Электронные схемы управления стартером
Электромагнитные схемы управления стартером были рассмотрены в лекции 16. В процессе управления большое значение имеет возможность своевременно отключить и блокировать стартер. Наиболее успешно эти задачи решаются электронными устройствами.
Упрощенный вариант электронной схемы пуска двигателя приведен на рис 28.3. В состав схемы входят формирователь сигнала датчика (D1, R1, R2, R3, T1 и D2), преобразователь (D3, D4, C1, C2, R4, R5), триггер (Т2, Т3, D5, R6, R7, R8), реле стартера К1 с нормально разомкнутыми контактами К1.1, стартер, выключатель стартера S и аккумуляторная батарея Е. В качестве датчика сигнала о выходе ДВС на рабочий режим может быть использован генератор переменного тока.
Когда выключатель S переводится в положение КВ (включено), на схему подается напряжение питания от аккумуляторной батареи Е. При этом триггер устанавливается в исходное состояние, при котором транзистор Т3 открыт и насыщен, а транзистор Т2 закрыт. После перевода выключателя S в положение СТ (пуск) обмотка реле К1 через диод D6 и открытый транзистор Т3 подключается к аккумуляторной батарее. Реле срабатывает, и контакты К1.1 включают стартер.
При вращении коленчатого вала на вход схемы поступает сигнал от датчика частоты вращения. Диодом D1 сигнал датчика преобразуется в однополярные импульсы, следующие с частотой вращения коленчатого вала. На транзисторе Т1 выполнен резистивный усилитель по схеме с общим эмиттером. Усиленные импульсы ограничиваются по амплитуде стабилитроном D2 и принимают прямоугольную форму.
Диод D3, конденсатор С1 и резистор R4 образуют однополупериодный выпрямитель с емкостным сглаживающим фильтром. На выходе выпрямителя формируется пульсирующее напряжение, среднее значение которого определяется частотой следования импульсов.
После пуска двигателя и увеличения частоты вращения коленчатого вала среднее значение выпрямленного напряжения достигает напряжения пробоя D4. Стабилитрон D4 пробивается, его ток создает на резисторе R5 падение напряжения, которое через резистор R7 воздействует на базу транзистора Т2 и открывает его. Триггер опрокидывается. Теперь транзистор Т2 открыт и насыщен, а транзистор Т3 закрыт. Цепь питания обмотки реле К1 разрывается, его контакты К1.1 размыкаются и выключают стартер.
Очередное включение стартера возможно только после возвращения выключателя S в исходное состояние (выключено) и повторения операций пуска.
3. Электронные системы зажигания
3.1. Основные этапы развития электронных систем зажигания
Принцип работы систем зажигания ДВС батарейного типа был рассмотрен в лекции 10. Такие системы имеют достаточно простую конструкцию, невысокую стоимость и позволяют регулировать угол опережения зажигания в широких пределах, но имеют ряд недостатков. К числу основных недостатков относят следующие:
– относительно малую величину вторичного напряжения на низких и высоких частотах вращения коленчатого вала двигателя,
– чрезмерный нагрев катушки зажигания в зоне низких частот вращения вала двигателя и особенно при остановившемся двигателе и включенном замке зажигания,
– нарушение зазоров в контактах, необходимость их периодической зачистки,
– низкий срок службы и др.
Так как недостатки обусловлены работой механического прерывателя и механических автоматов опережения зажигания, то для их устранения стремятся заменить эти элементы электронными устройствами. Полученную в результате такой замены систему зажигания называют электронной.
Первыми электронными устройствами, примененными в системах зажигания, стали электронные ключи. Результатом их внедрения стала контактно – транзисторная система зажигания (рис.28.4.).
В схеме на электронный ключ возложены функции прерывателя в цепи первичной обмотки катушки зажигания. Через транзистор протекает большой (до 10 А) ток первичной обмотки. Контакты прерывателя сохранены, но вынесены в слаботочную цепь управления электронным ключом. По физической сути они выполняют роль датчика сигнала управления электронным ключом.
Таким образом, контактно – транзисторная система позволяет существенно увеличить срок службы контактов прерывателя, но не исключает их механического износа. Возможная вибрация контактов ограничивает число оборотов ДВС сверху.
На следующем этапе развития электронных систем зажигания контакты прерывателя заменены бесконтактным датчиком. Датчик вырабатывает импульсы в строго заданные моменты времени. Эти импульсы усиливаются по мощности и управляют электронным ключом. Таким образом, в схему электронной системы зажигания включается дополнительный каскад – усилитель сигналов датчика или формирующий каскад. Совокупность формирующего каскада и электронного ключа стали называть коммутатором, а систему зажигания – бесконтактной (БСЗ).
В БСЗ рассмотренной структуры угол включенного состояния электронного ключа αвкл постоянный. Это значит, что время накопления энергии tн зависит от частоты вращения коленчатого вала n по закону tн = αвкл / 6n. С уменьшением частоты вращения n время накопления, а, следовательно, и ток разрыва, и мощность, рассеиваемая элементами схемы, увеличиваются.
Разработка электронного устройства (регулятора), нормирующего время накопления энергии, стала следующим этапом развития БСЗ. Решение этой задачи позволило снизить мощность потерь в катушке и коммутаторе на низких и средних частотах вращения вала двигателя, увеличить ток разрыва и энергию искрового разряда.
Основными недостатками БСЗ с электронным регулятором времени накопления являются несовершенство механических автоматов угла опережения зажигания и механический способ распределения энергии по цилиндрам двигателя, порождающие погрешности момента образования искры. Системы с электронным регулированием угла опережения зажигания наиболее совершенны по исполняемым функциям.
Дальнейшее развитие электронных систем зажигания идет в направлении использования современной элементной базы и достижений электроники. Успехи цифровой электроники позволили создать цифровые и микропроцессорные системы зажигания. В рамках данной лекции кратко рассмотрим принципы реализации отдельных функциональных узлов электронных систем зажигания.