5.3. Контактно-транзисторная система зажигания
КТСЗ начала появляться на автомобилях в 60-х годах. При увеличении степени сжатия, использовании более бедных рабочих смесей и с увеличением частоты вращения коленчатого вала и числа цилиндров классическая система зажигания, как отмечалось, уже со своей задачей не справлялась и стала тормозом дальнейшего развития бензиновых двигателей. Появилась необходимость применения транзисторных (электронных) систем зажигания
Транзистор – полупроводниковый прибор, служащий для преобразования электрических величин (в частности, использующийся для увеличения мощности).
КТСЗ (Рис. 59, 60) имеет следующие достоинства:
- через контакты прерывателя проходят только управляющие импульсы тока (~0,5А). К первичной цепи катушки зажигания контакты прерывателя не относятся;
- не нужен конденсатор для гашения искры при размыкании контактов, так как сила тока, проходящего через них, невелика;
- если при КСЗ зачищать контакты необходимо через 10 тыс. км, а срок их службы составляет 30-40 тыс. км, то при КТСЗ контакты прерывателя не требуют зачистки до 100 тыс. км.;
- можно увеличить ток в первичной цепи, что повысит вторичное напряжение на 25% и позволит увеличить зазоры между электродами свечей до 1,0-1,2 мм.
В КТСЗ (см. рис. 59) появился прибор, называемый коммутатором, который, получая от контактов прерывателя управляющие импульсы (команды), преобразует их в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания. Размыкание и замыкание первичной цепи осуществляется запиранием и отпиранием выходного транзистора коммутатора.
КТСЗ представляют собой первый шаг от КСЗ к электронным системам зажигания.
Рис. 59. Контактно-транзисторная система зажигания (КТСЗ):
1 - свечи зажигания, 2 - прерыватель-распределитель, 3 - аккумуляторная батарея, 4 - генератор; 5 - выключатель зажигания, 6 - коммутатор, 7 - катушка зажигания
Рассмотрим фрагмент принципиальной схемы КТСЗ (см. рис. 60).
Рис. 60. Принципиальная схема контактно-транзисторной системы зажигания:1-свечи зажигания, 2 - распределитель зажигания, 3 - коммутатор, 4 - катушка зажигания. Электроды транзистора: силовые К - коллектор, Э - эмиттер, управляющий Б - база, R - резистор
При включенном зажигании, когда контакты прерывателя разомкнуты, движения электронов от «минуса» к «плюсу» аккумуляторной батареи нет, т.е. тока в схеме зажигания не будет, так как транзистор закрыт в связи с большим переходным сопротивлением между эмиттером и коллектором транзистора.
В момент замыкания контактов прерывателя в цепи управления транзистора через базу и коллектор будет проходить ток 0,3-0,8А в зависимости от частоты вращения кулачка прерывателя. В связи с прохождением тока управления происходит резкое снижение сопротивления перехода «эмиттер-коллектор» транзистора до нескольких долей Ома и транзистор открывается, включая цепь первичной обмотки катушки зажигания.
Сила тока в этой цепи зависит от напряжения источника (аккумуляторной батареи), величин сопротивления и индуктивности первичной обмотки катушки зажигания и времени замкнутого состояния контактов прерывателя. С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя сила тока в цепи низкого напряжения снижается с 7 до 3 А.
При размыкании контактов прерывателя ток управления прерывается, что вызывает резкое повышение сопротивления перехода силового участка транзистора «эмиттер-коллектор» до нескольких сотен Ом и транзистор запирается, выключая цепь тока первичной обмотки катушки зажигания.
Так как через контакты прерывателя идет только управляющий ток (контакты превратились в датчик управляющих импульсов), увеличили энергию искрообразования применением специальных катушек зажигания с увеличенным числом витков вторичной обмотки и уменьшенным числом витков первичной.
При значительном понижении сопротивления первичной обмотки катушки зажигания в коммутатор вводят специальную цепь, которая спустя 1,5 с после остановки двигателя (валика распределителя) разрывает цепь питания катушки зажигания. Этим ограничивается чрезмерный нагрев катушки зажигания с низким сопротивлением первичной обмотки.
Недостатки КТСЗ:
- наличие прерывателя: - изменение величины зазора между контактами которого, существенно влияет на процесс сгорания (изменение угла опережения зажигания); - появление радиопомех от искрения его контактов;
- ввиду наличия зазоров в подшипнике вала прерывателя происходит радиальное биение вала, вызывающее изменение угла опережения зажигания;