Switchboard: o que é isso? Alternar circuito, controle e falhas

Em vários textos técnicos pode-se encontraro termo "comutador". O que é isso? No sentido mais geral, trata-se de um dispositivo de comutação de circuitos elétricos (sinais), que pode ser eletrônico, eletrônico ou eletromecânico.

No sentido estrito, isso geralmente é chamado de interruptorignição, que é equipado com quaisquer veículos com motores a gasolina. Este artigo é dedicado a esta versão dos switches, principalmente os automotivos.

Antecedentes dos sistemas de ignição

Como você sabe, em todo ciclo de gasolinamotor de combustão interna, há uma fase de preparação da mistura combustível-ar combustível e do estágio de sua combustão. Mas que a mistura queimou, precisa de algo para incendiar.

A primeira solução usada nos primeirosICE do carro, foi a ignição da mistura do tubo de cálice inserido no cilindro e aquecido antes de ligar o motor. Durante o seu funcionamento, a temperatura deste tubo foi constantemente mantida pela queima da mistura em cada ciclo de operação.

É interessante que o sistema de ignição por faíscaMagneto foi usado em paralelo com a ignição de calibre de veículos motorizados, mas primeiro apenas para motores a gás industriais. Este princípio foi rapidamente adotado e as montadoras, e após a invenção de R. Bosch em 1902, o sistema usual de centelha de vela de ignição tornou-se geralmente aceito.

Princípio da ignição por faísca

Atualmente, o mais comumsistema de bateria de ignição compreende uma fonte de corrente sob a forma de uma bateria de carro durante o arranque e gerador de motor quando o motor está em funcionamento, a bobina de ignição, o que é um transformador de alta tensão com um enrolamento secundário para o qual uma ignição da vela de ignição, e um distribuidor (switch) de ignição. interruptor de trabalho é interromper periodicamente o circuito de corrente do enrolamento primário da bobina de ignição. Com cada interrupção de seu atual campo magnético existente nos pontos do espaço ocupado pelos fios do enrolamento secundário da bobina de ignição, diminui muito rapidamente. Assim, de acordo com a lei de indução electromagnética nos mesmos pontos no espaço, há uma muito grande campo eléctrico solenoidal, que cria uma intensidade elevada (até 25 kV) na bobina de ignição EMF enrolamento secundário, os eléctrodos das velas de ignição rasgado. A tensão entre eles rapidamente atinge um valor suficiente para a decomposição do intervalo de ar, e, em seguida, desliza faísca eléctrica inflamou-se a mistura de combustível e ar.

O que é comutado no sistema de ignição?

Então, o painel do carro. O que é e por que é necessário? Resumidamente falando, este dispositivo, cuja tarefa é quebrar o circuito de corrente no enrolamento primário da bobina de ignição no momento mais favorável para isso.

Em um motor de combustão interna de quatro tempos, este momento vem ema extremidade do curso de compressão (2º curso do motor de combustão interna), pouco antes do pistão atingir o chamado ponto morto superior (TDC), no qual a distância de qualquer ponto do pistão ao eixo de rotação do virabrequim do motor é máxima. Como o virabrequim faz um movimento rotacional circular, o momento de interrupção da corrente é ligado a alguma de sua posição antes de alcançar a posição do CDT. O ângulo entre esta posição do virabrequim e o plano vertical é chamado de tempo de ignição. Varia de 1 a 30 graus.

Dada a história, para a pergunta: “Interruptor automotivo: o que é isso?” - você deve responder que é primeiro mecânico, e mais tarde, conforme a tecnologia se desenvolve, um interruptor de corrente eletrônico na bobina de ignição.

Precursor do interruptor de ignição mecânica

Na verdade, este dispositivo tornou-se o interruptortelefonar apenas nos últimos anos, depois de ter se tornado completamente eletrônico. E antes disso, a partir de 1910, quando o sistema de ignição automática apareceu pela primeira vez nos carros da Cadillac, sua função, juntamente com outras tarefas, era executada pelo disjuntor-distribuidor (distribuidor). Tal dualidade do nome surgiu devido a sua dupla função no sistema de ignição. Por um lado, a corrente no enrolamento primário da bobina de ignição deve ser interrompida - daí surge o “interruptor”. Por outro lado, a tensão do enrolamento de alta tensão da bobina de ignição deve ser distribuída alternadamente às velas de ignição de todos os cilindros, e com o ângulo correto de avanço. Daí a segunda metade do nome - "distribuidor".

Como os distribuidores trabalharam?

O distribuidor do disjuntor tem umarotação do virabrequim, um eixo interno, no qual um rotor dielétrico é montado com uma placa giratória na sua extremidade. Uma escova de carvão com mola desliza através da placa, conectada ao contato central de alta tensão na tampa do distribuidor, que, por sua vez, é conectada ao enrolamento secundário da bobina de ignição. A placa de distribuição de corrente aproxima-se periodicamente dos contatos dos fios de alta tensão localizados na tampa do distribuidor para as velas de ignição dos cilindros. Neste momento, ocorre uma alta tensão no enrolamento secundário da bobina, que rompe duas fendas de ar: entre a placa de diferença de corrente e o contato do fio para essa vela e entre os eletrodos da vela.

Cames são montados no mesmo eixo, cujo númeroigual ao número de cilindros, e as protuberâncias de cada came abertas simultaneamente com a conexão de uma vela de ignição particular, os contatos do interruptor de corrente incluídos no circuito primário da bobina de ignição.

De modo que entre os contatos do disjuntor não ocorrequando aberto, um grande capacitor é conectado em paralelo com ele. Quando os contatos do disjuntor abrem, a indução de EMF no enrolamento primário causa uma corrente de carga do capacitor, mas devido à sua grande capacidade, a tensão através dele e, portanto, entre os contatos abertos, não alcança o valor de quebra de ar.

Mas e o ângulo de chumbo?

Como você sabe, com velocidade decrescentea mistura do virabrequim nos cilindros deve ser incendiada no tacto da sua compressão mais tarde, mesmo à frente do ponto morto superior, ou seja, O tempo de ignição deve ser reduzido. Pelo contrário, com um aumento na frequência de rotação, a mistura no curso de compressão deve ser incendiada mais cedo; aumentar o ângulo de avanço. Nos distribuidores, essa função era realizada por um regulador centrífugo conectado mecanicamente aos cames do interruptor de corrente. Ele os girou no eixo do distribuidor para que eles estivessem mais cedo ou mais tarde no curso de compressão da mistura, abrindo os contatos do disjuntor.

Também é necessário alterar o ângulo de avanço a uma frequência constante quando a carga no motor muda. Este trabalho foi realizado por um dispositivo especial - um regulador de ignição a vácuo.

A aparência dos primeiros interruptores

No final dos anos 70 do século passado, ficou claro queO nó mais fraco do distribuidor são os contatos do disjuntor, através dos quais a corrente total do enrolamento primário flui. Eles estão constantemente queimados e quebrados. Portanto, a primeira solução foi um interruptor especial de circuito eletrônico para interromper a corrente na bobina. Em seu circuito de entrada de baixa corrente incluía fios das descobertas do temporizador do disjuntor de contato tradicional. No entanto, agora seus contatos foram interrompidos não pela corrente total da bobina de ignição, mas por uma pequena corrente no circuito de entrada do interruptor.

Na verdade, o interruptor eletrônico foiestruturalmente executado em uma unidade separada e conectado (a pedido do motorista) ao distribuidor clássico. Este sistema de ignição é chamado contato eletrônico. Foi muito popular nos anos 80 do século passado. E hoje em dia você ainda pode encontrar carros equipados com ele.

O circuito de comutação do sistema eletrônico de contato foi montado nos transistores.

O próximo passo é recusar o disjuntor de contato

Contato disjuntor mesmo em baixa correnteA variante usada no sistema de ignição eletrônica de contato permaneceu como um nó não muito confiável. Portanto, os fabricantes de automóveis fizeram esforços consideráveis ​​para excluí-lo. Esses esforços foram coroados com sucesso após a criação de um sensor distribuidor sem contato baseado em um sensor Hall.

Agora, em vez de algumas câmeras no eixoO distribuidor começou a instalar uma tela oca cilíndrica com slots e obturadores entre eles, com o número de persianas e ranhuras sendo igual ao número de cilindros do motor. Blinds e slots da tela se movem em um campo magnético criado por um ímã permanente, passando por um sensor Hall em miniatura. À medida que a cortina de tela passa por ela, não há tensão de saída do sensor Hall. Quando o obturador é substituído por uma fenda, a frente do pulso de tensão é removida do sensor Hall com um circuito eletrônico, indicando a necessidade de interromper a corrente no enrolamento primário da bobina de ignição. Este pulso de tensão é transmitido por fio para a unidade de comutação de corrente na bobina de ignição, onde é pré-amplificado e depois usado para controlar a cascata de comutação de energia principal.

Outra opção sem contatoO sensor-distribuidor é um nó com um sensor óptico, no qual um fototransistor é usado em vez de um sensor Hall, e um LED é usado em vez de um ímã permanente. O sensor óptico tem a mesma tela rotativa com fendas e cortinas.

A aparência do próprio switch

Então, em um sistema de ignição sem contato, em vez deEm um único distribuidor de contato, dois nós separados apareceram: um sensor-distribuidor sem contato (mas apenas de baixa voltagem) e um interruptor eletrônico. A função da distribuição de alta tensão através das velas de ignição no sensor-distribuidor é ainda realizada por um rotor-corredor mecânico com uma placa de distribuição de corrente.

Mas e o controle de ângulo? Essas tarefas ainda executam reguladores centrífugos e a vácuo na composição do sensor-distribuidor. O primeiro deles agora não gira as cames no eixo, mas desloca as cortinas de tela, alterando assim o ângulo de ignição. O regulador de vácuo tem a capacidade de mover o sensor Hall com sua placa de base, também ajustando este ângulo.

Considerando o exposto acima, a pergunta: “Central de bordo moderna: o que é?” - deve ser respondido que se trata de uma unidade eletrônica construtivamente separada de um sistema de ignição sem contato.

Falha na distribuição de alta voltagem

O maior tempo no switch foi salvodistribuidor mecânico de alta tensão nas velas de ignição dos cilindros. O mais interessante é que esse site era bastante confiável e não causava grandes reclamações. No entanto, o tempo não pára e, no início do nosso século, o esquema de troca de chaves passou por outra grande mudança.

Nos carros modernos não hádistribuição de alta tensão de uma bobina para diferentes velas. Pelo contrário, as próprias bobinas “se multiplicaram” e se tornaram um acessório para as velas de cada cilindro. Agora, em vez do contato de velas por alta tensão, a troca sem contato de suas bobinas por baixa tensão é realizada. Claro, isso complica o design do switch, mas as possibilidades do design de circuitos modernos são muito mais amplas.

Nos carros modernos com injeçãoos motores são controlados pelo painel de comando por uma unidade autônoma de controle do motor ou pelo computador de bordo do veículo. Esses dispositivos de controle analisam não apenas a velocidade de rotação do virabrequim, mas muitos outros parâmetros que caracterizam o combustível e o líquido refrigerante, a temperatura de vários componentes e o ambiente. Com base em sua análise, as configurações do tempo de ignição são alteradas em tempo real.

Comutar falhas

Mau funcionamento mais comumDistribuidor mecânico é a queima de seus contatos: contatos móveis e de alta tensão de velas. Para evitar que isto aconteça (pelo menos, não muito rapidamente), você precisa inspecioná-los regularmente, e se depósitos de carbono se formaram sobre eles, então ele deve ser removido com uma lixa de agulha ou uma lixa fina.

Se um capacitor conectado em paralelo com os contatos do disjuntor ou um resistor no circuito central do eletrodo de alta tensão falhar, eles podem ser substituídos.

Falhas no comutador eletrônico causadas porfalha do amplificador de pulso do sensor Hall ou corrente da bobina do interruptor, geralmente não deve ser eliminada, como tal um interruptor não é separável. Neste caso, como regra, uma unidade defeituosa é simplesmente substituída por uma nova.

Como verificar o interruptor?

Se a velocidade do motor estiver em marcha lenta"Float", ou ele pára em movimento, ou não inicia de todo, então você deve verificar se há uma faísca nas velas conectadas ao distribuidor de ignição com um sensor Hall. Para fazer isso, desparafuse-os, coloque as pontas dos cabos blindados, coloque velas na “massa” e “gire” o virabrequim com o motor de partida. Se não houver faísca ou se for fraco, você precisa ir até o interruptor.

Mas como verificar o interruptor? Ligue a ignição e avalie como a agulha do voltímetro se desvia. Se o comutador estiver íntegro, ele deverá ser desviado em dois estágios. Primeiro, a seta ocupa alguma posição intermediária, na qual permanecem 2-3 segundos, e então ela se move para a posição final (normal). Se a seta ocupar imediatamente a posição final, você pode tentar substituir o interruptor.

Troca de conexão

Como conectar um switch a um sistema sem contatoignição? Deve ser lembrado que seu bloco de terminais está conectado com dois fios aos terminais “B” e “K” da bobina de ignição, um cabo de três fios com um conector para o sensor Hall no sensor do distribuidor e um fio para o terra. Com a saída “+” da bateria, o circuito de comutação é conectado ao terminal “B” da bobina.