Бесконтактные системы зажигания

При системном подходе к расчету бесконтактных систем зажигания (БСЗ) с магнитоэлектрическим (МЭ) датчиком и регулированием времени накопления энергии в индуктивности за счет специальной формы выходного сигнала датчика, исходят из требуемых выходных характеристик всей системы. Так учитывается величина требуемой энергии, выделяющаяся в искровом промежутке и параметры разряда, характеристика зависимости вторичного напряжения от частоты, характеристика накопления, обеспечивающая минимальное потребление системой зажигания энергии от бортовой сети. На ВАЗ 2101, 2102, 2103, 21011 с катушками зажигания Б1, Б7, Б7А, Б13,

Б21, Б21А, Б117 установлена бесконтактная конденсаторная тиристорная система зажигания с непрерывным накоплением энергии. Схема работоспособна при UАБ = 9…15 В. Принципиальная схема электронного блока такой системы представлена на рис. 4.8. В настоящие время выпускаются 3 комплекта БСЗ повышенной энергии: БСЗ-01, БСЗ-02, BСЗ-O3 для ВАЗ, АЗЛК, ИЖ. Это позволяет снизить расход топлива на 3-5 % и на 15-20 % снизить выбросы вредных веществ в отработавших газах. Для примера рассмотрим бесконтактную систему зажигания, установленную на переднеприводных автомобилях ВАЗ (рис. 4.9). При включении зажигания замыкаются контакты «30» и «87» реле 1 (на рис. 4.9) подается напряжение питания к клемме «4» коммутатора 5 и бесконтактному датчику в датчике-распределителе зажигания 6. Распределительный вал вращает валик датчика-распределителя зажигания и бесконтактный датчик выдает импульс напряжения на клемму «6» коммутатора. В свою очередь коммутатор преобразует их в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания 4. Ток, протекающий по первичной обмотке катушки зажигания, создает вокруг витков обмотки магнитное поле.

Рис. 4.8. Принципиальная схема электронного блока системы зажигания

В момент прерывания тока магнитное поле резко уменьшается, и пересекая витки вторичной обмотки, индуцирует в ней ЭДС около 22 …25 кВ.

Путь тока высокого напряжения: вторичная обмотка катушки зажигания, провод высокого напряжения, центральная клемма крышки, центральный и наружный контакты ротора, боковой электрод крышки датчика- распределителя зажигания, свеча зажигания, «масса». Затем по параллельным цепям через АБ, генератор, все включенные потребители, на контакты «87» и «30» реле зажигания, на зажим (+Б) и к вторичной обмотке катушки зажигания.

Для получения максимальной мощности и экономичности необходимо воспламенять рабочую смесь несколько ранее прихода поршня в верхнюю мертвую точку, чтобы сгорание закончилось при повороте коленчатого вала на 10-15. после верхней мертвой точки.

 

Цифровая система зажигания

На двигателях автомобилей ВАЗ-21083 и 21093 устанавливается микропроцессорная (цифровая) система зажигания. Основой системы является контроллер, представляющий собой специализированную микроЭВМ. По сигналам датчиков контроллер по заданной программе точно определяет момент зажигания в цилиндрах двигателя и выдает команды на коммутатор. В результате уменьшается расход топлива, снижается токсичность отработавших газов и достигаются оптимальные мощностные характеристики двигателя. В цифровую систему зажигания входят следующие оригинальные узлы: контроллер, двухканальный коммутатор, две катушки зажигания и датчики начала отсчета, угловых импульсов и температуры.

Принципиальная схема цифровой системы зажигания представлена на рис. 4.11

Рис.4.11. Схема цифровой системы зажигания:

1– свечи зажигания; 2 – катушка зажигания 2-го и 3-го цилиндра; 3 – катушка зажигания 1-го и 4-го цилиндра; 4 – коммутатор; 5- колодка диагностики; 6- выключатель зажигания; 7 – монтажный блок; 8 – концевой выключатель карбюратора; 9 – электромагнитный клапан карбюратора; 10 – контроллер; 11 – датчик температуры; 12 – датчик угловых импульсов; 13 – датчик начала отсчета

Когда включено зажигание, напряжение питания через монтажный блок 7 и выключатель 6 зажигания подается на штекер «4» коммутатора 4, к штекеру «2» контроллера 10 и к низковольтным выводам катушек 2 и 3 зажигания. При пуске двигателя маховик начинает вращаться и датчики начала отсчета (НО) и угловых импульсов (УИ) выдают импульсы на контроллер.

Он преобразует их в импульсы прямоугольной формы, определяет по ним частоту вращения коленчатого вала и его угловое положение. Кроме того, от датчика 11 идет сигнал о температуре охлаждающей жидкости, а от датчика давления – сигнал о разряжении во впускной трубе двигателя. Контроллер, учитывая информацию, поступающую от датчиков, из памяти выбирает оптимальный угол опережения зажигания для данных условий и формирует

импульсы «Момент зажигания» (CЗ) и «Выбор канала» (ВК). Момент искрообразования сигнала (CЗ) определяется срезом импульса (переходом с высокого уровня на низкий). Момент искрообразования сигнала ВК соответствует в 1-м и 4-м цилиндрах переходу с низкого уровня сигнала на высокий, а во 2-м и 3-м цилиндрах - с высокого уровня на низкий.

Коммутатор плавно увеличивает силу тока в первичных обмотках катушек зажигания и по сигналам (СЗ) и (ВК) контроллера резко прерывает ее. В результате в первичных обмотках катушек зажигания действуют импульсы тока величиной 8…10 А. При этом амплитуда импульсов напряжения на выходных транзисторах коммутатора в момент прерывания тока достигает 350…400 В. Длительность импульсов тока зависит от частоты вращения вала и при напряжении питания 14 В уменьшается с 8 мс при 750 мин 1. до 4 мс при 4500 мин 1.. Ток высокого напряжения, например для одной катушки, идет по пути: верхний высоковольтный вывод катушки - свеча 1-го цилиндра - «масса» - свеча зажигания 4-го цилиндра - нижний высоковольтный

вывод катушки зажигания. При этом создается искровой разряд одновременно у двух свечей зажигания. Если в одном из цилиндров в это время происходит конец такта сжатия и искровой разряд поджигает рабочую смесь, то в другом цилиндре в это время завершается выпуск отработавших газов и разряд в нем ничего не воспламеняет. Электромагнитным клапаном 9 карбюратора контроллер управляет в зависимости от частоты вращения вала и состояния концевого выключателя 8 дроссельной заслонки. В системе применяется метод распределения искры называемый методом холостой искры.

Цилиндры двигателя объединены в пары 1-4 и 2-3, искрообразование происходит одновременно в двух цилиндрах: в цилиндре, в котором заканчивается такт сжатия (рабочая искра) и в цилиндре, в котором происходит такт выпуска (холостая искра).

В связи с постоянным направлением тока в обмотках катушек зажигания,

ток искрообразования у одной свечи всегда протекает с центрального электрода на боковой, а у второй – с бокового на центральный. Свечи применяются А17ДВРМ – для 8 клапанных двигателей или АУ17ДВРМ – для 16 клапанных двигателей, с уменьшением до 16 мм размером под ключ. Зазор между электродами свечи составляет 1,0…1,15 мм.

Управление зажиганием в системе осуществляется с помощью контроллера. Датчик положения коленчатого вала подает в контроллер опорный сигнал, на основе которого контроллер делает расчет последовательности срабатывания катушек в модуле зажигания. Для точного управления зажиганием контроллер использует следующую информацию: частоту вращения коленчатого вала; нагрузку двигателя (массовый расход воздуха); температуру охлаждающей жидкости; положение коленчатого вала; наличие детонации.

При закрытой заслонке, выключатель замкнут на «массу», контроллер отключает клапан при частоте вращения выше 1750 мин 1. и снова включает его при снижении частоты вращения до 1650 мин 1.. Если дроссельная заслонка приоткрыта, то клапан не отключается.

Для диагностических целей у контроллера можно брать на контроль сформированные сигналы. Преимущества электронных систем зажигания:

универсальность применения на всех типах двигателей; значительное в 1,3…1,5 раза увеличение вторичного напряжения, достигающего 20…30 кВ при всех режимах работы двигателя; меньшая чувствительность к шунтирующим нагрузкам Rш и C 2 вторичной цепи; большой срок службы контактов прерывателя (150…200 тыс. км. пробега); более полное сгорание топлива на малых и больших оборотах (экономия горючего 2-3 %); увеличенный зазор (до 1…1,2 мм) между электродами свечей зажигания; облегченный запуск двигателя в зимних условиях; значительная экономия времени на профилактические и регулировочные работы.

Недостатками являются большая сложность и стоимость системы, большая мощность потребляемая от источника (для транзисторной системы), повышенная чувствительность к замасливанию контактов прерывателя (конденсаторная система).

 

Лекция №5

«Система пуска автомобиля».

План: