Просмотр кода страницы БСЗ

'''[[БСЗ]]''' - бесконтактная система зажигания



== Бесконтактная система зажигания двигателя ==


Одной из серьезных инноваций в автомобилестроении стало внедрение бесконтактной системы зажигания. Данное техническое новшество позволяет не только поднять мощность двигателя, но и значительно снизить расход топлива, кроме того при использовании бесконтактной системы зажигания существенно снижается выброс вредных веществ в атмосферу, поскольку при напряжении разряда в 3000В топливная смесь сгорает более качественно.




[[файл:Beskontaktnaya-sistema-zazhiganiya.jpg|400px]]



По сути, система зажигания двигателя отвечает за возникновение искры, которая приводит к воспламенению топливной смеси, причем, чем точнее происходит возникновение искры, тем более высокую мощность имеет двигатель автомобиля. ( см. устройство двигателя автомобиля ). Таким образом, совершенно очевидно, что правильность выставления зажигания является определяющим фактором в экономичности и экологической чистоте автомобильного двигателя.

К сожалению, контактная система зажигания не оправдала надежды конструкторов. Как ни старались инженеры, но так и не смогли добиться увеличения количества энергии в искре, и этот параметр оказался особенно критичным при эксплуатации новых двигателей с высокой компрессией и значением оборотов. К тому же из-за механической работы элементы контактной системы постоянно изнашиваются, а это делает практически невозможным высокоточную регулировку зажигания и определения оптимального момента для воспламенения смеси. Как следствие у двигателя возможны перебои в работе, повышенный расход топлива и чрезмерный выброс продуктов сгорания в окружающую среду.

На сегодняшний день уровень развития электроники позволил создать систему, которая может генерировать искру без помощи контактов, и это дало шанс решить раз и навсегда проблему физического износа и технического обслуживания системы зажигания. Выставленное один раз зажигание работает без сбоев в течение всего срока службы автомобиля. Фактически бесконтактная система зажигания представляет собой работающие совместно контактно-транзисторную систему зажигания, способную к накоплению энергии индуктивности, а также работающего датчика Холла. Благодаря тому, что эти системы недорогие в производстве, сегодня бесконтактная система зажигания применяется не только в автомобилях с мощным двигателем, но и в автомобилях, имеющих малый объем.


== Преимущества бесконтактной системы зажигания ==


Самым главным преимуществом бесконтактной системы зажигания по сравнению с контактной является подача куда большей энергии на свечу зажигания, благодаря чему существенно увеличивается искра, столь необходимая для сгорания топлива. Таким образом, улучшается сгорание топливовоздушной смеси, что сказывается на маневренности автомобиля.





[[файл:Preimushchestva-beskontaktnoj-sistemy-zazhiganiya.jpg|600px]]






Не менее важным является и то, что форма и стабильность импульсов на всех диапазонах работы двигателя существенно улучшается. Это достигается тем, что используют датчик Холла, который нужен для электромагнитного формирователя импульсов. Данный датчик собственно и заменяет контактную систему зажигания. Таким образом, достигается не только улучшенная мощность и приемистость двигателя, но также снижается расход топлива. Экономичность в этом случае может достигать 1 л на 100 километров.

Третьим достоинством и преимуществом бесконтактной системы зажигания является ее неприхотливость и низкая потребность в техническом обслуживании. Ее надо настроить один раз и все. В то же время контактная система требовательна к техническому обслуживанию, поскольку требует постоянной регулировки, а также смазывания вала трамблера через каждые 10 000 километров.

Схема бесконтактного зажигания не так сильно отличается от контактного. В частности, как мы уже говорили, отличия составляет датчик импульсов, а также транзисторный коммутатор.


== Устройство бесконтактной системы зажигания ==

По конструктивным особенностям устройство бесконтактной системы зажигания мало чем отличается от ее контактного аналога. Существенным изменением является наличие транзисторного коммутаторного блока, а также датчика Холла.




[[файл:Ustrojstvo-beskontaktnoj-sistemy-zazhiganiya.jpg|400px]]




Работа датчика импульсов заключается в генерации импульсов с низким значением напряжения. Технически данную функцию могут выполнять оптический, индуктивный и так называемый датчик Холла. Именно датчик Холла нашел массовое применение в бесконтактных системах зажигания. 

Датчик Холла получил свое название в честь заложенного в основу его работы эффекта Холла (появление напряжения в пластинке под действием магнитного поля). Данный датчик состоит из магнита, стального экрана и пластины, изготовленной из полупроводника, в которую вставлена микросхема. Датчик Холла, как правило, устанавливается на распределителе и имеет название система «датчик-распределитель». К датчику конструктивно подведен привод от коленчатого вала. Датчик Холла выполняет функцию «прерыватель–распределитель».

Работа транзисторного коммутатора заключается в прерывании тока в первичной обмотке катушки зажигания двигателя, причем это прерывание происходит исключительно в соответствии с импульсами, поступающими от датчика Холла. Такая работа возможна благодаря отпирающей и запирающей способности транзистора на выходе.



== Работа бесконтактной системы зажигания ==

Сам принцип работы бесконтактной системы зажигания заключается в том, что при включенном зажигании и поступающей от коленчатого вала информации о его количестве оборотов, датчик Холла выдает определенные импульсы на коммутатор. В ответ на это на коммутаторе происходит преобразование импульсов в прерывистые импульсы в катушке зажигания (а точнее в ее первичной обмотке). Как следствие из-за прерывания тока в катушке (а точнее на ее вторичной обмотке) возникает ток высокого напряжения, который по проводу и угольному контакту попадает на пластину ротора и уже оттуда через клемму, находящуюся в распределителе, по проводу попадает на соответствующую свечу двигателя и поджигает топливную смесь в цилиндре двигателя.




[[файл:Rabota-beskontaktnoj-sistemy-zazhiganiya.jpg|400px]]



Надежность работы бесконтактной системы зажигания обуславливается тем, что в ней отсутствуют подвижные контакты и их не надо постоянно чистить и регулировать. Данная система обеспечивает надежный запуск, а также хорошую работу при разгоне автомобиля вследствие выработки энергии с большим значением напряжения разряда искры, а это ведет к полному сжиганию топливной смеси, причем независимо от частоты вращения коленчатого вала. Кроме того бесконтактная система не чувствительна к биению или вибрации ротора-распределителя, искра в любом случае равномерна. Очень важно то, что бесконтактная система позволяет устанавливать так называемый угол опережения зажигания, в каждой модели двигателей этот угол имеет индивидуальное значение и колеблется в пределах 0-10°. Суть понятия угла опережения заключается в том, что топливная смесь не сгорает мгновенно, для этого нужно время для своевременного сгорания топлива, определяется угол поднятия кривошипного механизма коленвала, при котором возникает искра, причем этот угол рассчитывается как разница реального угла подъема механизма с верхней мертвой точкой. Таким образом, смесь сгорает полностью тогда, когда кривошипно-шатунный механизм двигает поршень на 10-15° после прохождения ВМТ, то есть смесь сгорает в самом начале рабочего хода. Вот почему нужно опережение в возникновении искры, и бесконтактная система позволяет выставить этот угол опережения с максимальной точностью. Если же искра в цилиндре возникнет слишком рано, газы, возникающие при сгорании топлива, препятствуют прохождению поршнем ( см. работа поршня ) ВМТ, а это повышает расход топлива да и мощность двигателя снижает. Работая с такой нагрузкой, двигатель начинает греться, в нем появляется стук, а также на холостом ходу двигатель работает с перебоями. При увеличении частоты оборотов коленвала нагрузка на двигатель уменьшается и угол опережения должен увеличиваться, а при падении оборотов коленвала угол должен уменьшаться. Бесконтактная система зажигания в автоматическом режиме управляет этим важным в работе двигателя значением.



== Датчик Холла ==

На самом деле в технической литературе используется официальное название датчика Холла как «Датчик положения на эффекте Холла». Принцип работы датчика Холла базируется на особенностях поведения проводника с протекающим по нему постоянным током в магнитном поле. Вследствие помещения проводника в это поле возникает разность потенциалов в поперечной плоскости. Данный эффект еще называют холловским напряжением. Используя это свойство, конструкторами созданы датчики, причем, с учетом современных технологий. Датчики Холла подразделяют на аналоговые (более ранняя модель) и цифровые (более современные).




[[файл:Datchik-holla_2.jpg|400px]]



'''Цифровые датчики Холла''' сигнализируют о наличии или отсутствии магнитного поля. Датчик Холла реагирует на присутствие или отсутствие определенного значения магнитной индукции. Таким образом, низкие значения магнитной индукции могут быть не зафиксированы датчиком Холла. На самом деле это не является критичной проблемой; более существенным минусом цифровых датчиков Холла становится наличие у них нечувствительных зон между порогами. По принципу работы цифровые датчики Холла можно разделить на униполярные и биполярные. Первые включаются и отключаются при изменениях значения магнитного поля. Биполярные датчики Холла чувствительны к изменениям полярности самого магнитного поля. Это значит, что при одной полярности датчик Холла включен, а при другом значении полярности выключен.


'''Аналоговые датчики Холла''' попросту способны преобразовывать индукцию в напряжение, соответственно, на измерительной шкале будут располагаться соответствующие единицы напряжения, значение которых будет зависеть от полярности и силы поля.
В современном автомобилестроении датчики Холла нашли широкое применение. С их помощью удается точно измерять угол, под которым находится распредвал и коленчатый вал (а это очень важно); во многих автомобилях (особенно устаревших моделях) датчики Холла используются для определения момента образования искры. Исходя из этого, для автомобилистов определение эффекта Холла можно сформулировать следующим образом: если пропустить ток через клемму «а», изготовленную из полупроводникового материала и помещенную в магнитное поле, то на клеммах «б», расположенных по бокам от клеммы «а», появится напряжение.




[[файл:Datchik-holla.jpg|400px]]



Однако физик Холл, наверное, не сразу узнал бы суть своего открытия в такой трактовке. Работая в университете Балтимора, Холл стал свидетелем любопытного физического явления. Оказывается, если взять плоскую прямоугольную пластинку из полупроводникового материала и подвести к узким граням ток, то на широких гранях возникает напряжение, которое варьирует в диапазоне от десятков микровольт до сотен милливольт. Долгих 75 лет (до 1954 года) данное явление демонстрировалось как занимательный опыт и не более. Все кардинально изменилось после начала промышленного производства полупроводниковых пленок, свойства которых можно было предсказать заранее. Это дало возможность создать миниатюрный датчик, включающий в себя магнит и микросхему. 

'''Создатели данного устройства отметили сразу несколько сильных сторон своего детища:'''

Компактные размеры;

При любых оборотах двигателя автомобиля величина измерения не меняется, а это крайне важно для нормальной работы прибора;

Информация от датчика Холла поступает в виде неких постоянных величин без колебаний и всплесков (у специалистов такой поток информации называют информацией прямоугольной формы), что немаловажно для создания стабильной системы управления


Но совершенного в этом мире нет ничего. У датчиков Холла есть кроме достоинств и недостатки, главным из которых является его чувствительность к помехам, особенно электромагнитным, а они постоянно возникают при работе электрической цепи. Кроме того датчик Холла дороже магнитоэлектрического датчика, но на нынешнем этапе развития технологий производства благодаря масштабам данная ценовая разница практически сведена к нулю.

Принципиальная схема работы датчика Холла следующая. Двигаясь, лопасть ротора, изготовленная из металла, проходит через зазор. В этот момент магнитный поток начинает идти в обход (шунтируется), а, следовательно, на микросхеме индукция нулевая. В то же время сигнал на выходе имеет высокое значение относительно «массы» и имеет значение практически равное значению питания.
Проверку датчиков Холла следует проводить на осциллографе. Однако можно выполнить проверку и в «полевых» условиях, то есть не снимая, прямо в автомобиле. 
'''Алгоритм проверки:'''

Выключить зажигание (в противном случае датчик попросту выйдет из строя);

Собрать схему (смотри рисунок);

Светодиод должен гаснуть, а затем загораться по мере движения магнита;

Категорически запрещено проверять датчик Холла при помощи контрольной лампы, это ведет к выходу из строя датчика



[[Категория:Техническая терминология]]