4 Лабораторна робота № 4

Випробування і зняття характеристик електронної (безконтактної) системи запалювання

Мета роботи - вивчення методики випробування і зняття характеристик електронної системи запалювання.

4.1 Загальні відомості

У електронних системах запалювання контактний переривник замінений безконтактним датчиком. У якості датчиків використовуються оптоелектронні датчики, датчики Віганда, але найбільше часто магнітоелектричні датчики (МЕД) і датчики Холу (ДХ).

МЕД бувають генераторного і комутаторного типу. У генераторному датчику обертається постійний магніт, приміщений усередину дзьобоутвореного магнітопроводу (рис. 4.1). При цьому в котушці, надягнутої на свій дзьбоутворений магнітопровод, наводиться ЕРС.

1 – свіча запалювання, 2 – датчик-розподільник,

3 – комутатор, 4 – котушка запалювання

Рисунок 4.1 – Принципова схема безконтактно-транзисторної системи

запалювання (БТСЗ-TSZi) з індукційним датчиком

У МЕД комутаторного типу обертається зубцюватий ротор із магнітом’ягкого матеріалу, а магніт нерухомий. ЕРС у котушці наводиться за рахунок виміру розміру її магнітного потоку при збігу і розбіжності виступів статора і ротора.

Недоліком МЕД є залежність розміру вихідного сигналу від частоти обертання, а також значний розмір індуктивності котушки, що викликає запізнювання в проходженні сигналу. Від цих недоліків урятований датчик Холу. Особливість перебуває в тому, що ЕРС, що знімається з двох граней його чутливого елемента (напівпровідникова пластина), пропорційна добутку сили струму, проведеного до двох інших граней, на розмір індукції магнітного поля, що пронизує датчик.

У реальних системах магнітне поле створюється нерухомим магнітом, що відділений від датчика магнітом’яким екраном із прорізами. Якщо між магнітом і чутливим елементом потрапляє сталевий виступ, магнітний потік їм шунтується і на датчик не потрапляє, ЕРС на виході чутливого елемента відсутній. Проріз безперешкодно пропускає магнітний потік і на виході елемента з'являється ЕРС. Звичайно датчик Холу сполучають із мікросхемою, що стабілізує струм його живлення і підсилює вихідний сигнал. У реальному датчику ця схема інвертує сигнал, тобто напруга на його виході з'являється, коли виступ екрана проходить повз чутливого елементу (рис. 4.2).

Найбільше простою у схемному і функціональному виконанні є безконтактна система запалювання з нерегулюючим періодом накопичення енергії.

Безконтактна система запалювання з нерегулюючим часом накопичення енергії принципово відрізняється від контактно-транзисторної тільки тим, що в ній контактний переривник замінений безконтактним датчиком.

Прикладом безконтактної системи запалювання може служити система з комутатором 13.3734-01 автомобілів «Волга», автомобілів «Таврія» із комутатором 3620.3734 і датчиком-розподільником типу 53.013706, системи запалювання автомобілів ЗІЛ-131, «Урал-375» та ін.

У системі запалювання з нерегульованим часом накопичення енергії не усунута істотна нестача контактного запалювання - зменшення вторинної напруги при рості частоти обертання колінчатого вала. Тому більш перспективна система з регулюванням часу накопичення енергії.

Регулюючи час накопичення енергії, тобто, коли первинний ланцюг котушки запалювання підключене до мережі живлення, можна зробити струм розриву цього ланцюга незалежним або мало залежним від частоти обертання колінчатого вала двигуна, а виходить, і позбутися від недоліку контактної системи запалювання - зниження вторинної напруги з ростом частоти обертання. Застосовуються системи запалювання і з накопиченням енергії в ємності (конденсаторі).

На сучасних автомобілях працюють система запалювання, що максимально враховують технічні параметри двигунів. Для опрацювання інформації про стан двигуна і процесах, що протікають у ньому, що надходять від різних датчиків, двигуни оснащуються спеціальними Мікро-ЕОМ (процесор, контролер).

Мікро-ЕОМ обробляє всю інформацію, що надходить, по закладеним у нього алгоритмам (програмам) і забезпечує відповідний вплив, як на систему запалювання, так і систему живлення двигуна. Системи з єдиної Міні-ЕОМ, що управляє системами живлення і запалювання, називаються мікропроцесорними системами керування двигунів - МСКД. Система запалювання МСКД цілком електронна і «статична» із накопиченням енергії в індуктивності. Назва системи «статична» пояснюється тим, що в ній відсутні обертові деталі (кулачок, ротор). На кожну свічу «працює» своя котушка запалювання, а в комутатора число вихідних каскадів дорівнює числу циліндрів.

Однієї з найпростіших МСКД обладнається частина автомобілів ВАЗ-2108, ВАЗ-21083, ГАЗ-3302 «Газель», ЗІЛ-4314, «Волга», «Москвич»-2141.

Є і більш складні системи, такі як, наприклад, система Motronic фірми Robert Bosch. У цій системі кожний циліндр двигуна має свою котушку запалювання, керовану одним із вихідних каскадів контролера. Котушка подає на свічу напруга до 32 кВ. Система дозволяє швидко змінювати кут випередження запалювання в кожному циліндрі незалежно від інших. Завдяки відсутності обертових частин робочий діапазон регулювання кута випередження запалювання збільшений на 10^о і складає 59^о по колінчатому валу для кожного циліндра.

1 – свіча запалювання, 2 – датчик Холу, 3 – комутатор,

4 – датчик-розподільник, 5 – котушка запалювання

Рисунок 4.2 – Безконтактно-транзисторна система запалювання

БТСЗ-TSZh (фрагмент)

В таблиці 4.1 приведені позначення основних систем запалювання, застосовуваних на сучасних автомобілях.

Таблиця 4.1 – Системи запалювання

Позначення		Характеристика
вітчизняне	закордонне
КСЗ	KSZ	Контактна (класична) із переривником-розподільником і котушкою запалювання
КТСЗ	HKZk, JFU-4	Електронна з накопиченням енергії в системі і контактному датчику
БТСЗ	HKZi, TSZ-2	Безконтактна транзисторна (електронна) з індукційним датчиком
БТСЗ	HKZh, TZ28H, EZK	Безконтактна транзисторна з накопиченням енергії в ємності з датчиком Холу
КТСЗ	TSZk	Контактна транзисторна з накопиченням енергії в індуктивності
БТСЗ	TSZi	Безконтактна транзисторна з накопиченням енергії в індуктивності з індукційним датчиком
БТСЗ	TSZh	Безконтактна транзисторна з накопиченням енергії в індуктивності з датчиком Холу
МСУД	VSZ, EZL	Цілком електронна система запалювання, статична (немає деталей, що обертаються), електронне регулювання випередження запалювання