Главная » » Контактно-транзисторная система зажигания
21:24
Контактно-транзисторная система зажигания
Принципиальная схема контактно-транзисторной системы зажигания приведена на рис 1. Основная идея таких систем зажигания заключается в том, что между контактом прерывателя н первичной обмоткой катушки зажигания включается усилитель мощности на транзисторе. Контакт прерывателя включен в цепь базы транзистора, а первичная обмотка катушки зажигания включена в цепь эмиттера (рис. 1, а) или в цепь коллектора (рис I, б).
При включении замка зажигания Вк напряжение аккумуляторной батареи Б подается на транзистор, и если в этот момент контакты прерывателя К разомкнуты, то транзистор будет находиться в запертом состоянии, сопротивление участка эмиттер—коллектор будет велико,-и через первичную обмотку катушки зажигания КЗ ток не потечет. После замыкания контактов прерывателя К к переходу база—эмиттер транзистора Т прикладывается напряжение аккумуляторной батареи Б в прямом направлении — плюс батареи к эмиттеру, а минус—к базе. В цепи базы появится ток i (ток управления транзистора), и транзистор отопрется. Сопротивление участка эмиттер—коллектор транзистора резко уменьшится, и по первичной обмотке катушки зажигания начинает протекать ток эмиттера А» (рис. I, а) или ток коллектора; (рис 1, б), величина которого нарастает по экспоненциальному закону. Изменение тока способствует образованию магнитного поля, в котором запасается определенное количество энергии:
При очередном размыкании контактов прерыватели К. ток базы мгновенно прерывается, транзистор запирается, приток электрической энергии к первичной обмотке катушки прекращается и ток в ней резко уменьшается до нуля. При этом во вторичной обмотке // катушки зажигания возникает высокое напряжение, которое через обычный распределитель поступает на свечи зажигания. Включать конденсатор в этих схемах параллельно контактам прерывателя не имеет смысла, так как перезаряжаясь при размыкании контактов, он препятствует мгновенному исчезновению тока управления Ц в цепи базы, что существенно увеличивает время запирания транзистора. В схеме обычной системы зажигания этот конденсатор предотвращал появление дугового разряда между контактами прерывателя, так как в цепь прерывателя была включена индуктивность, и напряжение между контактами прерывателя в момент размыкания достигало 200—300 в, а ток — 7 а. В электронных же схемах это напряжение не превышает напряжения аккумуляторной батареи, а ток в цепи, разрываемой кон-. тактами прерывателя, бывает не более 0,7—0,9 а. Вследствие этого электрическая нагрузка контактов прерывателя уменьшается настолько, что срок службы их определяется лишь механическим износом. Зазор между контактами прерывателя можно уменьшить до 0,15— 0,25 мм, увеличив тем самым время замкнутого состояния контактов. Это повысит надежность работы системы зажигания при минимальных и максимальных оборотах двигателя, а также при загрязненных свечах. Причем разрядный зазор в свечах можно увеличить до 1,0— 1,3 мм, что улучшит условия воспламенения горючей смеси.
Резисторы /?ь включенные параллельно эмиттерным переходам транзисторов, исключают обрыв цепи базы. Резистор Rs* включенный в цепь базы (см. рис. 1, б) транзистора, ограничивает ток в этой цепи, а следовательно, и ток в цепи коллектора. Из сравнения схем (рис. 1) видно, что схема на рис 1, а более экономична, так как весь потребляемый от батареи ток протекает по первичной обмотке катушки зажигания, в то время как в схеме на рис. 1, б — протекает только часть тока. Другим преимуществом первой схемы является возможность непосредственного контакта корпуса транзистора с массой, чем обеспечивается хороший отвод тепла от транзистора. Рассмотренные схемы систем зажигания работают на одном транзисторе. Но в этом случае параметры транзистора должны удовлетворять очень жестким требованиям. Дело в том, что в силу индуктивного характера нагрузки, напряжение на коллекторе запертого транзистора (предельно допустимое напряжение Uw) может иногда достигать 300 в (при использовании высокоомной нагрузки). Поэтому включают два или три транзистора последовательно, тогда напряжение на каждом из них не превысит допустимой величины. Можно по-другому решить проблему защиты транзистора от пробоя — включить между его коллектором и эмиттером стабилитрон, напряжение стабилизации которого не должно превышать Uw Кроме того, условия работы транзистора улучшаются, если использовать специальную катушку зажигания с малой индуктивностью первичной обмотки при коэффициенте трансформации порядка 200—300. Рассмотрим несколько конкретных схем транзисторного зажигания. Контактно-транзисторная система зажигания типа ШРП-300 выпускается отечественной промышленностью для установки на любых ка рбюраторных двигателях, рассчитанных на эксплуатацию с аккумулятором напряжением 12 е. В комплект системы входит транзисторный коммутатор (см. рис. 2) типа ТК102, шслонаполненная катушка зажигания типа Б114 и блок резисторов типа СЭ107. Роль коммутатора первичной цепи выполняет транзистор 7, включенный по схеме с общим лоллектором. Транзистор работает в ключевом режиме с нагрузкой в цепи эмиттера. При таком включении транзистора его корпус, соединенный с коллекторным выводом, крепится непосредственно к радиатору охлаждения. Это позволяет эффективно рассеивать и отводить тепло, выделяемое на коллекторе транзистора. Работает система следующим образом. Когда контакты прерывателя К разомкнуты, то в цепи базы транзистора тока нет и транзистор заперт. При замыкании контактов прерывателя в цепи базы появляется ток, транзистор отпирается и его внутреннее сопротивление резко уменьшается. Через отпертый транзистор будет протекать ток порядка 7—8 а по следующей цепи: плюс батареи Б, резисторы R^ и Яз, обмотка / катушки зажигания, эмиттер-коллектор транзистора, минус батареи Б. Одновременно кратковременный ток будет протекать через цепочку Ci/?2, и конденсатор С% мгновенно зарядится до напряжения, равного напряжению на обмотке /. После размыкания контактов прерывателя К ток в цепи базы (0,7—-0,9 а) прерывается и транзистор запирается; его внутреннее сопротивление резко возрастает, и величина тока в первичной цепи быстро уменьшается до нуля; во вторичной обмотке // катушки зажигания создается высокое напряжение (до 30 кв), импульсы которого распределяются по свечам зажигания при помощи обычного коммутатора. Возникающая при уменьшении тока э. д. с. самоиндукции (ПО—130 в) в обмотке / ограничивается стабилитроном Д2. Чтобы ускорить процесс запирания транзистора, в цель его базы включены импульсный трансформатор (Тршп) и резистор /?|. Первичная обмотка / этого трансформатора включена последовательно с контактами прерывателя Д. При размыкании контактов преры вателя в обмотках трансформатора индуцируются 9l д. е., причем э. д. с. вторичной обмотки // приложена к эмиттерному переходу транзистора в запирающем направлении, чем ускоряется процесс запирания. Для защиты транзистора от перенапряжений, которые возникают на обмотке / катушки зажигания при отключении нагрузки во вторичной цепи (например, при проверке системы зажигания на искру), параллельно обмотке / включена цепочка из диода Дх и стабилитрона Д2- Как известно, наведенная э. д. с. в обмотке // катушки зажигания пропорциональна скорости изменения магнитного потока. Под действием наведенной э. д. с. в обмотке // появится ток, который также создает переменный поток, часть которого пронизывает витки обмотки / и, в свою очередь, наводит в ней некоторую э. д. с, вполне достаточную, чтобы вывести транзистор из строя. Наличие диода Д\ и стабилитрона Д$ предотвращает это, так как напряжение на обмотке / катушки зажигания не превысит напряжения стабилизации стабилитрона, и после пробоя он зашунтирует эту обмотку. Диод Ди включенный встречно стабилитрону, ограничивает ток через стабилитрон в прямом направлении (в противном случае первичная обмотка была бы шунтирована стабилитроном, включенном в прямом направлении) . Переходные процессы, возникающие из-за индуктивности рассеяния катушки зажигания, сглаживаются цепочкой Су R2. Она же облегчает режим коммутации транзистора. Конденсатор С2 предотвращает появление в первичной цени импульсов напряжения и тем самым защищает транзистор от случайных перенапряжений. Резисторы /?з и /?4 служат для уменьшения тока через первичную обмотку катушки зажигания при разомкнутых контактах /(. Для облегчения запуска двигателя кнопка Кн замыкается и шунтирует резистор R4. Использование в качестве коммутирующего устройства мощного транзистора и активного способа его запирания позволило получить высокие скорости переключения тока первичной цепи, независимо от разброса параметров транзисторов и изменения температуры окружающей среды. Так как в разрываемой контактами прерывателя цепи ток составляет 0,7—0,9 а, то контакты могут работать на протяжении 100—150 тыс. км пробега автомобиля. В схеме использованы следующие детали: резисторы Ri и R2 типа УЛИ-0,25; конденсатор Сг типа МБМ на 160 в; конденсатор С2 типа КЭ-1 на 50 е. Трансформатор импульсный Тркмх в первичной обмотке / содержит 50 витков, активное сопротивление 0,14 ом, индуктивность 0,1 мгн; вторичная обмотка // содержит 150 витков, активное сопротивление 7 ом, индуктивность 6,2 мгн. Коэффициент трансформации маслонаполненной катушки зажигания порядка 235, индуктивность Li=3,7 мгн, иг|=:185 витков, Я, =0,43 ОМ, /?п=22 500 ом. Детали Д,, Ц2, С\, R\ и /& смонтированы в одном блоке и залиты специальным компаундом. Стабилитрон укреплен на специальном тенлоотводящем радиаторе. Транзистор крепится снаружи непосредственно на корпусе коммутатора в специальной горловине. Корпус коммутатора отлит из алюминия и для увеличения теплоотдачи имеет ребристую. поверхность. Общая наружная площадь корпуса равна 470 см2. Вес коммутатора составляет 560 г. Прибор рассчитан на работу в диапазоне температур от —40 до +70° С и поэтому его лучше установить в кабине автомобиля.
