Классификация батарейных систем зажигания

В зависимости от промежуточного накопителя энергии различают системы с накоплением энергии в индуктивности и емкости (например, транзисторная и тиристорная).

Классификационная схема батарейных систем зажигания, использующих катушку (или несколько катушек) зажигания в качестве источника импульсов высокого напряжения, представлена на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Классификационная схема батарейных систем зажигания

Системы зажигания в представленной классификационной схеме подразделены по шести основным признакам:

- по способу управления (синхронизации) системой зажигания;

- по способу регулирования угла опережения зажигания (УОЗ);

- по способу накопления энергии;

- по способу коммутации первичной цепи катушки зажигания;

- по способу распределения импульсов высокого напряжения;

- по типу защиты от радиопомех.

По способу управления системы зажигания делят на системы с контактным управлением и системы с бесконтактным управлением (или бесконтактные системы). Системам с контактным управлением (например, классическая система зажигания) присущи недостатки, связанные с износом и разрегулировкой контактов, ограниченные скоростные режимы из–за вибрации контактов и т.п.

В бесконтактных системах зажигания управление осуществляется специальными бесконтактными датчиками, что позволяет избежать указанных недостатков систем с контактным управлением.

Внутри этих двух классов системы зажигания отличаются как конструктивными схемными решениями, так и применяемыми электронными коммутирующими приборами, датчиками, способами накопления энергии, регулирования угла опережения зажигания, распределением импульсов высокого напряжения по цилиндрам.

В наиболее простых системах зажигания для регулирования момента зажигания используются механические (центробежный и вакуумный) автоматы регулирования, которые реализуют весьма простые зависимости угла опережения зажигания.

Механические автоматы со временем изнашиваются, что приводит к погрешности момента искрообразования и ухудшению процесса сгорания топливо–воздушной смеси. Дополнительные погрешности возникают также и в результате использования механической понижающей передачи от коленчатого вала двигателя к распределителю.

В последнее время благодаря большим достижениям в области электроники и микроэлектроники создаются системы зажигания, в которых полностью отсутствуют механические устройства управления, а следовательно, и ограничения, свойственные им. Эти системы, осуществляющие управление моментом зажигания по большому числу параметров, приближая угол опережения к оптимальному, получили общее название - системы с электронным регулированием угла опережения зажигания. Среди способов реализации этих систем зажигания можно выделить два: аналоговый и цифровой.

В настоящее время цифровые системы зажигания, благодаря развитию технологии производства цифровых интегральных схем средней и большой степени интеграции, являются наиболее совершенными. Одним из последних достижений в этой области являются микропроцессорные системы зажигания или управления двигателем.

Применение электроники позволяет полностью исключить механические узлы, например вращающийся высоковольтный распределитель энергии. Функцию распределителя выполняют многовыводные (2, 4, 6 - выводные) катушки зажигания или катушечные модули, управляемые контроллером. В таких системах (со статическим распределением импульсов высокого напряжения), благодаря отсутствию вращающегося бегунка и связанного с ним искрения, значительно ниже энергетические потери и уровень электромагнитных помех.

В ряде случаев, например на автомобилях высокого класса, требуется максимальное снижение уровня помех радиоприему, телевидению и средствам связи, как на самом автомобиле, так и на внешних объектах. С этой целью высоковольтные детали и провода, а также отдельные узлы системы зажигания экранируют. Такие системы зажигания называются экранированными (с помехоподавлением).

Все системы зажигания разделяются также на две группы, отличающиеся способами накопления электромагнитной энергии (в индуктивности или емкости) и способами размыкания первичной цепи катушки зажигания (типом силового реле).

На автомобильных двигателях широкое применение нашли системы зажигания с накоплением электромагнитной энергии в магнитном поле катушки, использующие контактные или транзисторные прерыватели. В тиристорных системах зажигания энергия для искрового разряда накапливается в конденсаторе, а в качестве силового реле применяется тиристор. В этих системах зажигания катушка зажигания не накапливает энергию, а лишь преобразует напряжение.

Характерной особенностью тиристорных систем зажигания является высокая скорость нарастания вторичного напряжения, поэтому пробой искрового промежутка свечи зажигания надежно обеспечивается даже при загрязненном и покрытом нагаром изоляторе свечи. Кроме того, в тиристорных системах величина вторичного напряжения может быть практически постоянной при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя до максимальной, так как конденсатор успевает полностью зарядиться на всех режимах работы двигателя.

Однако тиристорные системы зажигания имеют сравнительно малую продолжительность индуктивной составляющей искрового разряда (не более 300 мкс), что приводит к ухудшению воспламеняемости и сгорания топливо–воздушной смеси в цилиндрах двигателя на режимах частичных нагрузок. Многочисленными исследованиями установлено, что в режимах частных нагрузок и при работе двигателя на сильно обедненных топливо–воздушных смесях (l > 1) требуется продолжительность индуктивной составляющей искрового разряда (см. стр. 40) не менее 1,5 - 2 мс, что достаточно просто реализуется в системах зажигания с накоплением энергии в индуктивности.

Последние достижения в области создания транзисторных систем зажигания, такие, как использование высоковольтных транзисторов Дарлингтона, применение принципа нормирования времени накопления энергии, позволили практически устранить такие недостатки индуктивных систем зажигания, как большая зависимость вторичного напряжения от шунтирующего сопротивления на изоляторе свечи зажигания и от частоты вращения коленчатого вала.

Перечисленные достоинства и простота реализации предопределили широкое использование систем зажигания с накоплением энергии в индуктивности на автомобильных двигателях.

Системы зажигания с накоплением энергии в емкости нашли широкое применение на газовых и высокооборотных мотоциклетных двигателях, которые не критичны к длительности искрового разряда.

В соответствии с классификационной схемой (рис. 4.2) различают следующие системы зажигания, которые серийно выпускаются в настоящее время у нас в стране и за рубежом:

- контактная с механическим прерывателем и катушкой зажигания, или классическая система зажигания;

- контактно–транзисторная система зажигания;

- контактно–тиристорная с накоплением энергии в емкости:

- бесконтактно–тиристорная с накоплением энергии в емкости и индукционным датчиком;

- бесконтактно–тиристорная с накоплением энергии в емкости с датчиком Холла;

- бесконтактно–транзисторная система зажигания с магнето;

- бесконтактно–транзисторная с накоплением энергии в индуктивности и индукционным датчиком;

- бесконтактно–транзисторная с накоплением энергии в индуктивности с датчиком Холла;

- бесконтактно–транзисторная с накоплением энергии в емкости с датчиком Холла;

- цифровая с механическим распределителем;

- цифровая со статическим распределителем;

- микропроцессорная система управления автомобильным двигателем (МСУАД).