3.3. Коммутаторы с нормируемым временем

накопления энергии

Разработка электронного устройства (регулятора), нормирующего время накопления энергии, стала следующим этапом развития БСЗ. Решение этой задачи позволило снизить мощность потерь в катушке и коммутаторе на низких и средних частотах вращения вала двигателя, увеличить ток разрыва и энергию искрового разряда.

Отличительной особенностью таких коммутаторов является наличие в схеме электронного регулятора времени накопления. Схема регулятора времени накопления приведена на рис. 9.5, а. На рис. 9.5, б приведены графики напряжений, поясняющие принцип его работы. Схема содержит интегратор (ОУ₁, С₁, R₁), компаратор (ОУ₂, источник U_см2), устройство сброса (Т₁, D₁, R₂, R₃). Выходной каскад на транзисторе Т₂ в состав собственно регулятора не входит.

Входной сигнал схемы, как правило, формируемый датчиком на эффекте Холла, представляет последовательность прямоугольных импульсов постоянной скважности с частотой вращения коленчатого вала. На графиках рис. 9.5, б приведен интервал времени, на котором частота вращения вала увеличивается.

На интервале низкого уровня входного сигнала напряжение на конденсаторе С₁ увеличивается от U_см1 по линейному закону. Скорость увеличения определяется постоянной цепи заряда – τ_з = С₁·R₁. Параметры цепи рассчитаны так, чтобы на минимальных оборотах напряжение достигало максимально допустимого значения U_макс ≈ Е_пОУ. При максимальной частоте вращения коленчатого вала U_С1 ≈ U_см2.

На интервале высокого уровня входного сигнала конденсатор С₁ разряжается по линейному закону. Параметры цепи подобраны так, что за время импульса датчика напряжение U_С1 уменьшится до U_см1. Расчеты упрощаются за счет постоянной скважности импульсов датчика.

Напряжение интегратора сравнивается компаратором с пороговым напряжением U_см2. В момент равенства U_С1 = U_см2 на выходе компаратора формируется положительный импульс τ_н. Этот импульс открывает выходной транзистор Т₂ и определяет время накопления энергии в первичной катушке зажигания не зависимо от частоты вращения коленчатого вала. Одновременно положительное напряжение через диод D₁ поступает на базу транзистора Т₁ и открывает его. Через малое сопротивление открытого транзистора конденсатор С₁ быстро разряжается до U_cм1.

При оговоренных условиях по выбору параметров схемы длительность импульсов на выходе компаратора постоянна, не зависит от частоты вращения вала ДВС и равна нормированному времени накопления. Напряжением компаратора управляется выходной каскад на Т₂, вырабатывающий выходной импульс тока.

Рассмотренный регулятор называется программируемым, так как длительность импульсов тока и закон изменения их скважности задается (программируется) постоянной времени заряда и разряда С₁, а также соотношением напряжений U_см1 и U_см2.

Недостатком коммутаторов с программным регулированием является невозможность учёта всех факторов, влияющих на величину тока разрыва в катушке зажигания. К таким факторам относятся разброс параметров первичной обмотки катушки зажигания (R₁, L₁), нестабильность скважности сигнала датчика в процессе эксплуатации, изменение номиналов элементов схемы при воздействии окружающей среды (например, температуры). Избавиться от этого недостатка позволяют коммутаторы с адаптивным регулированием скважности выходного импульса тока.