Tabloul de bord: ce este? Circuitul de comutare, comanda și defecțiunile

În diverse texte tehnice, se poate găsi termenul "comutator". Ce este? În cel mai general sens, este un dispozitiv pentru comutarea circuitelor electrice (semnale), care pot fi electronice, cu fascicule de electroni sau electromecanice.

În sens restrâns, acest lucru se numește de obicei comutatorul de aprindere, care este echipat cu orice vehicule cu motoare pe benzină. Acest articol este dedicat acestei varietăți de întrerupătoare, în special cele auto.

Contextul sistemelor de aprindere

După cum se știe, în fiecare ciclu de funcționare al unui motor cu combustie internă pe benzină există o etapă de preparare a unui amestec combustibil combustibil-aer și o etapă de combustie. Dar pentru a arde amestecul trebuie să fie pus în foc.

Prima soluție utilizată în cele mai vechi ICE-uri auto a fost aprinderea amestecului din tubul de caliciu introdus în cilindru și preîncălzit înainte de pornirea motorului. În timpul funcționării sale, temperatura acestui tub a fost menținută constant de amestecul care arde în fiecare ciclu de funcționare.

Este interesant faptul că sistemul de aprindere prin scânteie de la magneto a fost utilizat în paralel cu aprinderea motoarelor de mașini, dar mai întâi doar pentru motoarele cu gaz industrial. Acest principiu a fost adoptat rapid, iar producătorii de automobile, după invenția lui R. Bosh, în 1902, sistemul de scântei obișnuite cu bujii a devenit în general acceptat.

Principiul aprinderii prin scanteie

În prezent, cel mai comun sistem de aprindere a bateriilor care conține o sursă de curent în formă de baterie de mașină în timpul pornirii și un generator de motor cu motor în funcțiune, o bobină de aprindere care este un transformator cu o înfășurare secundară de înaltă tensiune la care este atașată o bujie cu aprindere prin scânteie și un distribuitor de aprindere . Funcționarea comutatorului constă în întreruperea periodică a circuitului de înfășurare primar al bobinei de aprindere. Cu fiecare astfel de întrerupere curentă, câmpul său magnetic, existent în punctele de spațiu ocupate de firele înfășurării secundare a bobinei de aprindere, scade foarte rapid. În acest caz, în conformitate cu legea inducției electromagnetice, un câmp electric cu vârtej foarte mare apare în aceleași puncte din spațiu , a căror intensitate creează un EMF înalt (până la 25 kV) în bobina secundară a bobinei de aprindere ruptă de electrozi de bujie. Tensiunea dintre ele atinge rapid o valoare suficientă pentru defectarea spațiului de aer, iar apoi o scânteie electrică aprinde amestecul de combustibil-aer.

Ce este comutat în sistemul de aprindere?

Deci, tabloul de mașini. Ce este și de ce este necesar? Pe scurt, acest dispozitiv, al cărui obiectiv este de a rupe circuitul curent în bobina primară a bobinei de aprindere în momentul cel mai favorabil pentru aceasta.

În ICE în patru timpi, acest moment apare la sfârșitul cursei de comprimare (a doua cursă a ICE), cu puțin înainte ca pistonul să atingă așa numitul centru mort superior (TDC), în care distanța de la orice punct al pistonului la axa de rotație a motorului este maximă. Deoarece arborele cotit efectuează o mișcare rotativă circulară , momentul întreruperii curente este legat de o anumită poziție înainte de a ajunge la poziția TDC cu pistonul. Unghiul dintre această poziție a arborelui cotit și planul vertical este numit momentul de aprindere. Acesta variază de la 1 la 30 de grade.

Având în vedere povestea, întrebarea: "Comutator auto: ce este?" - Ar trebui să se răspundă că aceasta este mai întâi mecanică, și mai târziu, pe măsură ce tehnologia se dezvoltă, un întreruptor de curent electronic în bobina de aprindere.

Precursor mecanic al comutatorului de aprindere

De fapt, acest dispozitiv a început să fie numit un comutator numai în ultimii ani, după ce a devenit complet electronic. Și înainte, din 1910, când sistemul de auto-aprindere a apărut pentru prima dată pe autoturismele Cadillac, funcția sa, alături de alte sarcini, a fost realizată de un distribuitor de rupere (trampler). Această dualitate a numelui a apărut din cauza funcției sale duale în sistemul de aprindere. Pe de o parte, curentul în bobina primară a bobinei de aprindere trebuie să fie întrerupt - prin urmare, "întrerupătorul". Pe de altă parte, tensiunea bobinei de înaltă tensiune a bobinei de aprindere trebuie distribuită alternativ între lumanari ale tuturor cilindrilor, cu unghiul de avans necesar. De aici a doua jumătate a numelui - "distribuitor".

Cum au funcționat trambulatorii?

Distribuitorul de întrerupătoare are un arbore intern care se rotește de la arborele cotit, pe care este fixat un glisor rotor-dielectric cu o placă rotativă de susținere a curentului. O perie de carbon cu arc în culise se alimentează deasupra plăcii, conectată la un contact central de înaltă tensiune în capacul distribuitorului, care, la rândul său, este conectat la bobina secundară a bobinei de aprindere. Placa de transport a curentului se apropie periodic de contactele cablurilor de înaltă tensiune situate în capacul tramvaiului, mergând pe lămpile cilindrilor. În acest moment, o înaltă tensiune apare în bobina secundară a bobinei , care se rupe prin două spații de aer: între placa cu diferență de curent și contactul cu fir la această lumânare și între electrozii lumanari.

Pe aceleași arbori sunt instalate capete, numărul cărora este egal cu numărul de cilindri, iar proeminențele fiecărui cam sunt deschise simultan cu conexiunea unei anumite lumanari cu contactele întreruptorului curent inclus în circuitul primar al bobinei de aprindere.

Pentru a împiedica deschiderea scântei între contactele întrerupătorului, un con- ductor mare este conectat în paralel. Atunci când contactele întreruptorului sunt deschise, inducția EMF în bobina primară determină încărcarea curentului de către condensator, dar datorită capacității sale ridicate, tensiunea pe acesta, și deci și între contactele deschise, nu atinge valoarea de defectare a aerului.

Și ce zici de unghiul de avans?

După cum se știe, atunci când viteza de rotație a arborelui cotit este redusă, amestecul din cilindri trebuie să fie aprins în cursa de compresie mai târziu, chiar înainte de TDC însuși, i. E. Timpul de aprindere trebuie redus. Dimpotrivă, atunci când viteza de rotație este mărită, amestecul din cursa de comprimare trebuie să fie aprins mai devreme, adică Advance unghiul de avans. În tumblerele, această funcție a fost efectuată de un regulator centrifugal conectat mecanic la camele întreruptorului curent. El le-a întors pe arborele distribuitorului astfel încât să deschidă contactele întreruptorului devreme sau mai târziu în cursa de compresie a amestecului.

Modificarea unghiului de avans este, de asemenea, necesară la o frecvență constantă, când se schimbă sarcina pe motor. Această lucrare a efectuat un dispozitiv special - un controler de aprindere în vid.

Apariția primelor comutatoare

Până la sfârșitul anilor 70 ai secolului trecut, a devenit clar că cel mai slab nod al tramvaiului este contactul întrerupătorului, prin care curgea curentul complet al înfășurării primare. Au ars și au dispărut în mod constant. Prin urmare, prima soluție a fost un circuit electronic special al comutatorului pentru întreruperea curentului în bobină. În circuitul său de intrare de joasă tensiune au fost introduse fire de la bornele întrerupătorului tradițional de contact al tramvaiorului. Cu toate acestea, acum contactele sale au fost întrerupte de nu un curent complet al bobinei de aprindere, ci un mic curent în circuitul de intrare al comutatorului.

De fapt, comutatorul electronic a fost executat structural într-o unitate separată și a fost conectat (la cererea șoferului) unui trasator clasic. Un astfel de sistem de aprindere se numește contact electronic. A fost foarte popular în anii '80 ai secolului trecut. Și în timpul nostru puteți găsi încă mașini echipate cu el.

Circuitul comutatorului sistemului electronic de contact a fost asamblat pe tranzistori.

Următorul pas este respingerea întrerupătorului de contact

Intrerupătorul de curent de contact, chiar și în versiunea cu curent scăzut, folosit în sistemul de aprindere electronică, a rămas un nod foarte nesigur. Prin urmare, producătorii de automobile au depus eforturi considerabile pentru al exclude. Aceste eforturi au fost încununate cu succes după crearea unui senzor-distribuitor fără contact pe baza senzorului Hall.

Acum, în loc de câteva came pe arborele distribuitorului, este instalat un ecran gol cilindric cu fante și obloane între ele, numărul de perdele și fante fiind egal cu numărul de cilindri ai motorului. Perdelele și fantele de ecran se deplasează într-un câmp magnetic creat de un magnet permanent, trecut de senzorul de Hall din miniatură. În timp ce perdea de ecran se deplasează peste ea, tensiunea de ieșire a senzorului Hall lipsește. Când cortina este înlocuită cu o fantă, partea din față a impulsului de tensiune este scoasă din senzorul Hall printr-un circuit electronic, indicând necesitatea întreruperii curentului în bobina primară a bobinei de aprindere. Acest impuls de tensiune este transmis prin cabluri către unitatea de comutare a curentului din bobina de aprindere, unde este pre-amplificată și apoi utilizată pentru a controla stadiul principal de comutare a alimentării.

O altă variantă a senzorului-distribuitor fără contact este o unitate cu un senzor optic, în care se utilizează un fototranzistor în locul senzorului Hall și, în locul unui magnet permanent, un LED. Senzorul optic are același ecran rotativ cu fante și perdele.

Aspectul comutatorului ca atare

Astfel, într-un sistem de aprindere fără contact, în loc de un tramler de contact există două noduri separate: un transmițător fără contact (dar numai de joasă tensiune) și un comutator electronic. Funcția de distribuție a tensiunii înalte pe bujii din distribuitorul-senzor se realizează încă printr-un cursor rotor mecanic cu o placă de transport a curentului.

Și cum rămâne cu ajustarea unghiului de aprindere? Aceste sarcini sunt încă efectuate de regulatoarele centrifuge și de vid în distribuitorul senzor. Primul dintre ele se întoarce acum pe arbore nu este cams, dar schimbă perdelele de ecran, schimbând astfel unghiul de aprindere. Regulatorul de vid are capacitatea de a schimba senzorul Hall cu placa de susținere, ajustând și acest unghi.

Având în vedere cele de mai sus, la întrebarea: "Comutator auto modern: ce este?" - trebuie să se răspundă că aceasta este o unitate electronică separată structurală a sistemului de contact fără contact.

Eșecul de a distribui tensiune înaltă

Cea mai lungă perioadă de timp în tabloul de distribuție a fost un distribuitor mecanic de tensiune înaltă pe lămpile cilindrilor. Cel mai interesant lucru este că acest site a fost destul de fiabil și nu a provocat prea multe critici. Cu toate acestea, timpul nu se oprește, iar la începutul acestui secol, circuitul de comutare al comutatorului a suferit încă o schimbare majoră.

În cazul mașinilor moderne, în general, nu există distribuție de tensiune înaltă de la o bobină la lumanari diferite. Dimpotrivă, în ele bobinele "se înmulțesc" și devin accesoriul lumanarilor fiecărui cilindru. Acum, în locul comutării de contact a lumanarilor la tensiune înaltă, se efectuează comutarea fără contact a bobinelor la tensiune joasă. Desigur, acest lucru complică circuitul comutatorului, dar posibilitățile tehnologiei circuitului modern sunt mult mai largi.

În mașinile moderne cu motoare cu injector, comutatorul este controlat fie de o unitate autonomă de control al motorului , fie de un computer de bord al mașinii. Aceste dispozitive de control analizează nu numai viteza de rotație a arborelui cotit, ci și alți parametri care caracterizează combustibilul și agentul de răcire, temperatura diferitelor componente și mediul. Pe baza analizei lor în timp real, se schimbă momentul sincronizării aprinderii.

Comutați la defecțiuni

Cea mai frecventă funcționare defectuoasă a comutatorului mecanic este aprinderea contactelor sale: atât contactele în mișcare cât și cele de înaltă tensiune ale lumanarilor. Pentru a împiedica acest lucru (cel puțin nu prea repede), ar trebui să le inspectați în mod regulat și, dacă acestea au format un depozit, ar trebui să fie eliminate cu un fișier de unghii sau un șmirghel fin.

Dacă condensatorul, care este conectat în paralel cu contactele întreruptorului sau rezistorul din circuitul central al electrodului de înaltă tensiune, nu poate fi înlocuit.

Defecțiunile comutatorului electronic, cauzate de defectarea senzorului de senzor Hall sau a comutatorului de curent al bobinei, de obicei nu sunt eliminate, deoarece un astfel de întrerupător nu poate fi pliabil. În acest caz, de regulă, unitatea defectă este pur și simplu înlocuită cu una nouă.

Cum de a testa comutatorul?

Dacă viteza de ralanti a motorului "plutește" sau se pune în mișcare sau nu pornește deloc, trebuie să verificați dacă scânteia de bujie conectată la distribuitorul de aprindere cu senzorul Hall este verificată. Pentru a face acest lucru, trebuie să le deșurubați, să puneți vârfurile celor blindate, să puneți lumânările pe "masa" și să "rotiți" arborele cotit cu demarorul. Dacă nu există scânteie sau este slab, trebuie să mergeți la comutator.

Dar cum să testeze comutatorul? Este necesar să porniți aprinderea și să evaluați modul în care se abate săgeata voltmetrului. Dacă comutatorul este funcțional, atunci acesta ar trebui să devieze în două etape. Mai întâi, săgeata are o poziție intermediară, în care sunt 2-3 secunde, apoi se duce la poziția finală (regulată). Dacă săgeata ocupă imediat poziția finală, puteți încerca să înlocuiți comutatorul.

Schimbați conexiunea

Cum să conectați comutatorul la un sistem de aprindere fără contact? Trebuie reținut faptul că blocul său terminal este conectat prin două fire la bornele "B" și "K" ale bobinei de aprindere, un cablu cu trei fire cu un conector la senzorul Hall de pe distribuitor și un fir la "masă". Cu ajutorul terminalului "+" al bateriei, circuitul de comutare este conectat la borna "B" a bobinei.