Классификация батарейных систем зажигания

В батарейных системах зажигания используется катушка (или несколько катушек) зажигания в качестве источника импульсов вы­сокого напряжения. Системы зажигания в представленной на рис. 3.2 классификационной схеме подразделены по шести основным признакам: способу управления (синхронизации) системы зажига­ния; способу регулирования угла опережения зажигания; способу накопления энергии; типу силового реле (способу коммутации пер­вичной цепи катушки зажигания); способу распределения импуль­сов высокого напряжения по цилиндрам двигателя; типу защиты от радиопомех.

По способу управления системы зажигания делят на системы с контактным управлением (контактные) и системы с бесконтактным управлением (бесконтактные). Системам с контактным управлени­ем присущи недостатки, связанные с износом и разрегулировкой контактов, ограниченные скоростные режимы из-за вибрации кон­тактов и т. п. В бесконтактных системах зажигания управление осуществляется специальными бесконтактными датчиками, что по­зволяет избежать указанных недостатков систем с контактным управлением.

Внутри этих двух классов системы отличаются как схемными конструктивными решениями, так и применяемыми электронными коммутирующими приборами, датчиками, способами накопления энергии, регулирования угла опережения зажигания, распределе­нием импульсов высокого напряжения по цилиндрам.

В более простых системах зажигания для регулирования угла опережения используются механические центробежный и вакуум­ный автоматы, которые реализуют весьма простые зависимости. Механические автоматы со временем изнашиваются, что приводит к погрешности момента искрообразования и ухудшению процесса сгорания рабочей смеси.

Дополнительные погрешности возникают также и в результате использования механической понижающей передачи от коленчато­го вала двигателя к распределителю.

Рис. 3.2.

В последнее время благодаря большим достижениям в области электроники и микроэлектроники создаются системы зажигания, в которых полностью отсутствуют механические устройства управле­ния, а следовательно, и ограничения, свойственные им. Эти систе­мы, осуществляющие управление моментом зажигания по большо­му числу параметров, приближая угол опережения к оптимальному, получили общее название - системы с электронным регулировани­ем угла опережения зажигания. Среди способов реализации этих систем можно выделить два: аналоговый и цифровой. Цифровые системы зажигания благодаря развитию технологии производства Цифровых интегральных схем средней и большой степеней инте­грации являются наиболее совершенными. Одним из последних Достижений в этой области являются микропроцессорные системы.

Применение электроники позволяет полностью исключить меха­нические узлы, например вращающийся высоковольтный распределитель энергии. Функцию распределителя исполняют многовы­водные (на 2, 4, 6 выводов) катушки зажигания или катушечные мо­дули, управляемые контроллером. В системах со статическим рас­пределением энергии благодаря отсутствию вращающегося бегунка и связанного с ним искрения значительно ниже уровень электро­магнитных помех.

В ряде случаев, например на автомобилях высокого класса, требуется максимальное снижение уровня помех радиоприему, те­левидению и средствам связи как на самом автомобиле, так и на внешних объектах. С этой целью высоковольтные детали и прово­да, а также сами узлы системы зажигания экранируются. Такие сис­темы зажигания называются экранированными.

Все системы зажигания разделяются также на две группы, отли­чающиеся способами накопления энергии (в индуктивности или ем­кости) и способами коммутации первичной цепи катушки зажигания (типом силового реле). На автомобильных двигателях широкое применение нашли системы зажигания с накоплением электромаг­нитной энергии в магнитном поле катушки, использующие контакт­ные или транзисторные прерыватели. В тиристорных системах за­жигания энергия для искрового разряда накапливается в конденса­торе, а в качестве силового реле применяется тиристор. В этих сис­темах катушка зажигания не накапливает энергию, а лишь преобра­зует напряжение. Характерной особенностью тиристорных систем зажигания является высокая скорость нарастания вторичного на­пряжения, поэтому пробой искрового промежутка свечи надежно обеспечивается даже при загрязненном и покрытом нагаром изоля­торе свечи. Кроме того, в тиристорных системах вторичное напря­жение может быть практически постоянным при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя до максимальной, так как конденсатор успевает полностью зарядиться на всех режимах ра­боты двигателя. Однако тиристорные системы зажигания имеют сравнительно малую продолжительность индуктивной составляю­щей искрового разряда (не более 300 мкс), что приводит к ухудше­нию воспламеняемости и сгорания рабочей смеси в цилиндрах дви­гателя на режимах частичных нагрузок. Многочисленными исследо­ваниями установлено, что в режимах частичных нагрузок и при ра­боте двигателя на сильно обедненных рабочих смесях требуется продолжительность индуктивной составляющей искрового разряда не менее 1,5-2 мс, что достаточно просто реализуется в системах зажигания с накоплением энергии в индуктивности. Последние дос­тижения в области создания транзисторных систем зажигания, в частности применение принципа нормирования времени накопле­ния энергии, позволили практически устранить такие недостатки индуктивных систем, как большая зависимость вторичного напря­жения от шунтирующего сопротивления на изоляторе свечи и от частоты вращения коленчатого вала.

Перечисленные достоинства и простота реализации предопре­делили широкое использование систем зажигания с накоплением энергии в индуктивности на автомобильных двигателях. Системы зажигания с накоплением энергии в емкости нашли широкое при­менение на газовых и высокооборотных мотоциклетных двигате­лях, которые не критичны к длительности искрового разряда.

Раз­личают следующие системы зажигания:

Ø батарейная с механическим пре­рывателем, или классическая;

Ø контактно-транзисторная;

Ø контактно-тиристорная;

Ø бесконтактно-транзисторная; цифровая с механиче­ским распределителем; микропроцессорная система управления автомобильным двигателем (МСУАД).