Бесконтактная система зажигания

В электронных системах зажигания контактный прерыватель-распределитель заменён бесконтактными датчиками. Используются оптоэлектронные датчики, датчики Виганда, наиболее часто - магнитоэлектронные датчики и датчики Холла.

МЭД бывают генераторного и коммутаторого типов. В генератором датчике вращается постоянный магнит, помещённый внутрь клювообразного магнитопровода. При этом в катушке, надетой на свой магнитопровод, возникает ЭДС. В МЭД коммутаторного типа вращается зубчатый ротор из магнитомягкого материала, а магнит неподвижен. ЭДС в катушке создаётся за счёт изменения величины её магнитного потока при совпадении и расхождении выступов статора и ротора. Недостатком МЭД является зависимость выходного сигнала от частоты вращения, а также значительная индуктивность катушки, вызывающая запаздывание сигнала.

Датчик Холла избавлен от этих недостатков. Его особенность заключается в том, что ЭДС, снимаемая с двух граней его чувствительного элемента, пропорциональна произведению силы тока, подводимого к двум другим граням, на индукцию магнитного поля, пронизывающего датчик. В реальных системах магнитное поле создаётся неподвижным магнитом, который отделён от датчика магнит мягким экраном с прорезями.

Если между магнитом и чувствительным элементом попадает стальной выступ, магнтный поток им шунтируется и на датчик не попадает, ЭДС на выходе чувствительного элемента отсутствует. Прорезь беспрепятственно пропускает магнитный поток, и на выходе элемента появляется ЭДС.

Наиболее простой в схематическом и функциональном освоении является бесконтактная система зажигания с нерегулируемым временем накопления энергии.

Бесконтактные системы зажигания с нерегулируемым накоплением энергии.

Такая система отличается от контактной только тем, что контактный прерыватель в ней заменён бесконтактным датчиком. На рисунке 43.1 представлена система зажигания с коммутатором 13.3734-01 автомобиля "Волга"

Сигнал с обмотки L датчика через диод VD2, пропускающий только положительную полуволну напряжения, и резисторы 2 и 3 поступает поступает на базу транзистора 1. Транзистор открывается, шунтирует переход транзистора 2, который закрывается. Закрывается и транзистор 3, ток на первичной обмотке катушки зажигания прерывается и на выходе вторичной обмотки возникает высокое напряжение. В отрицательную полуволну напряжения транзистор 1 закрыт, открыты 2 и 3, ток протекает через первичную обмотку.

Цепь R3-C1 осуществляет фазосдвигаюшие функции, компенсирующие фазовое запаздывание протекания тока в базе транзистора 1 из-за значительной индуктивности обмотки датчика L, что снижает погрешность момента искрообразования.

Стабилитрон VD3 и резистор R4 защищают схему коммутатора от повышения напряжения в аварийных режимах, таких, при которых напряжение в бортовой цепи превышает 18 В. Цепочка начинает пропускать ток, транзистор 1 открывается и закрывается транзистор 3.

В целях защиты от опасных импульсов служат 3,4,5,6. Диод 4 защищает систему от изменения полярности сети.

Форма и величина входного напряжения датчика изменяются с частотой вращения, что влияет на момент искрообразования. В система не устранён недостаток контактного зажигания - уменьшение вторичного напряжения при росте частоты вращения вала.

Система зажигания с регулированием времени накопления энергии.

Регулируя время накопления энергии, можно избавиться от недостатка контактной системы - падения напряжения при росте числа оборотов. Этот принцип заключается в том, что при росте числа оборотов увеличивается относительное время включения обмотки, для того чтобы абсолютное время оставалось неизменным. На рисунке 43.2 показана система зажигания ВАЗ-2108 с электронным коммутатором 36.3734-20 и датчиком Холла.

В коммутаторе используется миксросхема L497B. Стабилизация вторичного напряжения достигается двумя путями - регулированием времени нахождения транзистора 1 в открытом состоянии или ограничением силы тока в первичной цепи значением примерно 8 А. Последнее предотвращает перегрев катушки.

Схема работает следующим образом. С датчика Холла на вход коммутатора приходит прямоугольный сигнал, на 3 В меньше напряжения питания, с длительностью, соответствующей длине выступов. Нижний уровень сигнала 0,4 В соответствует прохождению прорези. В момент перехода от высокого напряжения к низкому происходит искрообразование. В микросхеме сигнал сначала инвертируется, потом интегрируется. На выходе инвертора образуется пилообразное напряжение, которое тем больше, чем меньше частота вращения. Это напряжение подаётся на вход коммутатора, на другой вход которого подано опорное напряжение.

Компаратор преобразует напряжение во время. Сигнал на входе компаратора имеет место тогда, когда значение пилообразного напряжения превышает опорное.

При большой частоте вращения пилообразное напряжение мало, соответственно мала длительность сигнала на выходе компаратора. С исчезновением выходного сигнала компаратора через схему управления открывается транзистор 1 и первичная цепь зажигания включается в сеть. Следовательно, время накопления энергии в катушке соответствует времени отсутствия сигнала на выходе компаратора. Уменьшение длительности сигнала компаратора позволяет увеличить относительную величину времени накопления энергии и тем самым стабилизировать её абсолютное значение. Блок органичения силы выходного тока срабатывает по сигналу, снимаемому с резисторов, включенных последовательно в первичную цепь зажигания. Если этот сигнал достигает уровня 8 А, блок переводит выходной транзистор в активное состояние с фиксированием этого значения тока. Блок безыскровой отсечки отключает катушку зажигания, если зажигание включено, но вал неподвижен. При постановлений вращения отключение происходит сразу, в противном случае - через 2-5 с.

Схема насыщена элементами защиты от всплесков напряжения и включения обратной полярности питания. Регулировка угла опережения традиционная - центробежным и вакуумным регуляторами.

Микросхема L497B применяется в двухканальном коммутаторе 64.3734-20 для систем с низковольтным распределителем энергии. В коммутаторе 6420.3734 применен выходной транзистор BY931ZPF1 с внутренней защитой от перенапряжения.

В микропроцессорной системе зажигания применяется электронное управление углом опережения зажигания. Как правило, такая система одновременно управляет и системой топливоподачи полностью, либо частично.

Центральной частью этой системы является контроллер.

На рисунке 43.3. представлена схема контроллера МС2713 "Электроника". В его задачу входит обрабатывать информацию от датчиков, и в соответствии с ней, установив оптимальный для данного режима угол опережения зажигания, дать команду через коммутатор на образование искры зажигания.

Контроллер получает информацию от следующих индукционных датчиков:

- датчика начала отсчёта (ДНО), установленный в картере сцепления так, что генерирует импульс напряжения в момент прохождения в его магнитном поле стального штифта, укреплённого на маховике, при прохождении ВМТ поршней 1 и 4 цилиндров.

- датчика угловых импульсов (УИ), реагирующего на прохождение зубьев шестерни венца маховика и снабжающего контроллер информацией о частоте вращения коленвала и угле поворота коленвала.

- полупроводникового датчика температуры ОЖ порогового типа (Т), информирующего о достижении температуры заданного уровня.

- датчика разряжения (Р) во впускном коллекторе тензометрического типа, информирующего о нагрузке двигателя.

- концевой выключатель от дроссельной заслонки (для управления экономайзером принудительного холостого хода).

Сигналы с датчиков НО и УИ преобразуются в прямоугольные импульсы с логическими уровнями интегральных микросхем. Сигнал с датчика разряжения, который по напряжению пропорционален разряжению, также преобразуется во временные импульсы.

Система работает следующим образом: в постоянном запоминающем устройстве ПЗУ контроллера записана информация об оптимальном значении угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленвала и нагрузки двигателя. Информация записана в двух вариантах - для холодного (ОЖ холоднее 65С) и прогретого двигателя.

Структурную схему смотри на фото.

Нужная характеристика выбирается по сигналу датчика температуры, поступающего на 10-й разряд адреса ПЗУ А10. Процессор, выполненный на микросхеме КМ1823ВУ1, формирует сигнал "Старт АЦП", по которому устройство ввода-вывода УВВ запускает преобразователь "напряжение-время" и начинает преобразовывать изменение напряжения датчика загрузки двигателя в цифровой код. По сигналу "Конец преобразования" в сети устанавливается адрес ПЗУ в разрядах А5-А9 с допуском к необходимой информации. Начало измерения нагрузки двигателя и вычисления угла опережения зажигания реализуется процессором по жесткому алгоритму. Когда вычисленный угол совпадает с углом поворота коленвала, по сигналу процессора через УВВ включается формирователь импульсов зажигания ФИЗ на микросхеме КМ1823АГ1, вырабатывающей импульсы зажигания постоянной скважности, подаваемые через ключ СЗ на выход блока управления.

Каналы управления многоканального коммутатора выбираются по сигналу ИЗ через ключ выбора канала ВИ.

Вопросы:

1) какими устройствами в приведённых системах зажигания заменён прерыватель контактной системы?

2) Как работает бесконтактная система зажигания с нерегулируемым временем накопления импульсов и в чём её недостатки?

3) преимущества СЗ с регулированием времени накопления энергии и работа её схемы.

4) центральная часть микропроцессорной системы управления моментом зажигания.

5) какие параметры контролирует микропроцессорная система зажигания и как устанавливает необходимый момент.