Контактно-транзисторная система зажигания

Принципиальная схема простейшей контактно-транзисторной системы зажигания выполнена в соответствии с рисунком 86. Она состоит из тех элементов, которые характерны для классической системы батарейного зажигания, и отличается от нее наличием транзистора V1 и отсутствием конденсатора, шунтирующего контакты прерывателя. Особенностью схемы является то, что в ней ток первичной цепи системы зажигания замыкается при открытом транзисторе V1 через его эмиттерно - коллекторный переход.

 

Рис.86. Электрическая схема простейшей

контактно-транзисторной системы зажигания

 

Транзистор V1 открыт при замкнутых контактах прерывателя, так как в этом случае база транзистора соединяется с корпусом, к которому подсоединен "минус" аккумуляторной батареи. При этом в первичной обмотке катушки зажигания происходит нарастание тока, аналогичное контактной системе зажигания. В момент размыкания контактов, транзистор V1 закрывается, его сопротивление резко увеличивается в результате чего ток в катушке зажигания прерывается и во вторичной обмотке наводится высокое напряжение, которое через распределитель подается на свечи зажигания. Конденсатор С1 увеличивает скорость изменения магнитного потока Ф1 при закрытии транзистора V1.

Через контакты прерывателя протекает только ток базы транзистора I_б, который меньше тока эмиттера I_э (ток первичной обмотки катушки зажигания) в (1 + β) раз.

, (1)

где β – коэффициент усиления транзистора по току.

Так как ток, протекающий через контакты мал, то отсутствует искрение и нет надобности в искрогасительном конденсаторе.

Отличительной особенностью систем зажигания с транзисторным коммутатором является выполнение катушки зажигания по трансформаторной схеме, когда между первичной и вторичной обмотками существует только магнитная связь и нет электрической. Это сделано для того, чтобы отделить цепь высокого напряжения от коммутирующего транзистора, так как транзистор может работать лишь при напряжении, меньшем U_{кэ макс} . Эта особенность транзистора, так же требует увеличения коэффициента трансформации катушек зажигания. В момент закрытия транзистора в первичной обмотке катушки зажигания возникает ЭДС самоиндукции e₁ , в соответствии с рисунком 87, а во вторичной обмотке наводится ЭДС е₂.

e₂ = e₁, (2)

где ω₂ , ω₁ – число витков вторичной и первичной обмоток катушки зажигания.

 

Рис.87. Эпюры напряжения на транзисторе при различной нагрузке:

а) при активной нагрузке;

б) при индуктивной нагрузке

 

ЭДС самоиндукции приложена к эмиттерно-коллекторному переходу транзистора и не должна превышать U_{кэ max}, которое для применяемых в системе зажигания транзисторах не превышает 180 В. Поэтому для уменьшения ЭДС самоиндукции e₁ при требуемом значении е₂ необходимо увеличивать коэффициент трансформации катушки зажигания.

Кроме того в реальных системах зажигания для защиты коммутирующего транзистора и улучшения его переключающих свойств предусмотрены специальные цепи, которые будут рассмотрены на конкретных схемах коммутаторов.

Особенности устройства контактно-транзисторной системы зажигания.

Схема контактно-транзисторной системы зажигания, которая устанавливается на неполноприводных автомобилях семейства ГАЗ и ЗиЛ, выполнена в соответствии с рисунком 88.

 

Рис.88. Схема электрическая принципиальная

контактно-транзисторной системы с коммутатором ТК-102 А

 

В системе зажигания применены следующие аппараты: катушка зажигания Б114; дополнительный резистор СЭ107; транзисторный коммутатор ТК102А; прерыватель- распределитель Р13Д (Р4D); свечи зажигания А11; выключатель зажигания ВК337.

Катушка зажигания Б114.

Катушка зажигания Б114 выполнена по трансформаторной схеме, имеет коэффициент трансформации К_тр= 2277 (у контактных систем К_тр = 80 – 100).

Для увеличения тока первичной цепи необходимо уменьшить ее сопротивление, поэтому сопротивление первичной обмотки катушек зажигания и дополнительных резисторов у электронных систем имеют значительно меньшую величину, чем контактных систем.

Первичная обмотка катушки Б114 имеет сопротивление 0,37 Ома, индуктивность 3,7 мГн. Других конструктивных особенностей катушка Б114 по сравнению с катушками контактных систем не имеет.

Дополнительный резистор СЭ107.

Состоит из корпуса, двух резисторов и трех клемм. Резисторы выполнены из константановой проволоки (по 0,5 Ом каждое). Один резистор закорачивается при пуске двигателя стартером.

Транзисторный коммутатор.

Служит для коммутации первичной цепи системы зажигания. Состоит из корпуса, транзистора, блока защиты и электролитического конденсатора.

Прерыватель-распределитель Р13 Д (Р4D).

Прерыватель распределитель служит для замыкания цепи базы транзистора. Вследствие малой величины тока (0,8 А) в цепи базы искрения между контактами в моменты их размыкания не происходит, поэтому конденсатора в распределителе нет.

В остальном его конструкция аналогична устройству рассмотренному ранее.

Свечи зажигания А11.

Назначение и конструкция свечей аналогична устройствам свечей контактных неэкранированных систем зажигания. Зазор между электродами свечи должен быть 0,8 – 0,9 мм.

Выключатели зажигания ВК 337.

Конструктивных особенностей не имеет.

Действие системы зажигания с коммутатором ТК – 102 А.

При включенном зажигании и замкнутых контактах прерывателя через них протекает ток управления. Путь тока "+" АКБ, амперметр, выключатель зажигания, дополнительный резистор, первичная обмотка катушки зажигания, безымянная клемма коммутатора, далее по трем параллельным цепям: эмиттер-база транзистора V3, дроссель L1 и резистор R1; затем через контакты прерывателя, корпус и "-" АКБ. В результате протекания базового тока транзистор открывается и через первичную обмотку катушки зажигания начинает протекать ток, равный сумме базового I_б и коллекторного тока I_к транзистора V3.

I_э = I_б + I_к, (3)

Вокруг первичной обмотки создается магнитное поле, в котором накапливается электромагнитная энергия.

В момент размыкания контактов транзистор закрывается, ток в первичной обмотке катушки зажигания прекращается в результате чего магнитный поток, создаваемый им, резко изменяется и во вторичной обмотке катушки зажигания наводится ЭДС взаимоиндукции, которая через распределитель подается к свечам зажигания, вызывая искровой разряд между электродами свечи и воспламенение рабочей смеси.

Конденсатор С1 образует колебательный контур с первичной обмоткой катушки зажигания и служит для увеличения скорости изменения магнитного потока. Стабилитрон V2 защищает транзистор V3 от ЭДС самоиндукции первичной обмотки в случае ее превышения более 180 В. Диод V1 исключает протекание прямого тока через стабилитрон и шунтирование первичной обмотки катушки зажигания. Дроссель L1 ускоряет процессы открывания и закрывания транзистора V3. При размыкании контактов ЭДС, возникающая в дросселе, закрывает транзистор, а при замыкании- наоборот. Резистор R1 поглощает часть энергии от ЭДС дросселя, обеспечивая тепловой режим базово-эмиттерного перехода.