Катушки зажигания и МПСЗ

Печать

Откуда искра в свече зажигания?

 

В этой статье пойдет речь о некоторых нюансах систем зажигания карбюраторных двигателей: контактных, бесконтактных, с расчетным накоплением энергии.


Ни один двигатель внутреннего сгорания не строится без системы зажигания. Условно система зажигания строится из:

  • Аккумулятора, который выполняет роль источника энергии
  • Катушка зажигания, преобразует низковольтное напряжение в высоковольтное
  • Коммутационная схема
  • Устройство раздачи искры
  • Свечи зажигания

 

Принцип работы зажигания следующий: коммутационная схема замыкает низковольтную обмотку, при этом через катушку проходит ток, накапливая энергию в катушке зажигания. В момент размыкания на низковольтной части катушки возникает ЭДС, которая через магнитную связь передается на высоковольтную часть с коэффициентом трансформации и в зазоре свечи происходит пробой зазора поджигая топливовоздушную смесь.

 

Начнем с аккумулятора. Аккумулятор прежде всего предназначен для накопления энергии, сглаживания пульсаций генератора, сглаживания пульсаций при изменении нагрузки на бортовую сеть, например, при включении дальнего света или обогрева зеркал. Так же аккумулятор выполняет резервную функцию, при отказе генератора будет некоторый запас хода, так же аккумулятор используются в качестве источника для запуска двигателя.

 

Катушка зажигания выполняет роль трансформации энергии - из сильноточной низкого напряжения в высоковольтную и низкоточную. Фактически катушка зажигания - импульсный трансформатор, поэтому объясняется, почему многие радиолюбители делают свои системы зажигания с импульсными трансформаторами из ТВС (трансформатор выходной строчный).

 

Коммутационная схема - коммутирует катушку зажигания, для получения высоковольтных импульсов для искры в свече зажигания. Физически это может быть прерыватель с контактной группой или транзисторная схема с датчиком распределителем (шторка, модулятор) и датчиком Холла. Отдельные виды коммутационных схем рассмотрим несколько позже.


Устройство раздачи искры - трамблёр с бегунком, имеет привод от коленчатого вала двигателя, который в свою очередь перемещает бегунок по окружности, в соответствующие моменты зажигания в каждом из цилиндров передаёт искру.

 

Коммутационные схемы

 

Есть несколько типов коммутационных схем систем зажигания. Кратко опишем наиболее распространённые схемы. 

 

Контактные системы

 

Самые первые системы которые появились в массовом применении - контактные:

Контактная система зажигания

 

Работает следующим образом: через катушку зажигания протекает некоторый постоянный ток (примерно 4-5 Ампер), отлив на валу трамблера проходя через бугорок прерывателя отталкивает контакт прерывателя, таким образом получается импульс в первичной обмотке, который трансформируется во вторичную, создавая искру. В момент разрыва контактов между ними может возникнуть искра, которая приведёт к нагару и неисправности контактной системы, что бы уменьшить вероятность появления искрения, в систему вводят конденсатор, энергия, которая могла образовать искру уходит на заряд конденсатора.

Ещё одно замечание по контактной системе зажигания, так как зажигание сильно зависит от угла замкнутого состояния контактов (УЗСК), есть узкий диапазон УЗСК, когда система зажигания будет работать исправно, а именно при УЗСК = 55 градусов система будет работать стабильно. При меньшем значении энергии в катушке будет недостаточно уже на средних оборотах, а при большем значении будет меньшее напряжение пробоя в свече, т.к. импульс в первичной обмотке будет меньше. Оба случая ведут к нестабильной работе двигателя.

Этот тип зажигания сильно устарел, но до сих пор используется в раритетных, классических авто, где имеется ценность первозданность транспортного средства. 

 

Транзисторно - контактная система

 

Следующее развитие системы зажигания получило в виде, так называемой, транзисторной системы зажигания.  В систему контактного зажигания дополнительно вводится полупроводниковый элемент - транзистор, который управляется прерывателем, через который протекает уже меньший ток, что хорошо сказывается на контактной группе.

Пример реализации показан ниже на рисунке:

Контактно-транзисторная система зажигания

 По сравнению с классической схемой зажигания управление искрой происходит меньшим проходящим током через контактную группу прерывателя, оценочно до 1 Ампера, что хорошо отражается на контактной группе - нет эрозии контактов, т.к. искрение отсутствует. В этом типе управления появился полупроводниковый прибор, через который можно пропускать больший ток, обычно до 8 Ампер. Больший ток позволил значительно увеличить мощность искры во вторичной обмотке зажигания и улучшить работу двигателя. Контакты также, как и в предыдущем случае должны иметь УЗСК = 55 градусам.

Такая система довольно распространённая, достаточно надёжная, но тоже устаревшая.

 

Бесконтактная система зажигания

 

Если посмотреть на предыдущие коммутационные схемы, то можно увидеть, что в обоих случаях используется механическое устройство - контактная группа прерывателя. Основной недостаток контактной группы находится в механической деформации контактов и сильная зависимость искрообразования от УЗСК. Во время эксплуатации УЗСК изменяется и требуется постоянная подстройка. Система с прерывателем была доработана введением дополнительных элементов: шторки и датчика на основе эффекта Холла.

Шторка расположена на валу трамблёра и вращается, датчик Холла расположен статично. В датчике имеется щель, через которую перемещается шторка. В момент прохождения шторки через датчик на выходе образуется сигнал, который подаётся на коммутирующий элемент.

Прерыватель с бесконтактной системой зажигания выглядит так:

Бесконтактная система зажигания

 

 На рисунке слева показан прерыватель-распределитель, а справа датчик-распределитель транзисторной системы зажигания:

  1.  ротор распределителя или бегунок;
  2.  четырехгранный кулачок на валу распределителя;
  3.  конденсатор;
  4.  неподвижный контакт прерывателя;
  5.  винт крепления прерывателя;
  6.  подвижный контакт прерывателя;
  7.  вакуумный регулятор опережения зажигания;
  8.  шторка;
  9.  датчик Холла;
  10.  пластина крепления датчика Холла;
  11.  постоянный магнит;
  12.  провода

Доработка заключается в дополнительных элементах: 8-12

В бесконтактной системе зажигания коммутирующую функцию выполняет коммутатор, например, 036.3734 СОАТЭ. Основная функция коммутатора коммутировать катушку зажигания и ограничивать проходящий через неё ток на уровне 6-8 Ампер, как в транзисторном зажигании. Зависимость мощности искры от оборотов сохраняется, как и у предыдущих схем.

 

Микропроцессорная система зажигания (МПСЗ) с регулированием накопления энергии

 

В ранее рассмотренных схемах есть несколько существенных недостатков:

  • Зависимость напряжения пробоя от частоты оборотов, вплоть до прекращения искрообразования
  • Расход энергии впустую, на нагрев - стабилизация тока через катушку
  • Обеспечение оптимального угла опережения зажигания зависит от механических элементов (грузики и пружины)

 

 Данный материал запрещен без разрешения к копированию и распространению, как целиком, так и частично.

ФЗ от 2 июля 2013 года № 187-ФЗ

radionet
PCB-ADMIN.ru - разработка электроники на заказ
г. Екатеринбург 2008 - 2017 ©
Сайт не является публичной офертой, определяемой положениями п.2 статьи 437 ГК РФ, а носит исключительно информационный характер.