Контактно– транзисторна система запалювання

По мірі вдосконалення бензинових двигунів шляхом збільшення ступеня стиску, частоти обертання і кількості циліндрів, збіднення ро­бочої суміші, підвищення вимог до довговічності контактів перерив­ника, забезпечення надійного і безперебійного іскроутворення кла­сична контактна система запалювання вичерпала свої можливості щодо задоволення цих вимог. Зі збільшенням частоти обертання і кількості циліндрів виникла потреба у встановленні системи запалю­вання з вищою енергією. Однак при цьому з'являються два проти­річчя: з одного боку — це необхідність збільшення струму в первинній обмотці котушки запалювання, з іншого — потрібно його зменшити, оскільки контакти переривника інтенсивно спрацьовуються.

Контактно-транзисторна система запалювання (КТСЗ), що розглядається на прикладі автомобіля ГАЗ – 53А (рис. 10. 10.), відрізняється від раніше розглянутої КСЗ наявністю транзисторного комутатора ТК – 102, блока додаткових резисторів, котушки запалювання іншої конструкції та відсутністю конденсатора, який встановлювали на переривнику.

Котушка запалювання має підвищений коефіцієнт трансформа­ції і зменшену індуктивність первинної обмотки (w₁ = 180 витків, w₂ = 41500 витків). Один кінець вторинної обмотки з'єднаний з корпусом котушки на

" масу ". Блок додаткових резисторів обмежує струм у котушці і складається з двох опорів по 0,53 Ом, розміщених окремо від котушки запалювання, один з яких під час пуску двигуна закорочується.

Рис. 10. 10. Схема контактно-транзисторної системи запалювання

Транзисторний комутатор призначений для ввімкнення та вим­кнення струму низької напруги в первинній обмотці котушки запа­лювання. Контакти переривника тепер служать для керування тран­зисторним комутатором (відкривання чи закривання транзистора).

У транзисторному комутаторі встановлений потужний германіє­вий транзистор ГТ – 701А типу р- п- р; імпульсний трансформатор, первинна обмотка w₃ якого з'єднана з базою транзистора і перерив­ником, а вторинна w₄ зашунтована резистором R2 і з'єднана з емі­тером транзистора; конденсатор

СІ (1 мкФ, 160 В) з резистором R1; силіцієвий стабілітрон VD2 типу Д – 817В з германієвим діодом VD1 типу Д7Ж та електролітичний конденсатор С2

(50 мкФ, 50 В).

При ввімкненні вимикача запалювання і замкнутих контактах переривника через транзистор струм проходить двома шляхами:

струм керування силою 0,3...0,9 А — від " + " акумуляторної батареї, далі через вимикач запалювання, додаткові резистори ВЗ і Н4, первинну обмотку індукційної котушки, перехід емітер — база транзистора, первинну обмотку імпульсного трансформатора, кон­такти переривника і до " маси " двигуна та " — " акумуляторної бата­реї. Перехід емітер—база відпирає транзистор, різко зменшуючи опір колекторного переходу, і відкриває шлях для проходження основ­ного струму через первинну обмотку котушки запалювання;

основний струм первинної обмотки (7...8 А) проходить від " + " акумуляторної батареї через вимикач запалювання, додаткові рези­стори, первинну обмотку індукційної котушки, перехід емітер— колектор, " масу " двигуна і " — " акумуляторної батареї.

При розмиканні контактів переривника струм у колі керування транзистором переривається, опір переходу емітер—колектор різко зростає, транзистор запирається і струм у первинній обмотці індук­ційної котушки зникає. В результаті цього у вторинній обмотці котушки запалювання відбуваються процеси, аналогічні процесам у контактній системі запалювання.

Імпульсний трансформатор забезпечує прискорення процесу за­пирання транзистора. В момент розмикання контактів переривни­ка зникаюче магнітне поле первинної обмотки імпульсного транс­форматора перетинає витки вторинної обмотки і індукує в ній елек­трорушійну силу зворотного напрямку. ЕРС створює на емітерному переході зворотну (від'ємну) напругу, завдяки чому транзистор швидше запирається.

Стабілітрон VD2 і діод VD1 запобігають перенапрузі і пробою тран­зистора струмом самоіндукції первинної обмотки котушки запалю­вання, ЕРС якої перебуває в межах 100...120 В. Перехід емітер— колектор розрахований на напругу до 160 В і струм не більш як 20 А. Однак у разі випадкового її підвищення (від'єднання проводів ви­сокої напруги або несправностей реле – регулятора) відбувається пробій стабілітрона і зростання напруги припиняється, оскільки стабілітрон разом з діодом VD1 шунтують первинну обмотку. Одночасно діод VD1 запобігає проходженню робочого струму низької напруги через стаб­ілітрон в обхід первинної обмотки індукційної котушки.

Конденсатор СІ та резистор R1 також споживають енергію само­індукції первинної обмотки котушки запалювання, нагріваючись, відводять теплоту через потужні алюмінієві тепловідводи і запобі­гають перегріванню транзистора. Крім того, струм самоіндукції за­ряджає конденсатор і в ньому створюється коливальний затухаю­чий контур через первинну обмотку індукційної котушки, що збільшує тривалість іскрового розряду між електродами свічок.

Резистор R2 призначений для погашення енергії ЕРС самоіндукції вторинної обмотки імпульсного трансформатора.

Електролітичний конденсатор С2 підключений паралельно дже­релам струму і захищає транзистор від імпульсних підвищень на­пруги в генераторі у разі відключення акумуляторної батареї, обри­ву однієї з фаз генератора або проводу, що з'єднує " масу " генерато­ра і реле - регулятора.

Як видно зі схеми і принципу роботи КТСЗ, контакти переривника

розвантажені від великого струму, тому термін їх служби знач­но більший, ніж в КСЗ. Отже, можна отримати вищу напругу на електродах свічок, збільшити між ними зазор, що дає можливість працювати на збіднених сумішах і за рахунок цього зменшити токсичність випускних газів, полегшити пуск і збільшити надійність роботи двигуна на малих і великих частотах обертання.

На жаль, використання механічних контактів у КТСЗ не усуває такого недоліку, як їх спрацювання, що в процесі експлуатації при­водить до зміни встановленого кута випередження запалювання та асинхронного іскроутворення. Недоліками є також обмежений швид­кісний режим через вібрацію контактів і значні труднощі у понов­ленні складних характеристик регулювання кута випередження запалювання.

Призначення, конструкція і принцип роботи приладів безконтактної системи запалювання (двигун МеМЗ – 245)

Система запалювання двигуна МеМЗ – 245 безконтактна. Номінальна напруга первинного кола 12 В. Працює по однопровідній схемі, при якій другим (мінусовим) проводом служить кузов (“ маса “) автомобіля. Складається з датчика – розподільника S2 запалювання, комутатора V, котушки запалювання Т, свічок запалювання F і проводів високої напруги з наконечниками для запобігання радіоперешкод. Коло живлення первинної обмотки котушки запалювання переривається електронним комутатором. Керуючі імпульси на комутатор подаються від електронного мікроперемикача, розміщеного в датчику – розподільнику запалювання.

Рис. 10. 11. Загальна схема системи запалювання:

G1 – акумуляторна батарея; S1 – вимикач запалювання; Т - котушка запалювання;

V – комутатор; S2 - датчик – розподільник запалювання; F1, F2, F3 і F4 - свічки запалювання

Датчик - розподільник запалювання 4 (рис. 10. 12.) встановлений на корпусі 3 жорстко прикріплений до нього і приводиться в обертання від шестерні 6 приводу розподільника. Напрям обертання лівий.

Рис. 10. 12. Встановлення датчика – розподільника:

1 – ведуча шестерня приводу датчика – розподільника; 2 – розподільний вал; 3 – корпус приводу розподільника і паливного насоса; 4 – датчик – розподільник запалювання; 5 – ущільнювальне гумове кільце; 6 – ведена шестерня приводу датчика – розподільника; 7 – упорне кільце

А – А – вісь, паралельна поздовжній осі двигуна; В - прилив на корпусі для встановлення октан – коректора

Датчик- розподільник запалювання типу 5301. 3706 (рис. 10. 13) чотирьох іскровий, неекранований з вакуумним і відцентровим регуляторами випередження запалювання. Має вмонтований електронний мікроперемикач, який видає імпульси напруги при проходженні через його зазор стальної шторки з прорізами.

Рис. 10. 13. Датчик – розподільник запалювання:

1 – кришка; 2 – резистор 1000 Ом; 3 – бігунок; 4 – пружина; 5 – вакуум – автомат; 6, 7, 23 – гвинти; 8 – пластина кріплення електронного мікроперемикача; 9 – стопорне кільце; 10 – шторка з муфтою; 11 – пружина відцентрового регулятора;

12 – ущільнювальне кільце; 13 – упорна шайба; 14 – стопорна пружина; 15 – штифт;

16 – муфта; 17 – нижня втулка; 18 – корпус датчика; 19 – фіброва шайба; 20 – упорна шайба; 21 – тягарець відцентрового автомата; 22 – електронний мікроперемикач;

24 – клемна колодка; 25 – стопорне кільце верхньої втулки; 26 – фетр;

27 – самоцентрувальна верхня втулка; 28 – корпус верхньої втулки; 29 – валик з основою відцентрового регулятора; 30 – кришка

Вигляд А – кришка 1 і бігунок 3 умовно зняті

Валик датчика - розподільника запалювання обертається в двох ковзних підшипниках: самовстановлювальному 27 і запресованому 17 в корпус 18 розподільника. Переривник датчика складається з шторки 10, закріпленої на муфті, електронного мікроперемикача 22, який закріплений на пластині 8, з’єднаній з вакуумним регулятором 5. Пластина 8 електронного перемикача закріплена на корпусі 28 верхньої втулки і має можливість повертатись на деякий кут в залежності від розрідження, яке підводиться до вакуумного регулятора.

Шторка переривника має чотири рівномірно розташованих вирізи. Проходячи між постійним магнітом електронним мікроперемикачем, шторка періодично екранує магнітне поле постійного магніту, в результаті чого електронним перемикачем виробляються послідовні імпульси. Іскроутворення проходить в момент припинення екранування магнітного поля шторкою 10 (початок вирізу шторки співпадає з віссю датчика електронного мікроперемикача).

Розподільник струму високої напруги складається з бігунка (ротора) 3 з контактною пластиною і кришки 1 з електродами, які з’єднуються проводами з свічками і котушкою запалювання. Для гасіння радіоперешкод в бігунок (ротор) вмонтований резистор 2 (1000 ± 100 Ом). В центральний електрод кришки і розподільника вмонтований комбінований вугілець, який складається з контактного вугільця 30 і пружини 31, яка притискає його до контактної пластини бігунка. Бігунок розподільника, обертаючись, передає струм високої напруги від котушки запалювання через центральний електрод кришки на бокові електроди і дальше по високовольтних проводах на електроди свічок (в порядку роботи циліндрів двигуна).

Відцентровий регулятор випередження датчика – розподільника призначений для зміни кута випередження запалювання в залежності від частоти обертання. В результаті дії відцентрової сили тягарці 21 розходяться, повертаючи муфту з жорстко закріпленою на ній шторкою 10 по напряму обертання, забезпечуючи більш раннє збудження електромагнітної індукції в електронному мікроперемикачі і, відповідно, збільшення кута випередження запалювання. Пружини 11 утримують тягарці у вихідному положенні. При зменшенні частоти обертання колінчастого вала двигуна під дією пружини тягарці переміщають муфту в зворотному напрямі і кут випередження запалювання зменшується.

Маса тягарців і зусилля натягу пружини підібрані таким чином, щоб забезпечувалась зміна моменту запалювання в залежності від частоти обертання колінчастого вала двигуна.

Вакуумний автомат 5 випередження запалювання змінює кут випередження запалювання в залежності від навантаження двигуна. Із збільшенням чи зменшенням навантаження двигуна змінюється розрідження у впускній системі двигуна і відповідно в порожнині корпуса вакуумного регулятора, з’єднаній із змішувальною камерою карбюратора.

Діафрагма вакуумного регулятора тягою з’єднана з пластиною кріплення електронного мікроперемикача. З протилежної сторони на діафрагму діє пружина. Коли двигун працює з малим навантаженням, у впускній системі створюється велике розрідження, під дією якого діафрагма вигинається і тягне за собою пластину кріплення безконтактного мікроперемикача. Пластина повертається разом з електронним мікроперемикачем, проти напряму обертання ротора, і кут випередження запалювання збільшується.

При збільшенні навантаження двигуна розрідження у впускній системі відповідно зменшується, і пружина, відштовхуючи діафрагму, повертає пластину з електронним мікроперемикачем в напрямі обертання ротора. Внаслідок цього кут випередження запалювання зменшується. Зусилля пружини підібрано таким чином, щоб забезпечувалось необхідна зміна моменту запалювання в залежності від зміни навантаження двигуна.

Октан - коректор призначений для зміни кута випередження запалювання в залежності від октанового числа палива. Чим нижче октанове число бензину, тим меншим повинен бути кут випередження палива.

На фланці корпуса 3(рис. 10. 12.) нанесена шкала із значками “ + “ і

“ – “, які вказують необхідний напрям повороту для збільшення чи зменшення кута випередження запалювання. Одна поділка шкали відповідає зміні кута випередження на 4 ° (по куту повороту колінчастого вала).

Котушка запалювання 27.3705 для безконтактної системи запалювання представляє собою трансформатор, який перетворює низьку напругу первинного кола у високу напругу вторинного кола, необхідну для пробивання іскрового проміжку між електродами свічок і запалювання робочої суміші в двигуні.

Котушка запалювання має первинну і вторинну обмотки.

Обмотки і магнітопровід знаходяться в металічному кожуху і залиті оливою. Кожух закритий пластмасовою кришкою, на якій є дві клеми низької напруги і одна – високої напруги.

Комутатор 36.3734 чи 55.3734 перетворює керуючі імпульси електронного мікроперемикача в імпульси струму в первинній обмотці котушки запалювання.

Свічки запалювання А17ДВ – 10 (рис. 10. 15) виконані з якісного ізоляційного керамічного матеріалу, стійкого до значних електричних, хімічних і термічних впливів. Герметизація свічки забезпечується тепловідвідною шайбою 6 і пластичною деформацією корпуса 4. По центральному електроду свічка герметизована струмопровідним герметиком 3, калильне число свічок приблизно становить 16...18 одиниць. Застосування свічок з меншим калильним числом не рекомендується.

Рис. 10. 15. Свічка запалювання:

1 – контактна головка; 2 – ізолятор; 3 – струмопровідний герметик; 4 – корпус (S = 21 мм); 5 – центральний електрод; 6 – тепловідвідна шайба; 7 – боковий електрод

Контактна головка 1 має різьбу М4, а верхня частина - спеціальну різьбу М14´ 1, 25 – 6_е з довжиною частини, що вкручується, 19 мм. Момент затягування свічок 15...20 Н × м (1, 5...2 кгс × м). Ущільнення свічки і головки циліндрів досягається встановленням ущільнювального кільця 8.

Зазор (0, 7...0, 85 мм) між електродами свічки необхідно перевіряти круглим щупом з дроту. Перевіряти зазор при допомозі плоского щупа неможливе, так як при цьому не враховується впадина на боковому електроді, яка утворюється при експлуатації свічки. Зазор регулюється підгинанням тільки бокового електрода свічки. Центральний електрод не можна підгинати, так як при цьому можлива поломка керамічного ізолятора.

Наконечник 3509.3707 (рис. 10. 16) свічки запалювання служить для приєднання проводів високої напруги до свічки запалювання.

Рис. 10. 16. Екранований наконечник свічки:

1 – клема; 2 – пружина; 3 – резистор; 4 – наконечник; 5 – скоба; 6 – екран;

7 - корпус

Наконечник має пружинну скобу 5, яка забезпечує кріплення наконечника на різьбовій контактній частині центрального електрода свічки. Клема 1 має кільцеву канавку, куди входить наконечник проводу, чим забезпечується надійне електричне і механічне приєднання проводу до наконечника. Для запобігання радіоперешкод наконечник зовні екранований, всередині вмонтований резистор 3 (5600 ± 560 Ом).

Проводи високої напруги типу ПВВП вінілхлоридні, червоного кольору із зовнішнім діаметром 7, 0...7, 4 мм, які забезпечують запобігання перешкод. Струмопровідна жила виконана у вигляді спіралі з дроту сплаву 40Н діаметром 0, 12 мм і кроком спіралі 29...31 виток на 10 мм довжини, діаметр спіралі 3, 0...3, 4 мм. Осердя спіралі виготовлене з ниток діаметром

1, 0...1, 6 мм. Спіральна жила закрита ізоляцією з полівінілхлоридного пластику. Електричний опір струмопровідної жили постійному струму при температурі 20 ° С повинен становити 1, 8...2, 2 Ом/ м.

При експлуатації необхідно слідкувати за щільністю і посадкою на всю глибину проводів в наконечники і кришку датчика – розподільника.

Вимикач запалювання з протиугінним пристроєм встановлений на опорі вала рульового керування і кріпиться до опори з допомогою скоби і двох спеціальних болтів з підрізаною головкою.

Вимикач запалювання (рис. 10. 17.) має чотири положення ключа. Двохсторонній ключ вставляється у вимикач і виймається тільки при положенні III (стоянка). З положення III ключ повертається тільки за годинниковою стрілкою.

При положенні ключа:

“ III “ – стоянка (включений протиугінний пристрій), ключ можна вийняти. Для включення протиугінного пристрою ключ слід вийняти і злегка повернути рульове колесо в обидві сторони, доки воно не зафіксується. Для виключення протиугінного пристрою і запобігання поломки ключа перед його поворотом необхідно злегка повертати рульове колесо вправо – вліво, щоб забезпечити легке повертання ключа в положення “ 0 “ (виключене);

“ 0 “ – протиугінний пристрій виключений;

“ I “ – включене запалювання;

“ II “ – включені запалювання і стартер. Це положення не фіксується.

При пуску двигуна ключ необхідно утримувати рукою необхідний час для запуску двигуна, приклавши зусилля в напрямі руху годинникової стрілки.

При послабленні зусилля пальців ключ повертається в положення “ I “. Для повторного включення стартера слід повернути ключ в положення “ 0 “ чи “ III “ (в залежності від конструкції вимикача запалювання), а потім провести повторне включення стартера, так як замок має блокування, щоб не допустити включення стартера при працюючому двигуні.

Рис. 10. 17. Вимикач запалювання і електрична схема включення:

1 – реле вимикача запалювання (може не встановлюватись); 2 – колодка підключення реле вимикача запалювання; 3 – ключ; 4 – вимикач запалювання; 5 – запірний стержень; 6 – колодка підключення до основного джгута проводів

Категорично забороняється під час руху вимикати запалювання, так як вимикач може попасти в положення “ III “ (стоянка), трохи вийти з гнізда, рульове колесо при цьому зафіксується і автомобіль втратить керованість.

Напруга від акумуляторної батареї і генератора підводиться до контактів “ 30 “ і “ 30/ 1” вимикача запалювання. В залежності від положення ключа під напругою знаходяться контакти, показані на електричній схемі вимикача запалювання (рис. 10. 17).

Контрольні запитання:

1. Яке призначення систем запалювання та які вимоги до них ставлять?

2. Які прилади входять до складу системи батарейного запалювання?

3. Для чого призначені автоматичні і ручний регулятори випередження запалювання?

4. Які прилади належать до контактно – транзисторної системи запалювання?

5. У чому полягає принцип дії безконтактно – транзисторної системи запалювання і які основні прилади входять до її складу?

6. Яка конструкція датчика – розподільника і як його встановлюють?

7. Які особливості конструкції котушки запалювання для безконтактної системи запалювання?

8. Які положення має вимикач запалювання?

Тема 11. Прилади пуску двигуна. Контрольно - вимірювальні прилади. Система освітлення і сигналізації

Дата добавления: 2014-01-05