Коммутатор электронной системы зажигания 98.3734
Коммутатор электронного зажигания 98.3734 разработки и производства ОАО «ЧНППП «ЭЛАРА» (далее — коммутатор) предназначен для коммутации тока в первичной обмотке катушки бесконтактной системы зажигания автомобилей семейств ВАЗ-2105, ВАЗ-2108, ВАЗ-2110, ВАЗ-21213, ВАЗ-1111, ЗАЗ-1102 . Прибор защищен свидетельством на полезную модель.
Устройство работает совместно с катушками зажигания 3122.3705, 27.3705 и их модификациями, имеющими сопротивление первичной обмотки менее 0,7 Ом и индуктивность не более 7 мГн, датчиком-распределителем 40.3706, 3810.3706 и их модификациями. Номинальное напряжение питания — 12, максимальное — 16, минимальное — 6 В. Время ограничения тока через катушку зажигания коммутатор нормирует в зависимости от режима работы в пределах от 0,6 до 4,5 мс, что составляет 2… 15 % длительности периода входного сигнала при частоте 33 Гц и напряжении питания 13,5 В. Коммутируемый ток катушки зажигания (ток разрыва) ограничен коммутатором на уровне 7,3…7,8 А при напряжении питания 13,5 В. Коммутатор прекращает протекание тока через катушку зажигания через 1 с после остановки вала датчика-распределителя, не допуская искрообразования. Рабочий интервал температуры окружающей среды от -45 до +105 °С.
Схема коммутатора показана на рис. 1, а внешний вид — на рис. 2.
Позиционные обозначения всех элементов соответствуют схеме предприятия-изготовителя. Основа устройства — специализированная интегральная микросхема L497D фирмы ST Microelectronics, предназначенная для управления коммутирующим транзистором BU941ZP той же фирмы. Работа микросхемы подробно описана в . Рассмотрим некоторые особенности ее работы при отличном от типовой схемы включении.
Микросхема DA1 питается от двух источников тока. Первый источник на транзисторах VT1 и VT2 обеспечивает ток 50 мА для питания датчика Холла и микросхемы DA1. Его выходной ток зависит от сопротивления резистора R3 и напряжения на эмиттерном переходе транзистора VT1. Резистором R2 устанавливают рабочую точку транзистора VT2 и напряжение на коллекторе транзистора VT1.
В случае увеличения температуры напряжение на резисторе R3 уменьшается приблизительно на 2,1 мВ/°С, что приводит к соответствующему снижению выходного тока. Конденсатор С9 подавляет высокочастотные колебания, возникающие в момент появления выбросов напряжения в бортовой сети автомобиля.
Второй источник тока, выполненный на транзисторах VT3 и VT4, стабилизирует базовый ток транзистора VT5 на уровне 40 мА. Применение транзисторов MJE350 (VT2, VT4) в источниках тока обеспечивает надежную работу коммутатора в случае возникновения импульсных помех напряжением до 350 В в бортовой сети автомобиля и повышения температуры окружающей среды до 105 °С.
Стабилитрон VD3 BZX84C9V1 стабилизирует напряжение на уровне 9 В для питания датчика Холла.
Диод VD1 защищает устройство от переполюсовки источника питания.
Резистор R28 и диодная сборка VD5 обеспечивают надежную защиту входов микросхемы от возможных бросков напряжения.
Цепь VD4R13C8R14 защищает транзистор VT5 в случае повышения напряжения в бортовой сети. Если напряжение превышает 24 В, открывается стабилитрон VD4 и через резисторы R13, R14 начинает протекать ток, что приводит к увеличению напряжения на входе HI (вывод 13) обратной связи по току микросхемы DA1 и к уменьшению уровня ограничения тока в катушке зажигания. Когда напряжение превысит примерно 70 В, коммутатор полностью выключается.
Датчик тока коммутирующего транзистора (R18-R27) выполнен из десяти параллельно включенных резисторов для поверхностного монтажа сопротивлением 1 Ом. В ранее выпускавшихся коммутаторах функцию датчика тока выполнял резистор АСОЗ сопротивлением 0,1 Ом ±5 %. Однако эксперименты показали, что примененный здесь датчик обладает лучшей температурной стабильностью.
В блоке применена импортная элементная база в основном для поверхностного монтажа. Постоянные резисторы и керамические конденсаторы X7R — типоразмера 1206. Биполярные транзисторы BUZ941ZP и MJE350 заменимы транзисторами КТ898А (или серий КТ8131, КТ8225, КТД8252) и КТ720А соответственно, а транзисторы ВС808 — ВС807.
Литература
Пятков К. Б., Игнатов А. П., Косарев С. Н. и др. Автомобили ВАЗ-2110 и ВАЗ-21102: Руководство по техническому обслуживанию и ремонту. — М.: За рулем, 1996.
Ходасевич А. Г., Ходасевич Т. И. Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей. Вып. 1. Электронные системы зажигания. — М.: Антелком, 2001.
Что такое контактная система зажигания автомобиля
Современные автомобили получили батарейный тип электрической системы. Ее схема следующая. Плюсовой полюс аккумулятора проводами подсоединяется на все электрооборудование автомобиля. Минус подсоединяется к кузову. С каждого электрического прибора минусовый провод также подсоединяется к металлической части, соединенной с кузовом. Благодаря этому в машине меньше проводов, а электроцепь замыкается через кузов.
Черная стрелка — ток низкого напряжения, красная — высокого
Система зажигания автомобиля может быть контактной, бесконтактной или электронной. Изначально на машинах использовался контактный тип систем. Все современные модели получают электронную систему, которая имеет принципиальное отличие от предыдущих видов. Зажигание в них контролируется микропроцессором. Как переходная модификация между этими разновидностями существует бесконтактная система.
Так же, как и в остальных вариантах, цель данной СЗ заключается в том, чтобы сгенерировать электрический импульс нужной силы и направить его на конкретную свечу зажигания. Контактный тип системы в своей схеме имеет прерыватель-распределитель или трамблер. Этот элемент осуществляет управление накапливанием электрической энергии в катушке зажигания и распределяет импульс по цилиндрам. В его устройство входит кулачковый элемент, который вращаясь на валу, поочередно замыкает электрические цепи конкретной свечи. Подробней о его устройстве и работе рассказывается в другой статье.
В отличие от контактной системы бесконтактный аналог имеет транзисторный тип управления накапливания и распределения импульса.
Схема и принцип работы БСЗ
Все элементы системы связаны между собой и с двигателем следующим образом:
- вал трамблёра вращается от приводной шестерни мотора;
- установленный внутри распределителя датчик Холла подключён к коммутатору;
- катушка соединяется линией низкого напряжения с контроллером, высокого — с центральным электродом крышки трамблёра;
- высоковольтные провода от свечей зажигания подключаются к боковым контактам крышки главного распределителя.
Резьбовой зажим «К» на катушке соединён с плюсовым контактом реле замка зажигания и клеммой «4» коммутатора. Второй зажим с маркировкой «К» связан с контактом «1» контроллера, сюда же приходит провод тахометра. Клеммы «3», «5» и «6» коммутатора служат для подключения датчика Холла.
Главную роль в БСЗ «шестёрки» играет коммутатор, обрабатывающий сигналы датчика Холла и управляющий работой катушки
Алгоритм работы БСЗ на «шестёрке» выглядит так:
- После поворота ключа в замке напряжение подаётся на электромагнитный датчик и первую обмотку трансформатора. Вокруг стального сердечника возникает магнитное поле.
- Стартер вращает коленвал двигателя и привод распределителя. Когда между элементами датчика проходит прорезь экрана, образуется импульс, посылаемый коммутатору. В этот момент один из поршней находится близко к верхней точке.
- Контроллер посредством транзистора размыкает цепь первичной обмотки катушки. Тогда во вторичной образуется кратковременный импульс величиной до 24 тыс. вольт, идущий по кабелю к центральному электроду крышки трамблёра.
- Пройдя через подвижный контакт — бегунок, направленный в сторону нужной клеммы, ток поступает на боковой электрод, а оттуда — по кабелю к свече. В камере сгорания образуется вспышка, топливная смесь возгорается и толкает поршень вниз. Двигатель заводится.
- Когда следующий поршень достигает ВМТ, цикл повторяется, только искра передаётся другой свече.
По сравнению со старой контактной системой БСЗ вырабатывает более мощный искровой разряд
Для оптимального сгорания топлива в процессе работы мотора вспышка в цилиндре должна происходить на долю секунды раньше, чем поршень окажется в максимальном верхнем положении. Для этого в БСЗ предусматривается опережение искрообразования на определённый угол. Его величина зависит от оборотов коленчатого вала и нагрузки на силовой агрегат.
Корректировкой угла опережения занимается коммутатор и вакуумный блок трамблёра. Первый считывает количество импульсов от датчика, второй действует механически от разрежения, подведённого со стороны карбюратора.
Схема устройства контактной системы батарейного зажигания:
а) схема; б) положения ключа выключателя зажигания и стартера; 1 – рычажок прерывателя; 2 – подвижный контакт; 3 – неподвижный контакт; 4 – кулачок; 5 – прерыватель низкого напряжения; 6 – конденсатор; 7, 14, 23 – провода; 8 – выключатель зажигания; 9 – добавочный резистор; 10 – первичная обмотка; 11 – вторичная обмотка; 12 – катушка зажигания; 13 – магнитопровод; 15 – выключатель добавочного резистора; 16 – амперметр; 17 – аккумуляторная батарея (АКБ); 18 – выключатель электродом; 19 – ротор с электродом; 20 – распределитель; 21, 24 – подавительные резисторы; 25 – свеча зажигания; 26 – ключ выключателя зажигания.
Контактная система батарейного зажигания состоит изаккумуляторной батареи 17, катушки зажигания 12, прерывателя 5 низкого напряжения с конденсатором 6, распределителя импульсов высокого напряжения 20, свечей зажигания 25, выключателя зажигания 8, амперметра 16. Прерыватель 5 имеет два контактанеподвижный 3 соединенный с массой и подвижный 2, расположенный на рычажке 1 и соединенный с проводом 7 с первичной обмоткой 10 катушки зажигания. В прерывателе установлен вращающийся валик с кулачком 4, при помощи которого размыкаются контакты. В системе зажигания в качестве источника электрического тока используется генератор переменного тока.
При замыкании контактов прерывателя ток от АКБ проходит по первичной обмотке катушки зажигания, создавая вокруг нее магнитное поле.
Цепь низкого напряжения следующаяположительный вывод АКБ 17 – амперметр 16 – выключатель зажигания 8 добавочный резистор 9 – первичная обмотка 10 – провод 7 – подвижный контакт 2 – неподвижный контакт 3 – масса – выключатель 18 цепи АКБ – отрицательный вывод АКБ.
При размыкании контактов прерывателя обесточивается первичная обмотка катушки зажигания и резко уменьшается магнитное поле. Магнитный поток исчезающего поля пересекает витки вторичной и первичной обмоток, при этом индуктируется электродвижущая сила (ЭДС) высокого напряжения во вторичной и ЭДС самоиндукции в первичной обмотках. Возникающие во вторичной обмотке импульсы высокого напряжения подводятся к свечам зажигания в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Вращающийся ротор 19 своим электродом распределяет импульсы высокого напряжения по электродам крышки распределителя. Частота вращения ротора в 2 раза меньше частоты вращения коленчатого вала и, таким образом, совпадает с частотой вращения кулачка прерывателя.
Положение пластины ротора напротив каждого из электродов крышки распределителя соответствует разомкнутому состоянию контактов прерывателя.
Цепь высокого напряжениявторичная обмотка11 – провод 14 высокого напряжения – подавительный резистор 21 – электрод ротора 19 – один из электродов крышки распределителя 20 – провод 23 – подавительный резистор 24 – свеча зажигания 25 – центральный электрод свечи – боковой электрод свечи – масса – выключатель 18 цепи АКБ – отрицательный вывод АКБ 17 – положительный вывод АКБ 17 – амперметр 16 – выключатель зажигания 8 – добавочный резистор 9 – первичная обмотка 10 – вторичная обмотка катушки зажигания 12.
В первичной обмотке ток самоиндукции возникает при замыкании контактов прерывателя. Ток самоиндукции замедляет процесс исчезновения тока в первичной обмотке, нежелательно, так как при размыкании контактов увеличивается период искрообразования между ними, снижаются эффективность и надежность системы зажигания. Параллельно контактам прерывателя включен конденсатор 6. В момент размыкания цепи низкого напряжения конденсатор заряжается током самоиндукции, а затем при разомкнутых контактах разряжается через первичную обмотку.
Выключатель зажигания 8 необходим для остановки работающего двигателя размыканием первичной обмотки катушки зажигания. Он нужен и для включения зажигания перед пуском двигателя. Ключ 26 выключателя зажигания может занимать четыре положения 0 – зажигания выключено; 1 – зажигание включено; 2 – включены зажигание и стартер; 3 – подведено питание к радиоприемнику. В положении 0 ключ можно вставить и вынуть из замка зажигания. После пуска двигателя ключ выключателя зажигания переводят в положение 1.
Выключатель 18 цепи АКБ нужен для отключения батареи от массы при выполнении электротехнических работ и для остановки автомобиля на длительное время. Выключатель 18 защищает электрооборудование от короткого замыкания или от пожара при неисправной проводке, а также позволяет отключить батарею от всех потребителей электрической энергии, непосредственно не отсоединяя провода, отходящие от нее. В этом случае остается включенным аварийное освещение – плафон кабины и розетка переносной лампы.
О классических внедорожниках Уаз и автомобилях повышенной проходимости
Поэтому в вычислителе микропроцессорной системы зажигания имеется электронная память постоянная и оперативная. По выходу коммутатор соединен с катушкой зажигания, а по входу — управляется электроимпульсным входным датчиком на распределителе. Классическая система батарейного зажигания обладает рядом достоинств. Состоит из нескольких компонентов: Распределитель или трамблер — устройство, сопоставляющее обороты коленвала и соответственно — рабочее положение цилиндров с кулачковым механизмом. Устройство системы зажигания автомобиля Для чего нужна система зажигания? Устройство также выполняет роль синхронизатора, так как момент образования искры должен совпадать с нужным моментом такта сжатия.
Здесь стоит отметить, что пластинка свободно перемещается, но угол опережения ставится за счет позиции трамблера мотора. При этом выходной каскад на транзисторах VT3, VT4 закроется. Такая система воспламенения горючей смеси популярна благодаря отличным характеристикам и высокими показателями надежности работы.
Конструктивно изделие представляет собой гибкий проводник большого сечения с одной жилой из меди и многослойной изоляцией. При бесконтактном методе подачи искры применяются конденсаторы, которые улучшают качество искры.
Разновидности систем зажигания
В конце такта выпуска, когда имеет место искрообразование в среде отработавших газов, пробивное напряжение минимально, так как температура выхлопных газов высокая Так как центральный электрод заострен и всегда значительно горячее бокового, то истечение носителей заряда с его острия при искрообразовании требует затраты меньшего количества энергии, чем при истечении с бокового электрода на центральном электроде начинает проявляться термоэлектронная эмиссия.
В российских отечественных автомашинах применяются обычные системы зажигания. Ее особенность заключается в особых характеристиках, которыми не может похвастаться стандартная контактная схема. Нормальным рабочим режимом любой классической системы батарейного зажигания, использующей индукционную катушку в качестве источника высокого напряжения, является переходный режим.
Только правильный подход обеспечит долговечность и надежность работы двигателя. Преимущество транзистора в этой схеме в том, что даже небольшого тока, направленного на управление в базу , достаточно для контроля тока большей величины. Выходные каскады с индивидуальным статическим распределением В современных электронных и микропроцессорных системах зажигания широко используются выходные каскады с индивидуальными катушками зажигания для каждой свечи в отдельности. Индукционный — более распространён и имеет вид некой катушки зажигания. Установка БСЗ на мотор ЗМЗ 24Д — GAZ ROD Гараж
Наиболее характерные неисправности зажигания
Неисправности системы зажигания могут повлечь за собой выход из строя и остальных устройств, используемых для нормальной работы машины. Выделяют отдельный список часто встречаемых неисправностей, при которых затрудняется работа системы воспламенения рабочей смеси: — Возможны замыкания первичной обмотки катушки зажигания на массу, а также замыкание вторичной на первичную. В результате происходит перегорание дополнительного резистора и появляются характерные трещины в изоляторе, а также в крышке катушки. В этом случае необходима замена поврежденных элементов, если же катушка практически разрушена — то замена всего узла. — Характерные неисправности прерывателя: возможно обгорание либо загрязнение маслом контактов внутри прерывателя; нарушение стандартного зазора между контактами, что приводит к перебоям в переключении между свечами. Обгорание либо замасливание контактов может вызвать очень резкое увеличение уровня сопротивления между ними, из-за этого уменьшается ток, создаваемый в первичной обмотке, и как результат — снижается мощность искры, которую создают свечи.
Нарушение зазора также приводит к ухудшению образованию искры, которая создается между электродами свечи. Как результат — перебои в нормальной работе двигателя. — Свечи: возможно появление нагара на внутренней поверхности, а также обильное загрязнение снаружи. Нарушение зазора между электродами, различные трещины в изоляторе, неисправность бокового электрода — все это приводит к плохой подаче искры либо вовсе ее отсутствию. Это вызывает нестабильную, неравномерную и неустойчивую работу мотора, снижает его мощность. Возможна и остановка при повышении нагрузки.
Нормальная работа свечей зажигания возможна только в случае, если: — поверхность резьбы сухая (ни в коем случае не мокрая); — присутствует очень тонкий слой нагара либо копоти; — цвет электродов, а также изолятора должен быть от светло-коричневого до светло-серого, почти белого. Обо всех неисправностях может рассказать мокрая поверхность резьбы — это может быть как бензин, так и масло. У неисправной свечи электроды и часть изолятора покрыты толстым слоем нагара и мокрые.
Замасленные свечи и другие признаки неисправности
Если двигатель обладает очень большим пробегом, и при этом все свечи были заменены в одно и то же время, то главной виной такого состояния является повышенный износ цилиндров, колец или поршней. Возможно появление масла на поверхности свечи в период, когда автомобиль проходит обкатку. Это со временем проходит. Если же масло было обнаружено только на одной свече, то причиной этого, скорее всего, может быть неисправность выпускного клапана, он может прогореть. Чтобы это определить, нужно хорошо прислушаться к работе двигателя, на холостом ходу он работает неравномерно. В этом случае нельзя откладывать с проведением ремонтных работ, так как потом прогорит и седло, и ремонт будет еще дороже. Выгоревшие либо очень сильно корродированные электроды говорят только о перегреве свечи. Такое возможно, если был использован низкооктановый бензин, либо была неправильная установка момента произведения зажигания.
Слишком обедненная смесь — тоже результат оплавки электродов. Возможны различные механические повреждения на поверхности свечи. Она может иметь изогнутый вид, или же будет деформирован электрод, расположенный в боковой части свечи. Последствия такой работы — перебои в зажигании. Причиной возникновения таких неприятностей может быть неправильно выбранная длина свечи, либо же длина резьбы не соответствует посадочному месту в головке мотора. В таком случае стоит подобрать стандартную свечу, рекомендуемую заводом-изготовителем
Если ее длина была выбрана правильно, стоит обратить внимание на присутствие посторонних механических элементов во внутренней части цилиндра. После того как свечи были поменяны местами, можно узнать очень большое количество информации об их состоянии
Если свеча продолжает покрываться нагаром уже в другом цилиндре — это говорит о её неисправности. Но если нормальная и исправная свеча одного из соседних цилиндров также начинает покрываться нагаром, как и её предшественница, тогда это неисправность непосредственно в кривошипно-шатунном устройстве этого цилиндра.
Контактная система зажигания
Контактная система зажигания является самым старым типом системы зажигания. В настоящее время данная система применяется на некоторых моделях отечественных автомобилей (т.н. «классике»). Создание высокого напряжения и распределение его по цилиндрам в данной системе происходит с помощью контактов.
Контактная система зажигания состоит из следующих элементов: источника питания, выключателя зажигания, механического прерывателя тока низкого напряжения, катушки зажигания, механического распределителя тока высокого напряжения, центробежного регулятора опережения зажигания, вакуумного регулятора опережения зажигания, свечей зажигания и высоковольтных проводов.
Механический прерыватель предназначен для размыкания цепи низкого напряжения (цепи первичной обмотки катушки зажигания). При размыкании контактов во вторичной цепи катушки зажигания наводится высокое напряжение. Для защиты контактов от обгорания в цепь параллельно контактам включен конденсатор.
Катушка зажигания служит для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения. Катушка имеет две обмотки – низкого и высокого напряжения.
Механический распределитель обеспечивает распределение тока высокого напряжения по свечам цилиндров двигателя. Распределитель состоит из ротора (обиходное название «бегунок») и крышки. В крышке выполнены центральный и боковые контакты. На центральный контакт подается высокое напряжение от катушки зажигания. Через боковые контакты высокое напряжение передается на соответствующие свечи зажигания.
Прерыватель и распределитель конструктивно объединены в одном корпусе и приводятся в действие от коленчатого вала двигателя. Данное устройство имеет общее название прерыватель-распределитель (обиходное название – «трамблер»).
Центробежный регулятор опережения зажигания служит для изменения угла опережения зажигания в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя. Конструктивно центробежный регулятор состоит из двух грузиков. Грузики воздействуют на подвижную пластину, на которой расположены кулачки прерывателя.
Углом опережения зажигания называется угол поворота коленчатого вала двигателя, при котором происходит подача тока высокого напряжения на свечи зажигания. Для того, чтобы топливно-воздушная смесь полностью и эффективно сгорела зажигание производится с опережением, т.е. до достижения поршнем верхней мертвой точки.
Установка угла опережения зажигания производится регулировкой положения прерывателя-распределителя в двигателе.
Вакуумный регулятор опережения зажигания обеспечивает изменение угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки на двигатель. Нагрузка на двигатель определяется степенью открытия дроссельной заслонки (положением педали газа). Вакуумный регулятор соединен с полостью за дроссельной заслонкой и, в зависимости от степени разряжения в полости, изменяет угол опережения зажигания.
Высоковольтные провода служат для подачи тока высокого напряжения от катушки зажигания к распределителю и от распределителя на свечи зажигания.
Свеча зажигания предназначена для воспламенения топливно-воздушной смеси путем образования искрового разряда.
Принцип работы контактной системы зажигания
При замкнутом контакте прерывателя ток низкого напряжения протекает по первичной обмотке катушки зажигания. При размыкании контактов во вторичной обмотке катушки зажигания индуцируется ток высокого напряжения. По высоковольтным проводам ток высокого напряжения подается на крышку распределителя, от которой распределяется по соответствующим свечам зажигания с определенным углом опережения зажигания.
При увеличении оборотов коленчатого вала двигателя, увеличиваются обороты вала прерывателя распределителя. Грузики центробежного регулятора опережения зажигания под действием центробежной силы расходятся, перемещая подвижную платину с кулачками прерывателя. Контакты прерывателя размыкаются раньше, тем самым увеличивается угол опережения зажигания. При уменьшении оборотов коленчатого вала двигателя угол опережения зажигания уменьшается.
Дальнейшим развитием контактной системы зажигания является контактно-транзисторная система зажигания. В цепи первичной обмотки катушки зажигания применен транзисторный коммутатор, управляемый контактами прерывателя. В данной системе за счет применения транзисторного коммутатора уменьшена сила тока в цепи первичной обмотки, тем самым увеличен срок службы контактов прерывателя.
