kitayteka.ru

Высоковольтный контур

В высоковольтном контуре систем зажигания вырабатывается необходимое для зажигания высокое напряжение и подаётся в требуемый момент на свечу зажигания.

Высоковольтный контур систем Motronic может быть выполнен различно:

• высоковольтная цепь с одной катушкой зажигания, одним коммутатором зажигания и распределителем высокого напряжения (динамическое распределение высокого напряжения, ДРВН)

• высоковольтная цепь с индивидуальной катушкой зажигания и коммутатором зажигания на каждый цилиндр (статическое распределение высокого напряжения, СРВН)

• высоковольтная цепь с двухвыводной катушкой зажигания и одним коммутатором зажигания для двух цилиндров (статическое распределение высокого напряжения, СРВН)

Катушка зажигания

Задача

Катушка зажигания накапливает необходимую энергию зажигания и вырабатывает требуемое высокое напряжение для возникновения искры в момент зажигания.

Устройство и функции

Функция катушки зажигания основывается на законе индукции. Она состоит из двух магнитосвязанных медных обмоток (первичной и вторичной обмотки). Накопленная энергия магнитного поля первичной обмотки передаётся на вторичную. Ток и напряжение преобразовываются в зависимости от соотношения чисел витков обмоток (коэффициент трансформации) с первичной на вторичную цепь (рис. 1).

Современные катушки зажигания состоят из замкнутого железного сердечника, составленного из отдельных пластин, и пластмассового корпуса. Внутри него непосредственно на сердечнике расположена первичная обмотка. Снаружи находится вторичная обмотка, которая в целях повышения изоляции изготовлена из кольцевых или камерных обмоток. Корпус в целях изоляции обмоток и сердечника залит эпоксидной смолой. Исполнение и параметры катушек зажигания подбираются соответственно применению.

Коммутатор зажигания

Задача и функции

Коммутатор зажигания с многокаскадными силовыми транзисторами служит для включения и выключения первичного тока через катушку зажигания. Он заменяет ранее применявшийся в системе зажигания прерыватель. Дальнейшей задачей коммутатора зажигания является ограничение первичного напряжения и тока. Ограничение первичного напряжения предотвращает превышение вырабатываемого высокого напряжения, а тем самым повреждение деталей вторичного контура. Ограничение первичного тока поддерживает энергию системы зажигания в предусмотренных пределах. Бывают внутренние (встроенные в блок Motronic) и внешние (расположенные отдельно) коммутаторы зажигания.

Выработка высокого напряжения

Блок Motronic включает коммутатор зажигания на расчётное время замкнутого состояния. В течение этого времени первичный ток катушки зажигания возрастает до заданного уровня.
Величины заданного тока и индуктивности первичной обмотки определяют накопленную в магнитном поле энергию системы зажигания. В момент зажигания коммутатор прерывает электрическую цепь. Во вторичной обмотке катушки зажигания под влиянием изменения магнитного поля индуцируется вторичное напряжение.
Максимально возможное вторичное напряжение зависит от накопленной энергии системы зажигания, качества обмотки и коэффициента трансформации катушки зажигания, нагрузки вторичного контура и ограничения первичного напряжения в коммутаторе зажигания.
Величина вторичного напряжения должна быть в любом случае выше, чем напряжение, требуемое для образования искры на свече зажигания (потребное напряжение зажигания). Искровая энергия для воспламенения смеси должна быть достаточной и на случай последующего искрообразования.
При включении первичного тока на вторичной обмотке индуцируется нежелательное напряжение примерно в 1...2 кВ (напряжение включения); оно имеет полярность, обратную высокому напряжению. Образование искры на свече (искра включения) происходить не должно.
При системах с динамическим распределением высокого напряжения возникновение искры включения эффективно подавляется за счёт включения искрового промежутка распределителя. При статическом распределении высокого напряжения с индивидуальной катушкой зажигания диод в цепи высокого напряжения предотвращает искру включения. При статическом распределении высокого напряжения с двухвыводной катушкой зажигания за счёт высокого пробойного напряжения последовательного включения двух свечей зажигания появление искры включения подавляется без дополнительных мероприятий.

Распределение высокого напряжения

Динамическое распределение высокого напряжения (ДРВН)

В обычных системах зажигания высокое напряжение катушки зажигания распределяется посредством механического распределителя на каждый отдельный цилиндр. В связи с тем, что функции распределителя зажигания (механическое изменение угла от частоты вращения и нагрузки) в системе Motronic осуществляются электронно, могут быть применены упрощённые распределители высокого напряжения.

Отдельными деталями распределителя высокого напряжения являются:

• изолирующая крышка

• бегунок с помехоподавляющим резистором

• крышка распределителя с выводами и

• помехоподавительная крышка

• Распределительный ротор находится при этом прямо на распределительном валу.

• Распределение высокого напряжения гарантирован только в определённом диапазоне углов зажиганий, который с увеличением числа цилиндров уменьшается. У 6-цилиндровых систем центробежный регулятор может значительно расширить этот диапазон, у 8-цилиндровых систем в большинстве случаев для этого требуется разделение на две 4-цилиндровые группы.

Статическое распределение высокого напряжения (СРВН)

Каждый цилиндр снабжен катушкой зажигания и коммутатором зажигания, которые управляются блоком управления Motronic в соответствии с последовательностью работы цилиндров. Благодаря отсутствию потерь при распределении, размеры катушек удалось значительно уменьшить. Чаще всего их монтируют непосредственно на свечах зажигания.
Данная система универсальна для любого количества цилиндров и не имеет ограничений по величине угла зажигания. Однако требует дополнительной синхронизации через датчик положения распределительного вала (рис. 2).

Системы с двухвыводной катушкой зажигания

В этой системе одна катушка с коммутатором обслуживает два цилиндра. Концы вторичной обмотки подключены к свечам цилиндров, работающих в противофазе (один в такте сжатия, другой - выпуска).
Особенности:

• Искра образуется одновременно на обеих свечах

• "Холостая" искра в цилиндре на такте выпуска безопасна

• Не требует синхронизации с распредвалом

• Ограничения по углу зажигания минимальны (рис. 3)

Соединительные и помехоподавляющие средства

Высоковольтные провода

Высоковольтное напряжение катушки зажигания должно подаваться к свечам зажигания. Для этого применяются устойчивые к высоким напряжениям медные провода с пластмассовой изоляцией. на концах которых находятся подходящие высоковольтные контактные наконечники. В связи с тем, что каждый из них представляет из себя емкостную нагрузку для системы зажигания и тем самым снижает вырабатываемое вторичное напряжение, провода во избежание этого должны быть как можно короче.

Помехоподавляющие резисторы, экранирование

Каждое образование искры на свече и распределителе зажигания создаёт электромагнитные помехи из-за импульсных сильноточных разрядов. Для их подавления в высоковольтную цепь устанавливают помехоподавляющие резисторы, которые ограничивают ток разрядов. Чтобы максимально уменьшить излучение помех, эти резисторы необходимо размещать как можно ближе к источникам помех - непосредственно в местах образования искры.
Дальнейшего уменьшения помехоизлучения можно добиться с помощью частичного или полного экранирования системы зажигания. Обычно помехоподавляющие резисторы встраивают в наконечники свечей зажигания, подсоединительные штеккеры и при динамическом распределении напряжения в ротор. Кроме того существуют свечи зажигания со встроенными помехоподавляющими резисторами. Увеличение сопротивления во вторичном контуре ведёт к дополнительным потерям энергии в цепи зажигания и тем самым ослаблению искровой энергии на свечах зажигания.

Свечи зажигания

Свеча зажигания является керамически изолированным, газоуплотнённым передатчиком высокого напряжения в камеру сгорания. Искровой промежуток между центральным электродом и массой при достижении напряжения зажигания становится проводящим и остаточная энергия катушки зажигания преобразуется в искру, воспламеняющую смесь в камере сгорания.
Величина напряжения зажигания зависит от зазора между электродами, геометрии электродов, давления в камере сгорания и коэффициента избытка воздуха смеси в момент зажигания.
В процессе работы электроды свечи обгорают. Вследствие этого требуемое напряжение зажигания растёт и на всех режимах должно обеспечиваться вторичным напряжением системы зажигания в течение предусмотренных интервалов замены свечей.