Принципиальная схема бесконтактной системы зажигания, принцип работы и ее характеристика

Бесконтактная система зажигания является конструктивным развитием контактно- транзисторной системы зажигания. В данной системе зажигания контактный прерыватель заменен бесконтактным датчиком. Применение бесконтактной системы зажигания позволяет повысить мощность двигателя, снизить расход топлива и выбросы вредных веществ благодаря более высокому напряжению разряда (30 000 В) и соответственно более качественному воспламенения топливно-воздушной смеси.

Перечень основных элементов (деталей) бесконтактной системы зажигания схож с перечнем контактно-транзисторной системы. Но вместо контактного механизма прерывателя используется бесконтактный датчик – генератор импульсов (индуктивного типа, типа Холла или оптического типа) с преобразователем сигналов, который управляет только транзисторным коммутатором, который, в свою очередь, управляет первичной обмоткой катушки зажигания.

Основными элементами бесконтактной системы зажигания являются: источник тока; выключатель зажигания; датчик импульсов; транзисторный коммутатор; катушка зажигания; распределитель; центробежный регулятор опережения зажигания; вакуумный регулятор опережения зажигания; провода высокого напряжения; свечи зажигания (рис. 29).

Датчик импульсов предназначен для создания электрических импульсов низкого напряжения. Датчик-генератор импульсов, как правило, конструктивно располагается внутри распределителя зажигания (конструкция самого распределителя от контактной системы не отличается), поэтому узел в целом называют «датчик-распределитель». Датчик- распределитель внешне подобен прерывателю-распределителю и имеет аналогичный привод от коленчатого вала двигателя.

Рис. 29. Схема бесконтактной системы зажигания: 1 – свечи зажигания; 2 – датчик- распределитель; 3 – распределитель; 4 – датчик импульсов; 5 – коммутатор; 6 – катушка зажигания; 7 – монтажный блок; 8 – реле зажигания; 9 – выключатель зажигания; А – к клемме генератора

В системах зажигания с транзисторным коммутатором используются датчики трех типов: датчик Холла; индуктивный датчик; оптический датчик. Наибольшее применение в бесконтактной системе зажигания нашел датчик Холла.

Датчик Холла (такая модификация системы называется TI-h) содержит пластинку кремния, к двум боковым граням которой приложено небольшое напряжение. Если пластинку поместить в магнитное поле, то на двух других гранях пластинки также появится напряжение. В этом состоит эффект Хол ла. Изменение магнитного поля вызовет изменение напряжения Холла, которое можно использовать для управления коммутатором.

Датчик Холла состоит из постоянного магнита, полупроводниковой пластины с микросхемой и стального экрана с прорезями (обтюратора). Магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом, может прерываться лопастями обтюратора, вращающегося на валу распре- делителя зажигания. Пластинка обычно составляет одно целое с интегральной схемой, осуществляющей усиление и формирование сигнала. При открытом зазоре между постоянным магнитом и датчиком Холла пластинка выдает напряжение. Если зазор перекрывается лопастью обтюратора, магнитное поле замыкается через лопасть и не попадает на пластинку Холла (рис. 30). Напряжение при этом падает. Сигнал с граней пластинки попадает в усилитель и формирователь импульсов, после чего он может управлять коммутатором (включением и выключение катушки).

Индуктивный датчик (такая модификация системы называется TI-i) включает в себя постоянный электромагнит с обмоткой и зубчатый диск. При вращении диска магнитное по- ле замыкается либо через зуб, либо через впадину. Магнитный поток, проходящий через об- мотку, то увеличивается, то уменьшается, в результате чего в обмотке индуцируется эдс пе- ременного знака. Сигналы датчика проходят через формирователь импульсов и далее посту- пают в коммутатор для управления первичной обмоткой катушки зажигания. При увеличении скорости возрастет частота импульсов, а также само выходное напряжение датчика – с долей вольта до сотни вольт.

Рис. 30. Конструкция генератора Холла: 1 – обтюратор с лопастями, 2 – постоянный маг- нит, 3 – чувствительный элемент, 4 – провода датчика

Оптический датчик (такая модификация системы называется TI-o) представляет собой сегментированный диск, который закреплен на валу распределителя и перекрывает инфракрасный луч, направленный на фототранзистор. В течение промежутка времени, пока фототранзистор освещен, через первичную обмотку катушки идет ток. Когда диск перекрывает луч, датчик посылает в коммутатор импульс, который прерывает ток в катушке и таким образом генерирует искру. Существует несколько разновидностей такого рода устройств: запуск искры может происходить при открытии и при закрытии светового источника. Обычно такие генераторы задают постоянный угол включенного состояния катушки, но качество зажигания при этом не страдает, поскольку влияния динамики подвижного контакта не про- исходит и угол остается всегда постоянный, независимо от скорости.

Транзисторный коммутатор служит для прерывания тока в цепи первичной обмотки катушки зажигания в соответствии с сигналами датчика импульсов. Прерывание тока осу- ществляется за счет отпирания и запирания выходного транзистора. Коммутатор управляет замыканием первичной цепи катушки зажигания «на массу». При этом он не просто разры- вает первичную цепь по сигналу с импульсного датчика – коммутатор должен обеспечить предварительную зарядку катушки необходимой энергией, т.е. до управляющего импульса с датчика коммутатор должен «предугадать», когда нужно замкнуть катушку для того, чтобы ее зарядить. Причем, он должен это сделать так, чтобы время заряда катушки было прибли- зительно постоянным (достигался максимум накопленной энергии, но не допускался переза- ряд катушки). Для этого коммутатор вычисляет период импульсов, приходящих с датчика. И в зависимости от этого периода вычисляет время начала замыкания катушки. Чем выше обо- роты двигателя, тем раньше коммутатор будет начинать замыкать, но время замкнутого со- стояния будет одинаковым.

Принцип работы бесконтактной системы зажигания. При вращении коленчатого вала двигателя датчик-распределитель формирует импульсы напряжения и передает их на транзисторный коммутатор. Коммутатор создает импульсы тока в цепи первичной обмотки катушки зажигания. В момент прерывания тока во вторичной обмотке катушки зажигания индуцируется ток высокого напряжения. Затем ток высокого напряжения подается на цен- тральный контакт распределителя. В соответствии с порядком работы цилиндров двигателя ток высокого напряжения подается по проводам высокого напряжения на свечи зажигания. Свечи зажигания воспламеняют топливно-воздушную смесь.

При увеличении оборотов коленчатого вала регулирование угла опережения зажига- ния осуществляется центробежным регулятором опережения зажигания.

При изменении нагрузки на двигатель регулирование угла опережения зажигания производит вакуумный регулятор опережения зажигания.