Классификация батарейных систем зажигания

Классификационная схема батарейных систем зажигания, исполь­зующих катушку (или несколько катушек) зажигания в качестве ис­точника импульсов высокого напряжения, представлена на рис. 2.

Рисунок 2 Классификационная схема батарейных систем зажигания автомобильных двигателей

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

по способу управления (синхронизации) системой зажигания;

по способу регулирования угла опережения зажигания;

по способу накопления энергии;

по типу силового реле (по способу размыкания первичной цепи катушки зажигания);

по способу распределения импульсов высокого напряжения по цилиндрам двигателя;

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

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

Механические автоматы со временем изнашиваются, что приводит к погрешности момента искрообразования и ухудшению процесса сго­рания рабочей 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 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.

Применение электроники позволяет полностью исключить меха­нические узлы, например вращающийся высоковольтный распреде­литель энергии. Функцию распределителя выполняют многовывод­ные (на 2,4, 6 выводов) катушки зажигания или катушечные модули, управляемые контроллером. В системах со статическим распределени­ем энергии благодаря отсутствию вращающегося бегунка и связанного с ним искрения значительно ниже 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 сами уз­лы системы зажигания экранируют. Такие системы зажигания называ­ются экранированными.

Все системы зажигания разделяются также на две группы, отлича­ющиеся способами накопления 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 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 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 тиристор-ные системы зажигания имеют сравнительно малую продолжитель­ность индуктивной составляющей искрового разряда (не более 300 мкс), что приводит к ухудшению воспламеняемости и сгорания рабочей смеси в цилиндрах двигателя на режимах частичных нагрузок. Много­численными исследованиями установлено, что в режимах частных на­грузок и при работе двигателя на сильно обедненных рабочих смесях требуется продолжительность индуктивной составляющей искрового разряда 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, как большая зависимость вторичного напряжения от шунтирую­щего сопротивления на изоляторе свечи 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 (см. рис. 3.2) разли­чают следующие системы зажигания, которые серийно выпускаются в настоящее время у нас в стране и за рубежом или по прогнозам готовятся в производство в ближайшие годы:

· батарейная с механическим прерывателем, или классическая;

· контактно-транзисторная;

· контактно-тиристорная:

· бесконтактно-транзисторная;

· цифровая с механическим распределителем; цифровая со статическим распределителем;

· микропроцессорная система управления автомобильным двигате­лем (МСУАД).