Контактно-транзисторная система зажигания

≪

Основным отличием контактно-транзисторной системы зажигания от контактной является наличие в ней транзисторного коммутатора. Поэтому особенности схемы и работы контактно-транзисторной системы определяются схемным решением коммутатора.

На отечественных автомобилях применяется контактно-транзисторная система с коммутатором ТК.102, добавочным резистором СЭ107, катушкой зажигания Б114 и распределителями различных моделей (Р4-Д, Р13-Д, Р133, Р137 — все восьмиискро-вые).

Основным элементом транзисторного коммутатора ТК102 является мощный германиевый транзистор VT (ГТ701А), эмиттер-но-коллекторный переход которого включен в цепь первичной обмотки катушки зажигания Б114. База транзистора VT через первичную обмотку импульсного трансформатора соединена с прерывателем распределителя, а через вторичную — с эмиттером.

При включенном выключателе S транзистор VT коммутатора может находиться в открытом’ или закрытом состоянии в зависимости от того, замкнуты или разомкнуты контакты прерывателя.

При разомкнутых контактах прерывателя транзистор находится в закрытом состоянии, так как потенциал базы и потенциал эмиттера одинаковы. Сопротивление транзистора при этом составляет сотни омов и тока в первичной обмотке катушки зажигания не будет.

При замкнутых контактах прерывателя в схеме пойдет ток по цепи: положительный вывод аккумуляторной батареи — амперметр— контакты выключателя зажигания—добавочный резистор — первичная обмотка катушки зажигания — резистор R коммутатора — первичная обмотка импульсного трансформатора — контакты прерывателя — масса автомобиля — отрицательный вывод аккумуляторной батареи. В результате падения напряжения на резисторе R потенциал базы станет меньше потенциала эмиттера и транзистор откроется. При этом сопротивление транзистора составит доли ома, благодаря чему ток, протекающий через первичную обмотку катушки зажигания, достигает максимальной величины (около 8 А). С возрастанием частоты вращения коленчатого вала из-за уменьшения времени замкнутого состояния контактов прерывателя ток уменьшается до 3 А. Через контакты прерывателя проходит лишь ток базы транзистора, не превышающий 0,9 А при неработающем двигателе и уменьшающийся до 0,3 А с увеличением частоты вращения.

При размыкании контактов прерывателя исчезает ток в первичной обмотке импульсного трансформатора ИТ, что приводит к резкому уменьшению магнитного потока в его сердечнике. В результате во вторичной обмотке этого трансформатора индуктируется э. д. е., приложенная к переходу эмиттер-база в обратном направлении, т. е. потенциал базы становится больше потенциала эмиттера, и транзистор VT закрывается. Применение импульсного трансформатора обеспечивает так называемое активное запирание транзистора, благодаря чему ускоряется процесс переключения транзистора. В режиме закрытого состояния транзистора резистор R шунтирует переход эмиттер-база и этим обеспечивает снижение запирающего напряжения до необходимой величины.

При переходе транзистора VT в закрытое состояние прерывается ток в первичной обмотке катушки зажигания, а во вторичной обмотке индуктируется э. д. с. от 17 до 30 кВ. Высокое напряжение от вторичной обмотки катушки зажигания подается через распределитель к очередной свече.

При прерывании тока в первичной обмотке катушки зажигания индуктируется э. д. с. самоиндукции величиной до 100 В. При низкой частоте вращения коленчатого вала или при обрыве цепи высокого напряжения величина э. д. с. самоиндукции значительно возрастает, что может привести к пробою транзистора. Для предохранения транзистора от пробоя параллельно первичной обмотке катушки зажигания включен стабилитрон VD2 (Д817В), напряжение стабилизации которого составляет около 80 В. Если э. д. с. самоиндукции превысит указанное значение, стабилитрон пробивается, и ток, вызванный э. д. с. самоиндукции, замыкается через стабилитрон VD2 и диод VD1. Диод VD1 (Д220) препятствует прохождению через стабилитрон тока от аккумуляторной батареи.

При величине э. д. с. самоиндукции меньшей напряжения пробоя стабилитрона VD2, ток, ею вызванный, идет на заряд конденсатора С1.

В результате этого резко уменьшается выделяемая на транзисторе мощность в момент его запирания, а следовательно, и его нагрев.

Электролитический конденсатор С2 служит для сглаживания импульсов, возникающих в источниках питания, и тем самым защищает схему от перенапряжений. Такие импульсные перенапряжения могут достигать значительных величин при неисправности генераторной установки переменного тока.

Транзисторный коммутатор ТКЮ2 (рис. 5.5) смонтирован в литом алюминиевом корпусе, который для лучшего теплоотвода имеет ребристую поверхность. Транзистор укреплен в специальном колодце и для герметизации залит эпоксидной смолой. В последних конструкциях транзистор не герметизируется.

Все остальные элементы схемы размещены внутри корпуса коммутатора. Электролитический конденсатор 6 и импульсный трансформатор расположены отдельно. Остальные элементы объединены в общий блок, залитый полиэфирным компаундом. Для предотвращения перегрева стабилитрона блок снабжен теплоотводом.

Снизу коммутатор закрыт металлическим дном, которое крепится к корпусу заклепками.

Колодка с четырьмя выводами (Р, К, М и один вывод без обозначения) закреплена на боковой стенке коммутатора.

Транзисторный коммутатор устанавливают в кабине водителя, температура в которой значительно ниже, чем в отсеке двигателя. Эта мера служит для предохранения транзистора от перегрева.

Добавочный резистор СЭ107 выполнен из двух секций. Секция включена в цепь первичной обмотки катушки зажигания постоянно. Секция RJ при пуске закорачивается контактами реле стартера или дополнительного реле. Таким образом компенсируется (как и в контактной системе зажигания) уменьшение напряжения батареи при питании стартера.

Добавочный резистор СЭ107 состоит из двух секций, размещенных в металлическом корпусе. Каждая секция выполнена в виде спиралей из константановой проволоки, закрепленных на фарфоровых изоляторах. Сопротивление каждой секции составляет 0,5 Ом. Концы секций посредством пластин 5, к которым они приварены, соединены с тремя изолированными выводами. Выводы имеют маркировку К, ВК, ВК-Б.

В наконечниках, соединяющих высоковольтные провода со свечами, устанавливаются помехоподавительные резисторы.

Контактно-транзисторная система зажигания по сравнению с контактной позволяет значительно повысить напряжение; развиваемое вторичной обмоткой катушки зажигания (рис. 4).

Катушка зажигания Б114 отличается от катушек контактной системы зажигания обмоточными данными и имеет электрически разделенные обмотки для предотвращения перегрузки транзистора коммутатора от высокого напряжения вторичной обмотки.

Первичная обмотка выполнена из провода диаметром 1,25 мм и имеет меньше витков, чем обмотка обычных катушек. Этим достигается понижение сопротивления и обеспечивается повышенный ток первичной цепи.

Распределители, которые применяются в контактно-транзисторной системе, в отличие от распределителей контактной системы зажигания не имеют конденсатора.

Распределители Р4-Д и Р13-Д не имеют существенных конструктивных отличий от распределителя Р119-Б.

К наиболее современным относятся распределители Р133 и Р137 (рис. 5). У них изменена конструкция бегунка распределителя и центробежного регулятора.

В бегунке распределителя устанавливается проволочный по-мехоподавительный резистор сопротивлением 4—5 кОм.

Конструкция центробежного регулятора изменена коренным образом. Грузики поворачиваются при работе регулятора вокруг осей. При этом они давят своим рабочим профилем А на поводковую пластину кулачка и, преодолевая усилие пружин, при увеличении частоты вращения коленчатого вала поворачивают кулачок в сторону увеличения опережения зажигания. Необходимая характеристика центробежного регулятора достигается соответствующей формой рабочего профиля грузиков и жесткостью пружин.

Установка начального угла опережения зажигания осуществляется гайками октан-корректора.

Повышение степени сжатия и частоты вращения коленчатого вала двигателя, происходящее в процессе развития конструкций автомобильных двигателей, влечет за собой повышение напряжения системы зажигания.

В процессе эксплуатации напряжение изменяется из-за обгорания электродов свечей и увеличения зазора между ними. С одной стороны, это обстоятельство вызывает дополнительное возрастание напряжения, необходимого для пробоя промежутка между электродами свечей, а с другой — износ прерывателя-распределителя и повышение переходного сопротивления всех контактов первичной цепи и постепенное снижение напряжения системы зажигания.

Для повышения надежности и долговечности работы приборов системы зажигания и устранения недостатков на большинстве многоцилиндровых двигателей устанавливают транзисторные системы зажигания, разновидностью которых и является контактно-транзисторная система зажигания, в которой широкое применение получили полупроводники. Полупроводниковые приборы могут быть использованы в качестве усилителя, включенного между первичной обмоткой катушки зажигания и прерывателем с тем, чтобы уменьшить ток в момент размыкания его контактов и одновременно увеличить ток в первичной обмотке катушки. По этому принципу и выполняются контактно-транзисторные системы зажигания, в которых применяют прерыватель-распределитель обычной конструкции, но между ним и катушкой зажигания включают полупроводниковый усилитель, часто называемый полупроводниковым коммутатором.

Дальнейшим усовершенствованием системы зажигания является замена прерывателя импульсным генератором с полупроводниковым усилителем. Поэтому ток в первичной цепи катушки зажигания получается прерывистым. На таком принципе основаны схемы бесконтактных транзисторных систем зажигания, которые из-за отсутствия контактов имеют более высокую надежность.

При включенном зажигании и разомкнутых контактах прерывателя транзистор закрыт. В момент замыкания контактов прерывателя в цепи управления транзистора будет проходить ток 0,3— 0,8 А (в зависимости от скорости вращения кулачка прерывателя).

Путь тока в цепи управления транзистора показан штриховыми стрелками: « + » аккумуляторной батареи — зажим КЗ тягового реле стартера — зажим AM выключателя зажигания — ротор выключателя — зажим КЗ выключателя — два добавочных резистора, соединенных клеммами ВКБ и ВК — первичная обмотка катушки зажигания — безымянный зажим транзисторного коммутатора — переход эмиттер Э — база (Б) транзистора — первичная обмотка импульсного трансформатора — замкнутый контакт прерывателя — «масса» — « — » батареи.

При прохождении тока управления происходит резкое снижение сопротивления перехода эмиттер — коллектор (Э—К) транзистора, и он открывается, включая цепь рабочего тока низкого напряжения первичной цепи зажигания.

Путь рабочего тока низкого напряжения показан сплошными стрелками: « + » аккумуляторной батареи — зажим КЗ тягового реле стартера — выключатель зажигания — резисторы — первичная обмотка катушки зажигания — безымянный зажим транзисторного коммутатора — переход эмиттер-коллектор (3—К) транзистора 7 — «масса»—«—» аккумуляторной батареи.

Сила тока в этой цепи зависит от напряжения источника, величины сопротивления, индуктивности первичной цепи и времени замкнутого состояния контактов прерывателя.

При размыкании контактов прерывателя ток управления прерывается, что вызывает резкое повышение сопротивления транзистора, он закрывается, выключая цепь рабочего тока первичной цепи зажигания.

Резкое прерывание тока в первичной обмотке катушки зажигания сопровождается резким уменьшением магнитного потока, который пересекает витки вторичной и первичной обмоток, сердечник и кольцевой маг-нитопровод. При этом во вторичной обмотке индуктируется э.д.с. от 17 до 30 кВ, а в первичней обмотке катушки э.д.с. самоиндукции не превышает 100 В.

Ток высокого напряжения из вторичной обмотки катушки зажигания поступает на распределитель, затем на свечу зажигания, «массу» и возвращается во вторичную обмотку.

Э.д.с. самоиндукции первичной обмотки катушки зажигания вызывает заряд конденсатора, который защищает транзистор от действия э.д.с., а электролитический конденсатор защищает транзистор от импульсных перенапряжений.

Диод Д1 препятствует протеканию тока через диод-стабилитрон в прямом направлении, минуя первичную обмотку катушки зажигания. Кремниевый диод-стабилитрон предназначен для защиты транзистора от пробоя э.д.с. самоиндукции.

В контактно-транзисторную систему зажигания входят следующие аппараты.

Прерыватели-распределители Р133 и Р137 восьмиискровые, правого вращения, с центробежным и вакуумным регуляторами опережения зажигания и октан-корректором.

Конструкция прерывателей-распределителей Р133 и Р137 в основном аналогична конструкции прерывателя-распределителя Р119-Б. В роторе распределителя установлен проволочный помехоподавительный резистор сопротивлением 4—5 кОм. К валу жестко крепится поводковая пластина. На осях пластины установлены грузики центробежного регулятора опережения зажигания.

При работе регулятора рабочий профиль А грузиков перекатывается по рабочей плоскости Б поводковой пластины кулачка.

Подбором рабочего профиля А грузиков и жесткости пружин обеспечивают оптимальную характеристику угла опережения зажигания.

В прерывателях-распределителях Р4-Д и Р13-Д и др., применяемых на восьмицилиндровых двигателях, конструкция ротора распределителя и центробежного регулятора опережения зажигания аналогична конструкции этих узлов прерывателя-распределителя Р119-Б. В прерывателях-распределителях, применяемых в контактно-транзиторной системе зажигания, конденсатор не устанавливают.

а — общий вид; б — центробежный регулятор; 1 — вал; 2 —муфта; 3 — болт крепления октан-корректора; 4 — корпус; 5 — бронзовая втулка; 5 — центробежный регулятор; 7 — подшипник; 8 — неподвижный диск; 9 — подвижный диск; 10 — защелка; 11 и 30 — фильцы; 12 — ротор; 13 — резистор; 14 — крышка; 15— выводы; 16 — пружина; 17 – контактный уголек; 18 — электрод крышки; 19 — кулачок; 20 — октан-корректор; 21 — вакуумный регулятор; 22 —тяга; 23 — проводник, соединяющий подвижный диск на корпус; 24 — гайка; 25 — эксцентрик; 26 — держатель неподвижного контакта; 27 — рычажок; 28 — винт; 29 — контакты; 31 — проводник; 32 — зажим; 33 — втулка кулачка; 34 — пружина; 35 — стойка поводковой пластины; 36 — поводковая пластина кулачка; 37 — поводковая пластина грузиков; 38 — грузик; 39 — ось грузика; 40 — штифт на поводковой пластине кулачка

Катушка зажигания Б114 в отличие от катушки Б115 имеет следующие конструктивные особенности.

Первичная обмотка имеет меньшее число витков и наматывается проводом большого диаметра, что уменьшает сопротивление и индуктивность. Конпы первичной обмотки соединены с зажимом К крышки и зажимом без обозначения. Увеличено число витков вторичной обмотки. Один конец вторичной обмотки соединен с центральным выводом крышки, а второй соединен с корпусом катушки. В крышке катушки зажигания Б114-Б высоковольтный вывод не имеет резьбового штуцера и аналогичен выводам крышки распределителя.

Дополнительный резисторСЭ107. В металлической коробке на двух фарфоровых изоляторах закреплены спирали резисторов сопротивлением по 0,5 Ом каждый, выполненные из константановой проволоки, что предотвращает увеличение сопротивления цепи при нагреве. Концы резисторов приварены к контактным пластинам, которые соединяются с изолированными от коробки зажимами. Зажимы обозначены буквами К, В К и В К-Б.

Свечи зажигания такие же, как и в нетранзисторной системе зажигания.

Транзисторный коммутатор ТКЮ2. В коммутаторе установлены транзистор ГТ701А с допустимым напряжением между эмиттером и коллектором 100 В и допустимой силой тока коллектора 12 А; германиевый диод Д1 типа Д220; кремниевый стабилитрон Д2 типа Д817В; резистор R сопротивлением 27 Ом; конденсатор емкостью 1 мкФ, электролитический конденсатор С2 емкостью 50 мкФ и импульсный трансформатор ИТ. Трансформатор ИТ состоит из сердечника, первичной и вторичной обмоток.

Для отвода тепла от транзистора его устанавливают в горловину цинкового корпуса, после чего горловину заливают эпоксидной смолой. Блок защиты транзистора состоит из диода Д1, стабилитрона Д2 с теплоотводом, резистора R и конденсатора С1. Все приборы блока защиты залиты эпоксидной смолой. К зажимам блока подключаются проводники от других приборов коммутатора. Германиевый транзистор работоспособен при температуре не выше 65 °С, поэтому транзисторный коммутатор устанавливают в кабине водителя.

Транзисторный коммутатор имеет четыре зажима (Р, К, М и один зажим без обозначения). При установке коммутатора зажим М надежно соединяется с корпусом автомобиля неизолированным проводником, установленным под винт крепления коммутатора. Крышка 8 крепится к корпусу заклепками.

Схема контактно-транзисторной системы зажигания приведена на рис. 4.

Работа контактно-транзисторной системы зажигания

При включенном зажигании, когда контакты прерывателя разомкнуты, транзистор закрыт и в первичной цепи ток не проходит.

В момент замыкания контактов прерывателя в цепи управления транзистора будет проходить ток не более 0,8 А. С увеличением частоты вращения кулачка прерывателя, вследствие уменьшения времени замкнутого состояния контактов, сила тока в цепи управления транзистора уменьшается до 0,3 А.

Путь тока в цепи управления транзистора: плюсовой вывод батареи — зажим тягового реле стартера — амперметр — зажим AM выключателя зажигания — контактная пластина выключателя — зажим КЗ выключателя — дополнительный резистор СЭ107 — первичная обмотка катушки зажигания — безымянный зажим транзисторного коммутатора — переход эмиттер — база транзистора — первичная обмотка импульсного трансформатора — контакты прерывателя — корпус — минусовой вывод аккумуляторной батареи.

Вследствие прохождения тока управления через пере ход между базой и эмиттером транзистора происходит рез кое снижение сопротивления переходов эмиттер — коллек тор транзистора с нескольких сотен Ом до нескольких до лей Ом, и он открывается, включая цепь тока низкого на пряжения.

Цепь тока низкого напряжения: плюсовой вывод аккумуляторной батареи — зажим тягового реле стартера — амперметр — выключатель зажигания — дополнительные резисторы — первичная обмотка катушки зажигания — переход эмиттер — коллектор транзистора — корпус — минусовый вывод батареи. Сила тока в первичной цепи при открытом транзисторе достигает 8 А при неработающем двигателе и снижается до 3 А при увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя.

При включении стартера выключатель зажигания подключает обмотку реле включения к аккумуляторной батарее. Ток, проходящий по обмотке реле, намагничивает сердечник,что вызывает замыкание контактов, и первичная обмотка катушки зажигания подключается к аккумуляторной батарее помимо резистора (левого по схеме). Произойдет увеличение силы тока в первичной цепи, а вместе с этим увеличится напряжение во вторичной цепи зажигания.

Ток, протекая по первичной обмотке катушки зажигания, вызывает намагничивание сердечника катушки.

Размыкание контактов прерывателя сопровождается прерыванием тока управления, что вызывает резкое повышение сопротивления транзистора и он, закрываясь, выключает цепь тока первичной цепи зажигания.

В момент прерывания тока управления во вторичной обмотке импульсного трансформатора индуктируется э. д. с.

Импульс э. д. с. вторичной обмотки трансформатора действует в цепи транзистора в направлении, противоположном току управления, вследствие чего ускоряется запирание транзистора за время 3—5 мкс, а поэтому ускоряется прерывание тока в первичной обмотке катушки и быстрей уменьшается магнитный поток. Энергия тока взаимоиндукции вторичной обмотки трансформатора расходуется на нагрев резистора R. Резистор увеличивает длительность действия запирающего импульса.

Во вторичной обмотке катушки индуктируется э. д, с. от 17 до 30 кВ, а в первичной обмотке катушки — э. д. с. самоиндукции величиной до 100 В.

Цепь тока высокого напряжения: вторичная обмотка катушки — распределитель — свеча зажигания — корпус — вторичная обмотка.

Э. д. с.самоиндукции первичной обмотки катушки вызывает заряд конденсатора (1 мкФ). В дальнейшем при разомкнутых контактах прерывателя конденсатор разряжается через первичную обмотку катушки.

Для предотвращения перегрева и пробоя транзистора при увеличении э. д. с. самоиндукции первичной обмотки, что имеет место на малой частоте вращения коленчатого вала двигателя или обрыве в цепи высокого напряжения, параллельно цепочке конденсатора С1 включена цепочка, состоящая из диода Д1 и стабилитрона Д2 со встречным направлением прямых проводимостей. Диод Д1 препятствует прохождению тока от аккумуляторной батареи через стабилитрон Д2, минуя первичную обмотку катушки зажигания.

При увеличении э. д. с. самоиндукции первичной обмотки катушки зажигания выше 80 В (напряжение стабилизации) стабилитрон пропускает через себя ток самоиндукции, шунтируя тем самым первичную обмотку катушки зажигания. Благодаря прохождению тока самоиндукции через цепочку стабилитрона Д2 и диода Д1 напряжение на зажимах первичной обмотки снижается, что предотвращает перегрев и пробой транзистора.

При уменьшении э. д. с. самоиндукции ниже 80 В стабилитрон не проводит через себя ток и э. д. с. самоиндукции расходуется на заряд конденсатора С1.

Электролитический конденсатор С2 включен параллельно генератору и защищает транзистор от импульсных перенапряжений, возникающих в цепи генератор — аккумуляторная батарея. При импульсе напряжения генератора конденсатор С2 будет заряжаться, что уменьшит напряжение, а следовательно, и импульс силы тока в цепи транзистора, тем самым предотвращая перегрев транзистора.

В контактно-транзисторной системе зажигания контакты прерывателя разгружены от тока цепи первичной обмотки катушки зажигания, что ликвидирует окисление и эрозию контактов. Вследствие этого контакты прерывателя не требуют зачистки в процессе эксплуатации в пределах 100— 150 тыс. км пробега автомобиля. Кроме того, устранение окисления и подгорания контактов прерывателя предотвращает изменение зазора между ними, а следовательно и разрегулировку угла опережения зажигания при эксплуатации автомобиля.

Напряжение во вторичной цепи повышается не менее чем на 25% по сравнению с классической системой зажигания, что приводит к увеличению энергии искрового разряда.

Повышение энергии искрового разряда способствует более полному сгоранию даже обедненной рабочей смеси. Облегчается пуск двигателя и улучшается приемистость и экономичность двигателя (расход топлива снижается до 2%).

Недостатки контактно-транзисторной системы зажигания

Малая сила тока в цепи управления транзистора (0,3— 0,8А) предъявляет особые требования к чистоте поверхности контактов прерывателя. При незначительном увеличении сопротивления контактов прерывателя из-за окисления, загрязнения, замасливания и т. п. сила тока управления транзистором снижается, транзистор не открывается и двигатель не запускается.

Общие сведения. Для повышения надежности системы зажигания в современных двигателях начинают все шире применять контактно-транзисторную систему зажигания. Это новая, связанная с использованием полупроводниковых приборов система зажигания, в которой источником электроэнергии также является аккумуляторная батарея с генератором.

Преимущества контактно-транзисторной системы зажигания по сравнению с батарейной системой следующие: через контакты прерывателя проходит небольшой ток управления транзистора, а не ток (до 8 А) первичной обмотки катушки зажигания, поэтому исключается эрозия и износ контактов; возрастает ток высокого напряжения и энергия искрового разряда, что позволяет увеличить зазор между электродами свечи зажигания; облегчается пуск и улучшается экономичность двигателя.

Транзистор — трехэлектродный прибор, изменяющий свое сопротивление от нескольких сот омов (транзистор закрыт) до нескольких долей ома (транзистор открыт). Имея малое сопротивление во включенном состоянии и очень большое сопротивление в выключенном состоянии, транзистор вполне удовлетворяет требованиям, предъявляемым к переключающим элементам. В контактно-транзисторной системе зажигания транзистор работает в режиме переключения (режим ключа).

Контактно-транзисторная система зажигания состоит из транзисторного коммутатора, катушки зажигания, свечей зажигания, распределителя, добавочных резисторов, замыкателя добавочного резистора, аккумуляторной батареи и выключателя зажигания.

Катушка зажигания Б-114 маслонаполненная; она выполнена по трансформаторной схеме, т. е. ее первичная и вторичная обмотки не соединены между собой. Концы первичной обмотки катушки зажигания выведены к двум клеммам, расположенным на карболитовой крышке. Одна клемма обозначена буквой К, другая не имеет обозначения. Один конец вторичной обмотки присоединен к корпусу, а другой соединен с проводом высокого напряжения, укрепленным в центральном отверстии крышки катушки зажигания. При установке катушки зажигания ее надежно соединяют с массой (корпусом) так, чтобы не было зазора, окалины и т. п.

Добавочные резисторы СЭ-107, выполненные в виде двух спиралей, установлены в отдельном кожухе и имеют три выводные клеммы: ВК-Б, ВК. и К- Спирали изготовлены из константановой проволоки, сопротивление которой при нагреве не изменяется, и в первичной обмотке катушки зажигания поддерживается постоянное напряжение.

Транзисторный коммутатор ТК-102 состоит из транзистора, импульс ноготрансформатора и блока защиты транзистора. В блок защиты входят резисторы, диод, стабилитрон и конденсатор. Все приборы коммутатора размещены в алюминиевом корпусе, имеющем ребра для лучшего отвода тепла. У транзисторного коммутатора есть четыре клеммы, обозначенные буквами М, К, Р, и одна без обозначения. Клемму М надежно соединяют с корпусом (массой) автомобиля многожильным неизолированным проводником; клемму К — с концом первичной обмотки катушки зажигания; клемму без обозначения — со вторым концом первичной обмотки катушки зажигания и клемму Р — с подвижным контактом прерывателя. Первичная обмотка катушки зажигания включена в цепь эмиттера, а контакты прерывателя — в цепь базы Б транзистора.

Работа контактно-транзисторной системы зажигания. Если выключатель зажигания включен, а контакты прерывателя разомкнуты, то транзистор заперт, так как нет тока в его цепи управления т. е. в переходе эмиттер — база. Ток не проходит и между эмиттером и коллектором на корпус, так как сопротивление этого перехода очень большое. При замыкании контактов прерывателя в цепи управления транзистора (эмиттер — база) проходит ток, т. е. транзистор открывается. Сила тока управления невелика (около 0,8 А) и уменьшается до 0,3 А с увеличением частоты вращения кулачка прерывателя. В контактно-транзисторной системе зажигания имеются две цепи низкого напряжения: цепь управления транзистора и цепь рабочего тока.

Цепь управления транзистора-, положительная клемма аккумуляторной батареи — выключатель зажигания — клеммы ВК-Б и К добавочных резисторов — первичная обмотка катушки зажигания — клемма транзисторного коммутатора — электроды перехода эмиттер — база транзистора — первичная обмотка импульсного трансформатора — клемма Р — контакты прерывателя — масса (корпус) — отрицательная клемма аккумуляторной батареи. При прохождении тока управления транзистора через переход эмиттер — база сильно уменьшается сопротивление перехода эмиттер—коллектор и транзистор открывается, включая цепь рабочего тока.

Цепь рабочего тока низкого напряжения: положительная клемма аккумуляторной батареи 16 — выключатель 17 зажигания — клеммы ВК-Б и К добавочных резисторов — первичная обмотка катушки зажигания — клемма транзисторного коммутатора — электроды перехода эмиттер— коллектор транзистора — клемма М — масса (корпус) — отрицательная клемма аккумуляторной батареи. При размыкании контактов прерывателя прекращается ток в цепи управления транзистора и значительно возрастает его сопротивление. Транзистор закрывается, выключая цепь рабочего тока низкого напряжения. Магнитный поток изменяющегося поля пересекает витки катушки зажигания, индуктируя во вторичной обмотке ЭДС , в результате чего возникает высокое напряжение (около 30 000 В), а в первичной обмотке — ЭДС самоиндукции (около 80—100 В).

Цепь высокого напряжения, вторичная обмотка катушки зажигания — ротор распределителя — свечи зажигания (в соответствии с порядком работы двигателя) — масса (корпус) — вторичная обмотка 6 катушки зажигания.

Импульсный трансформатор необходим для быстрого запирания транзистора. При размыкании контактов прерывателя во вторичной обмотке импульсного трансформатора индуктируется ЭДС самоиндукции, направление которой противоположно направлению рабочего тока на переходе база — эмиттер. Благодаря этому быстро исчезает магнитное поле и ток в первичной обмотке катушки зажигания. Диод и стабилитрон предохраняют транзистор от пробоя ЭДС самоиндукции. Они включены параллельно первичной обмотке катушки зажигания, а между собой соединены последовательно со встречным направлением проводимостей. Диод препятствует прохождениям тока через стабилитрон в прямом направлении — мимо первичной обмотки катушки зажигания.

Необходимо помнить, что контакты прерывателя пропускают и прерывают только силу тока управления транзистора, равную 0,8—0,3 А. Если на них попало масло, образовалась масляная пленка или слой окиси, то ток управления транзистора не сможет пройти через контакты. Поэтому контакты прерывателя промывают бензином и следят за тем, чтобы они всегда были чистыми.

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Разделы

Остались вопросы по теме:

Материалы: http://stroy-technics.ru/article/kontaktno-tranzistornaya-sistema-zazhiganiya

2 ≫

Система контактно-транзисторного зажигания: устройство и принцип работы
Схема контактно транзисторного зажигания в автомобиле
Принцип работы контактно транзисторного зажигания
В чем отличие от обычной системы
Преимущества и недостатки контактно транзисторного зажигания

Опытные автовадельцы наверняка знают, какой именно вип системы зажигания установлен на их транспортном средстве. Вполне возможно, что им окажется контактно-транзисторный вариант, рассматриваемый нами в данной теме. Что такое контактно-транзисторное зажигание? Какой принцип и схема его работы? Об этом вы узнаете уже через несколько минут.

Контактно-транзисторная система зажигания — это переходной этап между контактным и бесконтактным электронным вариантами систем зажигания. Она лишена основного недостатка своего предшественника — возможности подгорания и износа контактов прерывателя, которые коммутируют цепь с индуктивностью и значительной силой тока. Схема контактно-транзисторной системы зажигания предусматривает коммутацию первичной цепи обмотки возбуждения при помощи транзистора, который управляется контактами прерывателя. Более того, с началом использования такой системы зажигания появился новый блок — электронный коммутатор, объединяющий в себе коммутирующий транзистор и элементы схемы его управления.

Схема контактно-транзисторной системы зажигания предусматривает наличие следующих элементов:

аккумуляторной батареи напряжением 1,2 В (на рисунку обозначенная цифрой 1);
зажима стартера (цифра 2);
замка (включателя) зажигания (3);
дополнительных резисторов, изготовленных из константановой проволоки (4);
транзисторного коммутатора, дополненного электрическим конденсатором (5);
германиевого диода (8);
транзистора (9);
резисторов, имеющих сопротивление в 20 Ом (6 и 10);
импульсного трансформатора с двумя обмотками: первичной (11) и вторичной (12);
стабилитрона (22);
прерывателя, имеющего подвижный (под номером 14) и неподвижный (под номером 15) контакты, а также кулачковую муфту (21);
распределителя (16), имеющего токоразносную пластину (17);
свечей (18) и катушки (19) зажигания;
помехоподавительного сопротивления (20).

Все указанные детали объединены в алюминиевом ребристом корпусе, который расположен в кабине автомобиля и обладает четырьмя зажимами: «Р», «К», «М» и одним — без обозначения.

Зажим «Р» соединен с подвижным контактом прерывателя, зажим «К» - надежно соединен с зажимом катушки зажигания, «М» - соединен с массой посредством многожильного провода, а зажим, который не имеет обозначения — с соответствующим зажимом этой же катушки.

Принцип работы контактно транзисторного зажигания

Принцип работы контактно-транзисторной системы зажигания нельзя назвать слишком простым, тем более, что он имеет свои, специфические особенности. Когда зажигание выключено или контакты прерывателя разомкнуты, транзистор находится в закрытом положении, но как только ситуация меняется (зажигание включается, либо контакты прерывателя замыкаются), появляется цепь тока, отвечающего за управление транзистором.

Она имеет следующий вид: «+» батареи – зажим стартера 2 – включатель зажигания 3 – резисторы 4 – первичная обмотка катушки зажигания – зажим транзисторного коммутатора (тот, который без обозначения) – вторичная обмотка импульсного трансформатора 12 – резистор 10 – эмиттер – база транзистора – зажим 13, к которому подключена первичная обмотка импульсного трансформатора 11 – подвижный 14 – неподвижный 15 контакты прерывателя – «масса» – «–» аккумуляторной батареи.

Как только управляющий ток преодолеет эмиттер, базу транзистора сопротивления перехода, коллектор начнет снижаться и транзистор откроется.

Появляется еще одна цепь рабочего тока с низким напряжением: «+» батареи – зажим стартера 2 – включатель зажигания 3 – резисторы 4 – первичная обмотка катушки зажигания – эмиттер – база – коллектор – зажим «М» транзисторного коммутатора – «масса» – «–» батареи. Учитывая небольшую силу сопротивления транзистора в первичной обмотке катушки зажигания, неудивительно, что появляется сильное магнитное поле, способствующее получению более высокого напряжения во вторичной обмотке.

Вращение коленвала заставляет грань кулачковой муфты воздействовать на рычаг подвижного контакта, из-за чего прерывается цепь управляющего тока и транзистор снова закрывается. Соответственно, цепь рабочего тока низкого напряжения так же прерывается.

В это же время, во второй обмотке, индуцируется ЭДС взаимной индукции, влияние которой полностью противоположно направлению рабочего тока низкого напряжения. Вследствие этого явления скорость закрытия транзистора увеличивается. Резкое прерывание тока в первичной катушке зажигания ведет к тому, что ее магнитные силовые линии, при исчезании пересекают витки вторичной обмотки и в них индуцируется ток высокого напряжения (до 30 000 В).

Образовавшийся ток проходит по проводу напряжения, минует сопротивление и попадает на центральную клемму распределителя. Затем, посредством токоразносной пластины он подводится к боковому электроду и через провод поступает на свечи зажигания. После этого и происходит воспламенение горючей смеси. Получается, что ток ввысокого напряжения никак не взаимодействует с транзистором, что предупреждает его «пробой» и повышает надежность системы зажигания в целом.

Когда контакты прерывателя размыкаются, в первичной обмотке импульсного трансформатора, также начинает индуцироваться ЭДС самоиндукции. Ею заряжается конденсатор и передает этот заряд резистору, который, в свою очередь, преобразует электрическую энергию в тепловую.

Электрический конденсатор функционирует параллельно генератору и АКБ, защищая транзистор от импульсных перенапряжений, которые появляются в цепи «генератор — батарея» в тех случаях, когда АКБ выключается, обрывается одна из фаз обмотки статора генератора переменного тока или же обрывается провод, который соединяет корпус генератора с регулятором напряжения. В этой ситуации конденсатор будет заряжаться, что снизит напряжение в цепи приборов и предотвратит «пробой» транзистора.

В чем отличие от обычной системы

Основным элементом контактно-транзисторной системы, который помог новой схеме улучшить изначальные характеристики, является транзистор. Кроме того, именно он поспособствовал установке нового узла — коммутатора. Характерная особенность транзистора — небольшой ток, который поступает на управление (в базу) и дает возможность управления током куда большей величины.

Несмотря на незначительное, на первый взгляд, изменение принципа работы, контактно-транзисторная система зажигания приобрела новые свойства, недоступные ранее классической системе. Так, что касается рабочего процесса, то основным отличием от классического варианта, является прямое воздействие прерывателя на базу транзистора, а не на бобину, как это было раньше.

Во всем же остальном, контактно-транзисторная схема работает также как и классическая система зажигания. Прерывание тока в первичной обмотке бобины способствует появлению высоковольтного напряжения во вторичной. Если не рассматривать устройство коммутатора и его подключение слишком детально, то нельзя не отметить, что даже в таком упрощенном варианте транзисторное зажигание обладает рядом преимуществ, о которых и пойдет речь далее.

Преимущества и недостатки контактно транзисторного зажигания

Среди положительных моментов использования контактно-транзисторных систем зажигания выделяют:

Получение сравнительно больших выходных напряжений, благодаря которым увеличивается сила тока в первичной обмотке, а контакты прерывателя испытывают меньшую электрическую нагрузку.
Облегченный запуск мотора и повышенный уровень его надежности на малых и больших оборотах;
Более длительный срок службы контактов прерывателя за счет уменьшения значения проходящего через них тока (контакты также меньше подгорают).
Снижение средних эксплуатационных расходов топлива.

Тем не менее, не все так хорошо, как может показаться на первый взгляд. Контактно-транзисторная система зажигания имеет и ряд определенных недостатков, которые вызваны использованием прерывателя. Система начинает создавать искровой заряд в то время, когда в обмотке бобины разрывается цепь прохождения тока. Величина тока, которая поступает в базу транзистора, существенно сказывается на его работе, а уменьшение тока из-за качества контактов отрицательно сказывается на работе всей системы.

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Конфиденциальность
Реклама на сайте
Редакция

Использование любых материалов, размещенных на сайте, разрешается при условии ссылки на auto.today

Редакция портала может не разделять мнение автора и не несет ответственности за авторские материалы, за достоверность и содержание рекламы

Материалы: http://auto.today/bok/5992-sistema-kontaktno-tranzistornogo-zazhiganiya-ustroystvo-i-princip-raboty.html

3 ≫

В предыдущей статье подробно рассказано о классической схеме системы зажигания, так называемой контактной. Идеальной её не назовешь, главной болезнью её является подгорание и быстрый износ контактов прерывателя. Она побудила инженеров продолжить разработки новых конструкций и новым шагом стала контактно транзисторная система зажигания.

Освежим в памяти принцип работы классической схемы зажигания, чтобы понять, что в ней ненадёжно.

При повороте ключа в замке на катушку зажигания подаётся низкое напряжение сначала от аккумулятора, а потом и от бортовой сети.

Для того чтобы в силу вступили законы физики, и во вторичной обмотке катушки появилось высокое напряжение, достаточное для образования искры, прерыватель разрывает низковольтную цепь.

В это же время распределитель подключает контакты с высоким напряжением, идущие к нужной свече.

На первый взгляд всё просто и ломаться тут особо нечему. Но реальность сложнее – постоянное размыкание и замыкание контактных групп, коммутирующих катушку, приводит к их подгоранию из-за появляющегося в эти моменты импульса тока, а также износу.

Это и является главной проблемой классической схемы. Помимо этого, развитие самих моторов: увеличение их мощности, количества цилиндров и оборотов, сделало её применение очень сложным, а порой и невозможным.

Контактно транзисторная система зажигания, о которой мы сегодня говорим, лишена одного из основных недостатков своего предшественника – подгорания контактов прерывателя.

Решена эта проблема была радикально – нет больших токов на контактах, нет обгорания.

Для этого в цепи схемы появился новый узел, так называемый коммутатор, основу которого составляет полупроводниковый транзистор.

Он позволяет управлять большими токами при помощи малых. Для этого транзистор имеет три контакта – база, эмиттер, коллектор. Прикладывая к первым двум небольшой управляющий ток, можно управлять цепью коллектор эмиттер, где значение тока может быть в десятки раз больше.

Данное свойство и позволило избежать подгорания контактов.

С теоретической частью мы закончили, теперь давайте еще раз пробежимся по чертежам выше и более детально посмотрим на устройство контактно транзисторной системы зажигания.

В принципе, как вы уже поняли, кардинальных отличий от более ранней контактной схемы не очень много. Основными составными частями являются:

От классической схемы отличается только наличием коммутатора.

Данный узел представляет собой блок, внутри которого, помимо силового транзистора находится ещё ряд элементов, защищающих его от бросков обратного тока, и прочие дополнительные детали.

Главное предназначение данного узла – управление током, проходящим через низковольтную обмотку катушки зажигания.

Прерыватель в этом случае управляет током базы транзистора, который в свою очередь подключает и отключает катушку зажигания, где токи гораздо выше и опаснее для механических контактов. В остальном алгоритм работы такой же, как и в простой контактной системе.

Неужели контактно транзисторная система зажигания отличается от классической схемы только отсутствием подгорающих контактов? И ради этого стоило городить огород с коммутатором?

На самом деле есть у этой системы и другие преимущества, а именно:

появилась возможность увеличить ток первичной обмотки катушки зажигания, а значит и во вторичной он увеличится, и как следствие, станет больше напряжение на свечах;
большее напряжение позволит увеличить зазор между контактами свечи, а это сделает её долговечней;
данная система зажигания позволяет повысить обороты мотора и его мощность;
работа мотора становиться устойчивее, благодаря улучшенному искрообразованию.

В целом контактно транзисторная система зажигания имеет хороший ресурс, долговечна и довольно надёжна, хотя и она не лишена недостатков.

К примеру, зависимость тока низковольтной обмотки катушки от тока базы транзистора, который, в свою очередь, может меняться в зависимости от состояния контактов прерывателя.

Ну что ж, коллеги-автолюбители, в заключение можно сделать вывод, что схема, ставшая героем этой статьи, является шагом вперёд по сравнению со старыми классическими вариантами, но и она далека от того, чтобы именоваться совершенной.

По большому счёту, контактно транзисторная система зажигания принцип работы которой мы попытались объяснить мало чем отличается от простой контактной. То ли дело бесконтактные технологии зажигания, и о них мы поговорим в следующей статье, не пропустите!