Контактно транзисторная система зажигания

Устройство автомобилей

Контактно-транзисторная система зажигания

Наиболее слабым звеном контактной (батарейной) системы зажигания являются контакты прерывателя. Ток высокого напряжения, проходя через контакты, приводит к их интенсивному износу, подгоранию, эрозии, в результате чего нарушается регулировка зазора и, как следствие, угол опережения зажигания, продолжительность и мощность искры.
Все это сказывается на надежности, долговечности системы зажигания и трудоемкости ее обслуживания.

Развитие электронной техники привело к созданию мощных полупроводниковых приборов, способных выполнять функции механических ключей, разрывающих электрическую цепь посредством управляющего тока небольшой величины, т. е. электронных реле. Такие реле, выполненные на транзисторах, пришли на смену механическим контактам, а батарейную систему зажигания сменила контактно-транзисторная.
В контактно-транзисторной системе зажигания механические контакты служат лишь для разрыва цепи, в которой протекает небольшой по величине ток, управляющий полупроводниковыми переходами транзистора, а транзистор, выполняя функцию реле, подает ток в первичную обмотку катушки зажигания. Благодаря этому удалось существенно повысить срок службы контактов и стабильность работы системы.

Работа контактно-транзисторной системы зажигания

Контактно-транзисторная система зажигания состоит, в основном, из тех же элементов, что и классическая батарейная, и отличается от неё наличием транзистора, резисторов и отсутствием конденсатора, ранее шунтировавшего контакты прерывателя.

Работает эта система зажигания следующим образом (рис. 1).
Когда контакты прерывателя Пр разомкнуты, транзистор V закрыт, и ток в первичной обмотке катушки зажигания отсутствует.
При замыкании контактов транзистор V открывается и через первичную обмотку катушки зажигания начинает протекать ток, нарастающий от нуля до некоторого значения, определяемого параметрами первичной цепи и временем, в течение которого контакты замкнуты. В сердечнике катушки накапливается электромагнитная энергия.

При размыкании контактов прерывателя транзистор V закрывается, и ток в первичной обмотке w1 катушки зажигания резко уменьшается. В этом случае во вторичной обмотке возникает высокое напряжение w2, которое поступает на контакт распределителя и переносится к соответствующей свече зажигания. Резистор R2 служит для ограничения тока базы транзистора, а резистор R1 обеспечивает запирание транзистора, когда контакты прерывателя разомкнуты.

Особенностью такой системы зажигания является то, что в ней контакты прерывателя коммутируют только незначительный ток базы транзистора, в тоже время ток через первичные обмотки катушки зажигания коммутирует транзистор.
При этом вторичное напряжение в катушке зажигания может быть повышено, поскольку увеличение тока разрыва уже не ограничено электроэрозионной стойкостью контактов прерывателя, а зависит только от параметров транзистора.

Однако следует иметь в виду, что преимущества транзисторной системы зажигания могут быть реализованы лишь при применении специальной катушки зажигания, которая должна иметь первичную обмотку с низким омическим сопротивлением, малой индуктивностью и большим коэффициентом трансформации. В этом случае необходимые энергия искрообразования и вторичное напряжение достигаются соответствующим увеличением тока разрыва и коэффициентом трансформации.

К недостаткам транзисторных систем зажигания следует отнести большую потребляемую мощность. Это связано с необходимостью увеличения тока разрыва. Кроме того, мощные транзисторы, используемые в таких системах, требуют эффективного охлаждения во время работы, а электронные блоки систем зажигания обязательно должны иметь средства защиты от импульсных помех напряжением более 100 В.

Еще один недостаток транзисторной системы зажигания заключается в ее относительной сложности, обусловленной применением полупроводниковых приборов. Классическая контактная система зажигания состоит всего из нескольких элементов, которые даже специалист невысокой квалификации может легко проверить без специальных измерительных приборов и оборудования.
Состояние контактов прерывателя можно проверить просто визуально. Замена контактов не вызывает трудности, а зная характерные признаки неисправности катушки зажигания или распределителя можно устранить и проблемы, связанные с их отказом.
Для ремонта же или проверки электронного блока требуется специальное оборудование и персонал соответствующей квалификации.

Тем не менее, очевидные достоинства и простота их реализации предопределили широкое использование индуктивных систем зажигания на автомобильных двигателях.
Последние достижения в области создания транзисторных систем зажигания, т.е. использования высоковольтных транзисторов Дарлингтона, применение принципа нормирования времени накопления энергии, позволили практически устранить такие недостатки индуктивных систем, как большая зависимость вторичного напряжения от шунтирующего сопротивления на изоляторе свечи и от частоты вращения коленчатого вала.

Составной транзистор Дарлингтона был изобретен в 1953 году инженером Сидни Дарлингтоном (Sidney Darlington). Транзистор Дарлингтона является каскадным соединением двух (реже трех или более) биполярных транзисторов, включённых таким образом, что нагрузкой в эмиттерной цепи предыдущего каскада является переход база-эмиттер транзистора последующего каскада (то есть эмиттер предыдущего транзистора соединяется с базой последующего), при этом транзисторы соединяются коллекторами. Такое соединение позволило улучшить электрические характеристики соединяемых по схеме Дарлингтона транзисторов.

Благодаря перечисленным новшествам, тиристорные системы зажигания с емкостным накопителями потеряли часть преимуществ перед индуктивными системами зажигания, и практически не используются на автомобильных двигателях.

mark2grande71 › Блог › Контактная Система Зажигания

Предназначение системы зажигания – образование и передача искры на свечи за­жи­га­ния в строгом соответствии с работой цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Система зажигания эволюционировала вместе с усовершенствованием технологий в ав­то­мо­би­ле­стро­е­нии и на данный момент существуют несколько принципиально различных систем зажигания современных автомобилей:
Контактная
Контактно-транзисторная
Конденсаторная
Электронная
Бесконтактно-транзисторная

Один из давнейших видов системы зажигания – это система контактного типа или кон­такт­ная система зажигания. В контактной системе зажигания создание, последующее пе­ре­рас­пре­де­ле­ние по цилиндрам высокого напряжения производится через контакты.

Также существует единая система управления как зажиганием, так и подачей топ­лив­ной смеси при помощи компьютерного микропроцессора, и эта система получила название микропроцессорной системы управления двигателем, а отличается от других систем отсутствием кулачка и ротора. Кроме того в этой системе каждой свече соответствует своя катушка, а, соответственно, количество коммутаторов равно количеству цилиндров. Такая система на сегодняшний день устанавливается практически на все новые марки автомобилей. Однако параллельно продолжают существовать и успешно выполнять свои функции и другие системы зажигания.
Рассмотрим общие характеристики систем зажигания:
КСЗ (KSZ) — самая распространенная контактная система зажигания. В прин­ци­пи­аль­ной схеме этой системы имеется катушка, распределитель и прерыватель.
КТСЗ (HKZk, JFU4, HKZ-2) — у этой системы имеется контактный датчик, в то время как энергия в этой системе предварительно накапливается.
БТСЗ (HKZh, EZK)— в этой системе используются транзисторы, а контакты от­сутст­ву­ют, в схему включен индукционный датчик.
БТСЗ (TSZk) — также бесконтактная система, имеющая в основе транзисторную схему, однако в системе установлен датчик Холла и система накопления емкости.
КТСЗ (TSZi) — система, имеющая контакты и транзисторы, а также накопитель энергии за счет индукции.
БТСЗ (TSZh) — система бесконтактная, снабженная датчиком индуктивности.
БТСЗ (VSZ, EZL) — работает без контактов, однако имеет датчик Холла и работает за счет накопленной индуктивности энергии.
МСУД — система работает под управлением микропроцессора, вращающиеся детали отсутствуют.

Самой простой МСУД была оборудована небольшая часть автомобилей оте­чест­вен­но­го производства ВАЗ 2108 (ВАЗ 21088-02).

Если в автомобиле используется контактная система зажигания – это означает, что рабочая смесь в камере сгорания воспламеняется в принудительном порядке искрой, которая возникает на свече зажигания. Сама же искра возникает на электродах свечи вследствие подачи тока высокого напряжения, который, в свою очередь, генерирует катушка за­жи­га­ния. По сути, эта катушка является трансформатором, у нее имеется первичная и вторичная обмотки, намотанные на железный сердечник. Соответственно, при прохождении тока через первичную обмотку в катушке генерируется ток. При размыкании цепи в первичной обмотке (это функция прерывателя) магнитное поле исчезает, но силовые линии направлены на вторичную обмотку, где и возникает ток с высоким (до 25 000 вольт) напряжением. В то же время в первичной обмотке возникает ток до 300 вольт, он имеет определение как «ток самоиндукции». Этот ток и вызывает искры и обгорание контактов прерывателя. Таким образом, величина вторичного напряжения находится в прямой зависимости от собственно величины магнитного поля, а также степени интенсивности уменьшения тока в первичной обмотке катушки зажигания. Для того, чтобы повысить вторичное напряжение и уменьшить степень обгорания контактов прерывателя, подключают конденсатор (параллельно контактам). Таким образом, в процессе размыкания контактов при самом минимальном зазоре идет подзарядка конденсатора. Разрядка же конденсатора происходит через первичную обмотку, через создание импульса тока обратного напряжения. Это спо­собст­ву­ет исчезновению магнитного поля и ведет к заметному росту вторичного напряжения. Совершенно очевидно то, что для каждой системы зажигания подбирается свой конденсатор. Как правило, емкость конденсаторов находится в диапазоне от 0,17 до 0,35 микро Фарад. К примеру, в отечественных «Жигулях» емкость конденсатора, обес­пе­чи­ва­ю­щая рабочую частоту тока в 50-1000 Герц, равна 0,2-0,25 микро Фарад. При нормальном функционировании системы зажигания вторичное напряжение должно возрастать с увеличением величины зазора между электродами свечи и с увеличением давления в камере сгорания. Нормальным при контактной системе считается вторичное напряжение величиной от 8 до 12 кВ, однако, для надежности системы этот показатель увеличивают до 16-25 кВ. Этот почти двукратный запас предназначен для того, чтобы перекрыть возможные изменения в работе самой системы зажигания (к примеру, изменения зазора между электродами) или же изменения в составе рабочей смеси, поступающей в двигатель. Обеднение смеси ведет к необходимому повышению напряжения до 20 кВ. Но как ни старались разработчики полностью избежать искры на контактах, а значит и их подгорания, им это не удалось. Единственный вариант уменьшить этот эффект (кроме установки конденсатора) – соблюдение минимального зазора в диапазоне от 0,3 до 0,4 миллиметра.

В отечественных автомобилях ВАЗ зазор варьирует от 0,35 до 0,45 миллиметра, а это отвечает углу 52-58 градусов при замкнутых контактах. Если этот угол увеличить (или уменьшить), уменьшается вторичное напряжение, и искрят не только контакты, но и бегунки, а значит идет снижение качества искры и двигатель теряет свою мощность. С технической точки зрения надежность системы зажигания, проявляющаяся в сгорании смеси в камере сгорания, зависит от ряда факторов. Это энергия, которой обладает искра, время, которое искра существует, форма самой искры, ее длина и даже число искр на единицу площади, но одной из самых важных характеристик определяющих все вышеизложенные показатели, является вторичное напряжение. Чем выше этот показатель, тем меньше система зависит от состава смеси и степени чистоты электродов свечи.
Устройство контактной системы зажигания
В устройстве контактной системы зажигания можно выделить следующие эле­мен­ты:
— аккумуляторная батарея ( см. устройство автомобильного аккумулятора );
— механический распределитель (ток высокого напряжения);
— механический прерыватель (ток низкого напряжения);
— замок зажигания;
— катушка зажигания ( см. катушка зажигания двигателя );
— свечи зажигания ( см. свечи зажигания для двигателя );
— центробежный регулятор опережения зажигания;
— вакуумный регулятор опережения зажигания;
— высоковольтные провода;

Читайте также:  На конкурсе автомобилей в Америке первое место заняла VW Golf

Распределитель необходим для раздачи тока на свечи цилиндров дви­га­те­ля. Конструкция распределителя: ро­тор и крышка, в которой размещены контакты. Напряжение от катушки по­да­ет­ся сначала на центральный контакт, а затем через боковые контакты пос­ту­па­ет на свечи.
Прерыватель нужен для разъ­е­ди­не­ния цепи низкого напряжения. Во вторичной цепи катушки зажигания при осуществлении разъединения контактов наводится высокое напряжение. Чтобы предотвратить обгорание контактов пре­дусмотрен конденсатор, раз­ме­ща­е­мый параллельно контактам.
Предназначение катушки зажигания — ток низкого напряжения с ее помощью пре­об­ра­зу­ет­ся в ток высокого напряжения. Также она имеет обмотку высокого напряжения и низ­ко­го.
Распределитель, прерыватель тока размещены в одном корпусе. Их приводит в работу коленвал двигателя. Устройство подобного типа получило название «трамблер».
Предназначение вакуумного регулятора — изменение угла опережения в результате изменений нагрузки на двигатель, которая определяется расположением педали газа. Регулятор соединяется с полостью за дросселем и меняет угол опережения в зависимости от уровня (степени) разряжения.
Угол опережения зажигания — величина угла поворота коленвала, при котором на свечи зажигания производится подача тока. Для обеспечения полного сгорания топливной смеси зажигание осуществляется с опережением.
Предназначение центробежного регулятора — в зависимости от числа оборотов коленвала двигателя обеспечивает смену угла опережения. Регулятор представляет собой два грузика, которые оказывают воздействие на пластину с размещенными на ней кулачками прерывателя (пластина сама по себе подвижна). Угол опережения устанавливается за счет положения «трамблера» двигателя.
Функция свечи зажигания – обеспечение воспламенения топливной смеси.
Назначение высоковольтных проводов — по ним осуществляется подача тока от катушки к распределителю, а далее на свечи зажигания.

Работа контактной системы зажигания
Рассмотрим работу контактной системы зажигания. При замкнутом контакте пре­ры­ва­те­ля ток низкого напряжения нап­рав­ля­ет­ся по первичной обмотке катушки. При разъединении контактов во вторичной обмотке ток низкого напряжения ин­ду­ци­ру­ет­ся в ток высокого напряжения, ко­то­рый далее по высоковольтным про­во­дам направляется на крышку ме­ха­ни­чес­ко­го распределителя тока, а уже от нее разделяется по свечам зажигания с не­ко­то­рым углом опережения.
При большем количестве обо­ро­тов коленвала двигателя, обороты рас­пред­ва­ла также увеличиваются. Грузики центробежного регулятора расходятся под воз­дейст­ви­ем центробежной силы, перемещают передвижную пластину с кулачками. Разъе­ди­не­ние контактов прерывателя осуществляется ранее, при этом угол опережения становится больше. При уменьшении оборотов коленвала двигателя происходит уменьшение угла опе­ре­же­ния.
Последующее продолжение системы зажигания контактного типа — контактно-тран­зис­тор­ная система зажигания. В данном случае в цепи первичной обмотки катушки ис­поль­зу­ет­ся транзисторный коммутатор, управление которым производится контактами прерывателя. В подобной системе за счет использования транзисторного коммутатора сила тока в цепи уменьшена, в результате чего срок эксплуатации контактов прерывателя увеличен.
Частые неисправности контактной системы зажигания
1. Между электродами свечей нет искры
Возможные причины:
— в цепи низкого напряжения не­дос­та­точ­ный контакт проводов или вообще их обрыв;
— контакты прерывателя обгорели, между ними отсутствует зазор;
— поломка катушки зажигания, ро­то­ра, конденсатора, крышки распределителя, высоковольтных проводов, а также самой свечи.
Методы устранения поломки:
— проверка цепи высокого и низкого напряжения;
— регулирование зазора контактов прерывателя;
— произведение замены неисправных компонентов системы зажигания.
2. Двигатель работает не на полную мощность или с постоянными перебоями
Возможные причины:
— свеча зажигания вышла из строя;
— между электродами свечей, в контактах прерывателя нарушен не­об­хо­ди­мый зазор;
— повреждена крышка рас­пре­де­ли­те­ля, ротор;
— произведена неверная установка угла опережения зажигания.
Методы устранения поломки:
— регулирование первоначального угла опережения;
— замена неисправных элементов;
— установление между электродами свечей, в контактах прерывателя необходимых зазоров.

Контактно-транзисторная система зажигания
В контактно-транзисторной системе зажигания основным компонентом является транзистор, благодаря применению которого новая схема имеет намного лучшие ха­рак­те­рис­ти­ки в сравнении со стандартной системой зажигания. По причине использования тран­зис­то­ра в системе зажигания появился новый узел — коммутатор.
Главная отличительная черта транзистора — это то, что ток небольшой величины, который направлен в базу (на управление), дает возможность управлять большим по ве­ли­чи­не током, проходящим через устройство.
Контактно-транзисторная система зажигания на первый взгляд незначительно от­ли­ча­ет­ся от классической системы зажигания, имеет тот же принцип работы, но все-таки приобрела некоторые характеристики, которые недоступны стандартной системе за­жи­га­ния. Перед тем, как давать оценку преимуществам и недостаткам, которые присущи контактно-транзисторной системе зажигания, нужно разобрать отличия в работе от стан­дарт­ной системы зажигания ( см. система зажигания двигателя ).
Основным отличием контактно-транзисторной системы зажигания является то, что воздействие прерывателя осуществляется на базу транзистора, а не на бобину. В остальном контактно-транзисторная система зажигания работает аналогично стандартной системе зажигания. При остановке тока в первичной обмотке бобины во вторичной обмотке происходит настройка высоковольтного напряжения. Не обращая внимания на элементы внутренней конструкции коммутатора, а также его подключения, необходимо отметить, что схема зажигания транзисторного типа даже в подобном упрощенном виде имеет следующие положительные характеристики: управление контактно-транзисторным способом про­цес­са­ми, которые происходят в катушке зажигания, дают возможность повысить значение тока в первичной обмотке, в результате чего можно:
— увеличить вторичное напряжение;
— сделать больше зазор (промежуток) между электродами свечи;
— улучшить и сделать наиболее устойчивым процесс искрообразования;
— улучшить при пониженной температуре запуск двигателя;
— увеличить число оборотов двигателя;
— увеличить мощность двигателя.
Контактно-транзисторная схема подобного типа требует применения катушки за­жи­га­ния с индивидуальной первичной, а также вторичной обмоткой.
Контактно-транзисторная система зажигания дает возможность уменьшить в зна­чи­тель­ной степени нагрузку на контакты прерывателя, в результате значение протекающего через них тока намного меньше, вследствие чего контакты подгорают меньше. Данный факт характеризует повышение надежности системы в целом.
Но, не смотря на множество положительных характеристик, контактно-тран­зис­тор­ной системе зажигания присущи и собственные недостатки, которые вызваны применением прерывателя (система с началом работы формирует искру, когда цепь протекания тока в обмотке бобины контактно разрывается). Величина тока, который поступает в базу транзистора, в зна­чи­тель­ной степени оказывает влияние на его работу, и снижение тока по причине качества кон­так­тов сказывается на эксплуатационных характеристиках контактно-транзисторной системы зажигания в целом.

Контактно-транзисторная система зажигания

Бесконтактно-транзисторные системы зажигания (БТСЗ) начали применять с 80-х годов. Если в контактной системе зажигания (КСЗ) прерыватель непосред­ственно размыкает первичную цепь, в контактно-транзисторной (КТСЗ) — цепь управления, то в БТСЗ и управление становится бесконтактным. В этих системах транзисторный коммутатор, прерывающий цепь первичной обмотки катушки зажигания, срабатывает под воздействием электрического импульса, создаваемого бесконтактным датчиком. Все виды датчиков, используемых в БТСЗ делят на па­раметрические и генераторные.

В параметрических датчиках изменяются те или иные параметры управляющей (базовой) цепи (сопротивление, индуктив­ность, 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 и датчики Холла.

Индукционный датчик представляет собой однофазный генератор переменного тока с ротором на постоянных магнитах. Основным недостатком индукционных датчиков является средний большой потребляемый ток (6…8 А) и зависимость силы тока от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Устройство коммутатора 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.

Во всех системах зажигания и других приборах системы зажигания широко применяются полупроводниковые триоды (транзисторы) представляющие собой пластинку кремния или германия и двух наплавленных капель, образующих два перехода.

Каждая из трех областей триода имеет свое название: нижняя область, испускающая электроны – носители зарядов, называется эмиттером, верхняя область, собирающая носители зарядов, – коллектором, а средняя область – основанием, или базой.

К этим трем областям триода делают самостоятельные выводы. Средний вывод соединяют с базой, один – с эмиттером, а другой – с коллектором.

Если транзистор включить в цепь какого-либо источника, соединив вывод эмиттера с плюсовым зажимом, а вывод коллектора с ми­нусовым, то тока в цепи не будет, так как один из переходов будет закрыт.

Но если транзистор включить в цепь так, чтобы одна из областей была общей, а между другими создать разность потенциалов, то по­тенциальный барьер открывается, сопротивление транзистора падает до нуля и на выходном зажиме коллектора получается увеличение силы тока.

Рис. Схема германиевого транзистора:
а – схема включения в цепь; б – условное обозначение; в – внешний вид

Транзисторы применяются во всех системах зажигания и на рисунке показана элементарная схема контактно-транзисторной системы зажигания.

При включенном зажигании, когда контакты прерывателя разомк­нуты, движения электронов от «ми­нуса» к «плюсу» аккумуляторной батареи нет, т.е. тока в схеме зажигания не будет, так как тран­зистор закрыт в связи с большим переходным сопротивлением между эмиттером и коллектором тран­зистора.

Читайте также:  Непосредственный впрыск

В момент замыкания контактов прерывателя в цепи управления транзистора через базу и коллектор будет проходить ток 0,3…0,8 А в зависимости от час­тоты вращения кулачка прерыва­теля. В связи с прохождением тока управления происходит рез­кое снижение сопротивления пе­рехода «эмиттер-коллектор» тран­зистора до нескольких долей Ома и транзистор открывается, вклю­чая цепь первичной обмотки ка­тушки зажигания.

Сила тока в этой цепи зависит от напряжения источника (ак­кумуляторной батареи), величин сопротивления и индуктивности первичной обмотки и времени замкнутого состояния контактов прерывателя. С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя сила тока в цепи низкого напряжения снижается с 7 до 3 А.

При размыкании контактов прерывателя ток управления прерывается, что вызывает резкое повышение сопротивления перехода силового уча­стка транзистора «эмиттер-коллектор» до нескольких сотен Ом и транзи­стор запирается, выключая цепь тока первичной обмотки катушки зажи­гания.

Так как через контакты прерывателя идет только управляющий ток (контакты превратились в датчик управляющих импульсов), энергию искрообразования увеличивают применением специальных кату­шек зажигания с увеличенным числом витков вторичной обмотки и уменьшенным числом витков первичной.

При значительном понижении сопротивления первичной обмотки катуш­ки зажигания в коммутатор вводят специальную цепь, которая спустя 1,5 с после остановки двигателя (валика распределителя) разрывает цепь пита­ния катушки зажигания. Этим ограничивается чрезмерный нагрев катушки зажигания с низким сопротивлением первичной обмотки.

Рис. Принципиальная схема контактно-транзисторной системы зажигания:
1 – свечи зажигания; 2 – распределитель зажигания; 3 – коммутатор; 4 – катушка зажигания. Электроды транзистора: силовые К – коллектор, Э – эмиттер, управляющий Б – база, R – резистор

Контактно-транзисторная система зажигания

В обычной системе зажигания через контакты прерывателя протекает ток относительно большой силы, вызывающий быстрое окисление и износ контактов, что снижает надежность работы системы зажигания. Окисление контактов повышает сопротивление первичной цепи, а перенос металла с одного контакта на другой вызывает увеличение зазора между ними. Вследствие этих дефектов снижается сила тока низкого напряжения и уменьшается напряжение во вторичной цепи; кроме того, увеличивается угол опережения зажигания. По этим причинам затрудняется пуск и снижается мощность и экономичность двигателя. Кроме того, с увеличением скорости вращения коленчатого вала двигателя резко снижается сила тока низкого напряжения, в результате чего уменьшается напряжение во вторичной цепи, вызывающее перебои в зажигании рабочей смеси. В транзисторной системе зажигания ток низкого напряжения не проходит через контакты прерывателя, что исключает окисление и износ их, поэтому повышается надежность работы системы зажигания на всех эксплуатационных режимах двигателя.

В транзисторной системе зажигания напряжение во вторичной цепи на 25—30% больше по сравнению с обычной системой зажигания, что позволяет увеличить зазор между электродами свечей до 1,2 мм. С увеличением длины искры увеличивается площадь контакта ее с рабочей смесью, что способствует более быстрому и полному сгоранию даже обедненной смеси. В результате облегчается пуск и улучшается приемистость и экономичность работы двигателя. Кроме того, уменьшается выгорание электродов свечей зажигания.

Транзисторная система зажигания применяется на автомобилях ГАЗ-66, ЗИЛ-131 (рис. 45) и др.

Рис. 45. Схема контактно-транзисторной системы зажигания.

ТК102 — транзисторный коммутатор; ИТ — импульсный трансформатор; К, Э и Б — электроды транзистора (коллектор, эмиттер, база); Д1 — диод; Дст —диод-стабилитрон; Б114 — катушка зажигания; СЭ107 — добавочные сопротивления: ВК21 — выключатель зажигания; Р — распределитель; Пр — прерыватель. Путь тока в цепи управления транзистора обозначен пунктирными стрелками, а путь рабочего тока в цепи низкого напряжения — сплошными стрелками.

Система зажигания состоит из следующих приборов:

1. Прерыватель-распределитель стандартный для данного двигателя, со снятым конденсатором.

2. Катушка зажигания Б114 маслонаполненная. Вторичная обмотка имеет 41500 витков; один конец ее соединен с корпусом катушки, на массу. Этот конец обмотки вводится между корпусом и фарфоровым изолятором сердечника. При таком выводе вторичной обмотки исключается воздействие высокого напряжения на транзистор, что предотвращает его пробой.

Первичная обмотка имеет 180 витков провода ПЭВ, диаметром 1,25 мм, R = 0,4 Ом. Малая величина сопротивления обмотки позволяет увеличить силу тока в первичной цепи до 7-8А, что при уменьшенном числе витков создает сильный магнитный поток.

В остальном катушка зажигания аналогична катушке зажигания Б13. При установке на автомобиле катушка зажигания Б114 должна быть хорошо соединена с массой.

3. Добавочные сопротивления СЭ107 выполнены из константана и установлены в металлическую коробку; сопротивления имеют три вывода К, ВК и ВКБ. Одно из сопротивлений закорачивается контактным диском тягового реле стартера при пуске двигателя, что позволяет увеличить силу тока первичной цепи и, следовательно, повысить напряжение во вторичной цепи.

4. Транзисторный коммутатор ТК102 (рис. 46) позволяет использовать транзистор для включения рабочего тока в первичной цепи зажигания после замыкания контактов прерывателя, через которые включается только ток управления транзистора.

Транзисторный коммутатор состоит из германиевого транзистора ГТ701-А с допустимым напряжением между эмиттером и коллектором 160В и допустимой силой тока коллектора 12А, германиевого диода Д1 типа Д7Ж, кремниевого стабилитрона Дст типа Д817-В, двух керамических сопротивлений R1 = 2Ом и — 20Ом, конденсатора С1 = 1мкФ, электролитического конденсатора С2 = 50 мкФ, импульсного трансформатора ИТ.

Рис. 46. Транзисторный коммутатор:

а — вид сверху; б—вид снизу со стороны крышки; 1 — корпус; 2 — зажимы; 3 — ребра; 4 — защитный слой смолы над транзистором; 5 — конденсатор (50 мкф); 6 — транзистор; 7 — импульсный трансформатор; 8 — теплоотвод диодов

Первичная обмотка импульсного трансформатора имеет 50 витков провода, R = 0,14 Ом. Вторичная обмотка имеет 150 витков провода, R = 7 Ом.

Для обеспечения надежности работы все приборы коммутатора установлены внутри алюминиевого ребристого корпуса.

Приборы защиты транзистора, состоящие из диода, стабилитрона, сопротивлений 2Ом и 20Ом и конденсатора 1мкФ, объединены в один блок и залиты эпоксидной смолой.

Германиевый транзистор может исправно работать при температуре не выше 65° С, поэтому транзисторный коммутатор устанавливают в кабине водителя.

Транзисторный коммутатор имеет четыре зажима Р, К, М и один зажим без обозначения. При установке коммутатора зажим М надежно соединяют с массой при помощи многожильного неизолированного проводника, подкладываемого под головку болта крепления корпуса коммутатора.

5. Свечи и выключатель зажигания — обычные.

Работа контактно-транзисторной системы зажигания.

При включении зажигания, когда контакты прерывателя разомкнуты, транзистор закрыт, а так как переходное сопротивление между эмиттером и коллектором транзистора очень велико, то тока в системе зажигания не будет.

В момент замыкания контактов прерывателя в цепи управления транзистора будет проходить ток не более 0,8А.

С увеличением скорости вращения кулачка прерывателя вследствие уменьшения времени замкнутого состояния контактов прерывателя сила тока в цепи управления транзистора уменьшается до 0,3А.

Путь тока в цепи управления транзистора (см. пунктирные стрелки на схеме): положительный зажим батареи — зажим тягового реле стартера — зажим AM выключателя зажигания — ротор выключателя — зажим КЗ выключателя — два добавочных сопротивления СЭ107 — первичная обмотка катушки зажигания — безымянный зажим транзисторного коммутатора, затем ток разветвляется на три параллельные ветви: вторичная обмотка импульсного трансформатора ИТ, сопротивление R2 и электроды Э и Б транзистора.

Затем ток из трех ветвей проходит по первичной обмотке импульсного трансформатора и через замкнутые контакты прерывателя, а затем через массу возвращается в аккумуляторную батарею.

Вследствие прохождения тока управления через переход между базой и эмиттером транзистора происходит резкое снижение сопротивления перехода эмиттер — коллектор (Э—К) транзистора, и он открывается, включая цепь рабочего тока низкого напряжения первичной цепи зажигания.

Цепь рабочего тока низкого напряжения (см. сплошные стрелки на схеме): положительный зажим аккумуляторной батареи — зажим тягового реле стартера — выключатель зажигания — добавочные сопротивления — первичная обмотка катушки зажигания — электроды эмиттер, коллектор (Э, К) транзистора — масса — отрицательный зажим батареи. Сила тока в первичной цепи и открытом транзисторе достигает 8А при неработающем двигателе и снижается до 3А при увеличении скорости вращения коленчатого вала двигателя.

Рабочий ток, протекая по первичной обмотке катушки зажигания, вызывает сильное намагничивание сердечника катушки.

Размыкание контактов прерывателя сопровождается прерыванием тока управления, что вызывает резкое повышение сопротивления транзистора, и он закрывается, выключая цепь рабочего тока первичной цепи зажигания.

В момент прерывания тока управления в первичной и вторичной обмотках импульсного трансформатора индуктируется э. д. с. самоиндукции.

Импульс э. д. с. самоиндукции вторичной обмотки трансформатора действует в цепи транзистора в направлении, противоположном рабочему току, благодаря чему ускоряется прерывание рабочего тока в первичной обмотке катушки и быстрей уменьшается магнитный поток. Во вторичной обмотке катушки индуктируется э. д. с. от 17000 до 30000В, а в первичной обмотке катушки — э. д. с. самоиндукции не более 100В.

Ток высокого напряжения из вторичной обмотки катушки поступает на распределитель, затем на свечу зажигания и по массе возвращается снова во вторичную обмотку.

Э. д. с. самоиндукции первичной обмотки катушки вызывает заряд конденсатора (1 мкФ), что защищает транзистор от действия этой э. д. с. В дальнейшем, при разомкнутых контактах прерывателя, конденсатор разряжается через первичную обмотку катушки, а затем сопротивление 2Ом. Энергия разрядного тока конденсатора расходуется в основном на нагрев сопротивления 2Ом.

В процессе эксплуатации автомобиля возникают такие моменты, когда в первичной обмотке катушки зажигания э. д. с. самоиндукции может увеличиться и произойдет пробой транзистора. Повышение э. д. с. самоиндукции более 100В может быть при разрыве цепи высокого напряжения, например при отъединении высоковольтного провода от свечи зажигания или крышки распределителя. Для предотвращения пробоя транзистора в этой схеме параллельно первичной обмотке катушки зажигания включены два последовательно соединенных диода с встречным направлением прямых проводимостей.

Читайте также:  Испытание восстановленных деталей

Диод Д1 препятствует протеканию тока через стабилитрон Дст в прямом направлении, минуя первичную обмотку катушки зажигания.

Диод Дст является кремниевым стабилитроном и предназначен для защиты транзистора от пробоя э. д. с. самоиндукции. При увеличении э. д. с. самоиндукции в первичной обмотке катушки зажигания более 100В сопротивление между электродами кремниевого стабилитрона уменьшается, и он начинает пропускать через себя ток самоиндукции. Благодаря этому напряжение на зажимах первичной обмотки резко снижается, что и предотвращает пробой транзистора.

Так как через стабилитрон проходит ток большой силы, то он сильно нагревается и может произойти сваривание обоих его электродов. Для охлаждения стабилитрона корпус его соединен со специальным алюминиевым теплоотводом 1 (см. рис. 46).

Электролитический конденсатор С2 = 50 мкФ включен параллельно генератору и аккумуляторной батарее и защищает транзистор от импульсных перенапряжений, возникающих в цепи генератор — батарея, в случае выключения батареи, обрыве одной из фаз обмотки статора генератора переменного тока, обрыве проводника, соединяющего корпусы генератора и реле-регулятора. В случае импульса напряжения в цепи источников тока конденсатор С2 будет заряжаться, что уменьшит напряжение в цепи приборов.

Статья из книги «Устройство грузового автомобиля». Читайте также другие статьи из

Контактно-транзисторная система зажигания

С развитием техники и повышением мощности бензинового двигателя потребовалась модернизация системы зажигания. При увеличении числа цилиндров, повышении числа оборотов вращения коленвала, увеличение степени сжатия и применение обеднённых рабочих смесей, она не могла обеспечивать нормального пробивного напряжения на свечах.
Если на шестицилиндровом двигателе эта система ещё как то справлялась со своей функцией, то при появлении восьмицилиндрового двигателя, начала давать сбой при малейшей неполадке. Так же существенно снизился срок службы контактов в прерывателе.

Контактно-транзисторная система зажигания отличия от контактной.

В 60-х годах на её смену в этих двигателях пришло контактно-транзисторное зажигание. Его единственное отличие контактно-транзисторной система зажигания от контактной, это наличие в цепи между контактами трамблёра и катушкой зажигания, коммутатора, на базе транзистора.
Транзистор – электропреобразовательный полупроводниковый прибор, служащий для преобразования электрических величин. В контактно-транзисторной системе зажигания он в частности служит для коммутации цепи первичной обмотки катушки зажигания.

Контактно-транзисторная система зажигания преимущества перед контактной.

Что даёт применение транзисторного коммутатора в системе зажигания?
Во первых, самое главное преимущество, это возможность применения катушек зажигания с большим числом трансформации. То есть, возможно, уменьшить число витков в первичной обмотке катушки зажигания и в тоже время увеличить число витков во вторичной катушке. Это на четверть даёт возможность повысить вторичное напряжение и как следствие увеличить зазор на свечах зажигания до 1мм.

При всём этом ток, проходящий через контакты трамблёра минимален, примерно 0,5А. Поэтому не нужно применения конденсатора для гашения искрения и позволяет уменьшить зазор при этом увеличивается срок службы контактов.
К недостаткам этой системы можно отнести наличие трущихся деталей в трамблёре. При износе упора подвижного контакта изменяется зазор между ними, при этом изменяется угол замкнутого состояния контактов и изменяется момент искрообразования. Кроме этого трамблёр остаётся чувствительным к износу втулок кулачкового вала. Но контактно-транзисторная система зажигания, в отличае от контактной, менее чувствительна к износам в трмблёре.

Контактно-транзисторная система зажигания принцип работы.

Рассмотрим подробнее схему подключения и работу контактно – транзисторной системы зажигания. Как видно из схемы единственным отличием от контактной системы зажигания является наличие коммутатора на базе транзистора. Транзистор выполняет роль ключа, замыкает и размыкает цепь первичной катушки зажигания. Контакты трамблёра в этом случае выполняют роль датчика, подавая импульсы на базу транзистора.

При включенном зажигании, когда контакты разомкнуты, база транзистора в коммутаторе не соединяется с минусом, при этом из-за большого переходного сопротивления в P-N переходе отсутствует ток между эмиттером и коллектором транзистора (транзистор закрыт). Следовательно, ток в первичной обмотке катушки зажигания отсутствует.

При замыкании контактов, база транзистора соединяется с минусом, при этом сопротивление в P-N-P переходе падает и через базу и коллектор будет проходить ток. При этом сопротивление эмиттер – коллектор резко снижается (транзистор открывается) замыкая цепь первичной обмотки катушки зажигания. При размыкании контактов прерывателя база транзистора отключается от минуса, при этом резко увеличивается сопротивление эмиттер – коллектор, транзистор закрывается, и цепь питания катушки зажигания рвётся.
В конструкцию коммутатора добавлена схема отключения питания катушки зажигания при длительно замкнутом положении контактов, то есть когда коленчатый вал двигателя не вращается. Это служит для защиты катушки зажигания от перегрева при замкнутых контактах трамблёра.

Эта система стала первой на пути электронного зажигания. На её основе было сделано множество приставок к контактному зажиганию, преимуществом которых является возможность регулировки угла опережения зажигания непосредственно из салона автомобиля при его движении.

whatisvehicle

Как это работает?

Контактно-транзисторная система зажигания

Контактно-транзисторная система зажигания(TSZk)

1 — свеча зажигания; 2 — провод высокого напряжения; 3 — боковой контакт распределителя; 4 — ротор распределителя; 5 — кулачок; 6 — контакты прерывателя; 7 — коммутатор; 8 — первичная обмотка катушки зажигания; 9 — вторичная обмотка; 10 — центральный провод высокого напряжения; 11 — включатель зажигания; 12 — аккумуляторная батарея; А — прерыватель; Б — база; В — катушка зажигания; К — коллектор; Э – эмиттер.

Контактно-транзисторная система зажигания явилась переходным этапом от контактной к бесконтактным электронным системам. В ней устраняется недостаток контактной системы — подгорание и износ контактов прерывателя, коммутирующих цепь с индуктивностью и значительной силой тока. В контактно-транзисторной системе первичную цепь обмотки возбуждения коммутирует транзистор , управляемый контактами прерывателя. С применением’ контактно-транзисторной системы на автомобиле появился новый блок — электронный коммутатор(7), объединяющий в себе силовой коммутирующий транзистор и элементы схемы его управления и защиты.

Прежде, чем разбирать систему, давайте разберёмся, что такое транзистор.

Транзистор

Транзисторами называют полупроводниковые приборы, предназначенные для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний.

У транзистора три вывода: коллектор, эмиттер и база.

Можно долго читать нудные объяснения научными заумными фразами. А можно быстро и просто понять, как же оно работает.

Так вот, по пути Коллектор-Эмиттер течёт Коллекторный ток(Ik). По другому пути База-Эмиттер течёт слабый управляющий ток(Iб). И вот при помощи этого тока базы управляется коллекторный ток(его величина).

Причем, коллекторый ток всегда больше тока базы в определенное количество раз. Эта величина называется коэффициент усиления по току, обозначается h21э. У различных типов транзисторов это значение колеблется от единиц до сотен раз.

Если увеличить ток базы, то переход ЭБ откроется сильнее, и между эмиттером и коллектором сможет проскочить больше электронов. А поскольку ток коллектора изначально больше тока базы, то это изменение будет весьма и весьма заметно. Таким образом, произойдет усиление слабого сигнала, поступившего на базу.

Теперь, давайте вернёмся к нашей системе зажигания )

1 — аккумуляторная батарея; 2,3 — контакты выключателя зажигания; 4,5 — добавочные резисторы; 6 — коммутатор; 7 — прерыватель

На рисунке представлена схема контактно-транзисторного зажигания с коммутатором ТК 102.

При замыкании контактов прерывателя(7) через них начинает протекать ток базы транзистора VT1, который открывается и включает первичную обмотку катушки зажигания к источнику питания.

При размыкании контактов прерывателя транзистор VT1 закрывается, ток в первичной цепи резко прерывается и на свечах появляется всплеск высокого напряжения, как и в контактной системе.

Характеристики контактно- транзисторной системы аналогичны контактной, за исключением того, что снижения вторичного напряжения на низких частотах, вращения кулачка не происходит. Импульсный трансформатор Т в схеме ускоряет запирание транзистора, цепь VD1, VQ2 защищает транзистор от перенапряжений, а конденсатор С2 — от случайных импульсов напряжения по цепи питания. Конденсатор С1 способствует уменьшению коммутационных потерь, в транзисторе. Добавочный резистор 4 закорачивается при пуске двигателя.

Срок службы контактов прерывателя, в контактно-транзисторной системе больше, чем в контактной, так как базовый ток, коммутируемый ими, невелик. Однако механический износ прерывательного механизма, влияние вибраций на работу контактов в системе не устранены.

Специфические особенности работы транзистора в цепи катушки зажигания предопределяет необходимость полного электрического разделения первичной и вторичной обмоток (в обычной катушке два вывода обмоток соединены), а так же отсутствие конденсатора. Катушка транзисторной системы зажигания имеет большее отношение числа витков вторичной и первичной обмоток. Наиболее распространенной отечественной контактно-транзисторной системой зажигания является ТК-102. К системе зажигания добавляется коммутатор, резистор и заменяется катушка зажигания. Преимуществом этой системы зажигания является возможность увеличения искрового промежутка свечи, стабильность работы двигателя на режимах прогрева, холостого хода и малых нагрузок, улучшение пусковых качеств, особенно при низком напряжении аккумулятора, повышение долговечности контактов прерывателя.

Давайте ещё раз последовательно взглянем на работу системы:

1 — свеча; 2 — ротор; 3 — распределитель; 4 — контакты; 5 — коммутатор; 6,7—обмотки; 8 — выключатель

Работает система следующим образом: при включенном выключателя зажигания(8) после замыкания контактов 4 прерывателя транзистор коммутатора(5) открывается(т.к. пошёл ток базы, который открывает транзистор), и по первичной обмотке(7) катушки зажигания будет протекать ток. В момент размыкания контактов прерывателя транзистор коммутатора запирается(т.к. пропадает ток базы). Ток в первичной цепи резко уменьшается, и во вторичной обмотке(6) катушки зажигания создается ток высокого напряжения. Он подводится к ротору(2) распределителя зажигания(3), который распределяет ток высокого напряжения по свечам зажигания(1) в соответствии с порядком работы двигателя.

Ещё советую глянуть видео:

Думаю, теперь понятно, как это работает. Теперь, предлагаю перейти к рассмотрению к более современной системе зажигания.

Ссылка на основную публикацию