Работа контактно транзисторной системы основана на использовании полупроводниковых приборов. Преимущества контактно транзисторной системы по сравнению с батарейной системой зажигания следующие:
- через контакты прерывателя проходит небольшой ток управления транзистора, а не ток (до 8 А) первичной обмотки катушки зажигания (исключается эрозия и износ контактов).
- Возрастает ток высокого напряжения и энергия искрового разряда (это позволяет увеличить зазор между электродами свечи зажигания, приводит к облегчению пуска двигателя, делает двигатель экономичнее).
Для начала давайте разберемся,
Как работает контактно-транзисторная система зажигания?
Если выключатель зажигания 17 включен, а контакты прерывателя разомкнуты, то транзистор 21 заперт, так как нет тока в его цепи управления, т.е. в переходе эмиттер – база. Ток не проходит и между эмиттером и коллектором на массу, так как сопротивление этого перехода очень большое. При замыкании контактов прерывателя в цепи управления транзистора (эмиттер-база) проходит ток, в результате транзистор открывается. Сила тока управления невелика около (0,8 А) и уменьшается до 0,3 А с увеличением частоты вращения кулачка прерывателя. В контактно-транзисторной системе зажигания имеются две цепи низкого напряжения: цепь управления транзистора и цепь рабочего тока.
Цепь управления транзистора: положительный вывод АКБ 16 – выключатель зажигания 17 – выводы ВК-Б и К добавочных резисторов 14 – первичная обмотка 4 катушки зажигания 5 – вывод транзисторного коммутатора 1 – электроды перехода эмиттер – база транзистора 21 – первичная обмотка импульсного трансформатора 20 – вывод Р – контакты 11 и 12 прерывателя – масса – отрицательный вывод АКБ. При прохождении тока управления транзистора через переход эмиттер-база значительно уменьшается сопротивление эмиттер-коллектор, и транзистор открывается, включая цепь рабочего тока (7-8 А).
Цепь рабочего тока низкого напряжения
Положительный вывод АКБ 16 – выключатель зажигания 17 – выводы ВК-Б и К добавочных резисторов 14 – первичная обмотка 4 катушки зажигания 5 – вывод транзисторного коммутатора 1 – электроды перехода эмиттер-коллектор транзистора 21 – вывод М – масса – отрицательный вывод АКБ. При размыкании контактов прерывателя прекращается ток в цепи управления транзистора и значительно возрастает его сопротивление. Транзистор закрывается, выключая цепь рабочего тока низкого напряжения. Магнитный поток изменяющегося поля пересекает витки катушки зажигания, индуктируя во вторичной обмотке ЭДС, в результате чего возникает высокое напряжение (около 30000 В), а в первичной обмотке ЭДС самоиндукции (около 80-100 В).
Цепь высокого напряжения
Вторичная обмотка 6 катушки зажигания 5 ротор 9 распределителя 10 – свечи зажигания 7 ( в соответствии с порядком работы двигателя) – масса – вторичная обмотка 6 катушки зажигания 5.
Импульсный трансформатор необходим для быстрого запирания транзистора. При размыкании контактов прерывателя во вторичной обмотке импульсного трансформатора индуктируется ЭДС самоиндукции, направление которой противоположно направлению рабочего тока на переходе база-эмиттер. Благодаря этому быстро исчезает магнитное поле и ток в первичной обмотке 4 катушки зажигания 5. Диод 19 и стабилитрон 18 в прямом направлении – мимо первичной обмотки катушки зажигания.
Необходимо помнить, что контакты прерывателя пропускают и прерывают только силу тока управления транзистора 0,3-0,8 А. Если на них попало масло, образовалась масляная пленка или слой окиси, то ток управления транзистора не сможет пройти через контакты. Поэтому контакты прерывателя промывают бензином и следят за тем, чтобы они всегда были чистыми.
Общий принцип работы
Наличие контактной системы зажигания в автомобиле подразумевает, что зажигание горючего в цилиндрах осуществляется по факту появления искры от свечи зажигания.
При этом сама искра возникает при поступлении импульса высокого напряжения от катушки зажигания.
Ключевую функцию выполняет катушка зажигания, которая по принципу работы напоминает трансформатор.
Она состоит из двух обмоток (первичной и вторичной), намотанных на сердечник из металла.
Сначала напряжение подводится к первичной обмотке, после чего в катушке создается ток.
Как только происходит кратковременный разрыв первичной цепи, магнитное поле нивелируется, но во вторичной обмотке возникает высокое напряжение (около 25000 Вольт).
В этот момент на первичной обмотке также присутствует напряжение, равное 300 Вольтам.
Причина его появления — токи самоиндукции. Именно из-за появления этого тока возникает обгорание и искрение контактов прерывателя.
Из сказанного выше можно сделать вывод, что вторичное напряжение напрямую зависит от следующих аспектов:
- Магнитного поля;
- Уровня интенсивности падения тока в первичной обмотке.
Для роста вторичного напряжения и снижения риска обгорания контактной группы, в цепочку включается конденсатор (устанавливается параллельно). Даже при незначительном размыкании конденсатор заряжается.
Принципиальная схема контактной системы зажигания показана ниже.
Сейчасчитают Почему чернеют свечи зажигания?
17.1k
Иммобилайзер заблокирован, как запустить двигатель
23.5k
Разряд емкости происходит через первичную обмотку, посредством формирования импульсного тока обратного напряжения. Благодаря этой особенности, магнитное поле исчезает, а вторичное напряжение растет.
Оптимальная емкость конденсатора для контактной системы зажигания составляет 0,17-0,35 мкФ. Для примера, в «Жигулях» отечественного производства установлен конденсатор, имеющий емкость в 0,2-0,25 мкФ (при частоте от 50 до 1000 Гц).
Если система зажигания автомобиля работает без сбоев, вторичное напряжение должно постоянно расти. Оно зависит от двух основных параметров — размера зазора между свечными электродами, а также давления в цилиндрах машины.
Для контактной системы зажигания этот параметр (вторичное напряжение) должен находиться на уровне 8-12 Вольт.
Чтобы система работала без сбоев, в момент прерывания упомянутый показатель вырастает до 16-25 кВ. Наличие подобного запаса позволяет избежать неблагоприятных последствий от тех или иных колебаний в системе зажигания.
К упомянутым выше проблемам можно отнести корректировки состава горючей смеси или изменение расстояния между электродами свечи.
К примеру, снижение уровня кислорода в топливно-горючей смеси приводит к росту напряжения до 20 кВ.
Несмотря на ряд проведенных мероприятий, полностью избежать подгорания контактной группы создателям контактной системы зажигания не удалось. Оптимальным способом снижения этого эффекта является четкое выдерживание зазора на минимальном уровне (0,3-0,4 мм).
В качестве примера можно привести отечественные машины ВАЗ, в которых величина зазора в прерывателе равна 0,35-0,45 мм, что соответствует углу в 52-58 градусов (при условии, что контактная группа находится в замкнутом состоянии).
В случае изменения этого угла корректируется и напряжение во вторичной обмотке. В итоге искры появляются не только на контактах, но и на бегунках. По этой причине уменьшается качество искры, и мотор теряет мощность.
Отдельного внимания заслуживает надежность контактной системы зажигания, которая зависит от целого ряда факторов:
- Формы, энергии и времени появления искры;
- Количества искр на определенной площади;
- Вторичного напряжения (одна из наиболее важных характеристик). Чем больше этот параметр, тем меньше зависимость системы от состава горючей смеси и уровня чистоты электродов.
Устройство
Система зажигания автомобиля ГАЗ 53 в настоящее время является бесконтактной. Изучив устройство и принцип действия, можно попутно овладеть навыками поиска и устранения неисправностей. Особенно, это необходимо тем, кто эксплуатирует ГАЗ 53. Ведь часто бывает так, что рядом нет хороших специалистов, которые помогли бы в решении возникших проблем. К тому же за их услуги придётся платить. Качество проделанной работы можно определить иногда спустя некоторое время. Неисправность, возникшая неожиданно и в неподходящий момент, создаст неприятности.
Элементы системы
Система зажигания автомобиля ГАЗ 53 состоит из нескольких элементов, каждый из которых выполняет свою функцию. Зная их, можно гораздо быстрее найти и устранить неисправность. Система состоит из следующих элементов:
- Аккуммуляторная батарея;
- Коммутатор;
- Свечи зажигания;
- Датчика распределитель;
- Высоковольтные и низковольтные провода;
- Катушка зажигания;
- Дополнительное стартерное реле;
- Добавочный и помехоподавляющий резистор;
- Указатель тока;
- Замок зажигания.
Все составляющие элементы можно сгруппировать в зависимости от выполняемых задач. В этом случае, они будут входить в соответствующие группы. Система зажигания автомобиля ГАЗ 53 будет работать правильно, когда соблюдены основные условия:
- Сопоставление момента возникновения искры и работы двигателя;
- Достаточная мощность искры;
- Отсутствие пропусков в искрообразовании.
Для своевременной подачи искры нужно тщательно соотнести такты работы двигателя и появление напряжения на электродах свечи. Нужная мощность искры, в свою очередь, зависит от величины напряжения, зазоров между электродами свечи и исправности цепи. Отсутствие искры приводит к снижению мощности и увеличению расхода топлива, поэтому пропуски недопустимы.
Своевременная искра
Сопоставление определённого такта и подачи напряжения на свечи является задачей датчика-распределителя. Бесконтактная система зажигания автомобиля ГАЗ 53 может быть снабжена магнитоэлектрическим или полупроводниковым датчиком-распределителем, который находится внутри трамблёра. Перечень элементов трамблёра включает в себя:
- Датчик-распределитель;
- Токоразносная пластина (бегунок);
- Центробежный и вакуумный регулятор.
Магнитоэлектрический датчик ГАЗ 53 представляет собой генератор импульсов переменного тока, частота которых зависит от оборотов двигателя. Это устройство имеет восемь полюсов (по числу цилиндров). В процессе вращения распределительного вала, а вместе с ним и ротора датчика происходит последовательное прохождение полюсов постоянного магнита через полюсы обмотки статора. В результате изменяющегося магнитного потока в обмотке наводится ЭДС индукции, которая создаёт управляющий импульс для коммутатора.
Центробежный регулятор поворачивает ротор датчика относительно статора, что, в свою очередь, изменяет угол опережения зажигания ГАЗ 53. Это происходит при увеличении оборотов вращения коленчатого вала двигателя. Грузики регулятора, преодолевая усилие пружин, поворачивают ротор. Таким образом, усилие должно быть определённым, иначе это отразится на работе ГАЗ 53.
Вакуумный регулятор поворачивает статор относительно ротора, изменяя угол. Он работает в зависимости от нагрузки и оборотов двигателя.
Мощность и качество искры
Ни для кого не секрет, что хорошая искра является залогом качественного воспламенения горючей смеси. Система зажигания автомобиля ГАЗ 53 будет иметь хорошую искру если есть следующие условия:
- Правильно отрегулирован зазор между электродами свечи;
- Исправная катушка зажигания;
- Нужная форма импульсов коммутатора;
- Хорошее качество цепи высокого напряжения.
Слишком малый зазор между электродами свечи приведёт к тому, что воспламенение топливовоздушной смеси окажется затруднено. Из-за этого может возникнуть пропуск не в искрообразовании, а в воспламенении. Последствия одинаковые.
Исправность катушки зажигания проявляется в её способности индуцировать необходимое напряжение без перерывов (пропусков). Как правило, неисправная катушка даёт о себе знать по характерному снижению качества работы всех восьми цилиндров. Если установлено, что катушка неисправна, то менять её нужно на однотипную, той же маркировки. Эта деталь ГАЗ 53 представляет собой две обмотки: первичная и вторичная. Последняя содержит гораздо больше витков, чем первая. Обмотки намотаны одна поверх другой на магнитопроводе. Вся конструкция находится в герметичном корпусе, залитым пластмассой. Неисправность этой детали связана с замыканием, которое может быть межвитковым и на корпус.
Бесконтактный датчик: кто таков и чем полезен?
На самом деле бесконтактная система зажигания принцип работы которой мы сегодня рассматриваем, конструктивно не сильно отличается от своих предшественников.
Алгоритм функционирования остался прежним, но она напрочь лишилась каких-либо механических контактов в низковольтной части. Чтобы разобраться с тем, как всё работает, давайте взглянем на устройство бесконтактной системы. Она состоит из таких элементов:
- аккумуляторная батарея и генератор;
- замок зажигания;
- датчик импульсов;
- транзисторный коммутатор;
- катушка зажигания;
- распределитель;
- регуляторы угла опережения зажигания;
- свечи.
Как Вы могли заметить, многие из этих элементов уже знакомы нам. Принципиально новым в списке узлов бесконтактной системы зажигания является датчик импульсов, который заменил собой прерыватель, присутствующий как в классической контактной схеме, так и в её более совершенном транзисторном варианте.
Он при помощи специального элемента отслеживает частоту вращения коленвала мотора. В роли такого элемента может быть датчик Холла (наиболее распространённый вариант), который генерирует электрические импульсы в зависимости от изменения магнитного поля, оптический датчик или индуктивный.
Созданные им импульсы, генерирующиеся именно в те моменты, когда нужно создать искру в свече, попадают в коммутатор.
Если Вы читали предыдущие статьи, то помните, что основу коммутатора составляет транзистор – электронный прибор, который может управлять большими токами при помощи малых.
Именно на него и воздействуют те самые электрические импульсы от датчика, а он, в свою очередь, контролирует работу катушки зажигания, которая преобразовывает низкое напряжение бортовой сети в гораздо более высокое, необходимое для образования искры (около 30 000 Вольт).
Кстати, датчик импульсов объединён в один корпус с распределителем и вместе они образуют единое устройство, которое называют датчик-распределитель.
