Устройство современных систем зажигания. Модуль зажигания.

Система зажигания современных автомобилей составляет единое целое с системой управления двигателем. Блок управления обрабатывает информацию датчиков двигателя, вычисляет оптимальный угол зажигания и обеспечивает управление разрабатываемым модулем зажигания, который будет являться выходным каскадом системы зажигания. В настоящее время в основном применяются системы зажигания с накоплением энергии в индуктивности с нормированием времени накопления энергии, электронным коммутированием первичной цепи катушки и статическим низковольтным распределением высокого напряжения. Применительно к четырехцилиндровому двигателю для этого необходимы две двухвыводные катушки и двухканальный коммутатор.

Электронный блок управления двигателем обеспечивает дозирование топлива и формирует управляющий сигнал для выходного каскада зажигания. Выходной каскад зажигания на основании управляющего сигнала блока управления обеспечивает получение высокого напряжения, подаваемого на свечи зажигания.

В целом система управления двигателем включает микропроцессорный блок управления двигателем, датчики управляющих сигналов с двигателя и исполнительные механизмы и устройства. Такая система, управляемая микропроцессором позволяет наиболее точно управлять процессами, происходящими в двигателе, и полнее использовать его возможности.

Микропроцессорный электронный блок управления обеспечивает:

- формирования момента и длительности импульсов электрического тока для работы электромагнитных форсунок подачи топлива;

- формирования импульса входного сигнала для работы модуля зажигания с учетом необходимого угла опережения зажигания, причем угол зажигания определяется программой блока и корректируется по детонации;

- управления работой регулятора добавочного воздуха;

- включения электрического бензонасоса (через реле);

- управления работой двигателя в резервном режиме (в случае выхода из строя отдельных элементов системы); контроля и самодиагностики неисправностей системы. Основным элементом блока управления является микропроцессор, который производит вычисление и выработку всех необходимых данных обеспечивающих работу на двигателя. Выходной каскад системы зажигания

Возможны следующие схемные решения выходного каскада:

- коммутатор располагается в блоке управления и выходной каскад зажигания в этом случае представляет собой лишь две катушки;

- коммутатор вынесен из блока управления и обеспечивает нормирование времени накопления и коммутацию первичной цепи катушек;

Рис.27.1 Структурная схема системы зажигания.

- коммутатор вынесен из блока управления, но функцию нормирования времени накопления выполняет блок управления, а коммутатор выполняет лишь коммутацию первичной цепи катушек и обеспечивает ограничение тока первичной цепи.

Первый вариант схемного решения выходного каскада зажигания имеет целый ряд недостатков:

- значительно повышается тепловая нагрузка блока;

- усложняются функции процессора, т.к. необходимо выполнять функцию ограничения тока;

- первичный вывод катушки подключен непосредственно к блоку и необходимо применять дополнительные меры для защиты от высокого напряжения;

- усложняется конструкция блока, т.к. необходимо предусматривать места крепления транзисторов и их теплоотвод, что увеличивает массу и габариты блока. Во втором и третьем варианте схемного решения выходной сигнал усилителя блока управления подается на разъем блока управления, а оттуда на вход коммутатора и с его выхода на катушки.

В этом случае выходной каскад включает коммутатор и катушки зажигания. Такое решение позволяет устранить отмеченные недостатки первого варианта. Второе и третье схемное решение отличаются лишь схемным решением коммутатора. При таком решении усложняется схема коммутатора и плохо обеспечивается нормирование накопления в начальный момент переходных режимах двигателя (разгон, торможение и т. д.). В третьем схемном решении схема коммутатора значительно упрощается. В тоже время это никак не усложняет схему самого блока, изменяется лишь программа его работы. Блок управления при этом может обеспечить постоянство времени накопления на всех режимах работы двигателя и корректировать его в зависимости от напряжения питания, что будет обеспечивать получение стабильный ток разрыва катушек. Принимаем в разрабатываемой системе третье схемное решение, как наиболее оптимальное.

Коммутатор установлен в одном корпусе (модуле) вместе с двумя катушками. Такое изделие называется модуль зажигания.

Выбор такой компоновки обосновываетсятем, что модуль крепится к блоку цилиндров всего тремя, шпильками, более компактен, что очень удобно при сборке двигателя и замене неисправного модуля, чем в случае раздельной установки двух катушек и коммутатора. Также при такой компоновке к модулю подсоединяются провода меньшего диаметра, которые легче протягивать в подкапотном пространстве автомобиля, меньше помехи (т.к. по ним текут меньшие токи - токи управления), меньше стоимость проводов; при этом длина силовых проводов, соединяющих коммутатор с катушками внутри модуля - минимальна.

Недостатком указанной компоновки является то, что коммутатор установлен в подкапотном пространстве, где выше температура, а следовательно, меньше его надежность; кроме того, коммутатор дополнительно нагревается от катушек.

При выходе из строя хотя бы одного из компонентов модуля приходится менять вес изделие, но учитывая, то современные коммутаторы и катушки зажигания имеют достаточно высокую надежность и их конструкция хорошо отработана, то, что вероятность выхода из строя силовой части (т.е. коммутатора) или катушек зажигания не высока. Изготовление же коммутатора отдельно от катушек усложнит электропроводку и компоновку на автомобиле. Исходя из этого, принятая конструкция модуля является оправданной.

В выбранной конструкции применено статическое распределение высокой энергии с двумя двухвыводными катушками и одним двухканальным коммутатором. Отметим, что пробивное напряжение в том цилиндре, где в данный момент имеет место «холостая искра» - невелико (1..2 кВ) из-за незначительного давления в зоне свечи, т.к. в этом цилиндре - конец такта выпуска, выпускной клапан открыт. В связи с постоянным направлением тока в первичной и вторичной обмотках ток через электроды свечей подключенных к данной катушки протекает в разных направления. Для одной свечи он всегда протекает с центрального электрода на боковой, а у второй свечи - с бокового электрода на центральный. В результате может наблюдаться не равномерный износ электродов, но серьезно на работу свечей это не сказывается.

Конструктивное исполнение катушек - двухвыводные с замкнутым магнитопроводом, твердой пропиткой, без корпуса для обмоток (для снижения габаритов). Применение замкнутого магнитопровода позволяет значительно уменьшить расход дорогостоящей и дефицитной меди, хотя при этом и увеличивается расход железа. Катушки такого типа имеют простую конструкцию и более компактны (по сравнению с маслонаполненными), что весьма важно в данном случае. Производство таких катушек хорошо автоматизировано. К недостаткам следует отнести меньшую надежность (по сравнению с маслонаполненными катушками) вследствие худшей пропиточной способности компаунда (из-за возможности присутствия в нем пузырьков воздуха; отклонение количественного соотношения входящих в него компонентов может привести к возникновению трещин при застывании), худшего теплоотвода. Данные недостатки по мере совершенствования конструкции катушек и технологии их изготовления постепенно устраняются.

28. Светотехнические характеристики фар головного света освещения.
Световой поток.

Световым потоком называется часть лучистой энергии, которая воспринимается органом зрения как световое ощущение.

Единицей светового потока является лм – люмен.

В международной системе 1 лм представляет собой световой поток, излучаемый точечным источником света в телесном угле 1 стерадиан при силе света точечного источника равной 1 свече (канделе).

Телесным (пространственным) углом называется часть пространства, ограниченная конической поверхностью.

Отношение площади сферы S, на которую телесный угол опирается, к квадрату радиуса определяет величину телесного угла:

Рисунок 1.1 Телесный угол.

За единицу телесного угла – стерадиан (стер) – принимается угол вырезающий на поверхности сферы площадь, равную квадрату радиуса данной сферы.

Сила света

Сила света – отношение величины светового потока к единице телесного угла, в котором этот световой поток распространяется:

Световой поток, теоретического источника, излучающий одинаковую освещённость во всех направлениях, можно определить из выражения:

Освещённость

Освещённость это отношение величины светового потока к площади, освещаемой им поверхности:

1 лк – это 1 лм светового потока равномерно распределённого на 1 м²

Закон Манжена

Сила света центрального луча прожектора:

B – яркость источника света, помещённого в фокусе отражателя; кд/м²

k – коэффициент, учитывающий потери светового потока, при отражении;

S – площадь светового отверстия отражателя; м²

Поскольку диаметр отражателя фары, а, следовательно, и площадь его светового отверстия ограничена, то необходимую силу света можно получить только за счёт применения источника света высокой яркости.

Яркость

Яркость – отношение силы света источника к площади освещаемой им поверхности: