ТЕМА
СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ НА ВАЗ 2109
1). Введение
На автомобиле ВАЗ 2109 применяется бесконтактная система зажигания.
Система зажигания служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах карбюраторных двигателей и является одной из важнейших систем электрооборудования автомобиля.
Наиболее распространены системы зажигания, питание которых осуществляется от системы электроснабжения автомобиля (аккумуляторной батареи или генератора, в зависимости от режима работы двигателя).
Системы зажигания можно классифицировать на контактную , контактно-транзисторную, бесконтактную. Контактную систему часто называют батарейной системой зажигания, хотя в основном она питается от генератора, иногда ее называют классической. Системы зажигания можно также разделить в зависимости от того, в каком элементе системы накапливается энергия, которая затем преобразуется в искровой разряд между электродами свечи. Поэтому признаку все системы делят на два типа: с накоплением энергии в магнитном поле (в индуктивности) и с накоплением энергии в электрическом поле (емкости).
Система зажигания должна обеспечивать надежное искрообразование, при числе искр в 1 минуту до 20.000.
Работа системы зажигания на всех режимах работы двигателя должна быть надежной в течении срока службы двигателя. Все элементы системы зажигания, должны выдерживать ускорения и вибрации. Ускорения могут достигать 10-15g, частота вибрации 50 Гц.
Одним из важных эксплуатационных требований к системе зажигания является сохранение ее исходных характеристик в течении срока службы двигателя при минимальном уходе двигателя.
Указанным выше требованиям контактная система зажигания не вполне отвечает, поэтому стали применяться контактно-транзисторные и бесконтактные системы зажигания.
Любую систему зажигания характеризуют следующие основные параметры:
коэффициент запаса по вторичному напряжению;
параметры искрового разряда;
скорость нарастания вторичного напряжения;
угол опережения зажигания.
Контактно-транзисторная система зажигания начала появляться на автомобилях в 60-х годах.
При увеличении степени сжатия, использовании более бедных рабочих смесей, с увеличением частоты вращения коленчатых валов и числа цилиндров контактная система зажигания уже со своей задачей не справлялась.
Классическая система зажигания стала тормозом дальнейшего развития бензиновых двигателей. Появилась необходимость применения транзисторных( электронных )систем зажигания.
Транзистор- электропреобразовательный полупроводниковый прибор, служащий для преобразования электрических величин(в частности использующийся для усиления мощности)
В контактно-транзисторной системе зажигания через контакты прерывателя проходят только управляющие импульсы тока(-0,5А), к первичной цепи катушки зажигания контакты прерывателя не относятся. Не нужен при контактно-транзисторной системе зажигания и конденсатор для гашения искры при размыкании контактов, так как сила тока, проходящего через них, невелика.
Если при контактной системе зажигания зачищать контакты необходимо, через 10 тыс. км, а срок их службы составляет 30-40 тыс. км, то при контактно–транзисторной системе зажигания контакты прерывателя не требуют зачистки до 100 тыс. км.
В контактно-транзисторной системе зажигания 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..
Контактно-транзисторная система зажигания представляют собой первый шаг от контактной системы зажигания к электронным системам зажигания.
Принципиальными недостатками контактно-транзисторных систем зажигания являются:
разрегулировка зазора контактов прерывательного механизма в процессе эксплуатации и , как следствие, изменение периода накопления энергии, смещение угла опережения зажигания, необходимость периодического контроля зазора и его регулирования;
чувствительность контактного механизма к загрязнению поверхности контактов вследствие окисления и замасливания;
инерционность контактного механизма и ограничение частоты вращения вала двигателя, из-за возникновения вибрации контактов, резонансных явления.
Предельной частотой вращения вала двигателя, которая соответствует удовлетворительной работе контактов в современных прерывательных механизмах считают величину n=6000 об / мин для четырех цилиндрового двигателя.
Замена прерывательного механизма бесконтактным датчиком, несущим информацию об угловом положении коленчатого вала и частоте его вращения, привела к появлению бесконтактной системе зажигания
Бесконтактно – транзисторную систему зажигания стали применять с 80-х годов. Если в контактной системе зажигания прерыватель непосредственно размыкает первичную цепь, в контактно-транзисторной системе зажигания – цепь управления, то в бесконтактно-транзисторной системе зажигания и управление становится бесконтактным. В этих системах транзисторный коммутатор, прерывающий цепь первичной обмотки катушки зажигания, срабатывает под воздействием электрического импульса, создаваемого бесконтактным датчиком.
Бесконтактно-транзисторная система зажигания применяется на автомобилях семейства ЛАДА Спутник, ЛАДА Самара ВАЗ (волжского автомобильного завода).
1. Устройство бесконтактно-транзисторной системы зажигания
Бесконтактно-транзисторные системы зажигания - это системы зажигания повышенной энергии (до50м Дж) и высокого напряжения пробоя (не менее 30кВ). В бесконтактно-транзисторной системе зажигания в место прерывателя – распределителя применяется датчик распределитель.
В случае работы системы зажигания с датчиком Холла время накопления энергии в катушке зажигания остается постоянным независимо от частоты вращения коленчатого вала, то есть энергия искры практически не зависит от оборотов двигателя и напряжения бортовой сети. Коэффициент полезного действия этих систем очень высокий.
Магнитоэлектрический датчик Холла получил свое название по имени Э.Холла, американского физика, открывшего в 1879 году важное гальваномагнитное явление.
Если на полупроводник по которому (вдоль) протекает ток, воздействовать магнитным полем, то в нем возникает поперечная разность потенциалов (Электродвижущая сила Холла). Возникающая поперечная электродвижущая сила может иметь напряжение только на 3 Вольта меньше чем напряжение питания.
Датчик Холла имеет щелевую конструкцию. С одной стороны расположен полупроводник по которому при включенном зажигании протекает ток, а с другой стороны - постоянный магнит в щель датчика входит стальной цилиндрический экран с прорезями. При вращении экрана, когда его прорези оказываются в щели датчика, магнитный поток воздействует на полупроводник с протекающим по нему током и управляющие импульсы датчика Холла подаются в коммутатор, в котором они преобразуются в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания.
Если сравнить контактно-транзисторную систему зажигания и бесконтактно-транзисторную систему зажигания, то их “внешнее отличие” только в том, что у первой кулачек с четырьмя выступами и контакты прерывателя, а у второй- экран с четырьмя прорезями и датчик Холла.
Основные достоинства бесконтактно-транзисторной системы зажигания относительно контактных систем очевидны.
Во-первых, контакты прерывателя не обгорают как при контактной системе зажигания и не загрязняются как при контактно-транзисторной системе зажигания. Нет необходимости длительное время устанавливать момент зажигания, не контролируется и не регулируется угол замкнутого (разомкнутого) состояния контактов, так как контактов просто нет. В результате двигатель не теряет мощности.
Во-вторых, так как нет размыкания контактов кулачком и нет биения и вибрации ротора распределителя не нарушается равномерность распределения искры по цилиндрам.
В-третьих, повышенная энергия разряда в свече при бесконтактно-транзисторной системе зажигания надежно обеспечивает воспламенение бензовоздушной смеси в цилиндрах двигателя. Это особенно важно при разгоне, когда условия для воспламенения смеси неблагоприятны из-за ее временного обеднения, не компенсируемого ускорительным насосом. Примерно на 20% снижается содержание СО в отработавших газах и на 5% расход топлива.
В-четвертых, обеспечивается уверенный пуск холодного двигателя при низких температурах при падении напряжения до 6 В.
Рассмотрим бесконтактно транзисторную систему зажигания на примере автомобиля ВАЗ-2109.
Бесконтактная система зажигания автомобиля ВАЗ-2109 состоит из датчика распределителя 40.3706, коммутатора 3620.3734, катушки зажигания 27.3705, свечи зажигания А17ДВР, и выключатель зажигания с противоугонным запорным устройством, с блокировкой против повторного включения стартера без предварительного выключения зажигания. Особенностями конструкции и схемных решений данной системы зажигания являются:
· Горизонтальное расположение валика датчика-распределителя и его привод от торца распределительного вала двигателя;
· Применение в качестве датчика положения коленчатого вала двигателя микропереключатели, основанного на эффекте Холла;
· Использование в коммутаторе систем регулирования периода накопления энергии в катушке зажигания с ограничением силы тока при малой частоте вращения коленчатого вала двигателя, стабилизации коммутируемого тока при изменении напряжения питания от 6 до18 вольт, отключении системы при включенном выключателе зажигания и неработающем двигателе ( через 2-10 секунд).
Система зажигания развивает напряжение до 26 кВ(кило вольт) при шунтирующих сопротивлении свечи Rш=1Мом и емкости Сш=50 мкФ, энергию искрового разряда 40-50 МДж при длительности разряда 1,6-2,0мс.