Контактно-транзисторная система зажигания. Транзисторный коммутатор зажигания

Транзисторный коммутатор зажигания

Известно, что большая часть российских автомобилей оснащена простыми контактными системами зажигания, основанными на принципе переключения тока, протекающего через низковольтную обмотку высоковольтного трансформатора, которым является катушка зажигания. Переключения тока осуществляется при помощи механического прерывателя, представляющего собой контактный выключатель, приводимый в действие от вала распределителя зажигания.

Такая система имеет массу недостатков, так как ток, протекающий через первичную обмотку катушки зажигания слишком высок и в результате в прерывателе возникает искрение, неизбежно приводящее к обгоранию и оплавлению его контактов, а в зимнее, осеннее или весеннее время добавляется электрохимическая эрозия этих контактов. Но это еще не все, длительность искрового разряда, в результате высокого тока, протекающего через контакты прерывателя получается небольшой, 0,3-0,8 ms, а в результате некачественное поджигание горючей смеси, требуется более обогащенная смесь, плохая приемистость двигателя на низких оборотах, повышенный расход топлива. Все эти недостатки известны давно, и с тех пор как появились мощные высоковольтные транзисторы автомобильная промышленность постепенно переходит на комплектацию новых автомобилей бесконтактными электронными системами зажигания, в которых используется бесконтактный датчик зажигания, электронный коммутатор с мощным высоковольтным транзистором на выходе, а также более мощная низкоомная катушка зажигания.

Улучшить характеристики автомобиля с контактной системой зажигания можно путем установки бесконтактной системы от более новой модификации данной марки. Но этот способ относительно дорог - требуется полная замена всех элементов системы зажигания, включая датчик-распределитель, катушку зажигания, а также приобретение соответствующего электронного коммутатора. К тому же не на каждую модель старого образца можно подобрать подходящие элементы от более новых моделей. Тем не менее, значительно улучшить качество зажигания простой контактной системы можно, если между контактны прерывателем тока и штатной катушкой зажигания включить несложный транзисторный коммутатор, выходной каскад которого выполнен на высоковольтном мощном транзисторе. При этом выигрыш, по сравнению с простой системой будет по нескольким позициям: во-первых, уменьшится ток через контакты прерывателя и они перестанут обгорать и коррелировать, во-вторых, длительность искрового разряда увеличится примерно в два раза, что приведет к улучшению воспламенения смеси, в-третьих, в случае выхода из строя транзисторного коммутатора можно будет простой перестановкой провода вернуть систему к исходному варианту.

Принципиальная электрическая схема коммутатора показана на рисунке.

При замкнутых контактах прерывателя через резистор R2 на базу транзистора VT1 поступает отрицательное напряжение и этот транзистор открывается. Его открывание приводит к тому, что через этот транзистор и R4 на базу мощного транзистора VT2 поступает положительное напряжение, и он открывается. Ток, через него поступает на первичную намотку катушки зажигания L1. При размыкании контактов прерывателя поступление напряжения на базу VT1 прекращается и он закрывается, а в след за ним закрывается и VT2. В катушке, в контуре, состоящем из первичной намотки L1 и конденсатора С2 возникают колебания, которые наводят импульс высокого напряжения во вторичной обмотке L1. Этот высоковольтный импульс через распределитель зажигания поступает на свечу и происходит искровой разряд. Длительность искрового разряда составляет около 2 ms, что более чем в два раза превосходит длительность искры классической системы зажигания.

Резистор R1 не первый взгляд не нужен, но как показывает практика, при пропускании через контакты прерывателя слишком низкого тока, не всегда возникает надежный электрический контакт, и возможны пропуски в работе системы зажигания. Чтобы этого избежать вводится резистор R1, который создает необходимый минимальный ток через эти контакты.

Транзистор КТ973А можно заменить на КТ816, а транзистор КТ8109А на КТ848А.

Коммутатор собирается объемным монтажом в корпусе неисправного коммутатора от бесконтактной системы зажигания автомобилей "Волга" или "УАЗ".

Настройка заключается в подборе номинала R4 (не менее 22 Ом) и R2 (не менее 300 Ом) таким образом, чтобы при подключенной катушке зажигания и замкнутых контактах прерывателя напряжение на коллекторе VT2 было минимальным (не более 1,5 В). При этом ток через катушку будет максимальным.

Субъективно, с данным коммутатором, автомобиль движется лучше на низких оборотах, лучше трогается с места на холостом ходу.

Увеличить энергию искры можно, если установить катушку зажигания с низкоомными обмотками от автомобиля ВАЗ-08-099, но при этом нужно будет воздерживаться от длительного включения зажигания при неработающем двигателе, так как ток через катушку будет высоким и это может повредить выходной транзистор коммутатора.

Коммутатор зажигания имеется на каждом автомобиле независимо от модели и года выпуска. Устройства могут разделяться на отдельные виды, но принцип их действия остается примерно одинаковым. Но не каждый автолюбитель знает, что это такое, и какую функцию выполняет обычный коммутатор, без которого было бы невозможно завести двигатель и тронуться с места.

Это простое электронное устройство всего лишь выполняет функцию искрообразования. Но сбои в его работе могут привести к неустойчивости работы двигателя на холостых оборотах или в других режимах работы агрегата. Иногда начинают искать проблему именно в системах двигателя вместо того, чтоб разобраться - правильно ли формируется электрический импульс коммутатора системы зажигания.

Проверить его работу можно как в сервисе, так и в домашних условиях. Правда, во втором случае придется приобрести или сделать самому специальный прибор. Зато под рукой всегда будет устройство, с помощью которого можно будет определить причину затрудненного зажигания или других распространенных проблем в работе автомобиля.

Что такое коммутатор зажигания

Это умное слово, на самом деле, обозначает до примитивности простое устройство. Оно отвечает за искрообразование в системе зажигания. Момент искрообразования осуществляется в блоке зажигания. А коммутатор - то небольшое электронное устройство, управляющее блоком.

Для большего понимания, любая система зажигания делится на две основные части - это система управления и система исполнения искрового разряда. Система управления формирует момент появления искры, а система исполнения - непосредственно формирует эту искру. В данной статье речь пойдет именно об управлении искрой в системе зажигания. Но чтоб немного разобраться в его функциях, следует вспомнить некоторые моменты из автомобильной истории.

Видео что такое коммутатор:

Первые коммутаторы

На первых автомобилях устанавливались самые простые блоки управления системой зажигания. Схема их работы приведена ниже.

В данной схеме используется принцип самоиндукции. Разрыв цепи протекания тока в обмотке бобины сопровождается вторичной высоковольтной ЭДС. При этом на контакте свечи появляется искра. Цепь разрывается благодаря замыканию контактов на прерывателе.

Эта схема коммутатора зажигания отличается простотой и надежностью, потому устанавливалась на автомобили долгое время, несмотря на ее явные недостатки. Даже после изменения элементарной базы, первоначальный принцип работы устройства сохранился.

Основной недостаток такой системы - слишком высокий ток, протекающий через катушку. Как результат - появление искрения в прерывателе, его оплавление и обгорание контактов. К этому следует добавить и небольшую длительность искрового разряда. В результате для полноценного поджигания требуется более обогащенная горючая смесь, появляется плохая приемистость двигателя на низких оборотах, увеличивается расход топлива.

Но со временем автомобилестроение вышло на новый уровень, и в системах зажигания начали использоваться электронные коммутаторы зажигания.

Электронный коммутатор

Работа коммутатора зажигания нового поколения основана на применении электронных ключей. В их качестве применяются транзисторы VT1 и VT2. Их использование уменьшает нагрузку контакта прерывателя и увеличивает ток, который протекает через обмотку катушки. Вследствие такого решения повысились характеристики работы устройства:

повысилась надежность работы системы;
система теперь может работать на высоких оборотах двигателя и на значительной скорости движения;
повысилась степень сжатия.

Электронные системы могут быть следующих видов:

Для достижения высоких показателей надежности и производительности, используются двухканальные системы. А также - многоканальные, или многоискровые коммутаторы.

Гибридные коммутаторы

Их следует разобрать немного подробней. Система кулачкового коммутатора зажигания, схема которого приведена выше, использует кулачковый трамблер и электронный коммутатор с катушкой. Применение элементов электронного зажигания значительно повышают экономичность данного устройства и увеличивают его надежность. Вместо датчика Холла к коммутатору подключаются кулачки. Их можно подсоединить и своими руками.

Удобство применения этой схемы характеризуется тем, что при выходе из строя коммутатора можно переключить провода на старую катушку и дальше можно ехать на кулачковом зажигании.

Бесконтактные коммутаторы

С введением в систему зажигания электронных приборов, производители авто со временем начали отказываться от контактных коммутаторов. Прерыватели напряжения стали заменяться бесконтактными датчиками. Как работает такой коммутатор? Все довольно просто: устройство теперь получает сигналы от узла под названием датчик Холла. Кстати, на отечественных автомобилях бесконтактные коммутаторы впервые начали применяться для ВАЗ 2108.

При использовании датчиков пропали перебои в искрообразовании, уменьшилась погрешность между моментом поджига горючей смеси в правом и левом цилиндре. Но никуда не делась проблема поиска оптимальной зависимости угла опережения зажигания от оборотов агрегата. Эту проблему помог устранить коммутатор с опережением угла зажигания с микроконтроллерной системой.

В них сигнал с электронного датчика подается на вход Х1. В этом устройстве обработка сигнала выполняется микроконтроллером, который определяет момент включения-выключения катушки. Ее коммутацию определяют транзисторные ключи, которые управляют сигналом контроллера. В результате график угла опережения выглядит таким образом:

Двухканальный коммутатор

Двухканальный коммутатор можно сделать и своими руками. Для этого не нужно обладать углубленными познаниями в электротехнике или быть хорошим механиком. Зато незначительные поправки в системе зажигания обеспечат ее бесперебойную работу в различных условиях езды. Одноконтактные коммутаторы давно устарели. А переоборудованный вариант сразу позволит почувствовать его преимущества. Итак, нужно будет выполнить следующий порядок действий:

снимаем крышку трамблера;
отключаем высоковольтный привод с катушки;
при помощи стартера выставляем резистор перпендикулярно агрегату;
делаем метку на трамблере и двигателе в месте его совпадения с серединой трамблера;
снимаем старый трамблер, предварительно открутив крепления;
отключаем привод, идущий от катушки к трамблеру;
берем новый трамблер, снимаем с него крышку и устанавливаем на двигатель согласно метке;
фиксируем крепежную вилку, надеваем крышку с приводами;
меняем катушку на новую и подключаем к ней провода;
теперь можно заводить двигатель.

Конечно, процедура займет некоторое время, ведь многие действия будут связаны с электрикой автомобиля. Но двухканальный коммутатор зажигания позволит легче заводить машину, а заодно - экономить топливо и поддерживать ресурсы двигателя.

Как выявить неисправности в коммутаторе

Несмотря на явные преимущества более новых коммутаторов, они имеют один недостаток: выявить проблему в их работе сложнее, чем в случае с одноконтактными устройствами. Особенно эта проблема касается тех водителей, которые установили новые коммутаторы на свой автомобиль. Как правило, неисправности в двухконтактных или электронных коммутаторах можно выявить только в условиях специализированных сервисных центров. Но следует обращать внимание также на явные признаки в работе систем зажигания:

не заводится двигатель, на свечах нет искры зажигания;
агрегат глохнет через несколько минут после того, как завелся;
неустойчивая работа двигателя.

Если наблюдается хотя бы один из этих признаков, значит стоит заменить прибор на исправный.

Важно! В комплектацию многих автомобилей ВАЗ, а также, некоторых других относительно недорогих марок авто, входят коммутаторы низкого качества. Потому лучше возить с собой запасной исправный прибор для его своевременной замены в случае поломки.

Также исправность прибора можно проверить и с помощью вольтметра. При включении зажигания стрелка должна установиться посредине шкалы. Затем она при отключении питания качнется вправо. Данные показатели прибора будут свидетельствовать о нормальной работе коммутатора.

Можно использовать и самодельный прибор для проверки коммутатора. Он являет собой контрольную лампу, которую легко можно сделать своими руками. Один конец лампы присоединяется на массу, второй - к выходу катушки. Если зажигание включить, то при исправности устройства через непродолжительный отрезок времени лампа станет гореть немного ярче.

Коммутаторы - это промышленные устройства, которые могут располагаться отдельно либо быть составной частью какой-нибудь электронной системы.

Принцип работы коммутатора заключается в выборе нужной электрической цепи и подключения ее к входной цепи.

Современные коммутаторы бывают одно-, двух- или многоканальными и имеют также аварийный режим работы. Многоканальность обеспечивает большую надежность и стабильность работы той системы, куда подключен коммутатор. Фото одного из устройств данного вида представлено ниже.

В авто и мототехнике коммутатор представляет собой своеобразный микрокомпьютер, что вырабатывает и подает токовый импульс на катушку зажигания (на свечу, которая поджигает топливо в моторе).

В компьютерных сетях также существуют коммутирующие устройства, например, ethernet. Принцип работы коммутатора ethernet заключается в том, что, когда приходит пакет для определенного адреса, он находит его порт и пересылает пакет именно одному этому пользователю. В то время как другие устройства передают информацию на все порты.

Для чего предназначен коммутатор

Эти приборы широко используются в различных отраслях, а также устанавливаются на транспортные средства в качестве перераспределителей, выключателей или переключателей.

Принцип действия коммутатора такой же, что и у электронных, электромеханических, а также электронно-лучевых приборов.

Назначение коммутатора состоит в том, чтобы управлять токами катушки зажигания, опираясь на сигналы синхронизационного датчика.

В транспортном средстве цепь, где находится коммутатор, выполняет функцию тестировщика узлов систем зажигания, автоматическим путем во время переключения с бензина на газ регулирует и многое другое.

Немного истории

Следующим шагом стало создание многоканальных устройств, а затем и установка отдельной системы, состоящей из коммутатора и катушки, выполненных на каждой свече. Это дало свои преимущества:

стала вырабатываться более мощная искра;
удалось уменьшить, а затем и ликвидировать потери в трамблере;
получилось добиться стабильного хода на холостых оборотах;
заметно снился расход горючего;
при низких температурах улучшился запуск двигателя.

Функционирование устройства

Принцип работы коммутатора состоит в том, чтобы максимально быстро коммутировать цепь с датчиками вращения и управлять токами в катушке зажигания.

Дело в том, что сигналы, поступающие от датчиков вращения, являются слабыми, либо аналоговыми и неудобными в использовании. Поэтому для применения в системе управления их нужно не только сформировать, а еще и усилить, а затем передать первичной обмотке катушки, что позволяет осуществлять высокоскоростную коммутацию.

Многоканальные устройства способны производить управление и коммутацию сразу нескольких катушек зажигания.

Место расположения

Конструктивно коммутатор может совмещаться с электронным блоком управления двигателя, при этом управляющие сигналы с него поступают сразу на катушку зажигания.

Если конструкция такова, что устройство расположено отдельно, то оно может устанавливаться:

на распределителе зажигания, как у ВАЗа;
в непосредственной близости от катушки зажигания;
отдельно на поверхности из металла для осуществления теплоотвода, например, на крыле или перегородке под капотом, как у "Форда";
возле электронного блока управления и другое.

Например, коммутатор "Ауди" располагается под ветровым стеклом в отсеке двигателя в кожухе из водонепроницаемого материала. Там же есть разъемы для диагностических устройств.

Типы коммутаторов

Из всего разнообразия данного вида приборов для авто и мототехники предназначены следующие:

устройство, которое имеет высоковольтный встроенный генератор - DC CDI;
коммутатор, что работает только в присутствии дополнительного источника высокого напряжения - AC CDI;
катушка-коммутатор.

Коммутаторы DC-типа являются самыми применяемыми из-за легкого подключения, они имеют на корпусе лишь четыре контакта: датчик Холла, минус, плюс, катушка зажигания.

Данные приборы имеют широкий модельный ряд:

без ограничителя максимального числа оборотов или с ним;
с возможностью изменять фазы опережения зажигания;
для различных нужд - наличие дополнительных контактных групп.

Коммутаторы АС-типа отличаются от первых тем, что им не нужно постоянное наличие напряжения, и подключаются они несколько сложнее. Также они имеют очень маленькие размеры и, следовательно, более простую конструкцию. В силу этого они не обладают ограничителем максимального числа оборотов, что снижает безопасность использования техники.

Коммутаторы-катушки представляют собой самый интересный, слабоизученный и малораспространенный вид. Они соединяют в себе катушку зажигания и коммутирующий элемент, а также не оснащены датчиком Холла.

Принцип их действия заключается в прерывании тока, который протекает через высоковольтный трансформатор с низковольтной намоткой-катушкой. Само прерывание осуществляется контактным выключателем, что приводится в действие с помощью вала распределителя зажигания.

Система с механическим прерывателем имеет следующие недостатки:

Из-за слишком высокого тока, протекающего в первичной обмотке катушки, в прерывателе часто вырабатывается искра, которая приводит к порче контактов: они оплавляются и обгорают.
В холодное и сырое время года контакты подвергаются электрохимической эрозии.
Высокий ток в контактах прерывателя приводит к тому, что продолжительность разряда искры зажигания является кратковременной, это приводит к некачественному поджиганию топлива и нестабильной работе двигателя на низких оборотах. Следовательно, требуются затраты на обогащенную смесь.

Устранение этих недостатков стало возможным с появлением высоковольтных транзисторов высокой мощности и созданием бесконтактных систем электронного зажигания.

Некоторые водители пытаются улучшить технические характеристики транспортного средства путем замены контактной системы зажигания бесконтактной от новой модели. Это затратно и трудоемко, ведь требуется поменять систему зажигания полностью и приобрести электронный коммутатор. Кроме того, не всегда удается найти подходящий к старому новый вариант коммутации зажигания.

Несмотря на это, даже если между катушкой зажигания и контактным прерывателем подключить простой коммутатор на мощном транзисторе, можно заметно повысить качество системы контактного зажигания автомобиля:

перестанут оплавляться контакты прерывателя из-за уменьшения тока;
продолжительность заряда искры увеличится примерно вдвое, что вызовет лучшее поджигание горючего;
систему всегда можно вернуть к первоначальному варианту простой перекоммутацией провода в случае поломки коммутатора на транзисторе.

Виды коммутаторов

Различают следующие виды:

стандартный (стоковый);
спорт;
с возможностью изменения фаз опережения зажигания.

Стандартный , еще называемый стоковым, коммутатор монтируется заводом-изготовителем, поэтому он рассчитан на параметры той техники, куда производится установка. Это, в свою очередь, дает гарантии того, что двигатель будет работать надежно, экономично и долго. Часто такие коммутаторы снабжены ограничителями числа оборотов, которые не только могут спасти жизнь водителю, но и сохранить долговечность агрегатов и узлов техники.

Спорт-коммутатор предназначен для того, чтобы повысить верхнюю границу оборотов двигателя. Устанавливается он вместо стандартного по желанию водителя. Но производить такую замену должны только специалисты, так как вместе с этим устройством необходимо заменить еще некоторые детали. Если этого не сделать или сделать неумело, узлы техники будут работать неправильно вплоть до скорого выхода из строя мотора.

Кроме этого, даже профессиональная замена стандартного коммутатора на спорт добавляет существенный риск аварии, если транспортным средством управляет неопытный водитель. Поэтому производить такие действия нужно крайне осторожно, осознавая предстоящий риск, особенно устанавливая такой коммутатор на скутер. Собственно, осторожность нужна всегда.

Принцип работы коммутатора с изменением фазы опережения зажигания заключается в том, что он компенсирует недостающую мощность в тех зонах оборотов, где это необходимо, и выравнивает кривую графика крутящего момента. Этим обеспечивается выигрыш в разгоне по сравнению со стандартными коммутаторами и равномерная динамика работы двигателя на различных оборотах.

Какие бывают неисправности

Признаками того, что в системе зажигания происходит сбой либо присутствует неисправность, являются такие состояния:

отсутствует искра на свечах, двигатель не запускается;
двигатель запускается, но через короткое время глохнет;
работа двигателя автомашины происходит со сбоями, неравномерно и приходит в нормальный режим при замене на запасной исправный коммутатор.

Обычно сбои в работе электрической части встречаются следующих видов:

в результате перегрузки одной или обеих первичных обмоток катушки зажигания;
сбой в работе высоковольтной системы.

Как проверить работу

Для того чтобы проверить работоспособность устройства, существует несколько популярных способов. В частности, для этого необходимо:

самый простой метод на начальном этапе - заменить прибор на заведомо работающий и сравнить результат;
проверить, подается ли напряжение питания на выводы прибора. Сделать это нужно двумя способами: вольтметром и нагрузкой;
с помощью осциллограммы проверить правильность формы входного сигнала, что подается на коммутатор;
тем же методом проверить форму выходного сигнала;
если в автомобиле оснащена вольтметром, то проверку можно провести визуально, следя за его шкалой. Для этого включается зажигание, в этот момент номинальное значение на индикаторе должно равняться примерно 12В, и коммутатор некоторое время добирает на себя напряжение. После того как зажигание будет включено, стрелка на короткое время замирает, а затем движется еще около миллиметра вправо и останавливается. Нарушение этой последовательности свидетельствует о сбое в работе коммутатора;
также для проверки работы зажигания можно использовать контрольную - обычную автомобильную - лампочку. Один ее контакт подсоединяется к нагрузке, а второй - на выход катушки, что соединен с коммутаторной клеммой. При исправном коммутаторе при включении зажигания лампочка будет мигать и со временем засветится более ярко;
также для контроля зажигания, если сбой не связан с коммутатором, нужно проверить провода, контакты и разъемы, а также осмотреть датчик Холла.

Важно не забывать, что коммутаторы, применяемые с генераторными датчиками, нельзя использовать в тех системах, что содержат датчик Холла. То же и наоборот.

Как ремонтируют коммутатор

Данное устройство играет важную роль в системе зажигания автомобиля. Принцип работы коммутатора таков, что при выходе его из строя завести двигатель машины не получится.

Однако ремонт в большинстве случаев невозможен, и прибор подлежит замене, поэтому не лишним будет иметь водителю при себе запасное исправное устройство.

Коммутатор на скутер

Как правило, в китайских и в большинстве японских скутеров используется система зажигания на основе конденсаторов. Функция конденсатора состоит в том, что после запуска мотора в нем копится энергия, и при достижении необходимого напряжения ток поступает через тиристор в катушку, где преобразовывается в силу, превыщающую входную в 60-200 раз, что и приводит к запуску двигателя скутера.

Типичным представителем устройства для скутера, содержащим в себе накапливающий напряжение конденсатор, является коммутатор "Хонда" Dio AF 34. Преимущество таких приборов в том, что искра вырабатывается всегда одной и той же мощности, что приводит к стабильности процесс запуска двигателя.

Но из-за того, что многие скутеры систему зажигания содержат конструктивно в общей схеме электроснабжения, то в случае ее короткого замыкания или перегрузки коммутатор выходит из строя первым. Поэтому есть смысл при приобретении скутера обратить внимание на те модели, где подключение коммутатора и блок зажигания смонтированы самостоятельной электрической цепью. Риск поломки в этом случае заметно снизится.

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.

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.

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.

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.

В.М. Кленников, Н.М. Ильин

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

Глава «Электрооборудование»:

Аккумуляторные батареи
Генераторы и реле-регуляторы
Приборы зажигания
Стартеры
Контрольно-измерительные приборы. Приборы освещения и сигнализации

К атегория:

Техническое обслуживание автомобилей

Контактно-транзисторная система зажигания

Основным отличием контактно-транзисторной системы зажигания от контактной является наличие в ней транзисторного коммутатора. Поэтому особенности схемы и работы контактно-транзисторной системы определяются схемным решением коммутатора.

На отечественных автомобилях применяется контактно-транзисторная система с коммутатором ТК.102, добавочным резистором СЭ107, катушкой зажигания Б114 и распределителями различных моделей (Р4-Д, Р13-Д, Р133, Р137 - все восьмиискро-вые).

Основным элементом транзисторного коммутатора ТК102 является мощный германиевый транзистор VT (ГТ701А), эмиттер-но-коллекторный переход которого включен в цепь первичной обмотки катушки зажигания Б114. База транзистора VT через первичную обмотку импульсного трансформатора соединена с прерывателем распределителя, а через вторичную - с эмиттером.

При включенном выключателе S транзистор VT коммутатора может находиться в открытом’ или закрытом состоянии в зависимости от того, замкнуты или разомкнуты контакты прерывателя.

При разомкнутых контактах прерывателя транзистор находится в закрытом состоянии, так как потенциал базы и потенциал эмиттера одинаковы. Сопротивление транзистора при этом составляет сотни омов и тока в первичной обмотке катушки зажигания не будет.

При замкнутых контактах прерывателя в схеме пойдет ток по цепи: положительный вывод аккумуляторной батареи - амперметр- контакты выключателя зажигания-добавочный резистор - первичная обмотка катушки зажигания - резистор R коммутатора - первичная обмотка импульсного трансформатора - контакты прерывателя - масса автомобиля - отрицательный вывод аккумуляторной батареи. В результате падения напряжения на резисторе R потенциал базы станет меньше потенциала эмиттера и транзистор откроется. При этом сопротивление транзистора составит доли ома, благодаря чему ток, протекающий через первичную обмотку катушки зажигания, достигает максимальной величины (около 8 А). С возрастанием частоты вращения коленчатого вала из-за уменьшения времени замкнутого состояния контактов прерывателя ток уменьшается до 3 А. Через контакты прерывателя проходит лишь ток базы транзистора, не превышающий 0,9 А при неработающем двигателе и уменьшающийся до 0,3 А с увеличением частоты вращения.

Рис. 1. Схема контактно-транзисторной системы зажигания

При размыкании контактов прерывателя исчезает ток в первичной обмотке импульсного трансформатора ИТ, что приводит к резкому уменьшению магнитного потока в его сердечнике. В результате во вторичной обмотке этого трансформатора индуктируется э. д. е., приложенная к переходу эмиттер-база в обратном направлении, т. е. потенциал базы становится больше потенциала эмиттера, и транзистор VT закрывается. Применение импульсного трансформатора обеспечивает так называемое активное запирание транзистора, благодаря чему ускоряется процесс переключения транзистора. В режиме закрытого состояния транзистора резистор R шунтирует переход эмиттер-база и этим обеспечивает снижение запирающего напряжения до необходимой величины.

При переходе транзистора VT в закрытое состояние прерывается ток в первичной обмотке катушки зажигания, а во вторичной обмотке индуктируется э. д. с. от 17 до 30 кВ. Высокое напряжение от вторичной обмотки катушки зажигания подается через распределитель к очередной свече.

При прерывании тока в первичной обмотке катушки зажигания индуктируется э. д. с. самоиндукции величиной до 100 В. При низкой частоте вращения коленчатого вала или при обрыве цепи высокого напряжения величина э. д. с. самоиндукции значительно возрастает, что может привести к пробою транзистора. Для предохранения транзистора от пробоя параллельно первичной обмотке катушки зажигания включен стабилитрон VD2 (Д817В), напряжение стабилизации которого составляет около 80 В. Если э. д. с. самоиндукции превысит указанное значение, стабилитрон пробивается, и ток, вызванный э. д. с. самоиндукции, замыкается через стабилитрон VD2 и диод VD1. Диод VD1 (Д220) препятствует прохождению через стабилитрон тока от аккумуляторной батареи.

При величине э. д. с. самоиндукции меньшей напряжения пробоя стабилитрона VD2, ток, ею вызванный, идет на заряд конденсатора С1.

В результате этого резко уменьшается выделяемая на транзисторе мощность в момент его запирания, а следовательно, и его нагрев.

Электролитический конденсатор С2 служит для сглаживания импульсов, возникающих в источниках питания, и тем самым защищает схему от перенапряжений. Такие импульсные перенапряжения могут достигать значительных величин при неисправности генераторной установки переменного тока.

Транзисторный коммутатор ТКЮ2 (рис. 5.5) смонтирован в литом алюминиевом корпусе, который для лучшего теплоотвода имеет ребристую поверхность. Транзистор укреплен в специальном колодце и для герметизации залит эпоксидной смолой. В последних конструкциях транзистор не герметизируется.

Все остальные элементы схемы размещены внутри корпуса коммутатора. Электролитический конденсатор 6 и импульсный трансформатор расположены отдельно. Остальные элементы объединены в общий блок, залитый полиэфирным компаундом. Для предотвращения перегрева стабилитрона блок снабжен теплоотводом.

Снизу коммутатор закрыт металлическим дном, которое крепится к корпусу заклепками.

Рис. 2. Транзисторный коммутатор ТК102

Колодка с четырьмя выводами (Р, К, М и один вывод без обозначения) закреплена на боковой стенке коммутатора.

Рис. 3. Добавочный резистор СЭ107

Транзисторный коммутатор устанавливают в кабине водителя, температура в которой значительно ниже, чем в отсеке двигателя. Эта мера служит для предохранения транзистора от перегрева.

Добавочный резистор СЭ107 выполнен из двух секций. Секция включена в цепь первичной обмотки катушки зажигания постоянно. Секция RJ при пуске закорачивается контактами реле стартера или дополнительного реле. Таким образом компенсируется (как и в контактной системе зажигания) уменьшение напряжения батареи при питании стартера.

Добавочный резистор СЭ107 состоит из двух секций, размещенных в металлическом корпусе. Каждая секция выполнена в виде спиралей из константановой проволоки, закрепленных на фарфоровых изоляторах. Сопротивление каждой секции составляет 0,5 Ом. Концы секций посредством пластин 5, к которым они приварены, соединены с тремя изолированными выводами. Выводы имеют маркировку К, ВК, ВК-Б.

В наконечниках, соединяющих высоковольтные провода со свечами, устанавливаются помехоподавительные резисторы.

Контактно-транзисторная система зажигания по сравнению с контактной позволяет значительно повысить напряжение; развиваемое вторичной обмоткой катушки зажигания (рис. 4).

Катушка зажигания Б114 отличается от катушек контактной системы зажигания обмоточными данными и имеет электрически разделенные обмотки для предотвращения перегрузки транзистора коммутатора от высокого напряжения вторичной обмотки.

Первичная обмотка выполнена из провода диаметром 1,25 мм и имеет меньше витков, чем обмотка обычных катушек. Этим достигается понижение сопротивления и обеспечивается повышенный ток первичной цепи.

Рис. 4. Сравнительные характеристики контактной и контактно-транзистор-ной систем зажигания

Рис. 5. Распределители PI33 и PI37: а-общий вид; б-центробежный регулятор; в-вид сверху; 1 - вал; 2 - муфта; 3- болт крепления октан-корректора; 4-корпус; 5-бронзовая втулка; б-центробежный регулятор; 7-подшипник; 8 - неподвижный диск; 9-подвижной диск; 10 - защелка; 11, 30-фильцы; 12-бегунок; 13- резистор; 14-крышка; 15 - выводы; 16 - пружина; 17 – контактный уголек; 18 - электрод крышки; 19 - кулачок; 20 - октан-корректор; 21 - вакуумный регулятор; 22 - тяга; 23 - проводник, соединяющий подвижной диск на корпус; 24 - гайка; 25 - эксцентрик; 26- держатель неподвижного контакта; 27-рычажок; 28 - винт; 29 - контакты; 31-проводник; 32 - зажим; 33- втулка кулачка; 34 - пружина; 35 - стойка поводковой пластины; 36-поводковая пластина кулачка; 37 - поводковая пластина грузиков; 38 - грузик; 39 - ось грузика; 40 - штифт на поводковой пластине кулачка

Распределители, которые применяются в контактно-транзисторной системе, в отличие от распределителей контактной системы зажигания не имеют конденсатора.

Распределители Р4-Д и Р13-Д не имеют существенных конструктивных отличий от распределителя Р119-Б.

К наиболее современным относятся распределители Р133 и Р137 (рис. 5). У них изменена конструкция бегунка распределителя и центробежного регулятора.

В бегунке распределителя устанавливается проволочный по-мехоподавительный резистор сопротивлением 4-5 кОм.

Конструкция центробежного регулятора изменена коренным образом. Грузики поворачиваются при работе регулятора вокруг осей. При этом они давят своим рабочим профилем А на поводковую пластину кулачка и, преодолевая усилие пружин, при увеличении частоты вращения коленчатого вала поворачивают кулачок в сторону увеличения опережения зажигания. Необходимая характеристика центробежного регулятора достигается соответствующей формой рабочего профиля грузиков и жесткостью пружин.

Установка начального угла опережения зажигания осуществляется гайками октан-корректора.

Повышение степени сжатия и частоты вращения коленчатого вала двигателя, происходящее в процессе развития конструкций автомобильных двигателей, влечет за собой повышение напряжения системы зажигания.

В процессе эксплуатации напряжение изменяется из-за обгорания электродов свечей и увеличения зазора между ними. С одной стороны, это обстоятельство вызывает дополнительное возрастание напряжения, необходимого для пробоя промежутка между электродами свечей, а с другой - износ прерывателя-распределителя и повышение переходного сопротивления всех контактов первичной цепи и постепенное снижение напряжения системы зажигания.

Для повышения надежности и долговечности работы приборов системы зажигания и устранения недостатков на большинстве многоцилиндровых двигателей устанавливают транзисторные системы зажигания, разновидностью которых и является контактно-транзисторная система зажигания, в которой широкое применение получили полупроводники. Полупроводниковые приборы могут быть использованы в качестве усилителя, включенного между первичной обмоткой катушки зажигания и прерывателем с тем, чтобы уменьшить ток в момент размыкания его контактов и одновременно увеличить ток в первичной обмотке катушки. По этому принципу и выполняются контактно-транзисторные системы зажигания, в которых применяют прерыватель-распределитель обычной конструкции, но между ним и катушкой зажигания включают полупроводниковый усилитель, часто называемый полупроводниковым коммутатором.

Дальнейшим усовершенствованием системы зажигания является замена прерывателя импульсным генератором с полупроводниковым усилителем. Поэтому ток в первичной цепи катушки зажигания получается прерывистым. На таком принципе основаны схемы бесконтактных транзисторных систем зажигания, которые из-за отсутствия контактов имеют более высокую надежность.

При включенном зажигании и разомкнутых контактах прерывателя транзистор закрыт. В момент замыкания контактов прерывателя в цепи управления транзистора будет проходить ток 0,3- 0,8 А (в зависимости от скорости вращения кулачка прерывателя).

Путь тока в цепи управления транзистора показан штриховыми стрелками: « + » аккумуляторной батареи - зажим КЗ тягового реле стартера - зажим AM выключателя зажигания - ротор выключателя - зажим КЗ выключателя - два добавочных резистора, соединенных клеммами ВКБ и ВК - первичная обмотка катушки зажигания - безымянный зажим транзисторного коммутатора - переход эмиттер Э - база (Б) транзистора - первичная обмотка импульсного трансформатора - замкнутый контакт прерывателя - «масса» - « - » батареи.

При прохождении тока управления происходит резкое снижение сопротивления перехода эмиттер - коллектор (Э-К) транзистора, и он открывается, включая цепь рабочего тока низкого напряжения первичной цепи зажигания.

Путь рабочего тока низкого напряжения показан сплошными стрелками: « + » аккумуляторной батареи - зажим КЗ тягового реле стартера - выключатель зажигания - резисторы - первичная обмотка катушки зажигания - безымянный зажим транзисторного коммутатора - переход эмиттер-коллектор (3-К) транзистора 7 - «масса»-«-» аккумуляторной батареи.

Сила тока в этой цепи зависит от напряжения источника, величины сопротивления, индуктивности первичной цепи и времени замкнутого состояния контактов прерывателя.

При размыкании контактов прерывателя ток управления прерывается, что вызывает резкое повышение сопротивления транзистора, он закрывается, выключая цепь рабочего тока первичной цепи зажигания.

Резкое прерывание тока в первичной обмотке катушки зажигания сопровождается резким уменьшением магнитного потока, который пересекает витки вторичной и первичной обмоток, сердечник и кольцевой маг-нитопровод. При этом во вторичной обмотке индуктируется э.д.с. от 17 до 30 кВ, а в первичней обмотке катушки э.д.с. самоиндукции не превышает 100 В.

Ток высокого напряжения из вторичной обмотки катушки зажигания поступает на распределитель, затем на свечу зажигания, «массу» и возвращается во вторичную обмотку.

Э.д.с. самоиндукции первичной обмотки катушки зажигания вызывает заряд конденсатора, который защищает транзистор от действия э.д.с., а электролитический конденсатор защищает транзистор от импульсных перенапряжений.

Рис. 6. Схема контактно-транзисторной системы зажигания двигателей ЗИЛ -130, ГАЗ -53А и др.: 1-транзисторный коммутатор; 2, 5- конденсаторы; 3, 8, 12 - резисторы; 4, 6 - соответственно диод-стабилитрон Д„ и диод Д; 7- транзистор; 9 - импульсный трансформатор; 10 - прерыватель; 11 - распределитель; 13 - катушка зажигания; 14 - аккумуляторная батарея; 15 - добавочные резисторы; 16 - выключатель зажигания с зажимами AM, КЗ и СТ; 17 - тяговое реле стартера; М, К. Р - зажимы транзисторного коммутатора

Диод Д1 препятствует протеканию тока через диод-стабилитрон в прямом направлении, минуя первичную обмотку катушки зажигания. Кремниевый диод-стабилитрон предназначен для защиты транзистора от пробоя э.д.с. самоиндукции.

В контактно-транзисторную систему зажигания входят следующие аппараты.

Прерыватели-распределители Р133 и Р137 восьмиискровые, правого вращения, с центробежным и вакуумным регуляторами опережения зажигания и октан-корректором.

Конструкция прерывателей-распределителей Р133 и Р137 в основном аналогична конструкции прерывателя-распределителя Р119-Б. В роторе распределителя установлен проволочный помехоподавительный резистор сопротивлением 4-5 кОм. К валу жестко крепится поводковая пластина. На осях пластины установлены грузики центробежного регулятора опережения зажигания.

При работе регулятора рабочий профиль А грузиков перекатывается по рабочей плоскости Б поводковой пластины кулачка.

Подбором рабочего профиля А грузиков и жесткости пружин обеспечивают оптимальную характеристику угла опережения зажигания.

В прерывателях-распределителях Р4-Д и Р13-Д и др., применяемых на восьмицилиндровых двигателях, конструкция ротора распределителя и центробежного регулятора опережения зажигания аналогична конструкции этих узлов прерывателя-распределителя Р119-Б. В прерывателях-распределителях, применяемых в контактно-транзиторной системе зажигания, конденсатор не устанавливают.

Рис. 1. Прерыватели-распределители Р133 и Р137:
а - общий вид; б - центробежный регулятор; 1 - вал; 2 -муфта; 3 - болт крепления октан-корректора; 4 - корпус; 5 - бронзовая втулка; 5 - центробежный регулятор; 7 - подшипник; 8 - неподвижный диск; 9 - подвижный диск; 10 - защелка; 11 и 30 - фильцы; 12 - ротор; 13 - резистор; 14 - крышка; 15- выводы; 16 - пружина; 17 – контактный уголек; 18 - электрод крышки; 19 - кулачок; 20 - октан-корректор; 21 - вакуумный регулятор; 22 -тяга; 23 - проводник, соединяющий подвижный диск на корпус; 24 - гайка; 25 - эксцентрик; 26 - держатель неподвижного контакта; 27 - рычажок; 28 - винт; 29 - контакты; 31 - проводник; 32 - зажим; 33 - втулка кулачка; 34 - пружина; 35 - стойка поводковой пластины; 36 - поводковая пластина кулачка; 37 - поводковая пластина грузиков; 38 - грузик; 39 - ось грузика; 40 - штифт на поводковой пластине кулачка

Катушка зажигания Б114 в отличие от катушки Б115 имеет следующие конструктивные особенности.

Первичная обмотка имеет меньшее число витков и наматывается проводом большого диаметра, что уменьшает сопротивление и индуктивность. Конпы первичной обмотки соединены с зажимом К крышки и зажимом без обозначения. Увеличено число витков вторичной обмотки. Один конец вторичной обмотки соединен с центральным выводом крышки, а второй соединен с корпусом катушки. В крышке катушки зажигания Б114-Б высоковольтный вывод не имеет резьбового штуцера и аналогичен выводам крышки распределителя.

Дополнительный резисторСЭ107. В металлической коробке на двух фарфоровых изоляторах закреплены спирали резисторов сопротивлением по 0,5 Ом каждый, выполненные из константановой проволоки, что предотвращает увеличение сопротивления цепи при нагреве. Концы резисторов приварены к контактным пластинам, которые соединяются с изолированными от коробки зажимами. Зажимы обозначены буквами К, В К и В К-Б.

Свечи зажигания такие же, как и в нетранзисторной системе зажигания.

Транзисторный коммутатор ТКЮ2. В коммутаторе установлены транзистор ГТ701А с допустимым напряжением между эмиттером и коллектором 100 В и допустимой силой тока коллектора 12 А; германиевый диод Д1 типа Д220; кремниевый стабилитрон Д2 типа Д817В; резистор R сопротивлением 27 Ом; конденсатор емкостью 1 мкФ, электролитический конденсатор С2 емкостью 50 мкФ и импульсный трансформатор ИТ. Трансформатор ИТ состоит из сердечника, первичной и вторичной обмоток.

Для отвода тепла от транзистора его устанавливают в горловину цинкового корпуса, после чего горловину заливают эпоксидной смолой. Блок защиты транзистора состоит из диода Д1, стабилитрона Д2 с теплоотводом, резистора R и конденсатора С1. Все приборы блока защиты залиты эпоксидной смолой. К зажимам блока подключаются проводники от других приборов коммутатора. Германиевый транзистор работоспособен при температуре не выше 65 °С, поэтому транзисторный коммутатор устанавливают в кабине водителя.

Рис. 2. Дополнительный резистор СЭ107

Рис. 3. Транзисторный коммутатор ТКЮ2

Транзисторный коммутатор имеет четыре зажима (Р, К, М и один зажим без обозначения). При установке коммутатора зажим М надежно соединяется с корпусом автомобиля неизолированным проводником, установленным под винт крепления коммутатора. Крышка 8 крепится к корпусу заклепками.

Схема контактно-транзисторной системы зажигания приведена на рис. 4.

Работа контактно-транзисторной системы зажигания

При включенном зажигании, когда контакты прерывателя разомкнуты, транзистор закрыт и в первичной цепи ток не проходит.

В момент замыкания контактов прерывателя в цепи управления транзистора будет проходить ток не более 0,8 А. С увеличением частоты вращения кулачка прерывателя, вследствие уменьшения времени замкнутого состояния контактов, сила тока в цепи управления транзистора уменьшается до 0,3 А.

Путь тока в цепи управления транзистора: плюсовой вывод батареи - зажим тягового реле стартера - амперметр - зажим AM выключателя зажигания - контактная пластина выключателя - зажим КЗ выключателя - дополнительный резистор СЭ107 - первичная обмотка катушки зажигания - безымянный зажим транзисторного коммутатора - переход эмиттер - база транзистора - первичная обмотка импульсного трансформатора - контакты прерывателя - корпус - минусовой вывод аккумуляторной батареи.

Вследствие прохождения тока управления через пере ход между базой и эмиттером транзистора происходит рез кое снижение сопротивления переходов эмиттер - коллек тор транзистора с нескольких сотен Ом до нескольких до лей Ом, и он открывается, включая цепь тока низкого на пряжения.

Рис. 4. Схема контактно-транзисторной системы зажигания: а - полумонтажная: б - принципиальная Т - транзистор ГТ701А; Д1 - диод Д220; Д2 - стабилитрон Д817В; С1 - конденсатор БМБ -160-1; С2 - конденсатор К50-6 50 мкФ, 25 В; R - резистор УЛИ -0,25-27; ИТ - импульсный трансформатор <№,-57, №2 = 500); Пр - прерыватель; Р - распределитель

Цепь тока низкого напряжения: плюсовой вывод аккумуляторной батареи - зажим тягового реле стартера - амперметр - выключатель зажигания - дополнительные резисторы - первичная обмотка катушки зажигания - переход эмиттер - коллектор транзистора - корпус - минусовый вывод батареи. Сила тока в первичной цепи при открытом транзисторе достигает 8 А при неработающем двигателе и снижается до 3 А при увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя.

При включении стартера выключатель зажигания подключает обмотку реле включения к аккумуляторной батарее. Ток, проходящий по обмотке реле, намагничивает сердечник,что вызывает замыкание контактов, и первичная обмотка катушки зажигания подключается к аккумуляторной батарее помимо резистора (левого по схеме). Произойдет увеличение силы тока в первичной цепи, а вместе с этим увеличится напряжение во вторичной цепи зажигания.

Ток, протекая по первичной обмотке катушки зажигания, вызывает намагничивание сердечника катушки.

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

В момент прерывания тока управления во вторичной обмотке импульсного трансформатора индуктируется э. д. с.

Импульс э. д. с. вторичной обмотки трансформатора действует в цепи транзистора в направлении, противоположном току управления, вследствие чего ускоряется запирание транзистора за время 3-5 мкс, а поэтому ускоряется прерывание тока в первичной обмотке катушки и быстрей уменьшается магнитный поток. Энергия тока взаимоиндукции вторичной обмотки трансформатора расходуется на нагрев резистора R. Резистор увеличивает длительность действия запирающего импульса.

Во вторичной обмотке катушки индуктируется э. д, с. от 17 до 30 кВ, а в первичной обмотке катушки - э. д. с. самоиндукции величиной до 100 В.

Цепь тока высокого напряжения: вторичная обмотка катушки - распределитель - свеча зажигания - корпус - вторичная обмотка.

Э. д. с.самоиндукции первичной обмотки катушки вызывает заряд конденсатора (1 мкФ). В дальнейшем при разомкнутых контактах прерывателя конденсатор разряжается через первичную обмотку катушки.

Для предотвращения перегрева и пробоя транзистора при увеличении э. д. с. самоиндукции первичной обмотки, что имеет место на малой частоте вращения коленчатого вала двигателя или обрыве в цепи высокого напряжения, параллельно цепочке конденсатора С1 включена цепочка, состоящая из диода Д1 и стабилитрона Д2 со встречным направлением прямых проводимостей. Диод Д1 препятствует прохождению тока от аккумуляторной батареи через стабилитрон Д2, минуя первичную обмотку катушки зажигания.

При увеличении э. д. с. самоиндукции первичной обмотки катушки зажигания выше 80 В (напряжение стабилизации) стабилитрон пропускает через себя ток самоиндукции, шунтируя тем самым первичную обмотку катушки зажигания. Благодаря прохождению тока самоиндукции через цепочку стабилитрона Д2 и диода Д1 напряжение на зажимах первичной обмотки снижается, что предотвращает перегрев и пробой транзистора.

При уменьшении э. д. с. самоиндукции ниже 80 В стабилитрон не проводит через себя ток и э. д. с. самоиндукции расходуется на заряд конденсатора С1.

Электролитический конденсатор С2 включен параллельно генератору и защищает транзистор от импульсных перенапряжений, возникающих в цепи генератор - аккумуляторная батарея. При импульсе напряжения генератора конденсатор С2 будет заряжаться, что уменьшит напряжение, а следовательно, и импульс силы тока в цепи транзистора, тем самым предотвращая перегрев транзистора.

В контактно-транзисторной системе зажигания контакты прерывателя разгружены от тока цепи первичной обмотки катушки зажигания, что ликвидирует окисление и эрозию контактов. Вследствие этого контакты прерывателя не требуют зачистки в процессе эксплуатации в пределах 100- 150 тыс. км пробега автомобиля. Кроме того, устранение окисления и подгорания контактов прерывателя предотвращает изменение зазора между ними, а следовательно и разрегулировку угла опережения зажигания при эксплуатации автомобиля.

Напряжение во вторичной цепи повышается не менее чем на 25% по сравнению с классической системой зажигания, что приводит к увеличению энергии искрового разряда.

Повышение энергии искрового разряда способствует более полному сгоранию даже обедненной рабочей смеси. Облегчается пуск двигателя и улучшается приемистость и экономичность двигателя (расход топлива снижается до 2%).

Недостатки контактно-транзисторной системы зажигания

Малая сила тока в цепи управления транзистора (0,3- 0,8А) предъявляет особые требования к чистоте поверхности контактов прерывателя. При незначительном увеличении сопротивления контактов прерывателя из-за окисления, загрязнения, замасливания и т. п. сила тока управления транзистором снижается, транзистор не открывается и двигатель не запускается.

Общие сведения. Для повышения надежности системы зажигания в современных двигателях начинают все шире применять контактно-транзисторную систему зажигания. Это новая, связанная с использованием полупроводниковых приборов система зажигания, в которой источником электроэнергии также является аккумуляторная батарея с генератором.

Преимущества контактно-транзисторной системы зажигания по сравнению с батарейной системой следующие: через контакты прерывателя проходит небольшой ток управления транзистора, а не ток (до 8 А) первичной обмотки катушки зажигания, поэтому исключается эрозия и износ контактов; возрастает ток высокого напряжения и энергия искрового разряда, что позволяет увеличить зазор между электродами свечи зажигания; облегчается пуск и улучшается экономичность двигателя.

Транзистор - трехэлектродный прибор, изменяющий свое сопротивление от нескольких сот омов (транзистор закрыт) до нескольких долей ома (транзистор открыт). Имея малое сопротивление во включенном состоянии и очень большое сопротивление в выключенном состоянии, транзистор вполне удовлетворяет требованиям, предъявляемым к переключающим элементам. В контактно-транзисторной системе зажигания транзистор работает в режиме переключения (режим ключа).

Контактно-транзисторная система зажигания состоит из транзисторного коммутатора, катушки зажигания, свечей зажигания, распределителя, добавочных резисторов, замыкателя добавочного резистора, аккумуляторной батареи и выключателя зажигания.

Катушка зажигания Б-114 маслонаполненная; она выполнена по трансформаторной схеме, т. е. ее первичная и вторичная обмотки не соединены между собой. Концы первичной обмотки катушки зажигания выведены к двум клеммам, расположенным на карболитовой крышке. Одна клемма обозначена буквой К, другая не имеет обозначения. Один конец вторичной обмотки присоединен к корпусу, а другой соединен с проводом высокого напряжения, укрепленным в центральном отверстии крышки катушки зажигания. При установке катушки зажигания ее надежно соединяют с массой (корпусом) так, чтобы не было зазора, окалины и т. п.

Добавочные резисторы СЭ-107, выполненные в виде двух спиралей, установлены в отдельном кожухе и имеют три выводные клеммы: ВК-Б, ВК. и К- Спирали изготовлены из константановой проволоки, сопротивление которой при нагреве не изменяется, и в первичной обмотке катушки зажигания поддерживается постоянное напряжение.

Рис. 1. Схема контактно-транзисторной системы зажигания двигателя ЗИЛ -130 (стрелками указана цепь высокого напряжения): а - изображение транзистора на электрических схемах; 6 - расположение клемм на транзисторном коммутаторе; е - общая схема системы зажигания; К., Б и Э - электроды транзистора - соответственно коллектор, база и эмиттер; 1 - транзисторный коммутатор TK-102; 2 - резисторы; 3 - блок защиты транзистора; 4 - первичная обмотка; 5 - катушка зажигания; 6 - вторичная об. мотка; 7 - свечи зажигания; 8 - крышка; 9 - ротор с электродом; 10 - распределитель; 11 - рычажок подвижного контакта; 12 - неподвижный контакт; 13 - кулачок прерывателя; 14 - добавочные резисторы СЭ-107; 15 - замыкатель добавочного резистора; 15 - аккумуляторная батарея; 17 - выключатель зажигания; 18 стабилитрон; 19 - диод; 20 - импульсный трансформатор; 21 - германиевый транзистор

Транзисторный коммутатор ТК-102 состоит из транзистора, импульс ноготрансформатора и блока защиты транзистора. В блок защиты входят резисторы, диод, стабилитрон и конденсатор. Все приборы коммутатора размещены в алюминиевом корпусе, имеющем ребра для лучшего отвода тепла. У транзисторного коммутатора есть четыре клеммы, обозначенные буквами М, К, Р, и одна без обозначения. Клемму М надежно соединяют с корпусом (массой) автомобиля многожильным неизолированным проводником; клемму К - с концом первичной обмотки катушки зажигания; клемму без обозначения - со вторым концом первичной обмотки катушки зажигания и клемму Р - с подвижным контактом прерывателя. Первичная обмотка катушки зажигания включена в цепь эмиттера, а контакты прерывателя - в цепь базы Б транзистора.

Работа контактно-транзисторной системы зажигания. Если выключатель зажигания включен, а контакты прерывателя разомкнуты, то транзистор заперт, так как нет тока в его цепи управления т. е. в переходе эмиттер - база. Ток не проходит и между эмиттером и коллектором на корпус, так как сопротивление этого перехода очень большое. При замыкании контактов прерывателя в цепи управления транзистора (эмиттер - база) проходит ток, т. е. 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-, положительная клемма аккумуляторной батареи - выключатель зажигания - клеммы ВК-Б и К добавочных резисторов - первичная обмотка катушки зажигания - клемма транзисторного коммутатора - электроды перехода эмиттер - база транзистора - первичная обмотка импульсного трансформатора - клемма Р - контакты прерывателя - масса (корпус) - отрицательная клемма аккумуляторной батареи. При прохождении тока управления транзистора через переход эмиттер - база сильно уменьшается сопротивление перехода эмиттер-коллектор и транзистор открывается, включая цепь рабочего тока.

Цепь рабочего тока низкого напряжения: положительная клемма аккумуляторной батареи 16 - выключатель 17 зажигания - клеммы ВК-Б и К добавочных резисторов - первичная обмотка катушки зажигания - клемма транзисторного коммутатора - электроды перехода эмиттер- коллектор транзистора - клемма М - масса (корпус) - отрицательная клемма аккумуляторной батареи. 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 30 000 В), а в первичной обмотке - ЭДС самоиндукции (около 80-100 В).

Цепь высокого напряжения, вторичная обмотка катушки зажигания - ротор распределителя - свечи зажигания (в соответствии с порядком работы двигателя) - масса (корпус) - вторичная обмотка 6 катушки зажигания.

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 катушки зажигания. Диод и стабилитрон предохраняют транзистор от пробоя ЭДС самоиндукции. Они включены параллельно первичной обмотке катушки зажигания, а между собой соединены последовательно со встречным направлением проводимостей. Диод препятствует прохождениям тока через стабилитрон в прямом направлении - мимо первичной обмотки катушки зажигания.

Необходимо помнить, что контакты прерывателя пропускают и прерывают только силу тока управления транзистора, равную 0,8-0,3 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.

К атегория: - Техническое обслуживание автомобилей

КАТЕГОРИИ