Centralino: che cos'è? Commuta circuito, controllo e guasti

In vari testi tecnici si può incontrareil termine "commutatore". Cos'è? Nel senso più generale, è un dispositivo per la commutazione di circuiti elettrici (segnali), che può essere elettronico, a fascio di elettroni o elettromeccanico.

In senso stretto, questo è solitamente chiamato un interruttoreaccensione, che è dotata di tutti i veicoli con motori a benzina. Questo articolo è dedicato a questa versione di switch, principalmente automobilistici.

Sfondo dei sistemi di accensione

Come sai, in ogni ciclo di benzinamotore a combustione interna, c'è una fase di preparazione della miscela combustibile-aria combustibile e lo stadio della sua combustione. Ma quella miscela bruciata, ha bisogno di qualcosa a cui dare fuoco.

La prima soluzione utilizzata al più prestoauto ICE, era l'accensione della miscela dal tubo di calice inserito nel cilindro e riscaldato in anticipo prima di avviare il motore. Durante il suo funzionamento, la temperatura di questo tubo è stata costantemente mantenuta dalla combustione della miscela in ogni ciclo di funzionamento.

È interessante notare che il sistema di accensione a scintilla diMagneto è stato utilizzato in parallelo con l'accensione del calibro dei veicoli a motore, ma prima solo per i motori a gas industriali. Questo principio fu rapidamente adottato e le case automobilistiche, e dopo l'invenzione di R. Bosch nel 1902, il consueto sistema di candele d'accensione è diventato generalmente accettato.

Principio di accensione a scintilla

Attualmente il più comunesistema di batteria di accensione comprendente un generatore di corrente nella forma di una batteria per auto durante l'avviamento e generatore motore quando il motore è in funzione, la bobina di accensione, che è un trasformatore ad alta tensione con un avvolgimento secondario a cui un'accensione candela, e un distributore di accensione (interruttore). Il funzionamento dell'interruttore consiste nell'interruzione intermittente del circuito di corrente dell'avvolgimento primario della bobina di accensione. Con ogni interruzione del suo campo magnetico attuale esistente nei punti dello spazio occupato dai fili dell'avvolgimento secondario della bobina di accensione, diminuisce molto rapidamente. Pertanto, in accordo con la legge di induzione elettromagnetica negli stessi punti nello spazio c'è un grande campo elettrico solenoidale, che crea una elevata intensità (fino a 25 kV) nell'avvolgimento bobina secondaria di accensione EMF, elettrodi della candela strappate. La tensione tra le raggiunge rapidamente un valore sufficiente per la ripartizione del traferro, e poi scivola scintilla elettrica accesa la miscela aria-carburante.

Cosa viene commutato nel sistema di accensione?

Quindi, il centralino della macchina. Cos'è e perché è necessario? In breve, questo dispositivo, il cui compito è quello di interrompere il circuito di corrente nell'avvolgimento primario della bobina di accensione nel momento più favorevole per questo.

In un motore a combustione interna a quattro tempi, arriva questo momentola fine della corsa di compressione (2a corsa del motore a combustione interna), poco prima che il pistone raggiunga il cosiddetto punto morto superiore (TDC), in cui la distanza da qualsiasi punto del pistone all'asse di rotazione dell'albero motore è massima. Poiché l'albero motore fa un movimento rotatorio circolare, il momento di interruzione della corrente è legato ad alcune delle sue posizioni prima che raggiunga la posizione del PMS. L'angolo tra questa posizione dell'albero motore e il piano verticale è chiamato la fasatura dell'accensione. Varia da 1 a 30 gradi.

Data la storia, alla domanda: "Interruttore automobilistico: che cos'è?" - dovresti rispondere che è il primo meccanico, e più tardi, con lo sviluppo della tecnologia, un interruttore di corrente elettronico nella bobina di accensione.

Interruttore di accensione meccanico precursore

In realtà, questo dispositivo è diventato l'interruttorechiama solo negli ultimi anni, dopo che è diventato completamente elettronico. E prima ancora, a partire dal 1910, quando il sistema di accensione automatica apparve per la prima volta sulle auto Cadillac, la sua funzione, insieme ad altri compiti, fu eseguita dal distributore-demolitore (distributore). Tale dualità del nome è sorto a causa della sua duplice funzione nel sistema di accensione. Da un lato, la corrente nell'avvolgimento primario della bobina di accensione deve essere interrotta - da qui l'"interruzione". D'altra parte, la tensione dell'avvolgimento di alta tensione della bobina di accensione deve essere distribuita alternativamente alle candele di tutti i cilindri e con l'angolo di avanzamento corretto. Da qui la seconda metà del nome - "distributore".

Come funzionavano i distributori?

Il distributore dell'interruttore ha guidatorotazione dall'albero a gomiti, un albero interno, sul quale è montato un rotore dielettrico con una piastra rotante in movimento alla sua estremità. Una spazzola di carbone caricata a molla scorre attraverso la piastra, collegata al contatto centrale ad alta tensione nel cappuccio distributore, che, a sua volta, è collegato all'avvolgimento secondario della bobina di accensione. La piastra di distribuzione corrente si avvicina periodicamente ai contatti dei fili ad alta tensione situati nel coperchio del distributore alle candele dei cilindri. In questo momento si verifica un'alta tensione nell'avvolgimento secondario della bobina, che attraversa due spazi d'aria: tra la piastra della differenza di corrente e il contatto del filo con questa candela e tra gli elettrodi della candela.

Le camme sono montate sullo stesso albero, il cui numerouguale al numero di cilindri, e le sporgenze di ciascuna camma si aprono simultaneamente con il collegamento di una particolare candela, i contatti dell'interruttore di corrente inclusi nel circuito primario della bobina di accensione.

In modo che tra i contatti dell'interruttore non si verificascintille quando aperto, un grande condensatore è collegato in parallelo con esso. Quando i contatti dell'interruttore si aprono, l'induzione EMF nell'avvolgimento primario provoca una corrente di carica del condensatore, ma a causa della sua grande capacità, la tensione che attraversa e, quindi, tra i contatti aperti, non raggiunge il valore di rottura d'aria.

Ma per quanto riguarda l'angolo di piombo?

Come sai, con velocità decrescentela miscela dell'albero a gomiti nei cilindri deve essere incendiata nel tatto della sua compressione più tardi, proprio di fronte al punto morto superiore, vale a dire. Il tempo di accensione dovrebbe essere ridotto. Al contrario, con un aumento della frequenza di rotazione, la miscela nella corsa di compressione deve essere innescata prima, vale a dire. aumentare l'angolo di avanzamento. Nei distributori, questa funzione è stata eseguita da un regolatore centrifugo collegato meccanicamente alle camme dell'interruttore di corrente. Li ha girati sull'albero del distributore in modo che fossero prima o poi nella fase di compressione della miscela aperta i contatti dell'interruttore.

È inoltre necessario modificare l'angolo di anticipo a una frequenza costante quando il carico sul motore cambia. Questo lavoro è stato eseguito da un dispositivo speciale - un regolatore di accensione a vuoto.

L'aspetto dei primi interruttori

Alla fine degli anni '70 del secolo scorso divenne chiaro cheIl nodo più debole del distributore sono i contatti dell'interruttore, attraverso i quali scorre la corrente completa dell'avvolgimento primario. Sono costantemente bruciati e abbattuti. Pertanto, la prima soluzione era uno speciale interruttore elettronico per interrompere la corrente nella bobina. Nel suo ingresso, il circuito a bassa corrente includeva i fili dai risultati del tradizionale timer dell'interruttore di contatto. Tuttavia, ora i suoi contatti erano interrotti non dalla piena corrente della bobina di accensione, ma da una piccola corrente nel circuito di ingresso dell'interruttore.

In realtà l'interruttore elettronico erastrutturalmente eseguito in un'unità separata e collegato (su richiesta del conducente) al distributore classico. Questo sistema di accensione è chiamato contatto elettronico. Era molto popolare negli anni '80 del secolo scorso. E al giorno d'oggi puoi ancora trovare auto equipaggiate con esso.

Il circuito di commutazione del sistema elettronico di contatto è stato assemblato su transistor.

Il prossimo passo è rifiutare l'interruttore di contatto

Interruttore di contatto anche in bassa correnteLa variante utilizzata nel sistema di accensione elettronica a contatto è rimasta un nodo molto inaffidabile. Pertanto, le case automobilistiche hanno compiuto notevoli sforzi per escluderla. Questi sforzi sono stati coronati da successo dopo la creazione di un sensore distributore senza contatto basato su un sensore Hall.

Ora invece di alcune camme sull'alberoIl distributore ha iniziato a installare uno schermo cavo cilindrico con fessure e imposte tra di loro, con il numero di tapparelle e fessure pari al numero di cilindri del motore. Le tende e le fessure dello schermo si muovono in un campo magnetico creato da un magnete permanente, oltre un sensore miniatura Hall. Mentre la tendina si sposta oltre, non c'è tensione in uscita dal sensore Hall. Quando l'otturatore viene sostituito da una fessura, la parte anteriore dell'impulso di tensione viene rimossa dal sensore Hall con un circuito elettronico, a indicare la necessità di interrompere la corrente nell'avvolgimento primario della bobina di accensione. Questo impulso di tensione viene trasmesso dal filo all'unità di commutazione corrente nella bobina di accensione, dove viene preassemblato e quindi utilizzato per controllare la cascata di commutazione dell'alimentazione principale.

Un'altra opzione senza contattoIl sensore-distributore è un nodo con un sensore ottico, in cui viene utilizzato un fototransistor invece di un sensore Hall e viene utilizzato un LED invece di un magnete permanente. Il sensore ottico ha lo stesso schermo rotante con fessure e tende.

L'aspetto dell'interruttore stesso

Quindi, in un sistema di accensione senza contatto, invece diun distributore a contatto singolo, apparvero due nodi separati: un sensore-distributore senza contatto (ma solo a bassa tensione) e un interruttore elettronico. La funzione della distribuzione dell'alta tensione attraverso le candele nel distributore-sensore viene ancora eseguita da un rotore meccanico con una piastra di distribuzione della corrente.

Ma per quanto riguarda il controllo dell'angolo? Questi compiti eseguono ancora regolatori centrifughi e di vuoto nella composizione del sensore-distributore. Il primo di loro ora non gira le camme sull'albero, ma sposta le tende dello schermo, cambiando così l'angolo di ignizione. Il regolatore del vuoto ha la capacità di spostare il sensore Hall con la sua piastra di base, regolando anche questo angolo.

Considerando quanto sopra, la domanda: "Quadro moderno dell'automobile: che cos'è?", Si dovrebbe rispondere che si tratta di un'unità elettronica separata costruttivamente di un sistema di accensione senza contatto.

Mancata distribuzione dell'alta tensione

Il tempo più lungo nell'interruttore è stato salvatodistributore meccanico di alta tensione sulle candele dei cilindri. La cosa più interessante è che questo sito era abbastanza affidabile e non causava grandi lamentele. Tuttavia, il tempo non si ferma e, all'inizio del nostro secolo, lo schema di connessione degli switch ha subito un altro importante cambiamento.

Nelle auto moderne non c'èdistribuzione di alta tensione da una bobina a diverse candele. Al contrario, le bobine stesse "si moltiplicarono" in esse e divennero un accessorio per le candele di ciascun cilindro. Ora, invece di commutare la commutazione di candele con l'alta tensione, viene eseguita la commutazione senza contatto delle bobine con bassa tensione. Naturalmente, questo complica il design dell'interruttore, ma le possibilità del design dei circuiti moderni sono molto più ampie.

In auto moderne con iniezionei motori sono controllati dal quadro elettrico da un'unità di controllo del motore autonomo o dal computer di bordo del veicolo. Questi dispositivi di controllo analizzano non solo la velocità di rotazione dell'albero motore, ma molti altri parametri che caratterizzano il carburante e il liquido di raffreddamento, la temperatura dei vari componenti e l'ambiente. Sulla base della loro analisi, le impostazioni per i tempi di accensione sono cambiate in tempo reale.

Commuta errori

Malfunzionamento più comuneIl distributore meccanico brucia i suoi contatti: sia i contatti mobili che quelli ad alta tensione delle candele. Per evitare che ciò accada (almeno, non troppo rapidamente), è necessario ispezionarli regolarmente e, se si sono formati depositi di carbonio su di essi, è necessario rimuoverli con una lima ad ago o carta vetrata fine.

Se un condensatore collegato in parallelo con i contatti dell'interruttore o un resistore nel circuito dell'elettrodo ad alta tensione centrale si guasta, possono essere sostituiti.

Difetti degli interruttori elettronici causati daguasto del sensore Hall o della bobina di commutazione dell'amplificatore di impulsi, di solito non deve essere eliminato, poiché tale interruttore non è separabile. In questo caso, di norma, un'unità difettosa viene semplicemente sostituita con una nuova.

Come controllare l'interruttore?

Se il regime del motore è al minimo"Float", o si blocca in movimento, o non inizia affatto, quindi si dovrebbe verificare una scintilla sulle candele collegate al distributore di accensione con un sensore Hall. Per fare questo, svitarli, mettere le punte dei cavi armati, mettere le candele sulla "massa" e "girare" l'albero motore con il motorino di avviamento. Se non c'è scintilla o è debole, è necessario andare all'interruttore.

Ma come controllare l'interruttore? Accendere l'accensione e valutare come devia l'ago del voltmetro. Se l'interruttore è sano, dovrebbe essere deviato in due fasi. Innanzitutto, la freccia occupa una posizione intermedia, in cui rimangono 2-3 secondi, quindi passa alla posizione finale (normale). Se la freccia occupa immediatamente la posizione finale, puoi provare a sostituire l'interruttore.

Interruttore di connessione

Come collegare un interruttore a un sistema senza contattoaccensione? Va ricordato che la sua morsettiera è collegata con due fili ai terminali "B" e "K" della bobina di accensione, un cavo a tre fili con un connettore al sensore Hall sul sensore-distributore e un filo a terra. Con l'uscita "+" della batteria, il circuito dell'interruttore è collegato al terminale "B" della bobina.