отражатели автомобильных фар увеличивают силу света лампы в нужном направлении в 200-400 раз и тем самым обеспечивают необходимую освещенность дороги на значительно больших расстояниях. Так, лампа силой света 50 кd без отражателя дает освещенность в 1 лк на расстоянии около 7 м. При наличии отражателя сила света в центре светового отверстия фары возрастает до 1000-4000 кd и освещенность в 1 лк достигается на расстоянии 100-200 м.

Параболический отражатель обладает свойством отражать лучи источника света, расположенного в фокусе параллельно оптической оси (рис. 1). Это свойство параболоида используется для получения дальнего света

Рисунок 1 - Ход лучей в оптической системе фар при расположении нити накала

                           в фокусе отражателя.

 Если же источник света выведен из фокуса, то отраженный пучок отклоняется от оптической оси (рис. 2). Это свойство параболоида используется для получения ближнего света.

Рисунок 2 - Ход лучей в оптической системе фар при расположении нити накала

                              вне фокуса отражателя.

 

Поверхность отражателей, штампуемых из стали, покрывают слоем лака (для создания более гладкой поверхности) и алюминируют. Коэффициент отражения алюминиевого покрытия достигает 0,9.

Отражатели в оптических элементах автомобильных фар предохраняют от воздействия окружающей среды защитными стеклами. В фарах головного освещения защитные стекла-рассеиватели осуществляют вторичное распределение светового потока в вертикальной и горизонтальной плоскостях, обеспечивая требуемый уровень освещенности на различных участках дорожного полотна.

Автомобильные фары должны удовлетворять двум противоречивым требованиям: хорошо освещать дорогу перед автомобилем и не ослеплять водителей транспортных средств при встречном разъезде. Ослепление светом фар водителей встречных автомобилей является серьезной проблемой связанной с обеспечением безопасности движения. В настоящее время она частично решается применением двухрежимных систем освещения с дальним и ближним светом. Дальний свет фар предназначен для освещения дорожного полотна перед автомобилем при отсутствии встречного транспорта. Ближний свет обеспечивает освещение дороги перед автомобилем при движении в населенных пунктах или при разъезде со встречным транспортным средством. Ближний свет значительно снижает ослепление участников дорожного движения, при достаточном уровне освещенности дороги и правой стороны обочины. Для получения дальнего и ближнего света в двухфарных системах освещения используют двухнитевые лампы накаливания.

Современные автомобили оборудуют фарами головного освещения с так называемыми американской и европейской системами асимметричного светораспределения ближнего света. Асимметричный световой пучок обеспечивает лучшую освещенность той стороны дороги, по которой движется автомобиль, и уменьшает ослепление водителей встречного транспорта. В лампах фар с американской и европейской системами светораспределения нить накала дальнего света располагают в фокусе отражателя (рис. 3).

Рисунок 3 - Симметричный способ светораспределения света.

 

Различное светораспределение ближнего света фар достигается в основном конструкцией рассеивателя и лампы накаливания. В фарах с американской системой это достигается тем, что нить ближнего света (если смотреть по ходу автомобиля) смещена влево и расположена несколько выше нити дальнего света, расположенной в фокусе. Перед нитью установлен экран, защищающий водителя встречного автомобиля от прямых лучей ближнего света. При включении ближнего света направление основного пучка света смещается несколько вправо и вниз, благодаря чему лучше освещается правая сторона дороги и снижается освещенность в направлении глаз водителя встречной машины (рис.4).

Рисунок 4 - Световое пятно на полотне дороги при асимметричном светораспределении.

 

 Фары с американской системой светораспределения ближнего света имеют недостаток, поскольку часть отраженного светового потока идет горизонтально и вверх, а потому световой поток размыт и нет резкой границы между светлой и темной зонами (рис. 5а).

Фары с европейской системой отличаются от фар с американской системой тем, что нить ближнего света имеет форму прямого столбика и расположена впереди фокуса чуть выше оптической оси и параллельно ей. Под нитью установлен экран, который для подавления прямых лучей имеет загнутую вверх переднюю кромку, а наклон левого бортика экрана под углом 15 град. позволяет увеличить активную поверхность отражателя (рис. 5б, в).

При включении ближнего света лучи падают только на верхнюю половину отражателя и, отразившись от него, идут наклонным пучком вправо и вниз. За счет наклона левой стороны экрана под углом 15 град. светотеневая граница проходит горизонтально в левой половине светового пучка, а в правой идет вверх под углом 15 град. к горизонтали. Благодаря такому светораспределению правая сторона дороги освещается значительно лучше и дальше, чем левая, а ослепление водителей встречных машин по сравнению с американской системой уменьшается.

 

 

 

                  а)                               б)                                                    в)

Рисунок 5 – Автомобильные фары с различными системами распределения ближнего света:

а – американская система; б – европейская система; в – расположение экрана под нитью ближнего света;

1 – нить дальнего света; 2 – нить ближнего света; 3 – экран.

 

Сравнивая фары, можно отметить, что у фар с американской системой слепящее действие гораздо выше, так как они создают большую освещенность в точке расположения глаз водителя встречной машины на расстоянии 50 м (рис. 5).

 На легковых машинах наряду с двухфарной системой с диаметром оптического элемента 170 мм применяется также и четырехфарная система с диаметром оптического элемента 135 мм. Внешние фары предназначены для создания ближнего и дальнего света, а внутренние работают в режиме дальнего света. Таким образом, при дальнем свете горят четыре фары, при ближнем свете две фары (рис. 6).

 

 

 Ближний свет                                  Дальний свет

 

 Рисунок 6 - Использование фар четырехфарной системы освещения.

 

При движении в условиях тумана свет от фар рассеивается в мельчайших водяных каплях, находящихся в воздухе, вследствие чего создается пелена белого цвета, еще более ухудшая видимость. Для обеспечения безопасности движения в этих условиях применяют противотуманные фары. Они отличаются от головных фар большим углом распределения светового пучка в горизонтальной плоскости (порядка 60-70 град.) и незначительным - в вертикальной (порядка 3-5 град.). Широкое рассеяние светового пучка в горизонтальной плоскости достигается за счет экрана перед лампой рассеивателя с вертикальными цилиндрическими линзами, что обеспечивает видимость дороги и придорожной полосы на расстоянии 15-25 м. Рассеиватели противотуманных фар для создания большого цветового контраста часто изготавливают из стекла желтого цвета. Фары устанавливают на высоте не менее 250 мм от грунта и с углом наклона, обеспечивающим положение центра светового пятна на расстоянии не более 20 м от машины. Такая установка фар позволяет направить световой поток между дорогой и нижней кромкой тумана и обеспечить водителю видимость дорожного полотна.

Вопрос 41