Функциональная схема тиристорной системы зажигания

Тиристорные (конденсаторные) системы зажигания

Функциональная схема тиристорной системы зажигания

Рассмотренные ранее системы зажигания (контактная, контактно-транзисторная, бесконтактная системы) в основе принципа действия имели накопление электромагнитной энергии в первичной обмотке катушки зажигания с последующим формированием эдс самоиндукции амплитудой до 300 В. [5, с.70]; [4, с.199]

В тиристорных системах зажигания энергия для искрового разряда накапливается в конденсаторе, а в качестве силового ключа используется тиристор. В этих системах катушка зажигания не накапливает энергию, а лишь преобразует напряжение.

На рис.18 показана функциональная схема тиристорной системы зажигания.

Рис. 18. Функциональная схема тиристорной (конденсаторной) системы зажигания

Работа тиристорной системы зажигания заключается в следующем.

Преобразователь напряжения ПН преобразует напряжение аккумуляторной батареи 12 В в постоянное напряжение 400 В. Накопительный конденсатор С заряжается до напряжения 400 В и в момент зажигания по команде бесконтактного датчика БД или прерывателя Пр по сигналу формирователя импульсов ФИ разряжается через первичную обмотку катушки зажигания с помощью силового ключа – тиристора VS. Конденсатор включен последовательно с катушкой зажигания и образует колебательный контур, в котором собственная частота затухающих колебаний, возникающих при разряде, значительно превышает частоту колебательного контура в классической системе зажигания, чем объясняется очень быстрый рост вторичного напряжения.

Максимальная величина эдс самоиндукции первичной цепи соответствует величине зарядного напряжения накопительного конденсатора. Эдс самоиндукции тиристорных систем может быть больше, чем в транзисторных, так как тиристоры допускают большие напряжения, чем транзисторы. Эта эдс самоиндукции приближается по величине к эдс контактных (классических) систем зажигания. Сравнительные рабочие характеристики различных систем зажигания приведены на рис. 19.

Рис. 19. Рабочие характеристики различных систем зажигания: 1 – классической; 2 – магнетной; 3 – контактно-транзисторной; 4 – бесконтактной тиристорной с накоплением энергии в емкости

Конденсаторные системы зажигания подразделяются на системы с импульсным и непрерывным накоплением энергии.

В системах с импульсным накоплением энергии процессы заряда и разряда накопительного конденсатора разделены паузами, а в системах с непрерывным накоплением таких пауз нет.

Системы с импульсным накоплением позволяют простыми средствами стабилизировать напряжение заряда накопительного конденсатора, т. е. сделать его независящим от изменений напряжения питания и других дестабилизирующих факторов. Продолжительность зарядки должна быть выбрана достаточно малой, чтобы при большей частоте разрядов не происходило заметного уменьшения энергии, накопленной в конденсаторе. Однако при малой пусковой частоте вращения вала двигателя в этих системах увеличивается время паузы и накопительный конденсатор к моменту искрообразования успевает несколько разрядиться, напряжение искрообразования уменьшается. Это налагает жесткие требования на значения токов утечки в элементах вторичной цепи – тиристоре, накопительном конденсаторе, выпрямительном диоде – и является недостатком систем с импульсным накоплением.

Системы с непрерывным накоплением энергии свободны от указанного недостатка. Эти системы практически нечувствительны к утечкам в элементах первичной цепи и обеспечивают независимость напряжения искрообразования от частоты вращения вала двигателя.

Существующие тиристоры удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым к силовым ключам коммутаторов.

Практика подтверждает, что тиристорная система зажигания сохраняет работоспособность при низких значениях шунтирующего сопротивления, вплоть до 100 кОм. Это существенно снижает требования к уходу за свечами зажигания (их чистке, регулировке зазора и п.). Срок использования свечей может быть значительно увеличен.

Тиристорные системы зажигания применяются в основном на мощных и высокооборотных ДВС. Причина этого заключается в том, что скорость нарастания вторичного напряжения в тиристорной системе примерно в 10 раз больше, чем в классической или транзисторной систем зажигания, поэтому пробой искрового промежутка свечи надежно обеспечивается даже при загрязненных и покрытых нагаром изоляторах свечи, то есть эти системы зажигания нечувствительны к утечке тока через шунтирующее сопротивление на изоляторе свечи. Сила тока при искровом разряде велика, а продолжительность разряда сравнительно мала (не более 0,3 мс).

Сложность конструкции коммутатора, его стоимость, а также трудоемкость его изготовления выше транзисторного коммутатора системы зажигания. Таким образом, не сложилось объективных причин для широкого применения на ДВС системы зажигания с тиристорным силовым ключом. Однако специфическая особенность тиристорных систем зажигания оказывается полезной. Малая чувствительность тиристорных системы зажигания к нагарообразованию на свечах зажигания обеспечивает надежную работу ДВС.