Исследование бесконтактных систем зажигания

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Цель работы

Получить практические навыки по настройке и эксплуатации, а также измерению параметров бесконтактных систем зажигания.

2. Приборы и оборудование

Комплект приборов бесконтактной системы зажигания (распределитель с датчиком Холла 40.3706.800, коммутатор 36.3734, катушка зажигания 27.3705); стенд для испытаний системы зажигания; осциллограф.

3. Схема установки

4. Основные теоретические положения

Стремление устранить недостатки контактных систем зажигания привело к разработке бесконтактных датчиков управления коммутатором. Наибольшее распространение нашли магнитоэлектрические датчики и датчики Холла. Более перспективными, применяемыми в переднеприводных системах зажигания, являются датчики, основанные на эффекте Холла. Эти датчики обладают высокой надежностью, выходной сигнал датчика не зависит от числа оборотов двигателя и не имеет электрического смещения момента зажигания, сигнал формируется и при неподвижном двигателе, что облегчает диагностику датчика в стационарном режиме.

Структурная схема электронного коммутатора приведена на (рис.1) и состоит из следующих блоков:

датчик Холла;

инвертор;

формирователь линейно- изменяющегося напряжения;

компаратор;

логические схемы «ИЛИ-НЕ»

выходной силовой каскад;

схема безыскровой отсечки выходного тока;

схема корректировки накопления

схема ограничения тока катушки зажигания;

катушка зажигания.

Рис.1- Структурная схема электронного коммутатора

Формирователь линейно- изменяющегося напряжения 3 на интеграторе ДА1.1 реализованном на операционном усилителе микросхемы К1401УД1.

Компаратор 4 выполнен на операционном усилителе ДА1.3 этой же микросхемы. Логическую функцию «ИЛИ-НЕ» выполняет резистивная матрица R21…R24 и транзистор VT2. выходной силовой каскад выполнен на транзисторах VT3-КТ630А и VT4-КТ*;*А. схема 7 безыскровой отсечки выходного тока при неподвижном двигателе реализована на операционном усилителе ДА1.2, а схема 9 ограничения тока катушки зажигания на допустимом уровне-8А реализована на операционном усилителе ДА1.4.

Работу коммутатора иллюстрируют временные диаграммы, приведенные на (рис 2).

Рис.2- Диаграммы работы коммутатора

Работает коммутатор следующим образом.

При работе двигателя датчик Холла (ДХ) вырабатывает управляющие импульсы, которые поступают на вход коммутатора. Здесь они инвертируются на VT1- высший, ДА1.1 формирует линейно- нарастающее напряжение. Скорость нарастания напряжения задается постоянной времени !. Постоянная времени выбирается из условия, чтобы полный заряд С2 происходил при N_min (4 об/мин). Напряжение с выхода интегратора поступает на неинвертирующий вход компаратора ДА1.3; на инвертирующий вход компаратора подается V_пор- пороговое напряжение, задаваемое стабилитроном VD3. в момент совпадения напряжений на входах компаратора на его выходе ДА1.3 формируется высокий потенциал, который через R21 поступает на вход схемы «ИЛИ» и не изменяет состояния выходных транзисторов. Когда на входе ДХ появится положительный импульс, на выходе инвертора VT1 будет логический «0». Но это не приведет к открыванию выходных транзисторов, так как они будут закрываться сигналом с выхода компаратора.

В интеграторе ДА1.1 наступит этап разряда конденсатора С2 и напряжение на его входе будет линейно убывать. Как только напряжение на его выходе снизиться до V_пор, на выходе компаратора напряжение примет низкий уровень и этот сигнал через схему «ИЛИ» откроет выходной транзистор VT4. по первичной обмотке катушки зажигания начнет протекать нарастающий ток (диаграмма-f). Сигнал низкого уровня с ДХ после инвертирования на VT1 через резистор R23 вновь вызовет отпирание VT2 схемы «ИЛИ-НЕ» и соответственно запирание силового транзистора VT4. прерывание первичного тока катушки зажигания (диаграмма-f) приведет к индуцированию высокого вторичного напряжения и к образованию искры в цилиндре. зажигание бесконтактный транзисторный коммутатор

С увеличением частоты вращения коленчатого вала растет и частота импульсов с ДХ, но время открытого состояния VT4 (время накопления t_н) остается неизменным, так как оно определяется временем разряда С2 от уровня V_пор до 0, которое постоянно и не зависит от частоты вращения. С ростом частоты вращения смещается момент открывания транзистора VT4.

При числе оборотов N?N_max напряжение на С2 не превышает V_пор и компаратор в управлении работой VT4 не участвует. Им управляет только сигнал с VT1, т.е. сигнал датчика, как и в системах с ненормированным накоплением энергии, и с ростом оборотов время t_н будет уменьшаться, что вызовет снижение энергии искры.

Схема безыскровой отсечки построена на интеграторе ДА1.2. постоянная времени заряда С3 выбрана так, чтобы при минимальных оборотах в момент пуска двигателя он не успевал зарядиться, и напряжение на выходе ДА1.2 оставалось минимальным. При этом, ДА1.2 не влияет на работу выходного ключа через схему «ИЛИ-НЕ». При остановленном двигателе С3 зарядиться до максимального напряжения и на выходе интегратора ДА1.2 появиться высокое напряжение, которое через резистор R24 откроет VT2 и, следовательно, закроет VT4. ток через катушку зажигания прекратиться, прекратиться потребление энергии системой зажигания (не считая незначительного тока операционных усилителей и VT1, VT2). В коммутаторе реализована и схема ограничения и тока коллектора I_к=I_кмах<I_махдоп для предохранения VT4 и катушки зажигания.

Для этого напряжение с R32, включенное в цепь протекания выходного тока коммутатора, подается на неинвертирующий вход компаратора ДА1.4. на инвертирующий вход ДА1.4 подается пороговое напряжение V_порог, определяемое стабилитроном VD3 и делителем R13, R14. при равенстве V_порог= I_кмах R32 на выходе ДА1.4 возникает высокий потенциал, который через R22 переводит VT2 из отсечки в активный режим и, следовательно, VT4 из насыщения в активный режим, увеличивая его сопротивление.

Это вызывает прекращение роста коллекторного тока VT4 и стабилизирует его на уровне 8А.

Цепь R31, R28 и стабилитрон VD6 обеспечивают защиту транзистора VT4 от перенапряжений, возникающих при обрыве вторичной цепи.

Цепь R26, VD4 обеспечивает стабилизацию напряжений питания слаботочных цепей коммутатора и датчика Холла.

5. Результаты измерений и расчётов

Результаты, полученные в результате опыта, представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты опыта

6. Графические зависимости , , и

Рисунок 3 - Зависимости , , и

Вывод

С помощью данной лабораторной работы мы получили практические навыки по эксплуатации и настройке, а также снятию характеристик бесконтактных транзисторных систем зажигания.

Размещено на Allbest.ru