Коммутатор тк 102 схема подключения

Коммутаторы системы зажигания

Назначение и принцип работы коммутатора системы зажигания

В системе зажигания автомобильных двигателей для получения тока высокого напряжения, вызывающего искрообразование на электродах свечей, используется принцип электромагнитной индукции – катушка зажигания, представляющая собой своеобразный трансформатор, способна преобразовать напряжение бортовой цепи автомобиля (12 В) в напряжение, достигающее несколько тысяч вольт. Для этого необходимо периодически подавать и отключать ток от первичной цепи катушки зажигания, в результате чего постоянный ток бортовой цепи становится переменным (циклически изменяющимся по величине от нуля до 12 В и наоборот).
Первые системы зажигания двигателей использовали для этих целей устройства (прерыватели), смыкающие и размыкающие электрические контакты механическим способом. В принципе, эти устройства можно назвать родоначальниками современных коммутаторов автомобильных систем зажигания.

Однако, механические (контактные) коммутаторы имели ряд существенных недостатков, которые по мере развития и совершенствования автомобильных двигателей проявлялись все отчетливее. Контакты имели склонность к подгоранию, требовали систематической чистки и регулировки зазора, и не могли «похвастать» стабильностью создаваемого импульса по величине и продолжительности.
Кроме того, они обладали заметной инертностью, как и все механические устройства, что ограничивало возможности высокооборотистых двигателей, а недостаточно продолжительная и мощная искра была камнем преткновения для увеличения степени сжатия.
Тем не менее, такие системы зажигания длительное время использовались в автомобилях, и только появление и совершенствование полупроводниковых приборов позволило конструкторам совершить своеобразную революцию в способе коммутации управляющих импульсов.

На первых порах от использования механических контактов прерывателя конструкторы не отказались, но решили проблему с их электрической нагрузкой, приводящей к подгоранию. Через контакты прерывателя пропускался слабый ток управления, который подавался на базу мощного транзистора, служащего усилителем сигнала, поступающего в первичную цепь катушки зажигания.
Так появились контактно-транзисторные системы зажигания, и первые полупроводниковые коммутаторы. Впоследствии конструкторы систем зажигания отказались от механических контактов, использовав для формирования маломощного импульса различные магнитоэлектрические датчики, а также датчики, работающие на эффекте Холла.
Усовершенствование этих устройств продолжается и в настоящее время, при этом современные коммутаторы автомобильных систем зажигания совершенно отличаются от своих механических и даже транзисторных «предков».

Применение полупроводниковых и микропроцессорных коммутаторов в контактно-транзисторных или бесконтактных системах зажигания позволяет получить следующие преимущества:

• уменьшается ток, протекающий по контактам прерывателя, вследствие чего они практически перестают подгорать (для контактно-транзисторной системы зажигания);
• увеличивается длительность подачи искры, что гарантирует эффективное воспламенение рабочей смеси в цилиндрах двигателя;
• появляется возможность существенного увеличения степени сжатия в цилиндрах двигателя, а также частоты вращения коленчатого вала без ущерба для надежности искрообразования.

В целом увеличивается надежность работы системы зажигания и снижается трудоемкость ее технического обслуживания.

Выпускаемые коммутаторы контактно-транзисторных и бесконтактных систем зажигания делятся на три группы:

• коммутаторы на дискретных полупроводниковых компонентах с использованием корпусных интегральных микросхем, установленных на печатных платах;
• коммутаторы, выполненные по толстопленочной технологии с применением стандартных бескорпусных и дискретных компонентов;
• коммутаторы, изготовленные по гибридной технологии с использованием специальной твердотельной микросхемы, на которой реализуются основные функциональные узлы коммутатора.

Коммутаторы для контактно-транзисторных систем зажигания

Коммутаторы контактно-транзисторных систем и коммутаторы с постоянной скважностью импульсов выходного тока для бесконтактных систем зажигания функционально просты и содержат небольшое количество полупроводниковых компонентов (как правило, не более четырех транзисторов). Они относятся к первой группе. Их основой служит литой алюминиевый корпус, имеющий ребристую наружную поверхность для улучшения теплоотдачи.
Внутри корпуса расположены все элементы коммутатора за исключением выходного транзистора, который монтируется на корпусе в специальном кармане.

Для многих типов транзисторов (например, n-p-n) необходима изоляция от корпуса коммутатора, поэтому они монтируются через специальную прокладку. Для снижения теплового сопротивления перехода между корпусом коммутатора и прокладкой наносят теплопроводные пасты, благодаря чему охлаждение выходного транзистора более интенсивно.
Для подключения коммутатора к бортовой сети автомобиля и к элементам системы зажигания используется клеммная колодка.

Коммутатор ТК102

На рис. 1 показан коммутатор ТК102, относящийся к первой группе, который предназначен для работы в контактно-транзисторной системе зажигания автомобилей с восьмицилиндровыми двигателями, но может быть использован для работы с любым классическим распределителем зажигания. В качестве нагрузки используется катушка Б114 (W₂/W₁ = 235; L1 = 3,7 мГн; R1 = 0,42 Ом).
Для ограничения первичного тока используется добавочное сопротивление СЭ107 (1,04 Ом). Коммутатор ТК102 имеет один мощный германиевый транзистор ГТ701А (VT1), стабилитрон Д817В (VD2) и диод Д7Ж (VD1), служащие для защиты от перенапряжения силового транзистора VT1.
Дроссель L1 и резистор R1 предназначены для ускорения процесса запирания транзистора VT1, конденсатор С1 первичного контура возбуждения катушки зажигания и конденсатор С2 служат для защиты компонентов схемы коммутатора от скачков напряжения в бортовой сети автомобиля.
В случае отказа коммутатора (например, при выходе из строя транзистора) можно перекинуть провода в стандартное положение, и двигатель продолжит работать, что позволит водителю добраться до места ремонта.

Коммутаторы для бесконтактных систем зажигания

Коммутаторы этого типа используются в системах зажигания, где для формирования импульса управления током первичной цепи катушки зажигания используются не механически управляемые контакты, а магнитоэлектрические датчики.

Электронные коммутаторы бесконтактных систем зажигания выполняют следующие функции:

• формирование выходного токового импульса необходимой амплитуды и продолжительности, подаваемого к первичной обмотке катушки (или катушек) зажигания для обеспечения заданного уровня высокого напряжения и энергии искры;
• обеспечение момента искрообразования в соответствии с заданным фронтом управляющего импульса, поступающего на вход коммутатора;
• стабилизация параметров выходного токового импульса при колебаниях напряжения бортовой сети автомобиля и воздействии внешних факторов.

Различные коммутаторы могут выполнять и дополнительные функции:

• стабилизация питания и защита от импульсов перенапряжения в бортовой сети автомобиля в аномальных режимах микропереключателя, работающего на эффекте Холла;
• ограничение амплитуды импульса вторичного напряжения в аномальных режимах (например, в режиме открытой цепи);
• предотвращение протекания первичного тока через первичную обмотку катушки зажигания при включенном замке зажигания и неработающем двигателе.

На входные клеммы коммутатора поступают импульсы управления, формируемые бесконтактным датчиком углового положения коленчатого вала двигателя или электронным регулятором напряжения – коллектором.
Выходом (нагрузкой) коммутатора является первичная обмотка катушки (или катушек) зажигания. В случае, когда коммутатор обслуживает две или несколько катушек, он выполняет функцию распределителя высоковольтных импульсов по цилиндрам двигателя.

Многочисленные коммутаторы бесконтактных систем зажигания можно разделить на две группы:

• коммутаторы с постоянной скважностью выходного первичного импульса тока (скважность – отношение периода следования импульсов к их длительности), не зависящей от частоты вращения коленчатого вала двигателя;
• коммутаторы с нормируемой скважностью выходного импульса тока.

Общим для обеих групп коммутаторов является наличие в выходной цепи мощного выходного транзистора, способного коммутировать токи амплитудой до 10 А в индуктивной нагрузке коллектора.

Коммутатор 13.3734

Примером коммутаторов для бесконтактных систем зажигания может служить коммутатор 13.3734, разработанный на базе первого серийного отечественного коммутатора ТК200 «Искра». Коммутатор предназначен для совместной работы с бесконтактным магнитоэлектрическим датчиком, катушкой зажигания Б116 и добавочным сопротивлением 14.379.

Коммутатор 13.3734 (рис. 2) содержит выходной резистор VT3 (КТ848А), каскад предварительного усиления на транзисторе VT2 (КТ630Б) и резисторе R7, формирователь сигнала датчика на транзисторе VT1 (КТ630Б) и элементах R1-R8, С1, VD1, VD2.

Между выходом и входом коммутатора имеется положительная обратная связь (R10, С7), обеспечивающая стабильную работу коммутатора на пусковых частотах вращения валика распределителя (20…30 об/мин). Цепь R3-С1 служит для уменьшения электрического смещения момента зажигания в зависимости от частоты вращения вала датчика.

Коммутатор содержит также элементы схемы (С2-С4, VD3, VD4, R8) и цепи защиты выходного транзистора (С5, С6, R9). Коммутатор выполнен на печатной плате, на которой смонтированы маломощные элементы схемы. Плата установлена в оребренный литой дюралюминиевый корпус, где размещены силовые элементы.

Коммутаторы с нормируемой скважностью импульсов выходного тока

Коммутатор 36.3734

Первый отечественный коммутатор 36.3734 с нормируемой скважностью импульсов выходного тока, применяемый на автомобиле ВАЗ-2108, выполнен также по дискретной технологии и предназначен для работы с бесконтактным датчиком, работающим на эффекте Холла.
В качестве нагрузки используется катушка зажигания 27.3705 (W₂/W₁ = 85; L1 = 3,8 мГн; R1 = 0,5 Ом).

В коммутаторе 36.3734 реализовано программное регулирование времени накопления энергии в первичной обмотке катушки зажигания, активное ограничение уровня первичного тока (8…9 А), ограничение амплитуды импульса первичного напряжения (350…380 В), безыскровое отключение первичного тока при остановленном двигателе (Т_откл = 1,53 с). Последнее предназначено для плавного запирания коммутационного транзистора для предотвращения искрообразования при остановке двигателя, когда катушка зажигания осталась под током.

В коммутаторе 36.3734 функциональные основные узлы выполнены на операционных усилителях DA1.1-DA1.4, которые являются компонентами микросхемы К1401УД1.
На базе усилителей DA12 и DA13 реализованы интегратор и компаратор (нормирование скважности импульсов) выходного тока. На усилителе DA1.1 собрана схема безыскрового отключения тока, на усилителе DA1.4 – компаратор ограничения амплитуды выходного тока. В качестве выходного транзистора применен транзистор Дарлингтона КТ848А.
Конструктивно коммутатор представляет собой печатную плату, на которой размещены радиокомпоненты схемы, за исключением выходного транзистора VT4, защитного диода VD7 и стабилитрона VD4 ограничителя напряжения питания, которые смонтированы на корпусе коммутатора.
Для подключения коммутатора к бесконтактному датчику Холла, к катушке зажигания и источнику питания используется съемно-контактный разъем.

Коммутатор 42.3734

Идеи программного регулирования скважности импульсов выходного тока реализованы также в системах зажигания с низковольтным распределением высоковольтных импульсов напряжения. При этом коммутаторы обычно выполняются двухканальными – обслуживающими две катушки зажигания.

Электрическая схема дискретного двухканального коммутатора 42.3734 разработана на основе электрической схемы коммутатора 36.3734. Основное различие заключается в наличии двух выходных каскадов (VT4, VT6 и VT5, VT7), управляющих работой выходных транзисторов VT8 и VT9. В свою очередь выходные каскады управления каналов коммутатора посредством ключевого каскада на транзисторе VT2 (КТ342А).
Схема коммутатора также снабжена устройством формирования сигнала для управления тахометром (VD14, VD15, R53, R54).

Коммутатор 42.3734 выполнен на двух печатных платах (рис. 3): плате управления А1, на которой размещена операционная часть коммутатора, и силовой плате А2 с элементами выходных каскадов и выходными транзисторами. Причем последние смонтированы на дополнительном теплоотводе. Платы установлены в корпусе одна над другой.

Достоинства и недостатки различных типов коммутаторов

К недостаткам коммутаторов первой группы можно отнести большие габаритные размеры и массу, а также при крупносерийном производстве низкую технологичность и недостаточную надежность в связи с большим числом радиокомпонентов.

Существенного снижения массогабаритных показателей можно добиться при изготовлении коммутаторов по толстопленочной технологии с применением стандартных бескорпусных компонентов. Однако такая технология является относительно дорогой и трудоемкой, поэтому не нашла широкого применения в промышленном крупносерийном производстве коммутаторов.

Наилучшими показателями с точки зрения трудоемкости и технологичности производства, а также надежности обладают коммутаторы третьей группы, которые содержат специальную микросхему, где размещаются основные функциональные узлы: схема нормирования скважности с адаптацией по уровню выходного тока, схема безыскрового отключения тока, устройство ограничения тока и др. По гибридной толстопленочной технологии выполняется силовая часть схемы коммутатора с элементами защиты от импульсных перегрузок по цепи питания. Примером использования этой технологии может служить коммутатор 0.227.100.103 фирмы «Бош» (Германия), схема которого приведена на рис. 4.

В схему входят следующие элементы: бескорпусной выходной транзистор VT1; специализированная микросхема DA1 (МА 7355) с миниатюрными навесными конденсаторами С2-С5, выполняющая основные функции коммутатора; корпусные диод VD1, стабилитрон VD2, миниатюрный конденсатор С1 и толстопленочные резисторы R3, R4, выполняющие функции защиты от импульсных перенапряжений в бортовой сети и перепутывания полярности аккумуляторной батареи.

Также имеются толстопленочные резисторы, служащие для изменения и подстройки требуемых уровней первичного тока (R6, R7, R10) и первичного напряжения (R8, R9). Цепь защиты выходного транзистора выполнена на дискретных элементах С7 и R11.

Налажен выпуск аналогичных коммутаторов, выполненных в виде большой гибридной интегральной схемы (БГИС), представляющей собой толстопленочную микросборку операционной части и микросборку силовой части коммутатора, смонтированные на медном основании СА из полимерного материала. Причем корпус выполнен заодно с семиштырьковым разъемом. Корпус герметизируется приклеиваемой крышкой. Подложками толстопленочных сборок служит алюмооксидная керамика (Al₂O₃).
Внешний вид одноканального и двухканального коммутаторов показан на рис. 5.

По мере развития цифровой и микропроцессорной техники и разработки комплексных систем управления двигателем транзисторный коммутатор, сохраняя свое функциональное назначение, в конструктивном плане может не иметь очертания самостоятельного изделия, объединяясь в единую конструкцию с цифровым контроллером. Следующим шагом на пути интеграции электронного блока является передача функции нормирования скважности импульса выходного тока в схему контроллера. В этом случае модуль коммутатора реализует функции распределения высоковольтных импульсов, ограничения тока и первичного напряжения, выдачи сигнала обратной связи об уровне тока в катушке зажигания.

Контроллеры

Выпускаются контроллеры серии МС2715.03 для легковых автомобилей ВАЗ-21083 и МС2713.01 для грузовых автомобилей ЗИЛ-4314, предназначенные для управления углом опережения зажигания по оптимальной характеристике регулирования на основе информации от датчиков начала отсчета, частоты вращения коленчатого вала двигателя, разрежения в задроссельном пространстве карбюратора (или впускном трубопроводе инжекторного двигателя) и температуры охлаждающей жидкости.

Контроллеры осуществляют также управление электроклапаном экономайзера принудительного холостого хода (ЭПХХ). Контроллер МС2715.03 для легковых автомобилей с четырехтактным четырехцилиндровым двигателем вырабатывает сигнал «Выбор канала» для обеспечения функции статического распределения энергии по цилиндрам двигателя.

Структурная схема контроллера приведена на рис. 6. На выводы контроллера поступают сигналы датчика начала отсчета (НО), датчика угловых импульсов (УИ), датчика частоты вращения коленчатого вала (КВ), датчика разрежения (Р), датчика температуры охлаждающей жидкости (Т_охл).

После обработки сигналов датчиков в аналого-цифровом преобразователе (АЦП) информация о параметрах двигателя в виде цифровых кодов поступает в процессор, который производит вычисление частоты вращения коленчатого вала двигателя, разрежения, температуры, углового положения коленчатого вала двигателя и на основании этих данных вычисляет угол опережения зажигания в соответствии с картой углов опережения зажигания двигателя, которая хранится в памяти процессора.
Синхронизация работы контроллера с работой двигателя и формирование сигнала «Выбор канала» производится посредством импульсов датчика НО. Выходные сигналы процессора управляют работой формирователей импульса зажигания (ФИЗ) и выбора канала усилителя ЭПХХ. Сигналы ФИЗ и ВК непосредственно управляют работой двухканального коммутатора.

В обычной системе зажигания через контакты прерывателя протекает ток относительно большой силы, вызывающий быстрое окисление и износ контактов, что снижает надежность работы системы зажигания. Окисление контактов повышает сопротивление первичной цепи, а перенос металла с одного контакта на другой вызывает увеличение зазора между ними. Вследствие этих дефектов снижается сила тока низкого напряжения и уменьшается напряжение во вторичной цепи; кроме того, увеличивается угол опережения зажигания. По этим причинам затрудняется пуск и снижается мощность и экономичность двигателя. Кроме того, с увеличением скорости вращения коленчатого вала двигателя резко снижается сила тока низкого напряжения, в результате чего уменьшается напряжение во вторичной цепи, вызывающее перебои в зажигании рабочей смеси. В транзисторной системе зажигания ток низкого напряжения не проходит через контакты прерывателя, что исключает окисление и износ их, поэтому повышается надежность работы системы зажигания на всех эксплуатационных режимах двигателя.

В транзисторной системе зажигания напряжение во вторичной цепи на 25—30% больше по сравнению с обычной системой зажигания, что позволяет увеличить зазор между электродами свечей до 1,2 мм. С увеличением длины искры увеличивается площадь контакта ее с рабочей смесью, что способствует более быстрому и полному сгоранию даже обедненной смеси. В результате облегчается пуск и улучшается приемистость и экономичность работы двигателя. Кроме того, уменьшается выгорание электродов свечей зажигания.

Транзисторная система зажигания применяется на автомобилях ГАЗ-66, ЗИЛ-131 (рис. 45) и др.

Рис. 45. Схема контактно-транзисторной системы зажигания.

ТК102 — транзисторный коммутатор; ИТ — импульсный трансформатор; К, Э и Б — электроды транзистора (коллектор, эмиттер, база); Д1 — диод; Дст —диод-стабилитрон; Б114 — катушка зажигания; СЭ107 — добавочные сопротивления: ВК21 — выключатель зажигания; Р — распределитель; Пр — прерыватель. Путь тока в цепи управления транзистора обозначен пунктирными стрелками, а путь рабочего тока в цепи низкого напряжения — сплошными стрелками.

Система зажигания состоит из следующих приборов:

1. Прерыватель-распределитель стандартный для данного двигателя, со снятым конденсатором.

2. Катушка зажигания Б114 маслонаполненная. Вторичная обмотка имеет 41500 витков; один конец ее соединен с корпусом катушки, на массу. Этот конец обмотки вводится между корпусом и фарфоровым изолятором сердечника. При таком выводе вторичной обмотки исключается воздействие высокого напряжения на транзистор, что предотвращает его пробой.

Первичная обмотка имеет 180 витков провода ПЭВ, диаметром 1,25 мм, R = 0,4 Ом. Малая величина сопротивления обмотки позволяет увеличить силу тока в первичной цепи до 7-8А, что при уменьшенном числе витков создает сильный магнитный поток.

В остальном катушка зажигания аналогична катушке зажигания Б13. При установке на автомобиле катушка зажигания Б114 должна быть хорошо соединена с массой.

3. Добавочные сопротивления СЭ107 выполнены из константана и установлены в металлическую коробку; сопротивления имеют три вывода К, ВК и ВКБ. Одно из сопротивлений закорачивается контактным диском тягового реле стартера при пуске двигателя, что позволяет увеличить силу тока первичной цепи и, следовательно, повысить напряжение во вторичной цепи.

4. Транзисторный коммутатор ТК102 (рис. 46) позволяет использовать транзистор для включения рабочего тока в первичной цепи зажигания после замыкания контактов прерывателя, через которые включается только ток управления транзистора.

Транзисторный коммутатор состоит из германиевого транзистора ГТ701-А с допустимым напряжением между эмиттером и коллектором 160В и допустимой силой тока коллектора 12А, германиевого диода Д1 типа Д7Ж, кремниевого стабилитрона Дст типа Д817-В, двух керамических сопротивлений R1 = 2Ом и — 20Ом, конденсатора С1 = 1мкФ, электролитического конденсатора С2 = 50 мкФ, импульсного трансформатора ИТ.

Рис. 46. Транзисторный коммутатор:

а — вид сверху; б—вид снизу со стороны крышки; 1 — корпус; 2 — зажимы; 3 — ребра; 4 — защитный слой смолы над транзистором; 5 — конденсатор (50 мкф); 6 — транзистор; 7 — импульсный трансформатор; 8 — теплоотвод диодов

Первичная обмотка импульсного трансформатора имеет 50 витков провода, R = 0,14 Ом. Вторичная обмотка имеет 150 витков провода, R = 7 Ом.

Для обеспечения надежности работы все приборы коммутатора установлены внутри алюминиевого ребристого корпуса.

Приборы защиты транзистора, состоящие из диода, стабилитрона, сопротивлений 2Ом и 20Ом и конденсатора 1мкФ, объединены в один блок и залиты эпоксидной смолой.

Германиевый транзистор может исправно работать 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 соединяют с массой при помощи многожильного неизолированного проводника, подкладываемого под головку болта крепления корпуса коммутатора.

5. Свечи и выключатель зажигания — обычные.

Работа контактно-транзисторной системы зажигания.

При включении зажигания, когда контакты прерывателя разомкнуты, транзистор закрыт, а так как переходное сопротивление между эмиттером и коллектором транзистора очень велико, то тока в системе зажигания не будет.

В момент замыкания контактов прерывателя в цепи управления транзистора будет проходить ток не более 0,8А.

С увеличением скорости вращения кулачка прерывателя вследствие уменьшения времени замкнутого состояния контактов прерывателя сила тока в цепи управления транзистора уменьшается до 0,3А.

Путь тока в цепи управления транзистора (см. пунктирные стрелки на схеме): положительный зажим батареи — зажим тягового реле стартера — зажим AM выключателя зажигания — ротор выключателя — зажим КЗ выключателя — два добавочных сопротивления СЭ107 — первичная обмотка катушки зажигания — безымянный зажим транзисторного коммутатора, затем ток разветвляется на три параллельные ветви: вторичная обмотка импульсного трансформатора ИТ, сопротивление R2 и электроды Э и Б транзистора.

Затем ток из трех ветвей проходит по первичной обмотке импульсного трансформатора и через замкнутые контакты прерывателя, а затем через массу возвращается в аккумуляторную батарею.

Вследствие прохождения тока управления через переход между базой и эмиттером транзистора происходит резкое снижение сопротивления перехода эмиттер — коллектор (Э—К) транзистора, и он открывается, включая цепь рабочего тока низкого напряжения первичной цепи зажигания.

Цепь рабочего тока низкого напряжения (см. сплошные стрелки на схеме): положительный зажим аккумуляторной батареи — зажим тягового реле стартера — выключатель зажигания — добавочные сопротивления — первичная обмотка катушки зажигания — электроды эмиттер, коллектор (Э, К) транзистора — масса — отрицательный зажим батареи. Сила тока в первичной цепи и открытом транзисторе достигает 8А при неработающем двигателе и снижается до 3А при увеличении скорости вращения коленчатого вала двигателя.

Рабочий ток, протекая по первичной обмотке катушки зажигания, вызывает сильное намагничивание сердечника катушки.

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

В момент прерывания тока управления в первичной и вторичной обмотках импульсного трансформатора индуктируется э. д. с. самоиндукции.

Импульс э. д. с. самоиндукции вторичной обмотки трансформатора действует в цепи транзистора в направлении, противоположном рабочему току, благодаря чему ускоряется прерывание рабочего тока в первичной обмотке катушки и быстрей уменьшается магнитный поток. Во вторичной обмотке катушки индуктируется э. д. с. от 17000 до 30000В, а в первичной обмотке катушки — э. д. с. самоиндукции не более 100В.

Ток высокого напряжения из вторичной обмотки катушки поступает на распределитель, затем на свечу зажигания и по массе возвращается снова во вторичную обмотку.

Э. д. с. самоиндукции первичной обмотки катушки вызывает заряд конденсатора (1 мкФ), что защищает транзистор от действия этой э. д. с. В дальнейшем, при разомкнутых контактах прерывателя, конденсатор разряжается через первичную обмотку катушки, а затем сопротивление 2Ом. Энергия разрядного тока конденсатора расходуется в основном на нагрев сопротивления 2Ом.

В процессе эксплуатации автомобиля возникают такие моменты, когда в первичной обмотке катушки зажигания э. д. с. самоиндукции может увеличиться и произойдет пробой транзистора. Повышение э. д. с. самоиндукции более 100В может быть при разрыве цепи высокого напряжения, например при отъединении высоковольтного провода от свечи зажигания или крышки распределителя. Для предотвращения пробоя транзистора в этой схеме параллельно первичной обмотке катушки зажигания включены два последовательно соединенных диода с встречным направлением прямых проводимостей.

Диод Д1 препятствует протеканию тока через стабилитрон Дст в прямом направлении, минуя первичную обмотку катушки зажигания.

Диод Дст является кремниевым стабилитроном и предназначен для защиты транзистора от пробоя э. д. с. самоиндукции. При увеличении э. д. с. самоиндукции в первичной обмотке катушки зажигания более 100В сопротивление между электродами кремниевого стабилитрона уменьшается, и он начинает пропускать через себя ток самоиндукции. Благодаря этому напряжение на зажимах первичной обмотки резко снижается, что и предотвращает пробой транзистора.

Так как через стабилитрон проходит ток большой силы, то он сильно нагревается и может произойти сваривание обоих его электродов. Для охлаждения стабилитрона корпус его соединен со специальным алюминиевым теплоотводом 1 (см. рис. 46).

Электролитический конденсатор С2 = 50 мкФ включен параллельно генератору и аккумуляторной батарее и защищает транзистор от импульсных перенапряжений, возникающих в цепи генератор — батарея, в случае выключения батареи, обрыве одной из фаз обмотки статора генератора переменного тока, обрыве проводника, соединяющего корпусы генератора и реле-регулятора. В случае импульса напряжения в цепи источников тока конденсатор С2 будет заряжаться, что уменьшит напряжение в цепи приборов.

Статья из книги «Устройство грузового автомобиля». Читайте также другие статьи из

Работа контактно транзисторной системы основана на использовании полупроводниковых приборов. Преимущества контактно транзисторной системыпо сравнению с батарейной системой зажигания следующие :

• через контакты прерывателя проходит небольшой ток управления транзистора, а не ток (до 8 А) первичной обмотки катушки зажигания (исключается эрозия и износ контактов).
• Возрастает ток высокого напряжения и энергия искрового разряда (это позволяет увеличить зазор между электродами свечи зажигания, приводит к облегчению пуска двигателя, делает двигатель экономичнее).

Для начала давайте разберемся,

Что такое транзистор

Транзистор – это трехэлектродный прибор, изменяющий 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).

Устройство контактно транзисторной системы ЗИЛ-130

Схема устройства контактно-транзисторной системы зажигания двигателя ЗИЛ-130 (стрелками указана цепь высокого напряжения) :

а – расположение выводов на транзисторном коммутаторе ; б – общая схема системы зажигания ; 1 – транзисторный коммутатор ТК 102 ; 2 – резисторы ; 3 – блок защиты транзистора ; 4 – первичная обмотка ; 5 – катушка зажигания ; 6 – вторичная обмотка ; 7 – свечи зажигания ; 8 – крышка ; 9 – ротор с электродом ; 10 – распределитель зажигания ; 11 – подвижный контакт ; 12 – неподвижный контакт ; 13 – кулачок прерывателя ; 14 – добавочные резисторы СЭ 117 ; 15 – выключатель добавочного резистора ; 16 – АКБ ; 17 – выключатель зажигания ; 18 – стабилитрон ; 19 – диод ; 20 – импульсный трансформатор ; 21 – германиевый транзистор ; К, Б, Э – электроды транзистора (коллектор, база, эмиттер).

Контактно транзисторная система ЗИЛ-130 состоит из транзисторного коммутатора1, катушки зажигания 5, свечей зажигания 7, распределителя 10, добавочных резисторов 14, выключателя 15 добавочного резистора, АКБ 16 и выключателя зажигания 17.

Катушка зажигания Б114 – маслонаполненная, выполнена по трансформаторной схеме, т.е. ее первичная и вторичная обмотки не соединены между собой и между ними существует только магнитная связь. Первичная обмотка катушки зажигания имеет два вывода, расположенные на карболитовой крышке. Один вывод обозначен буквой К, другой не имеет обозначения. Один вывод 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 так, чтобы не было зазоров.

Добавочные резисторы СЭ 107 , выполненные в виде двух спиралей, установлены в отдельном кожухе и имеют три вывода : 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 21, импульсного трансформатора 20 и блока 3 защиты транзистора. В блок защиты входят резисторы 2, диод 19, стабилитрон 18 и конденсатор.

Все приборы коммутатора размещены в алюминиевом корпусе, имеющем ребра для лучшего отвода теплоты. У транзисторного коммутатора есть четыре вывода, обозначенные М, К, Р, и один без обозначения. Вывод М надежно соединяют с массой автомобиля многожильным неизолированным проводом, вывод К с концом первичной обмотки катушки зажигания, вывод без обозначения – со вторым концом первичной обмотки катушки зажигания, Р с подвижным контактом прерывателя.

Как работает контактно-транзисторная система зажигания?

Если выключатель зажигания 17 включен, а контакты прерывателя разомкнуты, то транзистор 21 заперт, так как нет тока в его цепи управления, т.е. в переходе эмиттер – база. Ток не проходит и между эмиттером и коллектором на массу, так как сопротивление этого перехода очень большое. При замыкании контактов прерывателя в цепи управления транзистора (эмиттер-база) проходит ток, в результате 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 : положительный вывод АКБ 16 – выключатель зажигания 17 – выводы ВК-Б и К добавочных резисторов 14 – первичная обмотка 4 катушки зажигания 5 – вывод транзисторного коммутатора 1 – электроды перехода эмиттер – база транзистора 21 – первичная обмотка импульсного трансформатора 20 – вывод Р – контакты 11 и 12 прерывателя – масса – отрицательный вывод АКБ. При прохождении тока управления транзистора через переход эмиттер-база значительно уменьшается сопротивление эмиттер-коллектор, и транзистор открывается, включая цепь рабочего тока (7-8 А).

Цепь рабочего тока низкого напряжения

Положительный вывод АКБ 16 – выключатель зажигания 17 – выводы ВК-Б и К добавочных резисторов 14 – первичная обмотка 4 катушки зажигания 5 – вывод транзисторного коммутатора 1 – электроды перехода эмиттер-коллектор транзистора 21 – вывод М – масса – отрицательный вывод АКБ. 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 30000 В), а в первичной обмотке ЭДС самоиндукции (около 80-100 В).

Цепь высокого напряжения

Вторичная обмотка 6 катушки зажигания 5 ротор 9 распределителя 10 – свечи зажигания 7 ( в соответствии с порядком работы двигателя) – масса – вторичная обмотка 6 катушки зажигания 5.

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 4 катушки зажигания 5. Диод 19 и стабилитрон 18 в прямом направлении – мимо первичной обмотки катушки зажигания.

Необходимо помнить, что контакты прерывателя пропускают и прерывают только силу тока управления транзистора 0,3-0,8 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.