1.4.2. Транзисторные системы зажигания
В транзисторных системах зажигания отсутствует контактная группа и ее функцию, т.е. замыкания первичной обмотки катушки зажигания на «массу» и размыкания от «массы», выполняет «электронный ключ» (транзистор), расположенный в коммутаторе. Транзистор не подвергается механическим воздействиям и поэтому более надежный, чем контактная группа. Наибольшее распространение получили транзисторные системы зажигания с датчиком Холла и с индуктивным датчиком.
1.4.2.1. Транзисторная система зажигания с датчиком Холла
Датчик холла, схема которого представлена на рис.7а, включает постоянный магнит 1, ротор (шторку) 2 и элемент холла 3.
Известно, что, если через пластину полупроводника проходит ток, и пластина пронизывается магнитным полем, то на гранях пластины, перпендикулярных току возникает ЭДС (рис. 7 а). На этом принципе работает датчик холла.
а) б)
Рис. 7. Схема датчика импульсов напряжений (датчик Холла)
Магнитное поле создается постоянным магнитом 1 датчика, а прерывание магнитного поля осуществляется ротором (шторкой) 2 с прорезями, укрепленным на валу распределителя зажигания. При прохождении прорези ротора около постоянного магнита силовые линии его магнитного поля пронизывают поверхность элемента Холла 3, и на его выходе возникает ЭДС.
При прохождении лопасти зубца ротора около постоянного магнита его магнитное поле экранируется, ЭДС Холла исчезает.
Величина ЭДС Холла очень мала и поэтому должна быть усилена вблизи кристалла. Функцию усиления сигнала выполняет специальная микросхема, встроенная в датчик, которая усиливает сигнал примерно до 9В.
Интегральная микросхема, встроенная в датчик, инвертирует сигнал датчика Холла. Таким образом, когда тело экрана находится в зазоре датчика, то на его выходе имеется напряжение Umax (примерно 9В), а при прохождении прорези напряжение резко падает до 0,4B (рис.9).
Транзисторная система зажигания с датчиком Холла состоит из катушки зажигания 1 (рис.8), коммутатора 4, распределителя зажигания 2, свечей зажигания 7, высоковольтных проводов 6 и соединительного жгута.
Рис 8. Принципиальная электрическая схема транзисторной системы зажигания с датчиком Холла: 1 – катушка зажигания; 2 – распределитель зажигания; 3 – датчик Холла; 4 – коммутатор; 5 – выходной транзистор; 6 – высоковольтные провода; 7 – свечи зажигания.
Управляющие импульсы на коммутатор подаются от бесконтактного датчика Холла, расположенного в распределителе зажигания. На выходном блоке коммутатора установлен транзистор. Базой транзистора управляет датчик Холла, который при вращении вала распределителя вырабатывает сигналы прямоугольной формы (рис. 9,10).
Рис. 9. Диаграмма датчика Холла и вторичной цепи зажигания на холостом ходу: 1-2 время накопления энергии в магнитном поле катушки зажигания (момент открытия силового транзистора коммутатора); 2-3 переход коммутатора в режим ограничения тока в первичной цепи; в точке 3 происходит пробой искрового промежутка между электродами свечи зажигания; 4-5 участок горения искры; 5-6 конец горения искры и начало затухающих колебаний.
Рис. 10. Диаграмма датчика Холла и вторичной цепи зажигания при 3000об/мин
При прохождении окна ротора 1 около постоянного магнита датчика Холла на выходе этого датчика напряжение 0,4 В, а при прохождении шторки 2- 9 В (рис.9,10).
Если амплитуда импульса составляет 9 В, то коллекторно-эмиттерный переход транзистора открывается и замыкает цепь первичной обмотки катушки зажигания на «массу». При этом происходит накопление энергии в катушке зажигания.
Чтобы обеспечить малое время накопления и одновременно увеличить значение запасаемой энергии, в транзисторных системах зажигания используются катушки с низким значением сопротивления первичной обмотки (обычное значение Rn = 0,3 – 0,5 Ом), в этом случае максимальное значение тока в первичной обмотке может достигать значения I = U/R = 12/0.3 = 40А. При таком большом токе энергия тратится бесполезно на нагрев катушки, особенно на низких оборотах двигателя. Поэтому электронный блок коммутатора ограничивает ток на уровне 6÷10 А (рис.9,10).
При падении амплитуды напряжения датчика Холла до 0,4 В транзистор закрывается, что приводит к размыканию первичной обмотки катушки зажигания и возникновению искры на свече зажигания.
Ротор распределителя зажигания имеет соотношение шторка–окно 70:30%, тем самым обеспечивается постоянный УЗСК. Однако на высоких оборотах двигателя время замкнутого состояния может оказаться недостаточным для нарастания тока в первичной обмотке до необходимого уровня (из-за индуктивности катушки), и искра начинает слабеть или вообще пропадать.
Поэтому коммутатор обеспечивает возможность изменять УЗСК на катушке путем электронного регулирования ширины импульсов в зависимости от оборотов двигателя (участки 1-2 на рис.9,10).