«Искра»: бесконтактная система зажигания автомобиля

Рис. 1. Электрическая схема бесконтактной транзисторной системы зажигания "Искра" и аварийного вибратора РС331.

Рассмотрим подробно принцип работы схемы бесконтактной системы зажигания автомобиля на примере системы Искра.

Отечественная промышленность выпускала бесконтактную систему зажигания «Искра» с магнитоэлектрическим бесконтактным датчиком и механическим регулятором опережения зажигания для автомобилей ЗИЛ-131, «Урал-375Д» и др.

Система «Искра» (рис. 1) состоит из датчика-распределителя Р351, включающего датчик В импульсов момента зажигания и распределитель S4, включателя зажигания S1, транзисторного коммутатора I (ТК200), добавочного резистора (СЭ326) и аварийного вибратора II типа РС331. Датчик-распределитель Р351 сконструирован на базе прерывателя-распределителя зажигания типа Р102. Он состоит из распределителя, магнитоэлектрического датчика момента зажигания и центробежного регулятора опережения зажигания обычной конструкции. Добавочный резистор включает в себя проволочный константановый резистор R_д (0,6—0,8 Ом) и выключатель S2, сблокированный с выключателем автомобильного стартера.

Рис. 2. Магнитоэлектрический датчик бесконтактной системы зажигания «Искра»: а: ротор; б: статор.

Магнитоэлектрическим датчиком (рис. 2) является однофазный генератор переменного тока, состоящий из ротора и статора. Ротор представляет собой восьмиполюсную систему с кольцевым постоянным магнитом 2 и с полюсными наконечниками 1 и 3 из магнитомягкой стали. Статор состоит из кольцевой обмотки 5, сверху и снизу которой установлены пластины 4 и 6 магнитопровода из магнитомягкой стали. Число пар полюсов пластин статора так же, как и ротора, равно числу цилиндров двигателя.

При вращении ротора меняется магнитный поток, пронизывающий обмотку датчика, и импульсы синусоидального напряжения поступают на вход транзисторного коммутатора. Для установки начального момента зажигания, при котором поршень первого цилиндра находится в верхней мертвой точке (ВМТ), на роторе и статоре имеются радиальные риски. Их совпадение соответствует началу размыкания контактов в контактной системе зажигания.

Катушка зажигания Б118 экранированная, маслонаполненная, герметизированная. Коэффициент трансформации катушки К_т = 116. Катушка предназначена для работы в бесконтактной системе зажигания, рассчитанной на напряжение 12 и 24 Вольт, в комплекте с добавочным резистором СЭ326 или СЭ325.

Транзисторный коммутатор системы зажигания I (ТК200) осуществляет коммутацию тока в первичной обмотке L1 (см. рисунок 1) катушки зажигания, максимальное значение силы тока равно 7-8 Ампер. Бесперебойное искрообразование обеспечивается при частоте вращения валика датчика-распределителя S4 до 1600 об/мин.

Транзисторный коммутатор размещен в литом алюминиевом корпусе. В схеме имеются два транзистора VT5 и VT9 типа КТ602Б, один транзистор VT2 типа П702 и мощный высоковольтный транзистор VT3 (КТ808А). Для лучшего охлаждения биполярные транзисторы VT2 и VT3 смонтированы изолированно от корпуса, на его наружной стенке.

Добавочный резистор СЭ326 рассчитан на работу с системой зажигания напряжением 12 Вольт (его сопротивление равно 0,6— 0,8 Ом); резистор СЭ325 — с напряжением 12 и 24 Вольт (его сопротивление 2,7—2,8 Ом), при работе с системой зажигания с напряжением 12 Вольт используется только часть резистора.

При неподвижном роторе импульсного датчика В и при включенном выключателе зажигания S1 транзистор VT5 закрыт, так как его база соединена с эмиттером через диод VD1, т. е. они имеют одинаковый потенциал. Когда транзистор VT5 закрыт, транзистор VT9 открыт, так как его база через диод VD7, резистор R6, диод VD14 соединена с положительным выводом аккумуляторной батареи GB и имеет положительный потенциал по отношению к эмиттеру. Ток проходит от положительного вывода батареи GB к выключателю зажигания S1, через добавочный резистор Rд, диод VD14, резистор R7, коллекторно-эмиттерный переход транзистора VT9, резисторы R1 и R2, «массу», отрицательный вывод батареи GB. Под действием тока эмиттера транзистора VT9 на базе транзистора VT2 создается положительный потенциал, транзистор открывается, и ток протекает через резистор R8, коллекторно-эмиттерный переход и резистор R2. Ток эмиттера транзистора VT2 открывает выходной транзистор VT3, эмиттерно-коллекторный переход которого включен последовательно в цепь первичной обмотки L1 катушки зажигания. Цепь первичного тока I₁: положительный вывод батареи GB — выключатель зажигания S1 - первичная обмотка L1 катушки зажигания — диод VD15 — коллекторно-эмиттерный переход транзистора VT3 - масса - отрицательный вывод батареи GB.

При вращении ротора импульсного датчика В в его обмотке возникает синусоидальное напряжение, которое подается на вход транзисторного коммутатора и через диод VD4, резистор R4 на базу транзистора VT5. При подаче положительного напряжения датчика на базу транзистора VT5 он открывается. Ток, протекающий по цепи: диод VD14 - резистор R6 - коллекторно-эмиттерный переход транзистора VT5, снижает силу тока базы транзистора VT9 практически до нуля, и он запирается, переходя в режим отсечки, что автоматически приводит к запиранию транзисторов VT2 и VT3. Сила тока I₁ в первичной обмотке L1 катушки зажигания резко уменьшается и во вторичной обмотке L2 создается высокое напряжение, распределяемое по свечам Е зажигания ротором распределителя S4.

Отрицательное напряжение датчика В запирает транзистор VT5, открывая транзистор VT9, что приводит к автоматическому открытию транзистора VT2 и выходного транзистора VT3, и процесс повторяется.

Диод VD1 вместе с резистором R4 ограничивает напряжение до допустимого уровня и защищает эмиттерный переход транзистора VT5 от перенапряжений и перегрузок по току при большой частоте вращения ротора датчика В.

Диоды VD7 и VD6 и резисторы R3, R1 и R2 обеспечивают надежное запирание транзисторов VT9, VT2 и VT3 при открытии транзистора VT5 во всем температурном диапазоне работы системы.

Диод VD14 защищает транзисторы VT9 и VT5 от перегрузок при случайном изменении полярности батареи GB в процессе эксплуатации. Диод VD15 служит для защиты транзистора VT3 от обратных токов во время переходного процесса в катушке зажигания Т. Стабилитрон VD8 и резистор R10 предохраняют участок коллектор-эмиттер транзистора VT3 от перенапряжений во время переходного процесса в катушке зажигания.

Для того чтобы улучшить работу схемы на режиме пуска при малой частоте вращения валика распределителя, когда скорость нарастания напряжения датчика является недостаточной, введена положительная обратная связь от коллектора транзистора VT3 на базу транзистора VT5. Элементами этой связи являются конденсаторы С2 и резистор R9. Положительная обратная связь позволяет снизить частоту вращения валика датчика-распределителя, соответствующую бесперебойному искрообразованию системы, и создать в режиме пуска серию искр (до пяти), что благоприятно сказывается на пуске двигателя.

Конденсатор С4 резко снижает энергию, рассеиваемую во время запирания транзистора VT3, что повышает надежность его работы, а также несколько увеличивает вторичное напряжение катушки зажигания. Конденсатор СЗ препятствует взаимному влиянию каскадов в переходном режиме.

Для защиты транзисторов применена цепь стабилитроны VD10—VD13 и резистор R5. При превышении напряжения питания допустимого значения (16—17 Вольт) стабилитроны VD10— VD13 пробиваются и транзистор VT5 открывается, вследствие чего транзисторы VT9, VT2 и VT3 оказываются запертыми на все время действия импульса перенапряжения в цепи питания. Диод VD4 обеспечивает стабильность срабатывания цепи защиты (стабилитроны VD10—VD13 и резистор R5).

Аварийный вибратор II (РС331) предназначен для кратковременной (до 30 часов) работы бесконтактной системы зажигания в случае неисправностей транзисторного коммутатора ТК200 или магнитоэлектрического датчика. Вибратор представляет собой электромеханическое реле (см. рис. 1) с размыкающими контактами S5 и искрогасительными конденсаторами С7 и С8. В случае отказа коммутатора следует присоединить провод от его разъема КЗ к разъему аварийного вибратора, а заглушку с разъема вибратора поставить на разъем КЗ коммутатора. Сила тока, потребляемого вибратором, не превышает 2 Ампер.

Под действием силы тока, проходящего по обмотке вибратора, якорь притягивается и размыкает контакты. После уменьшения силы тока пружина вновь замыкает контакты, и сила тока в цепи возрастает. Процесс повторяется с частотой 250—400 Герц, что достаточно для бесперебойного искрообразования в пределах частоты вращения коленчатого вала от пусковой до 3000 об/мин.

При работе вибратора момент подачи высокого напряжения к свечам определяется положением ротора распределителя и к каждой свече подается серия искр.

Технические характеристики аварийных вибраторов на номинальное напряжение 12 Вольт