Система зажигания с датчиком холла: ᐉ Системы зажигания с датчиком Холла

ᐉ Системы зажигания с датчиком Холла

Магнитоэлектрический датчик Холла получил свое название по имени Э. Холла американского физика, открывшего в 1879 г. важное гальваномагнитное явление.

Элемент Холла представляет собой тонкую пластинку, выполненную из полупроводникового материала (кремний, германий), с четырьмя электродами. Если через такую пластинку проходит ток I и на нее одновременно действует магнитное поле, вектор магнитной индукции В которого перпендикулярен плоскости пластинки, то на параллельных направлению тока гранях возникает э.д.с. Холла, которое определяется по следующему выражению:

Uн = кхIВ/d,
кх – постоянная Холла, зависящая от материала пластинки; d – толщина пластинки

Рис. Принцип работы элемента Холла:
1 – магнит; 2 – пластинка из полупроводникового материала

Через пластинку пропускается ток примерно 30 мА, тогда как напряжение Холла составляет 2 мВ, увеличиваясь с ростом температуры. Пластинка обычно представляет одно целое с интегральной схемой, осуществляемой усиление и формирование сигнала.

Если между магнитом и полу­проводником поместить перемещающийся экран с прорезями, получим импульсный генератор Холла.

Схема прерывателя-распределителя с датчиком Холла представлена на двух следующих рисунках.

Рис. Принцип работы датчика Холла:
1 – постоянный магнит; 2 – ротор; 3 – элемент Холла; 4 – операционный усилитель; 5 – формирователь импульсов; 6 – выходной каскад; 7 – блок стабилизации

Магнитное поле создается постоянным магнитом 1, а прерывание магнитного поля осуществляется ротором (экраном) 2 с окнами, укрепленным на валике распределителя. При прохождении окна ротора около постоянного магнита силовые линии его магнитного поля пронизывают поверхность элемента Холла и на его выходе возникает ЭДС. Если воздушный зазор между магнитом и элементом Холла перекрывается шторкой, магнитное поле замыкается на шторку экрана и не попадает на элемент Холла.

Рис. Схема прерывания магнитного потока:
1 – датчик Холла; 2 – держатель датчика; 3 – воздушный зазор; 4 – магнитный поток; 5 – ротор

Количество шторок и окон экрана соответствует количеству цилиндров двигателя. Ширина шторки экрана соответствует углу, при котором выходной транзистор коммутатора пропускает ток через первичную обмотку зажигания.

Учитывая небольшое напряжение, вырабатываемое элементом Холла, оно обрабатывается и усиливается.

Операционный усилитель 4 усиливает сигнал датчика и через формирователь импульсов 5 подает сигнал на базу выходного транзистора 6 и открывает его. Для исключения влияния на выходной сигнал датчика колебаний напряжения сети и температуры в схеме датчика имеется блок стабилизации 7.

При нахождении шторки экрана в щели воздушного зазора, величина магнитного потока резко падает, вследствие замыкании магнитного потока на шторку.

Рис. Импульсы датчика Холла:
В – магнитная индукция; Uн – напряжение, вырабатываемое элементом Холла; Ug – напряжение, вырабатываемое датчиком Холла; I – ток первичной обмотки катушки зажигания; tz – момент зажигания электрической искры; а – изменение магнитной индукции; б – изменение напряжения, вырабатываемого элементом Холла; в – изменение напряжения, вырабатываемого датчиком Холла; г – изменение силы тока первичной катушки зажигания.

Напряжение, вырабатываемое элементом Холла Uн, поступает на операционный усилитель, где происходит усиление сигнала. После этого ток поступает на формирователь импульсов и там происходит переработка из аналогового сигнала в цифровой. Затем полученный цифровой сигнал поступает на выходной каскад и окончательно усиливается до величины напряжения Ug, достаточного для работы транзисторного коммутатора. При этом напряжение Ug за счет инверсии выходного каскада вырабатывается в момент отсутствия напряжения Uн с входа элемента Холла, т.е. в момент перекрытия шторкой экрана воздушного зазора, что соответствует напряжению Uн ниже 0,4 В. В таком положении экрана транзистор выходного каскада Т0 находится в открытом состоянии, при этом от коммутатора через транзистор Т0 проходит ток и при этом база транзистора Т1 соединяется с массой.

Рис. Электрическая схема коммутатора и датчика Холла:
1 – датчик Холла; 1а – выходной сигнал; 2 – коммутатор; 3 – замок зажигания; 4 – дополнительный резистор; 5 – шунтирование дополнительного резистора; 6 – катушка зажигания

Учитывая, что проводимость транзистора Т1 n-p-n, отсутствие положительного потенциала этого транзистора приводит к его закрытию. В результате этого прекращается подача положительного потенциала на базу В через резистор R4 и коллекторно-эмитерный переход транзистора Т1. При этом ток не проходит через резистор R7 и база В включения транзисторов Т2/Т3 замыкается на массу. Учитывая проводимость этих транзисторов n-p-n, отсутствие положительного заряда на базе В, транзисторы закрываются и ток в первичную обмотку катушки зажигания не поступает. При выходе экрана из воздушного зазора напряжение с элемента Холла достигает 0,4В и через первичную обмотку катушки зажигания начинает протекать ток.

В момент попадания зуба ротора в зазор датчика на выходе датчика создается напряжение Umax примерно на 3 В меньше напряжения питания. Если через зазор датчика проходит прорезь ротора, напряжение на выходе датчика Umin близко к нулю (не более 0,4 В). Отношение периода Т к длительности Ти (скважность) равна трем. Напряжение питания датчика соответствует напряжению бортовой сети и находится в пределах 8…14 В.

Для преобразования управляющих импульсов бесконтактного датчика в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания применяются коммутаторы. Коммутатор преобразует управляющие импульсы датчика в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания. Коммутатор соединен с генератором импульсов (бесконтактным датчиком) тремя проводниками. Коммутатор управляет зажиганием в зависимости от частоты вращения валика датчика-распределителя, напряжения аккумулятора, полного сопротивления катушки зажигания и при любых режимах работы двигателя выдает импульсы напряжения постоянной величины. Во время прохождения положительного импульса (напряжение Umax ) от бесконтактного датчика происходит постепенное ( в течении 4…8 мс) нарастание тока в первичной обмотке катушки зажигания до максимальной величины В равной 8…9 А. В момент, когда напряжение на выходе датчика падает до Umin , выходной транзистор коммутатора закрывается и ток через первичную обмотку катушки зажигания резко прерывается. В результате во вторичной обмотке индуцируется импульс высокого напряжения.

Отдельно элементы прерывателя-распределителя с датчиком Холла показаны на рисунке. Пластинка и остальные составляющие датчика Холла устанавливается внутри пластмассового корпуса, залитого смолой. Датчик Холла неразборный и не подлежит ремонту. Для соединения с коммутатором датчик Холла имеет 3 вывода.

Рис. Элементы прерывателя-распределителя с датчиком Холла:
1 – ротор: 2 – шторка; 3 – держатель датчика Холла; 4 – постоянный магнит и датчик Холла; 5 – воздушный зазор

Датчик-распределитель выдает управляющие импульсы низкого напряжения и распределяет импульсы высокого напряжения по свечам зажигания. Он имеет центробежный и вакуумный регуляторы опережения зажигания. Бескон­тактный датчик в сборе с опорной пластиной имеет возможность поворачиваться в зависимости от разряжения, подводимого к вакуумному регулятору.

Катушка зажигания, адаптированная к данной системе зажигания, установлена рядом с коммутатором. Она преобразует прерывистый ток низкого напряжения (12 В) в ток высокого напряжения (20…25 кВ) необходимый для пробоя воздушного зазора между электродами свечей зажигания. Катушка имеет в верхней части отверстие, закрытое пробкой диаметром 5.5 мм для защиты катушки от избыточного внутреннего давления. Пробка выталкивается из отверстия при росте давления вследствие повышения температуры из-за короткого замыкания.

Лекция №6-3 Бесконтактная система зажигания

 Исторически сложилось так, что для первых бензиновых моторов использовалась батарейная (аккумуляторная) система зажигания, основанная на эффекте самоиндукции. Самой первой была контактная, ставшей впоследствии классической, система. По мере совершенствования автомашины развивались и его отдельные компоненты, так появилась контактно транзисторная система зажигания.

 

НОВЫЙ ЭТАП РАЗВИТИЯ

Основным элементом, благодаря которому новая схема приобрела улучшенные характеристики, относительно прежней, классической, стал транзистор. Причем он явился причиной, что контактно-транзисторная система зажигания получила новый узел – коммутатор.

Отличительной особенностью, присущей транзистору, является то, что небольшой ток, поступающий на управление (в базу), позволяет управлять током гораздо большей величины, протекающим через прибор.

 

 

 

Контактно транзисторная система зажигания, несмотря на незначительные, на первый взгляд, изменения и сохранение принципа работы, приобрела новые свойства, недоступные классической системе. Но прежде чем оценивать достоинства и недостатки, которыми обладает контактно-транзисторная схема, необходимо коснуться отличий в работе.

Главное отличие от классического зажигания заключается в том, что прерыватель воздействует не на бобину, а на базу транзистора. В остальном контактно-транзисторная схема работает так же, как обычная система зажигания. При прерывании, в первичной обмотке бобины протекания тока, во вторичной наводится высоковольтное напряжение. Не касаясь деталей внутреннего устройства коммутатора и его подключения, можно отметить, что транзисторная схема зажигания даже в таком упрощенном виде обладает следующими достоинствами:

Контактно-транзисторное управление процессами, происходящими в катушке зажигания, обеспечивает возможность увеличить в первичной обмотке ток, вследствие чего:

1. можно повысить величину вторичного напряжения;
2. увеличить между электродами свечи зазор;
3. улучшить процесс искрообразования, сделать его более устойчивым, а также улучшить запуск двигателя при пониженной температуре;
4. повысить количество оборотов и увеличить мощность двигателя.

Однако подобная контактно-транзисторная схема требует использования катушки зажигания с отдельными обмотками (первичной и вторичной).
Повысилась надёжность: контактно-транзисторная система позволяет снизить нагрузку на контакты прерывателя, уменьшив значение проходящего через них тока, следствием чего является уменьшение подгорания контактов.
Однако не все так хорошо, как кажется с первого взгляда.

Контактно-транзисторная система зажигания имеет и свои недостатки.

Вызваны они использованием прерывателя, т.е. система начинает работать и формировать искру, когда контактно разрывается цепь прохождения тока в обмотке бобины. Величина тока, поступающего в базу транзистора, существенно влияет на его работу, и уменьшение тока из-за качества контактов скажется на работе всей системы.

 

     Для того чтобы бензиновый двигатель заработал, в его цилиндрах должно произойти воспламенение топлива. Это истина. Поэтому система зажигания (сначала, естественно, контактная) и возникла одновременно с автомобилем. Но прогресс не стоит на месте. Он, конечно же, коснулся и системы зажигания: на смену традиционному способу образования искры пришел более эффективный и надежный, а именно, бесконтактный. О нем и пойдет речь в данной статье.

Основные различия традиционной и бесконтактной систем зажигания

При работе бензинового двигателя искрообразование (то есть подача высокого напряжения на свечу) происходит в момент, когда осуществляется размыкания низковольтной цепи питания катушки зажигания.

В традиционной системе в качестве такого «выключателя» выступают контакты механического прерывателя, которые периодически размыкаются при соприкосновении с кулачками вращающегося ротора прерывателя.

Именно этот узел и был заменен при переходе на бесконтактную систему.

Управляющий сигнал в ней формируется специальным сенсором (индуктивным, оптическим или датчиком Холла), установленным под крышкой распределителя. Электрический импульс поступает на полупроводниковый коммутатор, который и осуществляет управление первичной обмоткой катушки зажигания.

 

     Датчик Холла получил свое название по имени Э.Холла, американского физика, открывшего в 1879 г. важное гальваномагнитное явление.

    Суть данного явления заключалась в следующем: Если на полупроводник, по которому (вдоль) протекает ток, воздействовать магнитным полем, то в нем возникает поперечная разность потенциалов (ЭДС Холла). Возникающая поперечная ЭДС может иметь напряжение только на 3 В меньше, чем напряжение питания.

а — нет магнитного поля, по полупроводнику протекает ток питания — АВ; б — под действием магнитного поля — Н появляется ЭДС Холла — ЕF; в — датчик Холла     

Эфект Холла

Рисунок. Эффект Холла

• Av А2 — соединения, полупроводниковый слой
• UH — напряжение Холла
• В — магнитное поле (плотное)
• Iv — постоянный ток питания

   

    Датчик Холла имеет щелевую конструкцию.

   С одной стороны щели расположен полупроводник, по которому при включенном зажигании протекает ток, а с другой стороны — постоянный магнит. В щель датчика входит стальной цилиндрический экран с прорезями. При вращении экрана, когда его прорези оказываются в щели датчика, магнитный поток воздействует на полупроводник с протекающим по нему током и управляющие импульсы датчика Холла подаются в коммутатор, в котором они преобразуются в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания.

На примере датчика Холла, применяемого в бесконтактной системе зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099.

      На практике это выглядит так: датчик Холла автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 установлен на опорной пластине распределителя и состоит из двух частей – магнита и элемента Холла с усилителем. На датчик Холла подается напряжение с коммутатора (вывод 5) через токовый красный провод. «Масса» так же с коммутатора – бело-черный провод с вывода 3. Магнит создает магнитное поле, элемент Холла принимает его, создает напряжение, которое усиливает усилитель и через зеленый импульсный провод напряжение подается на коммутатор (вывод 6).

        

      Для изменения магнитного поля применяется экран с четырьмя прорезями, который вращается вместе с валом распределителя зажигания (трамблера) проходя между магнитом и принимающей частью датчика Холла. При прохождении в пазу датчика прорези экрана магнитное поле имеет определенную величину и соответственно датчик выдает на коммутатор электрический ток определенного напряжения (9-12 В).

      При прохождении в пазу датчика зубца экрана магнитное поле экранируется и не поступает на приемник датчика, при этом напряжение, поступающее на коммутатор, падает (0-0,5 В).

     

     Соответственно коммутатор прерывает электрический ток, подающийся на катушку зажигания, магнитное поле в ней резко сжимается и, пересекая витки обмотки, наводит ЭДС 22-25 кВ (ток высокого напряжения). Ток через бронепровода попадает на распределитель и далее на свечи зажигания, производя разряд, поджигающий топливную смесь. Прохождение каждого из четырех зубцов экрана в прорези датчика соответствует такту сжатия в одном из четырех цилиндров двигателя.

 

 

1 — свечи зажигания; 2 — датчик-распредепитель; 3 — коммутатор; 4 — генератор; 5 — аккумуляторная батарея; 6 — монтажный блок; 7 — репе зажигания; 8 — катушка зажигания; 9 — датчик Холла

Данные системы являются системами зажигания с регулированием времени накопления энергии. Данная система зажигания пришла на смену TSZi, чтобы исправить 2 недостатка:

1. Форма и величина выходного напряжения магнитоэлектрического датчика изменяются с частотой вращения, что влияет на момент искрообразования.
2. Уменьшение вторичного напряжения при росте частоты вращения коленчатого вала. Поэтому более перспективна система с регулированием времени накопления энергии.

На рисунке представлена электрическая схема системы зажигания с датчиком Холла:

Стабилизация величины вторичного напряжения достигается в схеме двумя путями — во-первых, регулированием времени нахождения транзистора VT1 в открытом состоянии, т.е. времени включения первичной цепи обмотки зажигания в сеть, во-вторых, ограничением величины тока в первичной цепи величиной около 8 А. Последнее, кроме того, предотвращает перегрев катушки.

Принцип работы: С датчика Холла на вход коммутатора приходит сигнал прямоугольной формы, величина которого приблизительно на 3 В меньше напряжения питания, а длительность, соответствует прохождению выступов экрана мимо чувствительного элемента датчика. Нижний уровень сигнала 0,4 В соответствует прохождению прорези. В момент перехода от высокого уровня к низкому происходит искрообразование.

 

В микросхеме коммутатора сигнал в блоке формирования периода, накопления энергии сначала инвертируется, затем интегрируется. На выходе интегратора образуется пикообразное напряжение, величина которого тем больше, чем меньше частота вращения двигателя. Это напряжение поступает на вход компаратора, на другой вход которого подано опорное напряжение. Компаратор преобразует величину напряжения во время. Сигнал на входе компаратора имеет место тогда, когда величина пилообразного напряжения достигает опорного и превышает его. При большой частоте вращения величина пилообразного напряжения мала, соответственно мала и длительность сигнала на выходе компаратора. С исчезновением выходного сигнала компаратора через схему управления открывается транзистор VT1, и первичная .цепь зажигания включается в сеть. Следовательно, время накопления энергии в катушке соответствует времени отсутствия сигнала на выходе компаратора. Уменьшение длительности выходного сигнала компаратора позволяет увеличить относительную величину времени накопления энергии и тем самым стабилизировать ее абсолютное значение.

Блок ограничения силы выходного тока срабатывает по сигналу, снимаемому с резисторов, включенных последовательно в первичную цепь зажигания. Если этот сигнал достигает уровня соответствующего силе тока 8 А, блок переводит выходной транзистор в активное состояние с фиксированием этой величины тока.

Блок безискровой отсечки отключает катушку зажигания в случае, если включено электропитание, но вал двигателя неподвижен. При этом, если при остановленном двигателе выходное напряжение датчика соответствует низкому уровню, катушка отключается сразу, в противном случае отключение происходит через 2 — 5 с.

Схема насыщена элементами защиты от всплесков напряжения и включения обратной полярности питания. Регулировка угла опережения зажигания осуществляется традиционными способами, т.е. центробежным и вакуумным регуляторами.

     Датчики индуктивного типа используются главным образом для измерения скорости и положения вращающихся деталей. Их действие основывается на известном принципе электрической индукции (изменение магнитного потока наводит э.д.с. в катушке). В результате вращения ротора датчика управляющих импульсов изменяется магнитное поле и в индукционной обмотке (статоре) создается представленное на рисунке а, б переменное напряжение. При этом напряжение увеличивается по мере приближения зубцов ротора к зубцам статора. Положительный полупериод напряжения достигает своего максимального значения, когда расстояние между зубцами статора и ротора минимальное. При увеличении расстояния магнитный поток резко меняет свое направление и напряжение становится отрицательным.

Рисунок. Датчик управляющих импульсов по принципу индукции
а) Технологическая схема

1. Постоянный магнит
2. Индукционная обмотка с сердечником
3. Изменяющийся воздушный зазор
4. Ротор датчика управляющих импульсов

б) временная характеристика переменного напряжения, индуктируемого датчиком управляющих импульсов tz = момент зажигания

В этот момент времени (tz) в результате прерывания первинного тока коммутатором инициируется процесс зажигания.

Количество зубцов ротора и статора в большинстве случаев соответствует количеству цилиндров. В этом случае ротор вращается с уменьшенной вдове частотой вращения коленчатого вала. Пиковое напряжение (± U) при низкой частоте вращения составляет прибл. 0,5 В, при высокой — прибл. до 100 В.

Момент зажигания можно проконтролировать только при работающем двигателе, поскольку без вращения ротора изменение магнитного поля не происходит и в результате не создается сигнал.

 

1 — свечи зажигания; 2 — датчик-распределитель, 3 — коммутатор, 4 — катушка зажигания

      Данные системы являются бесконтактными системами зажигания с нерегулируемым временем накопления энергии. Бесконтактная система зажигания с нерегулируемым временем накопления энергии принципиально отличается от контактно-транзисторной только тем, что в ней контактный прерыватель заменен бесконтактным датчиком. На рисунке ниже приведена электрическая схема системы:

Принцип работы: Сигнал с обмотки L магнитоэлектрического датчика через диод VD2, пропускающий только положительную полуволну напряжения, и резисторы R2, R3 поступает на базу транзистора VT1. Транзистор открывается, шунтирует переход база-эмиттер транзистора \/Т2, который закрывается. Закрывается и транзистор VT3, ток в первичной обмотке катушки зажигания прерывается, и на выходе вторичной обмотки возникает высокое напряжение. В отрицательную полуволну напряжения транзистор VT1 закрыт, открыты VT2 и VT3, и ток начинает протекать через первичную обмотку Катушки возбуждения. Очевидно, что число пар полюсов датчика должно соответствовать числу цилиндров двигателя.

Цепь R3-C1 осуществляет фазосдвигающие функций, компенсирующие фазовое запаздывание протекания тока в базе транзистора VT1 из-за значительной индуктивности обмотки датчика L, чем снижается погрешность момента искрообразования.

Стабилитрон VD3 и резистор R4 защищают схему коммутатора от повышенного напряжения в аварийных режимах, так как, если напряжение в бортовой цепи превышает 18 В, цепочка начинает пропускать ток, транзистор VT1 открывается и закрывается выходной транзистор VT3. Цепями защиты от опасных импульсов напряжения служат конденсаторы СЗ, С4, С5, С6; диод VD4 защищает схему от изменения полярности бортовой сети. Форма и величина выходного напряжения магнитоэлектрического датчика изменяются с частотой вращения, что влияет на момент искрообразования.

Давайте обобщим всё прочитанное. Не смотря на разность датчиков, системы схожи в построении и различаются внутренним устройством некоторых компонентов. Давайте взглянем на систему и опишем последовательно работу:

Итак, водитель поворачивает ключ в замке зажигания, тем самым замыкая цепь. Ток начинает поступать из аккумулятора по замкнутому замку зажигания.

Можно сказать, что питание цепи происходит по схеме: Аккумулятор->Стартер->Генератор. При нахождении ключа в положении «стартер» замыкаются контакты 50 и 30. Электрический ток поступает на реле стартера. Там появляется магнитное поле, что приводит к тому, что бендикс стартера вводится в зацепление с шестернёй маховика. Включается электродвигатель стартера и он начинает крутить маховик. Тот в свою очередь начинает раскручиваться и при достижении скорости, большей чем допустимая скорость вращения вала шестерни стартера привод стартера выводит её из зацепления. В свою очередь, вращение коленчатого вала передаётся на вращение вала генератора, что в свою очередь приводит к выработке электрического тока на нём, который питает бортовую сеть автомобиля и подзаряжает аккумулятор.

1 —  свечи зажигания; 2 — датчик-распределитель; 3 — распределитель; 4 — датчик импульсов; 5 — коммутатор; 6 — катушка зажигания; 7 — монтажный блок; 8 — реле зажигания; 9 — выключатель зажигания; А — к клемме генератора.

     Электрический ток поступает на первичную обмотку катушки зажигания(6).

     Коммутатор, получая сигнал с датчика(4), прерывает или наоборот включает первичную обмотку. Когда протекание тока по первичной обмотке прерывается, то во вторичной обмотке возникает ток высокого напряжение, который подаётся по высоковольтному проводу на распределитель.

   Распределитель, вал которого приводится в движение от шестерни привода масляного насоса или коленчатого вала(зависит от конкретного устройства двигателя) распределяет искру по свечам, тем самым воспламеняя смесь в нужном цилиндре двигателя в нужное время.

Преимущества БСЗ

Задача системы зажигания — обеспечение в нужный момент искры зажигания достаточной энергии для воспламенения топливной смеси. Чем точнее выполняется этот процесс, тем выше мощность и эффективность двигателя. Правильно выставленное зажигание позволяет повысить мощность двигателя, снизить расход топлива и выбросы вредных веществ.

     В последние годы и десятилетия эти цели приобретали все большую актуальность. Контактная система зажигания не смогла справиться с требованиями, которые к ней предъявлялись. Максимально передаваемую энергию, необходимую для зажигания рабочей смеси, увеличить не удалось, хотя это было необходимо для двигателей с высокой компрессией и мощностью, частота вращения которых становились все больше. Кроме того, из-за постоянного износа контактов не возможно обеспечить точное соблюдение заданного момента воспламенения. Это вызывало перебои в работе двигателя, повышение расхода топлива и выбросам вредных веществ атмосферу.

     Благодаря развитию электроники удалось инициировать процесс воспламенение бесконтактно, в результате чего решились проблемы износа и технического обслуживания. При этом заданный момент зажигания точно соблюдается практически в течение всего срока службы. В первую очередь, это достигается благодаря индуктивному формированию сигнала (бесконтактная транзисторная система зажигания с накоплением энергии в индуктивности) и формированию сигнала датчиком Холла (TSZ-h). Поскольку обе эти системы экономичны и относительно недорогие, они используются и сегодня на некоторых двигатетелях малого объема.

 

Основные преимущества бесконтактной системы зажигания:

• отсутствие износа и технического обслуживания,
• постоянный момент воспламенения,
• отсутствие дребезга контактов и, как следствие, возможность увеличения частоты вращения,
• регулирование накопления энергии и ограничение первичного тока,
• более высокое вторичное напряжение системы зажигания
• отключение постоянного тока.

Система зажигания с датчиком на эффекте Холла

Система зажигания BOSCH с датчиком на эффекте Холла

В этой короткой статье по ремонту автомобилей вы можете найти технические данные систем зажигания Bosch предыдущего поколения с датчиком на эффекте Холла, встроенным в замок зажигания. распределитель.

Схемы подключения, компоновка триггерной коробки, входные и выходные клеммы, форма сигнала выходного напряжения, а также процедуры тестирования и другие спецификации в основном предназначены для техников по ремонту автомобилей или любителей-сделай сам, чтобы получить простой способ для более точных диагностика ремонта, т.е. как руководство для выявления возможных неисправностей, связанных с этими типами систем зажигания.

Рисунок 1) Схема подключения 7-контактного триггерного блока Bosch с датчиком Холла:
TB: 7-контактный триггерный блок (также известный как электронный блок управления зажиганием или модуль зажигания),  SP: свеча зажигания,  ID: распределитель зажигания с датчиком Холла датчик эффекта,
IC: катушка зажигания, B: аккумулятор автомобиля, S: выключатель зажигания и стартера.

Клеммы катушки зажигания:
Клемма 1: (катушка зажигания, распределитель, низкое напряжение) отрицательный зажим,
Клемма 15: (аккумулятор + через выключатель зажигания) является положительным зажимом и подключается к клемме 1 с помощью витка провода внутри катушки (первичная обмотка), который несколько раз оборачивает магнитный сердечник с помощью толстого провода,
Клемма 4: (зажигание катушка, распределитель, высокое напряжение) также подключается к выводу 1 более тонким проводом (вторичная обмотка), намотанным в 100 раз больше, чем первичный провод.

Прочие клеммы:
Клемма 30: от аккумулятора (+) напрямую,
Клемма 31: возврат к аккумулятору (-) или напрямую к массе,
Клемма 50: управление стартером.

Рисунок 2) Расположение клемм коробки пускового механизма зажигания:
1) выходной зажим: 1 индикатор катушки зажигания,  2) входной зажим: 31 (масса),
3) -Vcc: отрицательный (-) полюс питания датчика,
4 ) входной зажим: 15 АКБ+ через замок зажигания,
5) +Vcc: положительный (+) полюс питания датчика,  6) сигнал от датчика

Рисунок 3) Сигнал выходного напряжения и конструкция распределителя

 

Рисунок 4) Крыльчатка датчика Холла закрыта и открыта
A: Когда пусковое колесо закрыто, сигнал Us = 12 вольт
B: Когда пусковое колесо открыто, сигнал составляет 0 вольт

Процедуры диагностики и проверки

Следующие шаги должны помочь вам диагностировать неисправность систем зажигания этого типа:

• Включите зажигание и убедитесь, что на спусковой механизм подается питание 12 В ( модуль зажигания) между клеммой 4 и клеммой 2. Также, чтобы убедиться в исправности проводки, проводов и электрических соединений, можно дополнительно проверить наличие +12 вольт на клемме 4 по отношению к массе аккумуляторной батареи, а также на клемме 2 по отношению к положительному (+) полюсу аккумулятора имеется -12 вольт.

• Включите зажигание и проверьте наличие питания 12 В на датчике Холла на штекере датчика между контактами питания (+) и (-).

• Убедитесь в наличии выходного сигнала на контакте выходного датчика при запуске двигателя. Также, чтобы убедиться, что проводка, провода и электрические соединения в порядке, т.е. чтобы убедиться, что сигнал поступает на триггерную коробку, проверьте наличие такого же сигнала на контакте 6 разъема триггерной коробки.

Для проверки могут быть использованы: тестовая светодиодная лампа, электрический мультиметр или осциллограф. Когда используется тестовая светодиодная лампа, во время запуска двигателя светодиод должен быстро мигать в зависимости от оборотов двигателя, но при более высоких оборотах за миганием трудно уследить. Тогда лучше использовать мультиметр или осциллограф для проверки частоты, а также напряжения сигнала.

• Попробуйте имитировать импульс датчика Холла:
Когда зажигание включено и штекер датчика отсоединен от датчика, импульс можно имитировать, удерживая (часто касаясь) висячий кабель на земле. Итак, если все остальные элементы в порядке, кроме датчика, то у вас должна получиться искра на высоковольтном кабеле.

• Проверьте сопротивление первичной обмотки катушки зажигания между контактами 1 и 15. Значение должно находиться в диапазоне от 0,5 до 1,5 Ом (Ом) в зависимости от типа катушки зажигания.

• Проверьте сопротивление вторичной обмотки катушки зажигания между выводами 1 и 4. В зависимости от типа используемой катушки зажигания показание может варьироваться и должно находиться в диапазоне кОм: от 4 кОм до 9 кОм, в некоторых катушках зажигания типов еще больше.

• Проверьте целостность и состояние проводов, разъемов и клемм. Также проверьте сопротивление высоковольтных проводов свечи зажигания. В зависимости от типа проволоки значение электрического сопротивления должно сильно различаться, т.е. для медных проволок диапазон измеряется, например, в омах, а для графитовых — в кОм. Итак, чтобы узнать точное значение сопротивления, обратитесь к руководству по эксплуатации для конкретного типа автомобиля.

Не забудьте проверить и состояние остальных деталей, таких как: крышка распределителя, ротор распределителя (большой палец), свечи зажигания и т. д. на наличие физических повреждений, трещин, износа или других подобных повреждений.

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —

Спасибо, что прочитали мой пост! Если вам понравилось это чтение или оно оказалось полезным, дайте мне знать, нажмите кнопку «Мне нравится» или оставьте свой комментарий ниже.

Другая статья, связанная с этим: Система зажигания с индуктивным датчиком

Если вы хотите прочитать похожие автомобильные статьи, советы и рекомендации по ремонту или процедуры тестирования, посетите мою страницу статей в LinkedIn:

• Объяснение разъема OBD-II и кодов неисправностей
• Индуктивность и эффект Холла Описание датчиков оборотов
• Описание реле давления моторного масла
• Принципы работы и диагностика топливной форсунки
• Основы и тестирование автомобильных реле
• Основы и тестирование автомобильной тормозной жидкости
• 6 советов по подготовке автомобиля к летнему вождению
• Что означают сигнальные лампы на приборной панели?
• Маркировка шин для легковых автомобилей и ее значение

Разработано и опубликовано Кириллом Муцевским
Автомобильный инженер с более чем 15-летним опытом работы в:
• Диагностика, техническое обслуживание и ремонт автомобилей
• Помощь на дороге, обучение диагностике и поломкам автомобилей
• Создание гоночных двигателей, модификация двигателей, разработка и тестирование
• Исследования в области двигателей внутреннего сгорания, моторного топлива, моторных масел и присадок
• Продажа шин и легкосплавных дисков, решение гарантийных вопросов
• Написание и публикация автомобильных технических книг, руководств и статей

Если вы хотите прочитать мой будущие сообщения, пожалуйста, нажмите « Follow » или, что еще лучше, отправьте мне приглашение LinkedIn, я рад расширить свою сеть новыми связями.

Датчик Холла

General Motors

Ford

Chrysler

Типовая схема датчика Холла

Многие современные компьютеризированные системы управления двигателем используют датчики Холла, также называемые переключателями на эффекте Холла, для определения скорости и положения коленчатого и распределительного валов. Эти переключатели различаются по конструкции, но схожи в работе. Основные отличия заключаются в напряжениях, при которых они работают, физической конфигурации и расположении на двигателе.
Датчик на эффекте Холла — это очень точный способ для компьютера (увидеть) точное положение или измерить скорость вращающегося вала. В большинстве конструкций используется затвор, который проходит через отверстие в датчике. Отверстие имеет магнитное поле, проходящее от постоянного магнита к электронному переключателю. Когда затвор проходит через магнитное поле,
прерывается, и компьютер фиксирует изменение напряжения. Когда заслонка находится в проеме, напряжение падает почти до нуля. При выходе затвора из проема напряжение повышается до заданного уровня напряжения. Это напряжение обычно равно напряжению аккумуляторной батареи на двигателях GM, Ford и многих Chrysler. Однако на двигателях Chrysler 3,3 л, 3,8 л и 3,5 л EC отправляет источник питания 8 вольт и получает сигнал 5 вольт-0 вольт обратно на выходной провод датчика. В некоторых датчиках Холла для генерации сигнала используется движущийся магнит, прикрепленный к звездочке цепи привода ГРМ (GM) или выемкам на гибкой пластине (Chrysler).
General Motors, Ford и Chrysler имеют двигатели, в которых используются двойные датчики Холла в одном узле. Chrysler Turbos имеют два отдельных датчика, установленных на основании распределителя с собственными отдельными трехпроводными разъемами. В двигателях GM и Ford используются двойные датчики Холла в одном узле с одним 4-проводным разъемом. Оба этих датчика имеют общий провод питания 12 вольт и землю. Два других провода представляют собой выходные провода 12–0 вольт для двух датчиков. GM также использует отдельные датчики коленчатого вала и кулачка в сочетании с безраспределительным зажиганием и синхронизацией последовательного впрыска топлива.
В автомобилях Ford в основном используются датчики Холла для подачи сигнала на модуль толстопленочного зажигания (TFI). Это называется сигналом срабатывания зажигания профиля (PIP) и передается на электронный блок управления (ECA). В системе Ford DIS используется второй датчик (в том же узле) для определения цилиндра номер один. Это называется сигналом идентификации цилиндра (CID).
Компания Chrysler начала использовать датчики Холла с выпуском двигателя Omni/Horizon 1,7 л еще в 1978 году и продолжила использовать их в более поздних моделях. Датчик располагался в распределителе, а заслонка была частью узла ротора. Этот тип работал от 12-вольтовой цепи и отправлял сигнал на электронный модуль зажигания или на компьютер управления искрой. Позже, в 80-х годах, Chrysler представила систему DIS, а датчики Холла изменили расположение и дизайн. Датчик коленвала, расположенный в корпусе колокола, считывает частоту вращения двигателя, когда датчик проходит 3 группы по 4 метки. Датчик кулачка, расположенный в передней крышке, считывает положение кулачка по мере прохождения насечек на звездочке кулачка. Эти датчики Холла работают от источника питания 8 вольт, а выходной сигнал представляет собой сигнал 5-0 вольт на контроллер двигателя (EC).
Все датчики Холла используют для своей работы три провода. Один провод несет напряжение питания, а второй провод обеспечивает заземление датчика. Оба питаются от модуля зажигания или компьютера. Третий провод (тумблер). Этот провод является выходом датчика на ЭБУ. Напряжение возрастает, обычно до напряжения питания, и падает почти до нуля при движении затвора, как объяснялось ранее. Сигнал представляет собой прямоугольную волну и поэтому не требует аналого-цифрового преобразования для чтения компьютером. Компьютер измеряет время между импульсами и рассчитывает число оборотов в минуту для топлива и времени.
Проверка датчика Холла проста, если вы понимаете их и имеете цифровой вольтомметр или лабораторный эндоскоп. Самой сложной частью теста будет доступ к проводам датчика. Все технические специалисты должны приобрести хороший набор перемычек, чтобы исследовать разъемы датчика Холла, не повреждая цепь.

Типовая схема датчика Холла

Для правильной работы датчик Холла должен иметь напряжение питания и заземление. Если провод питания, заземления или сигнальный провод разомкнут, датчик не может работать. Короткое замыкание на массу на проводе питания или сигнальном проводе также устраняет сигнал RPM.

AutoHex (автоматический диагностический сканер) — один из лучших профессиональных инструментов сканирования для автомобилей; Autohex Scanner может эффективно и легко тестировать системы автомобиля, используя множество мощных функций, которые помогут вам в диагностике и тестировании.