ᐉ Системы зажигания с датчиком Холла
Магнитоэлектрический датчик Холла получил свое название по имени Э. Холла американского физика, открывшего в 1879 г. важное гальваномагнитное явление.
Элемент Холла представляет собой тонкую пластинку, выполненную из полупроводникового материала (кремний, германий), с четырьмя электродами. Если через такую пластинку проходит ток I и на нее одновременно действует магнитное поле, вектор магнитной индукции В которого перпендикулярен плоскости пластинки, то на параллельных направлению тока гранях возникает э.д.с. Холла, которое определяется по следующему выражению:
Uн = кхIВ/d,
кх – постоянная Холла, зависящая от материала пластинки; d – толщина пластинки
Рис. Принцип работы элемента Холла:
1 – магнит; 2 – пластинка из полупроводникового материала
Через пластинку пропускается ток примерно 30 мА, тогда как напряжение Холла составляет 2 мВ, увеличиваясь с ростом температуры.
Пластинка обычно представляет одно целое с интегральной схемой, осуществляемой усиление и формирование сигнала.
Если между магнитом и полупроводником поместить перемещающийся экран с прорезями, получим импульсный генератор Холла.
Схема прерывателя-распределителя с датчиком Холла представлена на двух следующих рисунках.
Рис. Принцип работы датчика Холла:
1 – постоянный магнит; 2 – ротор; 3 – элемент Холла; 4 – операционный усилитель; 5 – формирователь импульсов; 6 – выходной каскад; 7 – блок стабилизации
Магнитное поле создается постоянным магнитом 1, а прерывание магнитного поля осуществляется ротором (экраном) 2 с окнами, укрепленным на валике распределителя. При прохождении окна ротора около постоянного магнита силовые линии его магнитного поля пронизывают поверхность элемента Холла и на его выходе возникает ЭДС. Если воздушный зазор между магнитом и элементом Холла перекрывается шторкой, магнитное поле замыкается на шторку экрана и не попадает на элемент Холла.
Рис. Схема прерывания магнитного потока:
1 – датчик Холла; 2 – держатель датчика; 3 – воздушный зазор; 4 – магнитный поток; 5 – ротор
Количество шторок и окон экрана соответствует количеству цилиндров двигателя. Ширина шторки экрана соответствует углу, при котором выходной транзистор коммутатора пропускает ток через первичную обмотку зажигания.
Учитывая небольшое напряжение, вырабатываемое элементом Холла, оно обрабатывается и усиливается.
Операционный усилитель 4 усиливает сигнал датчика и через формирователь импульсов 5 подает сигнал на базу выходного транзистора 6 и открывает его. Для исключения влияния на выходной сигнал датчика колебаний напряжения сети и температуры в схеме датчика имеется блок стабилизации 7.
При нахождении шторки экрана в щели воздушного зазора, величина магнитного потока резко падает, вследствие замыкании магнитного потока на шторку.
Рис. Импульсы датчика Холла:
В – магнитная индукция; Uн – напряжение, вырабатываемое элементом Холла; Ug – напряжение, вырабатываемое датчиком Холла; I – ток первичной обмотки катушки зажигания; tz – момент зажигания электрической искры; а – изменение магнитной индукции; б – изменение напряжения, вырабатываемого элементом Холла; в – изменение напряжения, вырабатываемого датчиком Холла; г – изменение силы тока первичной катушки зажигания.
Напряжение, вырабатываемое элементом Холла Uн, поступает на операционный усилитель, где происходит усиление сигнала. После этого ток поступает на формирователь импульсов и там происходит переработка из аналогового сигнала в цифровой. Затем полученный цифровой сигнал поступает на выходной каскад и окончательно усиливается до величины напряжения Ug, достаточного для работы транзисторного коммутатора. При этом напряжение Ug за счет инверсии выходного каскада вырабатывается в момент отсутствия напряжения Uн с входа элемента Холла, т.е. в момент перекрытия шторкой экрана воздушного зазора, что соответствует напряжению Uн ниже 0,4 В. В таком положении экрана транзистор выходного каскада Т0 находится в открытом состоянии, при этом от коммутатора через транзистор Т0 проходит ток и при этом база транзистора Т1 соединяется с массой.
Рис. Электрическая схема коммутатора и датчика Холла:
1 – датчик Холла; 1а – выходной сигнал; 2 – коммутатор; 3 – замок зажигания; 4 – дополнительный резистор; 5 – шунтирование дополнительного резистора; 6 – катушка зажигания
Учитывая, что проводимость транзистора Т1 n-p-n, отсутствие положительного потенциала этого транзистора приводит к его закрытию.
В результате этого прекращается подача положительного потенциала на базу В через резистор R4 и коллекторно-эмитерный переход транзистора Т1. При этом ток не проходит через резистор R7 и база В включения транзисторов Т2/Т3 замыкается на массу. Учитывая проводимость этих транзисторов n-p-n, отсутствие положительного заряда на базе В, транзисторы закрываются и ток в первичную обмотку катушки зажигания не поступает. При выходе экрана из воздушного зазора напряжение с элемента Холла достигает 0,4В и через первичную обмотку катушки зажигания начинает протекать ток.
В момент попадания зуба ротора в зазор датчика на выходе датчика создается напряжение Umax примерно на 3 В меньше напряжения питания. Если через зазор датчика проходит прорезь ротора, напряжение на выходе датчика Umin близко к нулю (не более 0,4 В). Отношение периода Т к длительности Ти (скважность) равна трем. Напряжение питания датчика соответствует напряжению бортовой сети и находится в пределах 8…14 В.
Для преобразования управляющих импульсов бесконтактного датчика в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания применяются коммутаторы.
Коммутатор преобразует управляющие импульсы датчика в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания. Коммутатор соединен с генератором импульсов (бесконтактным датчиком) тремя проводниками. Коммутатор управляет зажиганием в зависимости от частоты вращения валика датчика-распределителя, напряжения аккумулятора, полного сопротивления катушки зажигания и при любых режимах работы двигателя выдает импульсы напряжения постоянной величины. Во время прохождения положительного импульса (напряжение Umax ) от бесконтактного датчика происходит постепенное ( в течении 4…8 мс) нарастание тока в первичной обмотке катушки зажигания до максимальной величины В равной 8…9 А. В момент, когда напряжение на выходе датчика падает до Umin , выходной транзистор коммутатора закрывается и ток через первичную обмотку катушки зажигания резко прерывается. В результате во вторичной обмотке индуцируется импульс высокого напряжения.
Отдельно элементы прерывателя-распределителя с датчиком Холла показаны на рисунке.
Пластинка и остальные составляющие датчика Холла устанавливается внутри пластмассового корпуса, залитого смолой. Датчик Холла неразборный и не подлежит ремонту. Для соединения с коммутатором датчик Холла имеет 3 вывода.
Рис. Элементы прерывателя-распределителя с датчиком Холла:
1 – ротор: 2 – шторка; 3 – держатель датчика Холла; 4 – постоянный магнит и датчик Холла; 5 – воздушный зазор
Датчик-распределитель выдает управляющие импульсы низкого напряжения и распределяет импульсы высокого напряжения по свечам зажигания. Он имеет центробежный и вакуумный регуляторы опережения зажигания. Бесконтактный датчик в сборе с опорной пластиной имеет возможность поворачиваться в зависимости от разряжения, подводимого к вакуумному регулятору.
Катушка зажигания, адаптированная к данной системе зажигания, установлена рядом с коммутатором. Она преобразует прерывистый ток низкого напряжения (12 В) в ток высокого напряжения (20…25 кВ) необходимый для пробоя воздушного зазора между электродами свечей зажигания.
Катушка имеет в верхней части отверстие, закрытое пробкой диаметром 5.5 мм для защиты катушки от избыточного внутреннего давления. Пробка выталкивается из отверстия при росте давления вследствие повышения температуры из-за короткого замыкания.
Бесконтактная система зажигания
Бесконтактная система зажигания
Система зажигания с магнитоэлектрическим генераторным датчиком, предназначенная для 8-цилиндровых двигателей, содержит электронный коммутатор 13.3704, датчик-распределитель 24.3706, добавочный резистор 14.3729 и катушку зажигания Б116. Магнитоэлектрический датчик конструктивно объединен с высоковольтным распределителем.
Работает система зажигания следующим образом. При включенном выключателе S и неработающем двигателе транзистор VT1 (КТ630Б) закрыт, так как его база и эмиттер имеют одинаковый потенциал.
При закрытом транзисторе VT1 потенциал базы транзистора VT2 (КТ630Б) выше потенциала эмиттера и по переходу база-эмиттер протекает ток управления по цепи: положительный вывод аккумуляторной батареи — контакты выключателя зажигания — положительный вывод добавочного резистора — положительный вывод коммутатора — дроссель-диод VD6 — резисторы R5 и R6 — переход база-эмиттер транзистора VT2 — резисторы R10 и R11 — корпус автомобиля — отрицательный вывод аккумуляторной батареи. Протекающий ток управления открывает транзистор VT2, что в свою очередь приводит к появлению тока управления транзистора VT3 (КТ809А) и его открытию, а затем и к открытию транзистора VT4 (КТ808А). При этом через коллектор-эмиттер транзистора VT4 пойдет ток по цепи: положительный вывод аккумуляторной батареи — контакты выключателя зажигания — добавочный резистор — первичная обмотка катушки зажигания — диод VD7 — коллектор-эмиттер транзистора VT4 — корпус автомобиля — отрицательный вывод аккумуляторной батареи. При этом в магнитном поле катушки зажигания накапливается электромагнитная энергия.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Рис. 1. Принципиальная схема бесконтактной системы зажигания с магнитоэлектрическим датчиком
При прокручивании коленчатого вала двигателя стартером в магнитоэлектрическом датчике вырабатывается переменное напряжение, которое поступает на вывод Д коммутатора. С вывода Д сигнал датчика через диод VD1 (КДЮ2А) и цепь R1C3 поступает на базу транзистора VTl. Диод VD1 пропускает с датчика импульсы только положительной полярности. Цепь R1C3 служит для исключения электрического угла опережения зажигания, присущего магнитоэлектрическим датчикам при изменении частоты вращения. Поступивший на базу транзистора VT1 положительный импульс вызывает увеличение потенциала базы по отношению к эмиттеру. В результате в транзисторе VT1 будет протекать ток управления по цепи: обмотка датчика — диод VD1 — цепь R1C3 — переход база-эмиттер транзистора VT1 — корпус автомобиля — обмотка датчика.
Запирание транзистора VT4 приводит к резкому прекращению первичного тока в катушке зажигания и возникновению высокого напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания, которое через распределитель подводится к соответствующей свече зажигания.
Затем после исчезновения импульса с датчика транзистор VT1 закроется, а транзисторы VT2, VT3 и VT4 откроются, и в магнитном поле катушки зажигания будет опять накапливаться электромагнитная энергия.
Транзисторный коммутатор содержит целый ряд дополнительных элементов, служащих для защиты и улучшения условий работы схемы. Стабилитрон VD5 (К.С980А) и конденсатор С7 защищают схему от напряжения, индуктируемого в первичной обмотке катушки зажигания. Диод VD3 (КД102А) ограничивает амплитуду импульса с датчика и, таким образом, защищает переход база-эмиттер транзистора VT1 от пробоя.
Защита транзисторного коммутатора от перенапряжений питания осуществляется схемой, состоящей из стабилитрона VD2 (КС515А), стабилитрона VD4 (КС 119А) и резисторов R2 и R3.
При повышении напряжения питания до 17—18 В напряжение на стабилитроне VD2 будет больше напряжения стабилизации и на базу транзистора VT1 поступит положительное смещение относительно эмиттера. Независимо от импульсов датчика транзистор VT1 откроется, а транзисторы VT2, VT3 и VT4 закроются и двигатель внутреннего сгорания остановится.
Транзисторный коммутатор 13.3734 размещен в ребристом корпусе, отлитом из алюминия.
Коммутатор имеет три вывода:
— вывод Л — для соединения с низковольтным выводом датчика-распределителя;
Катушка зажигания Б116 по схеме выполнена с электрически разделенными обмотками, как и катушка Б114 для контактно-транзисторной системы зажигания, и отличается от последней обмоточными данными.
Добавочный резистор 14.3729 состоит из двух секций из нихро-мовых спиралей, которые размещены в металлическом корпусе.
Выводы, к которым присоединены концы секций, имеют маркировку « + ». Величина сопротивления секции между выводами « + » и С составляет 0,71 Ом, а секции между выводами С и К — 0,52 Ом.
Датчик-распределитель 24.3706 (рис. 2) предназначен для управления работой транзисторного коммутатора, распределения импульсов высокого напряжения по свечам зажигания в необходимой последовательности, для автоматического регулирования момента искрообразования в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя, а также для установки начального момента зажигания.
В корпусе датчика-распределителя расположены следующие основные узлы: магнитоэлектрический генераторный датчик со статором и ротором, центробежный регулятор, вакуумный регулятор. Корпус отлит из алюминиевого сплава, в хвостовой его части расположена пластина октан-корректора, предназначенного для ручной регулировки начального момента искрообразования и крепления датчика-распределителя на двигателе.
Привод датчика-распределителя осуществляется через присоединительный шип, который закреплен на валике.
Для смазки подшипника валика упорного подшипника в корпусе установлена пресс-масленка.
Датчик состоит из ротора и статора. Ротор представляет собой кольцевой постоянный магнит с плотно прижатыми к нему сверху и снизу 8-полюсными обоймами. Обоймы жестко закреплены на втулке, на верхнюю часть которой установлен бегунок высоковольтного распределительного устройства. В нижней части втулки имеется паз, в который входит выступ втулки, жестко закрепленной на поводковой пластине ротора.
Рис. 2. Датчик-распределитель 24.3706
Статор датчика представляет собой обмотку, заключенную в 8-полюсные пластины. Соединены пластины между собой заклепками. Статор имеет один изолированный вывод, расположенный на корпусе распределителя. Второй конец обмотки электрически связан с корпусом. Статор посредством опор установлен на подвижной пластине, жестко закрепленной во внутренней обойме подшипника. Внешняя обойма подшипника закреплена неподвижно относительно корпуса. Подвижная пластина шарнирно связана с тягой вакуумного регулятора.
Таким образом, центробежный регулятор обеспечивает изменение опережения зажигания, поворачивая ротор датчика относительно статора, а вакуумный регулятор, — поворачивая статор относительно ротора.
Высоковольтное распределительное устройство содержит крышку с девятью выводами. С внутренней стороны в центральном выводе размещен подвижной комбинированный уголек типа ДСНК, обеспечивающий электрический контакт между центральным выводом и электродом бегунка. Далее через электроды высокое напряжение последовательно поступает на восемь высоковольтных выводов, расположенных по окружности крышек и служащих для присоединения проводов высокого напряжения от свечей зажигания. Уголек 8 обладает активным сопротивлением 6—15 кОм и, кроме коммутации тока высокого напряжения, служит для подавления радиопомех.
Для установки начального угла опережения зажигания на роторе и статоре датчика нанесены метки 20. Метки должны совпадать при положении коленчатого вала двигателя, соответствующем моменту искрообразования в первом цилиндре.
Система зажигания с датчиком Холла, предназначенная для 4-цилиндровых двигателей, содержит электронный коммутатор 36.3734, датчик-распределитель 40.3706 и катушку зажигания высокой энергии 27.3705.
Основное отличие этой системы зажигания от других отечественных бесконтактных и контакт-нотранзисторных систем состоит в том, что в ее катушке зажигания накапливается в 1,5— 2 раза большая электромагнитная энергия. При этом рассеиваемая мощность уменьшена в 2—3 раза, что позволило разработать электронный коммутатор в интегральном исполнении с меньшими габаритами и улучшить удельные показатели катушки зажигания. В данной системе энергия искрового разряда увеличена до 50 мДж по сравнению с 20—35 мДж в других применяемых системах зажигания. Основная цель, которая преследуется при разработке высокоэнергетических систем зажигания, — обеспечение работы двигателя на сильно обедненных рабочих смесях, что в конечном итоге приводит к уменьшению расхода топлива.
Рис.
3. Вторичное напряжение, развиваемое системой зажигания с полупроводниковым датчиком
Развиваемое системой зажигания вторичное напряжение имеет коэффициент запаса 1,5—2,3, что соответствует современным требованиям к системам зажигания.
Указанные преимущества системы зажигания с датчиком Холла достигнуты благодаря регулированию времени накопления энергии в катушке зажигания в зависимости от частоты вращения двигателя и напряжения бортовой сети. Принципиальная схема этой системы зажигания показана на рис. 4, а, а диаграмма, поясняющая принцип ее работы,— на рис. 4, б.
Рис. 4. Принципиальная схема бесконтактной системы зажигания с полупроводниковым датчиком (а) и диаграмма (б), поясняющая принцип ее работы
Датчик Холла имеет щелевую конструкцию. С одной стороны щели расположен чувствительный элемент со схемой, а с другой — постоянный магнит. В щели движется шторка цилиндрической формы. Благодаря имеющимся в ней окнам шторка периодически перекрывает магнитный поток, действующий на чувствительный элемент.
Шторка расположена на одном валу с распределительным механизмом. Привод вала осуществляется от коленчатого вала двигателя.
Сигнал с датчика поступает в электронный коммутатор, который регулирует время протекания тока в первичной цепи катушки зажигания по заданному закону в функции частоты вращения двигателя и напряжения бортовой сети; ограничивает импульсы напряжения в первичной цепи катушки зажигания; обеспечивает необходимую величину тока в первичной цепи для получения заданных выходных параметров системы зажигания; ограничивает ток первичной цепи при достижении им максимального значения; прерывает первичный ток при замкнутых контактах выключателя зажигания S и неработающем двигателе.
Коммутатор содержит:
— входной инвертор, выполненный на транзисторе 1/77; узел защиты от протекания тока в катушке зажигания при замкнутых контактах выключателя зажигания и неработающем двигателе, выполненный на усилителе А1.Г, интегратор, выполненный на усилителе А 1.2; компаратор, выполненный на усилителе А 1.
3; логический узел, выполненный на транзисторе VT2 и резисторах R23, R24, R25, R26, R28;
— ограничитель тока, выполненный на усилителе А 1.4 и индикаторных резисторах R36 и R37;
— выходной усилитель, выполненный на транзисторах VT3 и VT4; стабилизатор напряжения питания, выполненный на резисторе R30 и стабилитроне VD4\
— стабилизатор напряжения питания компараторов А1.3 и А1.4, выполненный на резисторе R18 и стабилитроне VD3.
При вращении коленчатого вала и замкнутых контактах S с датчика Холла (точка а на рис. 5.12, а) на базу транзистора VT1 поступают импульсы прямоугольной формы (диаграмма а на рис. 5.12, б). Транзистор VT1 инвертирует поступающие импульсы, формируя на выходе (точка б на рис. 5.12, а) сигнал б (диаграмма б на рис. 5.12,6), который управляет процессом заряда-разряда интегратора, собранного на усилителе А1.2. Включение конденсатора СЗ в цепь обратной связи усилителя обеспечивает линейный характер зарядно-разрядного процесса. На второй вход усилителя А 1.
2 с делителя напряжения R6—R7 через резистор R9 подается опорный сигнал U0ni, знак которого противоположен-знаку сигнала б. Пока с инвертора на вход интегратора поступает сигнал б, происходит заряд конденсатора. Максимальный уровень напряжения заряда зависит от параметров цепочки R4—R5—R8— СЗ. Резистор R5 является подстроечным при регулировании максимального уровня напряжения заряда. Процесс заряда конденсатора СЗ заканчивается в момент, соответствующий спадающему фронту управляющего сигнала б и нарастающему фронту сигнала а датчика. Процесс разряда определяется цепочкой R6—R7— gg—СЗ, параметры которой подбираются таким образом, чтобы он закончился раньше, чем проходит новый управляющий сигнал на заряд.
Сигнал г с компаратора поступает на вход схемы сравнения, в которую входит транзистор VT2 и резисторы R23, R24, R25, R26, R28, на который поступает также сигнал б с инвертора. Эти сигналы формируют начало и конец сигнала е на выходе логической схемы. Продолжительность сигнала е определяет угол замкнутого состояния выходного транзистора VT4.
Пока сигнал б или г поступает на базу транзистора VT2, он открыт, а потенциал в точке е равен нулю, так как она через цепь коллектор-эмиттер открытого транзистора VT2 связана с корпусом. Когда управляющие сигналы исчезают, транзистор VT2 закрывается и на базе транзистора VT3 через резистор R28 появляется управляющий сигнал е.
Появление сигнала е приводит к открытию выходного каскада VT3—VT4, вследствие чего происходит нарастание тока /к в первичной цепи катушки зажигания. В случае если ток в первичной цепи достигает предельной величины, например при малых частотах вращения, начинает работать схема ограничения тока. Функцию ограничителя тока выполняют усилитель А1.4 и резисторы R36 и R37, включенные параллельно, с суммарным сопротивлением 0,05 Ом. Возрастающий первичный ток, протекая по резисторам R36 и R37, создает на них падение напряжения, уровень которого сравнивается компаратором на усилителе А1.4 с опорным напряжением Uonз, которое определяется делителем напряжения R13—R15 и резистором R17.
Опорное напряжение t/onз соответствует заданному току ограничителя. Для более точного задания опорного напряжения параллельно резистору R15 включен подстроечный резистор R16. Когда напряжение, поступающее с резисторов R36 и R37 через резистор R12 на компаратор, становится равным сигналу иопз, происходит срабатывание компаратора А 1.4 и с его выхода в точке д появляется сигнал д. Появление сигнала д через резистор R26 на базе транзистора VT2 вызывает его приоткры-вание, уменьшая при этом величину сигнала е (диаграмма е на рис. 5.12, б). Другими словами, приоткрытый транзистор VT2 шунтирует вход (базу) транзистора VT3, уменьшая при этом ток базы транзистора. Это приводит к переходу транзистора VT3 из режима насыщения (полностью открыт) в активный режим. При этом транзистор VT4 также переходит в активный режим, на его переходе коллектор-эмиттер создается падение напряжения, благодаря которому фиксируется заданный уровень тока первичной цепи.
Узел защиты от протекания тока в катушке зажигания при замкнутых контактах S и неработающем двигателе выполнен с использованием усилителя А1.
У, являющегося интегратором. Если в состоянии покоя с датчика Холла поступает импульс, то в точке б импульс отсутствует, и конденсатор С4 узла защиты начинает заряжаться внутренними паразитными токами схемы, что достигается специальным включением схемы усилителя. Через 2—5 с на выходе усилителя формируется напряжение, которое, поступая через резистор R25 на вход транзистора VT2, приводит к его открытию и, как следствие, к выключению выходного каскада, который обесточивает первичную цепь катушки зажигания. Время заряда конденсатора С4 выбирается таким большим, что при минимальной частоте двигателя напряжение на выходе интегратора не превышает 0,15 В за время отсутствия сигнала в точке б, что не влияет на работу логической схемы. Когда же появляется нарастающий фронт нового импульса б, конденсатор начинает разряжаться по цепи резисторы R0—R11 — диод VD2. Параметры цепи разряда подбираются так, что конденсатор С4 разряжается очень быстро.
Регулирование времени накопления энергии в катушке зажигания происходит следующим образом.
Как видно из диаграммы в с увеличением частоты вращения двигателя (п0гР> ri\> по) напряжение на выходе интегратора А 1.2 в функции угла поворота коленчатого вала двигателя а нарастает медленно. Это объясняется тем, что с увеличением частоты вращения коленчатого вала увеличивается частота вращения шторок и становится меньше продолжительность заряда конденсатора СЗ. По указанной причине в момент перехода конденсатора СЗ из режима заряда в режим разряда напряжение на нем будет уменьшаться с увеличением частоты вращения. Следовательно, как видно из диаграммы в, с увеличением частоты вращения разрядная ветвь раньше (по углу поворота) уменьшится до величины опорного напряжения Uопг, раньше исчезает сигнал г, появится сигнал д, откроется выходной каскад и начнет протекать ток /к в первичной цепи катушки зажигания.
Регулирование времени накопления начинается с частоты по, соответствующей минимальной частоте вращения коленчатого вала, до частоты вращения п0Гр. При дальнейшем увеличении частоты напряжение заряда конденсатора не превышает напряжения Uоп2- При этом компаратор на усилителе А1.
3 блокируется и сигнал е на выходе схемы сравнения совпадает по фазе с сигналом датчика а и инвертированным сигналом б.
Кроме нормирования времени накопления энергии в функции частоты вращения коленчатого вала осуществляется регулирование в функции напряжения питания. Это осуществляется за счет включения на входы компаратора А 1.3 резисторов смещения R21 и R22. При этом опорный уровень компаратора также является функцией напряжения питания. Чем выше уровень напряжения питания, тем ниже опорный уровень компаратора А1.3.
В схему коммутатора 36.3734 входит также ряд дополнительных элементов. Диод VD7 защищает выходной транзистор от пе-реполюсовки источника питания. Стабилитрон VD5 и делитель напряжения R31—R35 защищают выходной транзистор от импульсов перенапряжения, возникающих в первичной обмотке катушки зажигания. Если импульс перенапряжения превышает допустимый уровень, то на делителе R31—R35 формируется напряжение, при котором стабилитрон VD5 пробивается. Выходной транзистор VT4 при этом открывается на время действия импульса, а напряжение, приложенное между коллектором и эмиттером транзистора VT4, не превышает допустимого.
Схема содержит источник стабилизированного питания на резисторе R30 и стабилитроне VD4, стабилизатор напряжения R18—VD3 компараторов А1.3 и А1.4, диод VD6 защиты от пере-полюсовки источника питания и конденсаторы С1, С2, С3 в цепи питания для защиты схемы и датчика от паразитных импульсов, возникающих в бортовой сети.
Схема коммутатора 36.3734 реализована на дискретных элементах с применением специально разработанной микросхемы К14014Д1, в которую входят четыре усилителя. В качестве выходного применен также специально разработанный транзистор КТ848А. Коммутатор имеет шесть рабочих выводов, которые не маркируются. Три вывода предназначены для присоединения к датчику и по одному — на корпус автомобиля, к катушке зажигания и для питания коммутатора.
Датчик-распределитель 40.3706 горизонтального типа имеет корпус, отлитый из алюминиевого сплава. Привод датчика-распределителя осуществляется через муфту и валик, на противоположном конце которого установлен ротор. Распределение высокого напряжения по свечам зажигания осуществляется посредством пяти выводов, расположенных на крышке.
Крышка крепится к корпусу тремя винтами. Высоковольтная часть устройств отделена от остальной конструкции перегородкой. Валик вращается во втулке и шаровом вкладыше. Сальник препятствует попаданию масла во внутреннюю часть корпуса. Шаровой вкладыш установлен в неподвижной пластине. Подвижная пластина, к которой присоединена тяга от вакуумного регулятора, может поворачиваться вместе с внутренней обоймой подшипника, наружная обойма которого закреплена в неподвижной пластине. На подвижной пластине закреплен полупроводниковый датчик с магнитом. Три вывода датчика проводами соединены с выводами штекера. В прорези датчика вращается замыкатель (шторка), которая втулкой жестко соединена с поводковой пластиной центробежного регулятора.
Рис. 5. Датчик-распределитель 40.3706
Таким образом, при работе центробежного регулятора поводковая пластина поворачивает замыкатель относительно датчика, а при работе вакуумного регулятора датчик вместе с подвижной пластиной поворачивается относительно замыкателя.
Катушка зажигания 27.3705 аналогична по конструкции катушке зажигания контактной системы зажигания. Соединение обмоток выполнено по автотрансформаторной схеме. Особенностью конструкции является относительно низкое сопротивление первичной обмотки (0,5 Ом), что позволяет получать стабильные выходные характеристики при уменьшении напряжения питания до 6 В. В конструкции предусмотрена защита катушки зажигания от взрыва при выходе из строя электронного коммутатора.
Все высоковольтные детали системы изготовлены из специальной пластмассы типа стеклонаполненного полибутилентерефтала-та, дугостойкой, выдерживающей с большим запасом развиваемое системой высокое напряжение.
В бесконтактных системах зажигания момент подачи искры определяется моментом подачи сигнала, который вырабатывает бесконтактный датчик. Таким датчиком может быть любой преобразователь угла поворота коленчатого вала двигателя в какой-либо электрический сигнал. На отечественных автомобилях нашли применение бесконтактные системы зажигания с магнитоэлектрическим или полупроводниковым датчиком.
Рис. 6. Схема бесконтактной системы зажигания
Принципиальная схема бесконтактной системы зажигания с магнитоэлектрическим датчиком показана на рис. 6. Датчик состоит из постоянного магнита и обмотки. При вращении магнита в обмотке датчика индуктируется переменная э. д. с. При положительном значении напряжения появляется ток управления транзистором, проходящий по цепи: обмотка датчика — переход база Б — эмиттер Э — обмотка датчика. Транзистор открывается и от аккумуляторной батареи через первичную обмотку катушки зажигания и переход коллектор К — эмиттер Э транзистора будет проходить ток. При отрицательном значении напряжения транзистор закрывается, ток в первичной обмотке W1 прерывается и во вторичной обмотке W2 индуктируется э. д. с. большой величины, создавая искру между электродами свечи.
Таким образом, за один оборот магнита датчика в обмотке индуктируются один положительный и один отрицательный импульсы э. д. с. и транзистор один раз откроется и один раз закроется, т.
е. в катушке зажигания создастся один импульс высокого напряжения. Для многоцилиндрового двигателя число пар полюсов магнита датчика должно соответствовать числу цилиндров двигателя. Выключатель обеспечивает включение и выключение системы зажигания.
На легковых автомобилях семейства ВАЗ-2108, -2109 бесконтактная система зажигания получила практическое применение, и в ближайшее время она будет устанавливаться на грузовых автомобилях ЗИЛ-4314-10, ГАЗ-53-12, УАЭ-3151 и др.
Рекламные предложения:
Читать далее: Система электропуска
Категория: — Техническое обслуживание автомобилей
Главная → Справочник → Статьи → Форум
Система зажигания с датчиком на эффекте Холла
Система зажигания BOSCH с датчиком на эффекте Холла
В этой короткой статье по ремонту автомобилей вы можете найти технические данные о системах зажигания Bosch предыдущего поколения с датчиком на эффекте Холла, встроенным в замок зажигания.
распределитель.
Схемы подключения, компоновка триггерной коробки, входные и выходные зажимы, форма сигнала выходного напряжения, а также процедуры тестирования и другие спецификации в основном предназначены для техников по ремонту автомобилей или любителей-сделай сам, чтобы получить простой способ для более точных диагностика ремонта, т.е. как руководство для выявления возможных неисправностей, связанных с этими типами систем зажигания.
Рисунок 1) Схема подключения 7-контактного триггерного блока Bosch с датчиком Холла:
TB: 7-контактный триггерный блок (также известный как электронный блок управления зажиганием или модуль зажигания), SP: свеча зажигания, ID: распределитель зажигания с датчиком Холла датчик эффекта,
IC: катушка зажигания, B: аккумулятор автомобиля, S: выключатель зажигания и стартера.
Клеммы катушки зажигания:
Клемма 1: (катушка зажигания, распределитель, низкое напряжение) отрицательный зажим,
Клемма 15: (аккумулятор + через выключатель зажигания) является положительным зажимом и подключается к клемме 1 с помощью витка провода внутри катушки (первичной обмотки), который несколько раз оборачивает магнитный сердечник с помощью толстого провода,
Клемма 4: (зажигание катушка, распределитель, высокое напряжение) также подключается к выводу 1 более тонким проводом (вторичная обмотка), намотанным в 100 раз больше, чем первичный провод.
Прочие клеммы:
Клемма 30: от аккумулятора (+) напрямую,
Клемма 31: возврат к аккумулятору (-) или напрямую к массе,
Клемма 50: управление стартером.
Рисунок 2) Расположение клемм коробки пускового механизма зажигания:
1) выходной зажим: 1 индикатор катушки зажигания, 2) входной зажим: 31 (масса),
3) -Vcc: отрицательный (-) полюс питания датчика,
4 ) входной зажим: 15 АКБ+ через замок зажигания,
5) +Vcc: положительный (+) полюс питания датчика, 6) сигнал от датчика
Рисунок 3) Сигнал выходного напряжения и конструкция распределителя
Рисунок 4) Крыльчатка датчика Холла закрыта и открыта
A: Когда пусковое колесо закрыто, сигнал Us = 12 вольт
B: Когда пусковое колесо открыто, сигнал составляет 0 вольт
Процедуры диагностики и проверки
Следующие шаги должны помочь вам диагностировать неисправность систем зажигания этого типа:
• Включите зажигание и убедитесь, что на спусковой механизм подается питание 12 В ( модуль зажигания) между клеммой 4 и клеммой 2.
Также, чтобы убедиться в исправности проводки, проводов и электрических соединений, можно дополнительно проверить наличие +12 вольт на клемме 4 по отношению к массе аккумуляторной батареи, а также на клемме 2 по отношению к положительному (+) полюсу аккумулятора имеется -12 вольт.
• Включите зажигание и проверьте наличие питания 12 В на датчике Холла на штекере датчика между контактами питания (+) и (-).
• Убедитесь в наличии выходного сигнала на контакте выходного датчика при запуске двигателя. Также, чтобы убедиться, что проводка, провода и электрические соединения в порядке, т.е. чтобы убедиться, что сигнал поступает на триггерную коробку, проверьте наличие такого же сигнала на контакте 6 разъема триггерной коробки.
Для проверки могут быть использованы: тестовая светодиодная лампа, электрический мультиметр или осциллограф. Когда используется контрольная светодиодная лампа, во время запуска двигателя светодиод должен быстро мигать в зависимости от оборотов двигателя, но при более высоких оборотах за миганием трудно уследить.
Тогда лучше использовать мультиметр или осциллограф для проверки частоты, а также напряжения сигнала.
• Попробуйте имитировать импульс датчика Холла:
Когда зажигание включено и штекер датчика отсоединен от датчика, импульс можно имитировать, удерживая (часто касаясь) висячий кабель на земле. Итак, если все остальные элементы в порядке, кроме датчика, то у вас должна получиться искра на высоковольтном кабеле.
• Проверьте сопротивление первичной обмотки катушки зажигания между контактами 1 и 15. Значение должно находиться в диапазоне от 0,5 до 1,5 Ом (Ом) в зависимости от типа катушки зажигания.
• Проверьте сопротивление вторичной обмотки катушки зажигания между выводами 1 и 4. В зависимости от типа используемой катушки зажигания показание может варьироваться и должно находиться в диапазоне кОм: от 4 кОм до 9 кОм, в некоторых катушках зажигания типов еще больше.
• Проверьте целостность и состояние проводов, разъемов и клемм. Также проверьте сопротивление высоковольтных проводов свечи зажигания.
В зависимости от типа проволоки значение электрического сопротивления должно сильно различаться, т.е. для медных проволок диапазон измеряется, например, в омах, а для графитовых — в кОм. Итак, чтобы узнать точное значение сопротивления, обратитесь к руководству по эксплуатации для конкретного типа автомобиля.
Не забудьте проверить и состояние остальных деталей, таких как: крышка распределителя, ротор распределителя (большой палец), свечи зажигания и т. д. на наличие физических повреждений, трещин, износа или других подобных повреждений.
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
Спасибо, что прочитали мой пост! Если вам понравилось это чтение или оно оказалось полезным, дайте мне знать, нажмите кнопку «Мне нравится» или оставьте свой комментарий ниже.
Другая статья, связанная с этим: Система зажигания с индуктивным датчиком
Если вы хотите прочитать похожие автомобильные статьи, советы и рекомендации по ремонту или процедуры тестирования, посетите мою страницу статей в LinkedIn:
• Объяснение разъема OBD-II и кодов неисправностей
• Индуктивность и эффект Холла Описание датчиков оборотов
• Описание реле давления моторного масла
• Принципы работы и диагностика топливной форсунки
• Основы и тестирование автомобильных реле
• Основы и тестирование автомобильной тормозной жидкости
• 6 советов по подготовке автомобиля к летнему вождению
• Что означают сигнальные лампы на приборной панели?
• Маркировка шин для легковых автомобилей и ее значение
Разработано и опубликовано Кириллом Муцевским
Автомобильный инженер с более чем 15-летним опытом работы в:
• Диагностика, техническое обслуживание и ремонт автомобилей
• Помощь на дороге, обучение диагностике и поломкам автомобилей
• Создание гоночных двигателей, модификация двигателей, разработка и тестирование
• Исследования в области двигателей внутреннего сгорания, моторного топлива, моторных масел и присадок
• Продажа шин и легкосплавных дисков, решение гарантийных вопросов
• Написание и публикация автомобильных технических книг, руководств и статей
Если вы хотите прочитать мой будущих сообщений, пожалуйста, нажмите « Follow » или, что еще лучше, отправьте мне приглашение LinkedIn, я рад расширить свою сеть новыми связями.
Датчик Холла
General Motors
Ford
Chrysler
Типовая схема датчика Холла
Многие современные компьютеризированные системы управления двигателем используют датчики Холла, также называемые переключателями на эффекте Холла, для определения скорости и положения коленчатого и распределительного валов. Эти переключатели различаются по конструкции, но схожи в работе. Основные отличия заключаются в напряжениях, при которых они работают, физической конфигурации и расположении на двигателе.
Датчик на эффекте Холла — это очень точный способ для компьютера (увидеть) точное положение или измерить скорость вращающегося вала. В большинстве конструкций используется затвор, который проходит через отверстие в датчике. Отверстие имеет магнитное поле, проходящее от постоянного магнита к электронному переключателю. Когда затвор проходит через магнитное поле,
прерывается, и компьютер фиксирует изменение напряжения.
Когда заслонка находится в проеме, напряжение падает почти до нуля. При выходе затвора из проема напряжение повышается до заданного уровня напряжения. Это напряжение обычно равно напряжению аккумуляторной батареи на двигателях GM, Ford и многих Chrysler. Однако на двигателях Chrysler 3,3 л, 3,8 л и 3,5 л EC отправляет 8-вольтовый источник питания и получает сигнал 5-0 вольт обратно на выходной провод датчика. В некоторых датчиках Холла для генерации сигнала используется движущийся магнит, прикрепленный к звездочке цепи привода ГРМ (GM) или выемкам на гибкой пластине (Chrysler).
General Motors, Ford и Chrysler имеют двигатели, в которых используются двойные датчики Холла в одном узле. Chrysler Turbos имеют два отдельных датчика, установленных на основании распределителя с собственными отдельными трехпроводными разъемами. В двигателях GM и Ford используются двойные датчики Холла в одном узле с одним 4-проводным разъемом. Оба этих датчика имеют общий провод питания 12 вольт и землю.
Два других провода представляют собой выходные провода 12–0 вольт для двух датчиков. GM также использует отдельные датчики коленчатого вала и кулачка в сочетании с безраспределительным зажиганием и синхронизацией последовательного впрыска топлива.
В автомобилях Ford в основном используются датчики Холла для подачи сигнала на модуль толстопленочного зажигания (TFI). Это называется сигналом срабатывания зажигания профиля (PIP) и передается на электронный блок управления (ECA). В системе Ford DIS используется второй датчик (в том же узле) для определения цилиндра номер один. Это называется сигналом идентификации цилиндра (CID).
Компания Chrysler начала использовать датчики Холла с выпуском двигателя Omni/Horizon 1,7 л еще в 1978 году и продолжила использовать их в более поздних моделях. Датчик располагался в распределителе, а заслонка была частью узла ротора. Этот тип работал от 12-вольтовой цепи и отправлял сигнал на электронный модуль зажигания или на компьютер управления искрой.
Позже, в 80-х годах, Chrysler представила систему DIS, а датчики Холла изменили расположение и дизайн. Датчик коленвала, расположенный в корпусе колокола, считывает частоту вращения двигателя, когда датчик проходит 3 группы по 4 метки. Датчик кулачка, расположенный в передней крышке, считывает положение кулачка по мере прохождения насечек на звездочке кулачка. Эти датчики Холла работают от источника питания 8 вольт, а выходной сигнал представляет собой сигнал 5-0 вольт на контроллер двигателя (EC).
Все датчики Холла используют для своей работы три провода. Один провод несет напряжение питания, а второй провод обеспечивает заземление датчика. Оба питаются от модуля зажигания или компьютера. Третий провод (тумблер). Этот провод является выходом датчика на ЭБУ. Напряжение возрастает, обычно до напряжения питания, и падает почти до нуля при движении затвора, как объяснялось ранее. Сигнал представляет собой прямоугольную волну и поэтому не требует аналого-цифрового преобразования для чтения компьютером.
Компьютер измеряет время между импульсами и рассчитывает число оборотов в минуту для топлива и времени.
Проверка датчика Холла проста, если вы понимаете их и имеете цифровой вольтомметр или лабораторный эндоскоп. Самой сложной частью теста будет доступ к проводам датчика. Все технические специалисты должны приобрести хороший набор перемычек, чтобы исследовать разъемы датчика Холла, не повреждая цепь.
Типовая схема датчика Холла
Для правильной работы датчик Холла должен иметь напряжение питания и заземление. Если провод питания, заземления или сигнальный провод разомкнут, датчик не может работать. Короткое замыкание на массу на проводе питания или сигнальном проводе также устраняет сигнал RPM.
AutoHex (автоматический диагностический сканер) — один из лучших профессиональных инструментов сканирования для автомобилей; Autohex Scanner может эффективно и легко тестировать системы автомобиля, используя множество мощных функций, которые помогут вам в диагностике и тестировании.