Системы Зажигания в Автомобиле и (Схемы)|АвтоЦентр

menu
person

Системы Зажигания в Автомобиле и (Схемы)

Основным назначением любой системы зажигания является воспламенение рабочего заряда топливовоздушной смеси в требуемый момент в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания, работающего на легком топливе. В качестве последнего могут использоваться различные виды бензинов, легких спиртов типа этанола или метанола, сжиженных или сжатых горючих природных газов. Момент начала воспламенения рабочего заряда должен обеспечивать достижение режима работы двигателя, обеспечивающего получение возможно более высоких мощностных показателей при возможно меньших показателях потребления топлива и загрязнения окружающей среды. Для этого момент воспламенения должен автоматически корректироваться со следящим действием по ряду факторов: скорости вращения коленчатого вала, нагружающему моменту, противодействующему вращению коленчатого вала, температурному режиму двигателя и так далее.

Существующие системы электрического зажигания можно классифицировать по ряду признаков, среди которых следует выделить вид источника и способы накопления энергии, механизм коммутации первичного тока, количество уровней напряжения и так далее.

По наличию и виду источника энергии системы зажигания можно разделить на следующие два вида:

  • - системы, получающие энергию от аккумуляторных батарей (так называемые батарейные система зажигания);

  • - системы, получающие энергию от внутреннего генераторного источника (так называемые системы зажигания от магнето).

В свою очередь, указанные системы зажигания по месту накопления энергии могут быть:

  • - с накоплением энергии в индуктивности (в катушке зажигания);

  • - с накоплением энергии в емкости (в специальном накопительном конденсаторе), при этом процесс накопления энергии может быть непрерывным или импульсным.

Системы зажигания с накоплением энергии в индуктивности по виду коммутации первичного тока могут быть в следующих разновидностях:

  • - с контактной коммутацией первичного тока, согласно [11], классическая система;

  • - с бесконтактной коммутацией первичного тока в электронном коммутаторе.

По способу управления моментом искрообразования системы зажигания можно разделить на:

  • - контактные, с управлением от контактной группы;

  • - бесконтактные, с управлением от бесконтактного датчика, в качестве которого может использоваться фотоэлектрический или генераторный датчик, датчик Холла и т.д.

Любая система зажигания должна быть снабжена механизмами, осуществляющими текущую коррекцию момента зажигания в зависимости от изменения режимов работы двигателя. В зависимости от вида таких механизмов системы зажигания могут быть в разновидностях:

  • - с механической аналоговой коррекцией угла опережения зажигания;

  • - с электронной цифровой коррекцией угла опережения зажигания.

В зависимости от наличия в системе зажигания элементов подавления радиопомех такие системы могут быть:

  • - без элементов подавления радиопомех;

  • - с ближним подавлением радиопомех, то есть когда радиоаппаратура, для которой производится такое подавление, находится в автомобиле;

  • - с дальним подавлением радиопомех, когда радиоаппаратура находится вне автомобиля.

Показатели работы системы зажигания

В качестве основных показателей, используемых для оценки работы системы зажигания, могут рассматриваться следующие величины:

  • 1. Уровень вторичного напряжения U2, развиваемого системой зажигания в определенных режимах работы двигателя: при пуске; в режиме холостого хода; при максимальной частоте вращения коленчатого вала и такдалее.

  • 2. Скорость нарастания вторичного напряжения на электродах свечи зажигания.

  • 3. Энергияискровогоразряда.

  • 4. Длительность искрового разряда.

  • 5. Величина искрового промежутка в свечах зажигания.

  • 6. Угол опережения зажигания, то есть часть угла поворота коленчатого вала в границах, соответствующих моменту возникновения искры между электродами свечи зажигания и моменту прохождения поршнем данного цилиндра верхней мертвой точки.

  • 7. Пробивное напряжение Unp, то есть напряжение, необходимое для гарантированного пробоя зазора между электродами свечи зажигания. Величина пробивного напряжения в значительной мере зависит от расстояния между электродами свечи и их формы, наличия отложений на рабочих поверхностях свечи, температуры, давления, состава смеси в цилиндре, длительности и формы импульса высокого напряжения, материала электродов, полярности приложенного напряжения. В связи с тем, что в разных цилиндрах двигателя указанные факторы могут несколько отличаться, величины пробивного напряжения в разных цилиндрах также могут иметь некоторые отличия.

  • 8. Коэффициент запаса вторичного напряжения, определяемый как отношение вторичного напряжения U2 к пробивному напряжению Unp, существующему в цилиндрах двигателя

В современных условиях для нормальной работы двигателя необходимо наличие величины коэффициента запаса вторичного напряжения не менее 1,5-2,0.

Классическая система зажигания

Основными элементами классической системы зажигания, в упрощенном варианте представленной на рис. 12.1, являются: аккумуляторная батарея, включатель зажигания, катушка зажигания, прерыватель, конденсатор.

Система имеет индуктивно связанные между собой две цепи: первичную и вторичную. Замыкание первичной цепи осуществляется от положительного электрода аккумуляторной батареи Б через выключатель зажигания В3, первичную обмотку катушки зажигания, прерыватель первичного тока П на отрицательный электрод батареи. В состав вторичной цепи входят: вторичная обмотка катушки зажигания, провода высокого напряжения, распределитель (при наличии варианта высоковольтного распределения) и разрядник Р, в качестве которого может рассматриваться свеча зажигания.

Принципиальная схема батарейной классической системы зажигания

Рисунок 12.1 — Принципиальная схема батарейной классической системы зажигания:

Р — аккумуляторная батарея; В3 — включатель зажигания; П — прерыватель первичной цепи; КЗ — катушка зажигания: и — соответственно число витков первичной и вторичной обмоток;

С — конденсатор; Р — разрядник; U1 и U2 — соответственно первичное и вторичное напряжение; I — первичный ток

Накопление энергии в катушке зажигания осуществляется при замыкании первичной цепи посредством включателя зажигания В3 и контактов прерывателя П. Возникновение импульса вторичной ЭДС самоиндукции с реализацией электрической искры в разряднике Р происходит в момент размыкания первичной цепи прерывателем П. Управление положением подвижного контакта прерывателя производится вращающимся кулачком, приводимым в действие посредством зубчатой передачи от коленчатого вала. Передаточное число такой связи для четырехтактного двигателя равно 2,0; для двухтактного — 1,0.

В момент начала размыкания первичной цепи возникает падение напряжения в первичной обмотке катушки зажигания, что вызывает интенсивное пересечение магнитными силовыми линиями, исходящими от магнитной системы магнитопровода, витков вторичной обмотки, что обусловливает возникновение в ней импульса ЭДС самоиндукции. Величина этого импульса тем больше, чем выше скорость падения первичного напряжения, а следовательно, меньше промежуток времени размыкания контактов прерывателя.

Повышению скорости размыкания контактов прерывателя П препятствует появление электрической дуги, представляющей собой токопроводящий мост, по которому часть энергии, запасенной в катушке зажигания, перетекает в обратном направлении, попутно расходуясь на горение дуги между контактами. При этом чем больший ток потребляет первичная цепь катушки зажигания, тем большая дуга возникает между контактами при их размыкании.

При увеличении скорости перемещения подвижного контакта прерывателя П условия для возникновения дуги между контактами ухудшаются, в результате чего меньшая часть накопленной в катушке зажигания энергии расходуется на потери, и, соответственно, большая часть такой энергии может быть израсходована на искрообразование в разряднике. Однако в конструктивном практическом исполнении прерывателя скорость размыкания его контактов непосредственно зависит от частоты вращения коленчатого вала, и наименьшая скорость перемещения подвижного контакта существует при пуске двигателя.

В качестве простейшего ускорителя размыкания первичной цепи может рассматриваться конденсатор С, включенный параллельно контактам прерывателя. При возникновении дуги между контактами в начале их размыкания конденсатор поглощает незначительную часть энергии дуги и прерывает её, разрывая тем самым путь утечки энергии из катушки зажигания. При этом должно соблюдаться соответствие части энергии, идущей на дугообразование, и ёмкости конденсатора. При малой ёмкости конденсатора прерывание дуги будет неполным, что вызовет некоторые утечки энергии из катушки зажигания. В случае большой ёмкости конденсатора при размыкании контактов на его заряд будет расходоваться значительно большая необходимой для прерывания дуги часть энергии, что также вызовет уменьшение энергии, идущей на искрообразование в разряднике.

В современных условиях система зажигания, работающая по схеме с управлением от контактного датчика и показанная на рис. 12.1, не применяется. В данном случае она представлена только для понимания основ рабочего процесса индуктивной системы зажигания.

В современных системах зажигания сохранён принцип накопления энергии в индуктивной системе катушки зажигания, однако коммутация первичного тока осуществляется в специальных коммутаторах, управляемых бесконтактными датчиками, работающими преимущественно на эффекте Холла. Коррекция угла опережения зажигания осуществляется по ряду входных факторов по методу цифрового расчёта оптимальной величины такого угла, отчего данные системы зажигания получили название цифровых. Функциональный состав современной системы зажигания может быть представлен следующими составными частями:

  • - аккумуляторная батарея;

  • - катушка зажигания;

  • - коммутатор с компьютерным блоком управления;

  • - подсистема корректирующих датчиков;

  • - датчик момента искрообразования;

  • - соединительная коммутационная и проводная аппаратура.

Цифровая система зажигания

В состав цифровой системы зажигания с программируемыми межэлементными связями, представленной на рис. 12.2, входят датчики, определяющие входные характеристики, контроллер, осуществляющий управление системой зажигания в функции ряда факторов, коммутатор, выполняющий роль прерывателя первичного тока, и подсистема формирования импульсов высокого напряжения, выполняемая в данном случае в варианте статического их распределения.

Используемые в рассматриваемой системе датчики — начала отсчета ДНО', момента зажигания М3; разрежения во впускном трубопроводе ЛР; температуры охлаждающей жидкости или цилиндров двигателя температуры всасываемого воздуха 4; атмосферного давления AQ; содержания окиси углерода СО и окиси азота NO в выхлопной системе; времени tBP — аналогичны тем, что использовались ранее для описания цифровой системы зажигания с жесткими межэлементными логическими связями.

Контроллер состоит из блоков: аналогово-цифрового преобразователя АЦП; процессора и узлов формирователя импульсов зажигания ФИЗ; выбора канала ВК и управления экономайзером принудительного холостого хода ЭПХХ.

В состав амплитудно-цифрового преобразователя входит определенное количество интерфейсов, осуществляющих преобразование сигналов от входных датчиков из аналогового вида в форму цифрового кода, воспринимаемого процессором. Для устранения влияния электромагнитных помех на работу системы зажигания участок электрической связи между амплитудно-цифровым преобразователем и процессором выполняется в виде высокочастотной цепи с экранированной на массу оплеткой. Данный участок носит название шины данных. Процессор содержит блоки оперативной части, схемы сравнения и долговременной памяти. Оперативная часть процессора производит вычисления требуемого угла опережения зажигания исходя из текущих значений датчиков входных величин и так называемой карты углов опережения зажигания, хранящейся в памяти процессора и содержащей сведения о характеристиках двигателя. Для установки рассматриваемой системы зажигания на другой двигатель необходимо ввести в блок памяти его измененные характеристики.

Функциональная схема цифровой системы зажигания

Рисунок 12.2 — Функциональная схема цифровой системы зажигания с программируемыми логическими связями между её элементами и статическим распределением импульсов высокого напряжения

Вычисление требуемого угла опережения зажигания производится исходя из заданных опорных значений экономичности к токсичности выхлопа, а также скважности управлявшего коммутатором сигнала, определяющего время накопления энергии в катушках зажигания.

Процессор посредством цифровых кодированных импульсов управляет блоками формирователя импульсов зажигания ФИЗ, выбора канала коммутатора ВК и экономайзера принудительного холостого хода ЭПХХ, который отключает подачу топлива в систему холостого хода при вхождении двигателя в режим принудительного торможения со следящим действием по показаниям датчика ЛР разрежения во впускном коллекторе.

В цифровых системах зажигания обычно используются многоканальные коммутаторы с числом каналов, равным или кратным числу цилиндров двигателя, что позволяет осуществить статическое распределение импульсов высокого напряжения по цилиндрам двигателя. При этом узел выбора канала ВК управляет переключателем канала коммутатора ПК, а от узла формирователя импульса зажигания ФИЗ на вход коммутатора поступает прямоугольный импульс момента искрообразования, вызывающий последовательное срабатывание усилительного УК и выходного каскадов коммутатора.

Время рабочего цикла искрообразования для рассматриваемой системы зажигания зависит от быстродействия процессора и в современных условиях обычно не превышает. Цифровое вычисление угла опережения зажигания позволяет снизить его отклонения от оптимального на величину не более 4°, в то время как аналоговые системы с высоковольтным распределением энергии искрообразования допускают такие отклонения на величину порядка 15°.

Мы будем рады если Вы ответите на вопрос: "Помогла ли Вам статья?"
0       0
Категория: Двигатель | Добавил: autodromcar (15.11.2019)
Просмотров: 166 | Теги: двигатель, катушка, момент, зажигание, напряжение, вторичный, Энергия, контакт, первичный, система | Рейтинг: 0.0/0

Похожие материалы Похожие материалы

Всего комментариев: 0
avatar