Camgora.ru

Автомобильный журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Система зажигания; устройство и работа

Система зажигания — устройство и работа

Система зажигания — это ряд необходимых устройств и приборов, направленных на подачу искры в цилиндр двигателя в нужный момент. Система зажигания используется только на бензиновых двигателях автомобилей, т.к. в дизелях возгорание топливно-воздушной смеси происходит от сжатия тяжелого топлива (дизельное топливо) поршнем в цилиндре. Источником энергии для сисемы зажигания является аккумулятор, с помощью которого осуществляется первичный запуск двигателя, и генератор, который вырабатывает электроэнергию, необходимую для функционирования всех электронных узлов автомобиля, а также подзарядки аккумулятора. При неисправностях системы зажигания автомобиль отказывается заводиться, о чем, в первую очередь, свидетельствует отсутствие разряда на выкрученной свече (но подключенной на массу).

Существует несколько типов систем зажигания:

  1. Контактная система.
  2. Контактно-транзисторная.
  3. Бесконтактно-транзисторная.
  4. Бесконтактная с датчиком Холла.
  5. Микропроцессорная и цифровая.

Чуть более подробно остановимся на описании класической контактной системе зажигания. Итак, контактная система зажигания состоит из следующих входящих в нее элементов:

1. Свечи зажигания — служат для поджигания рабочей смеси в цилиндре. От правильного выбора свечей зависят очень многие показатели работы двигателя, а в частности — экономичность и стабильность.

2. Катушка — это повышающий преобразователь, причем с очень большим коэффициентом преобразования, определяемым соотношением количества витков его первичной и вторичной обмотках.

3. Высоковольтные провода — нужны для передачи повышенного тока от катушки к свечам. С недавних пор в качестве изоляции для высоковольтных проводов стали использовать силикон, считая его более надежным и долговечным материалом.

4. Источник питания — эту роль исполняют аккумуляторная батарея и генератор вашего автомобиля.

5. Прерыватель-распределитель — как можно догадаться из названия, это устройство распределяет подачу искры по цилиндрам двигателя, причем делает это в каждом цилиндре в строго определенный момент.

6. Замок зажигания — размыкает и замыкает определенные электрические цепи в бортовой сети автомобиля.

Принцип работы системы:

От аккумуляторной батареи электрический ток низкого напряжения (14В), проходя по обычным низковольтным проводам попадает в катушку, где преобразовывается в ток высокого напряжения (до 30000В). Далее от катушки, по уже высоковольтному проводу электрический ток оказывается на трамблере (прерыватель-распределитель), а трамблер, в свою очередь, коммутирует это напряжение по высоковольтным проводам на конечную станцию — к свече зажигания, где электрический разряд в виде искры, проскочивший между электродами свечи, воспламеняет рабочую смесь в цилиндрах двигателя.

Система зажигания автомобиля

Основным назначением системы зажигания автомобиля является подача искрового разряда на свечи зажигания в определённый такт работы бензинового двигателя. Для дизельных двигателей под зажиганием понимают момент впрыска топлива в такт сжатия. В некоторых моделях автомобилей система зажигания, а именно ее импульсы, подаются на блок управления погружным топливным насосом.

Систему зажигания, по мере своего развития, можно разделить на три типа. Контактная система зажигания , импульсы у которой создаются во время работы контактов на разрыв. Бесконтактная система зажигания , управляющие импульсы создаются электронным транзисторным управляющим устройством – коммутатором, (хотя правильно его назвать генератором импульсов). Микропроцессорная система зажигания — это электронное устройство, которое управляет моментом зажигания, а также другими системами автомобиля. Для двухтактных двигателей, без внешнего источника питания используются системы зажигания типа магнето. Основана на принципе создания ЭДС при вращении постоянного магнита в катушке зажигания по заднему фронту импульса.

Устройство системы зажигания

Схема системы зажигания: 1 — замок зажигания; 2 — катушка зажигания; 3 — распределитель, 4 — свечи зажигания; 5 — прерыватель, 6 — масса.

Все вышеперечисленные виды систем зажигания похожи между собой, отличаются только методом создания управляющего импульса. Так в систему зажигания входят:

  1. Источник питания для системы зажигания, это аккумуляторная батарея (в момент запуска двигателя), и генератор (во время работы двигателя).
  2. Выключатель зажигания – это механическое или электрическое контактное устройство подачи напряжения на систему зажигания, или по-другому – замок зажигания. Как правило, выполняет две функции: подачи напряжения на бортовую сеть и систему зажигания, подачи напряжения на втягивающее реле стартера автомобиля.
  3. Накопитель энергии – узел предназначенный для накопления, преобразования энергии достаточной для возникновения электрического разряда между электродами свечи зажигания. Условно накопители энергии можно разделить на индуктивный и емкостный.
    1. Простейший индуктивный накопитель – это катушка зажигания, которая представляет собой автотрансформатор, первичная обмотка у него подключается к плюсовому полюсу и через устройство разрыва к минусовому. Во время работы устройства разрыва, например кулачков зажигания, в первичной обмотке возникает напряжение самоиндукции. Во вторичной обмотке образуется повышенное напряжение, достаточное для пробоя воздушного зазора свечи.
    2. Емкостный накопитель представляет собой емкость, которая заряжается повышенным напряжением и в нужный момент отдает свою энергию на свечу зажигания
  4. Свечи зажигания , представляют собой устройство с двумя электродами находящимися друг от друга на расстоянии 0,15-0,25 мм. Это фарфоровый изолятор, насаженный на металлическую резьбу. В центре находится центральный проводник, который служит электродом, вторым электродом является резьба.
  5. Система распределения зажигания предназначена для подачи в нужный момент энергии от накопителя к свечам зажигания. В состав системы входят распределитель, и(или) коммутатор, блок управления системой зажигания.
    1. Распределитель зажигания (трамблёр) – устройство распределения высокого напряжения по проводам, ведущим к свечам цилиндров. Обычно в распределителе собран и кулачковый механизм. Распределение зажигания может быть механическим и статическим. Механический распределитель представляет собой вал, который приводится в действие от двигателя и при помощи «бегунка» распределяет напряжение по высоковольтным проводам. Статическое распределение зажигания подразумевает под собой отсутствие вращающихся деталей. При таком варианте катушка зажигания присоединятся непосредственно к свече, а управление происходит от блока управления зажиганием. Если, например, двигатель автомобиля имеет четыре цилиндра, то и катушек будет четыре. Высоковольтные провода в данной системе отсутствуют.
    2. Коммутатор – электронное устройство для генерации импульсов управления катушкой зажигания, включается в цепь питания первичной обмотки катушки и по сигналу от блока управления разрывает питание, в результате чего возникает напряжение самоиндукции.
    3. Блок управления системой зажигания – микропроцессорное устройство, которое определяет момент подачи импульса в катушку зажигания, в зависимости от данных датчиков положения коленвала, лямбда-зондов, температурных датчиков и датчика положения распредвала.
  6. Высоковольтный провод — это одножильный провод с повышенной изоляцией. Внутренний проводник может иметь форму спирали, для исключения помех в радиодиапазоне.

Принцип работы системы зажигания

Рассмотрим принцип действия классической системы зажигания. При вращении вала привода трамблёра в действие приводятся кулачки, которые «разрывают» подаваемые на первичную обмотку автотрансформатора (бобину) 12 вольт. При пропадании напряжения на трансформаторе, в обмотке появляется ЭДС самоиндукции, соответственно на вторичной обмотке возникает напряжение порядка 30000 вольт. Высокое напряжение подается в распределитель зажигания (бегунок), который вращаясь попеременно подает напряжение на свечи в зависимости от такта работы двигателя внутреннего сгорания. Высокого напряжения достаточно для пробоя искровым разрядом воздушного зазора между электродами свечи зажигания.

Опережение зажигания нужно для более полного сгорания топливной смеси. Из-за того, что топливо сгорает не сразу, поджечь его необходимо немного раньше, до прихода в ВМТ. Момент подачи искры должен быть точно отрегулирован, потому что в ином случае (раннее или позднее зажигание) двигатель потеряет свою мощность, возможна повышенная детонация.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

10.4 Система зажигания (только бензиновые двигатели)

Система зажигания предназначена для поджигания топливовоздушной смеси в бензиновых и газовых двигателях внутреннего сгорания. Поджог осуществляется за счет электрического разряда между электродами свечи при подведении к ней напряжения в 18000 – 20000 Вольт.

Основные составные части системы зажигания (каждый из элементов описан подробно ниже):

  • выключатель зажигания;
  • катушка зажигания;
  • прерыватель-распределитель;
  • регуляторы опережения зажигания;
  • свечи зажигания;
  • провода, соединяющие данные элементы.

Система зажигания с распределителем

На рисунке 10.6 приведена типичная схема системы зажигания с распределителем.


Рисунок 10.6 Контактная система зажигания двигателя с распределителем.

Выключатель зажигания

Выключатель зажигания собран в сборе с замком зажигания. Основная функция данного выключателя — запитывание потребителей электрическим током от источников питания. Система зажигания в целом — это тоже потребитель электротока. Как видно из схемы ниже, через выключатель от источника питания запитывается первичная обмотка катушки зажигания.

Катушка зажигания

По сути, катушка зажигания — это трансформатор, который преобразует низкое напряжение от бортовых источников питания (12 В) в напряжение, достаточное для получения мощной искры между электродами свечи, необходимой для поджигания топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя. Достаточное напряжение – это 20 – 30, а то и 60 тысяч вольт.

Для такого рода преобразования в корпусе катушки имеются две обмотки – первичная и вторичная, а также сердечник. Каждая обмотка имеет различное количество витков и сечение проводов.

Когда вы поворачиваете ключ и включаете зажигание от аккумуляторной батареи, электрический ток поступает на первичную обмотку и через контакты замыкается на «массу». При прохождении через первичную обмотку тока вокруг катушки создается электромагнитное поле. Как только контакты разомкнутся и течение тока через первичную катушку резко прекратится, во вторичной катушке возникнет необходимое напряжение и ток. И уже ток в 30 и более тысяч вольт от вторичной обмотки катушки зажигания потечет через распределитель к свече зажигания.

Прерыватель-распределитель

Прерыватель-распределитель (в простонародии — «трамблер») предназначен для того, чтобы прерывать и распределять: прерывать — ток, текущий через первичную обмотку катушки зажигания, распределять – ток от вторичной катушки зажигания между свечами зажигания в той последовательности, которая предусмотрена порядком работы двигателя. В центр крышки распределителя подсоединен высоковольтный провод от вторичной обмотки катушки зажигания, а по периметру крышки расположены выводы, которые через высоковольтные провода соединены со свечами зажигания.

Прерыватель может быть контактным и бесконтактным. В контактном прерывателе разрыв цепи первичной обмотки катушки зажигания происходит за счет контактов, что очень ненадежно.

Примечание
Причина ненадежности контактов в том, что исчезающее магнитное поле пересекает витки не только вторичной, но и первичной обмотки, вследствие чего в ней возникает ток самоиндукции и напряжение около 250-300 вольт. Это приводит к искрению и обгоранию контактов, кроме того, замедляется прерывание тока в первичной обмотке, что приводит к уменьшению напряжения во вторичной обмотке. Конечно, это решается установкой конденсатора (обычно емкостью в 0,25 мкф). Однако все-таки имеет место такое явление, как эрозия – постепенное разрушение поверхности контактов, вследствие которого контакты прилегают неплотно и понижается напряжение, возникающее во вторичной обмотке катушки зажигания.

Чтобы исключить механическую составляющую прерывателя, вместо контактов установили специальное устройство, называемое датчиком Холла. Никаких контактов, только управляющие импульсы, которые контролируют работу катушки зажигания.

Регуляторы опережения зажигания

Для того чтобы топливовоздушная смесь успела сгореть, пока поршень движется от верхней мертвой точки к нижней, ее необходимо поджигать немного раньше. Основным показателем момента зажигания является угол опережения зажигания, который говорит нам о том, за сколько градусов до ВМТ на такте сжатия возникнет пробой между электродами свечи.

В распределителях описанного выше типа изменение угла опережения зажигания осуществляется механическим путем — проворачиванием контактов относительно приводного вала в ту или иную сторону.

Свечи зажигания

Элемент, благодаря которому в цилиндре поджигается топливовоздушная смесь, называется свечой зажигания. Устройство этого элемента простейшее (смотрите рисунок 10.7): корпус с нарезанной резьбой и электродом (отрицательным, так как контактирует с «массой» — головкой блока цилиндров), изолятор, внутри которого проходит положительный электрод. К этому электроду с одной стороны через наконечник подсоединен высоковольтный провод системы зажигания. Положительный электрод расположен рядом с отрицательным электродом (воздушный зазор между ними составляет 0,8-1,2 мм — в зависимости от модели свечи). Когда от распределителя зажигания высоковольтный разряд по проводу подводится к положительному электроду, воздушный зазор пробивается, то есть возникает искра — довольно мощная, чтобы поджечь топливовоздушную смесь.


Рисунок 10.7 Свеча зажигания.

Микропроцессорная система зажигания

Как уже не раз было сказано, развитие автомобилестроения движется семимильными шагами и на смену системе зажигания с распределителем пришли микропроцессорные системы. В них нет каких-либо вращающихся и подвижных частей (смотрите рисунок 10.8), но есть катушки зажигания (все чаще — по катушке на каждый цилиндр), электронный блок управления (с интегрированным блоком зажигания) и коммутатор (если блок катушки зажигания один) или коммутаторы (если катушек зажигания несколько).


Рисунок 10.8 Система зажигания с микропроцессорным управлением.

В электронный блок управления стекаются данные от ряда датчиков, обрабатывая которые ЭБУ выдает управляющий сигнал на коммутатор (или коммутаторы), определяющий, в какой момент поджечь в цилиндре топливовоздушную смесь. Получение каждого искрового разряда производится по электронным сигналам с очень высокой точностью и без использования каких-либо подвижных частей. Во многих двигателях искра образуется не только во время такта сжатия (это значит, что каждая свеча генерирует искровой разряд каждый раз, когда поршень доходит до ВМТ). Содержание вредных компонентов в отработавших газах при этом несколько снижается.

Принцип действия бесконтактной системы зажигания

Рассмотрим принцип действия бесконтактной системы зажигания на примере системы зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099. Определим, откуда берется искра для поджига топливной смеси в камере сгорания и почему она проскакивает своевременно для каждого цилиндра.

Бесконтактная система зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 включает в себя катушку зажигания, свечи зажигания, высоковольтные провода (бронепровода), трамблер с распределителем зажигания, датчиками-регуляторами опережения зажигания (центробежным и вакуумным) и датчиком Холла, также коммутатор и провода низкого напряжения.

Читать еще:  Прибор в машине измеряющий километраж

Схема бесконтактной системы зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

Откуда поступает ток в систему зажигания?

Электрический ток в систему зажигания поступает с вывода «30» генератора, через монтажный блок предохранителей и реле, замок зажигания, реле зажигания и далее на вывод «Б» катушки зажигания. Система запитывается после поворота ключа в замке зажигания.

Принцип действия бесконтактной системы зажигания

— При работе двигателя вращается вал распределителя зажигания (трамблера). В работу вступает датчик Холла. Стальной круглый экран с четырьмя прорезями на валу трамблера, вращаясь, проходит через зазор этого датчика. Когда проходит прорезь экрана, напряжение отдаваемое датчиком ниже бортового на 3 В или равно ему, когда зубец экрана, напряжение падает практически до нуля. Прохождение каждого из четырех зубцов соответствует такту сжатия и моменту зажигания в одном из цилиндров двигателя.

Датчик Холла и экран трамблера

— Далее в работу вступает коммутатор. Свои прерывистые импульсы датчик Холла подает на вывод «6» коммутатора, а тот в свою очередь подает импульс на первичную обмотку катушки зажигания (вывод «К»).

— Теперь работает катушка зажигания. В момент прерывания электрического тока (зубец экрана проходит через зазор датчика Холла) магнитное поле в катушке зажигания резко сжимается и, пересекая витки обмотки, производит ЭДС порядка 22-25 кВ (ток высокого напряжения).

— Работа распределителя зажигания. Ток высокого напряжения по центральному бронепроводу поступает на центральный вывод крышки трамблера и далее на «бегунок»-распределитель зажигания, который вращаясь, раздает ток высокого напряжения по четырем клеммам крышки.

— Работа свечей зажигания. По высоковольтным проводам ток высокого напряжения поступает к свечам зажигания. Между их электродами проскакивает искра, воспламеняющая топливную смесь в цилиндрах двигателя.

Чтобы добиться от двигателя максимальной мощности необходимо воспламенять смесь искрой несколько раньше прихода поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ). Для этого регулируют угол опережения зажигания вращением трамблера в ту или иную сторону. При холостых оборотах двигателя 750-800 об/мин угол опережения зажигания, например для двигателя 21083 работающего на 92-м бензине должен составлять 4±1º (подробнее см. «Установка угла опережения зажигания на ВАЗ 2108, 2109, 21099»).

Примечания и дополнения

— При работе двигателя на высоких оборотах необходим еще более ранний угол опережения зажигания. Здесь помогает центробежный регулятор опережения зажигания, который за счет расхождения своих грузиков от центробежной силы при повышении оборотов вращения оси трамблера смещает пластину с экраном. Она раньше проходит через зазор в датчике Холла, импульс поступает на коммутатор с некоторым опережением и соответственно зажигание становится раньше (подробнее см. «Центробежный регулятор опережения зажигания»).

Работа центробежного регулятора опережения зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

— При движении с нагрузкой (например, в гору) помогает вакуумный регулятор опережения зажигания. Он работает по такому же принципу, как и центробежный регулятор. Смещает пластину с экраном для опережения угла, но за счет разрежения возникающего за дроссельной заслонкой после нажатия на педаль «газа» (подробнее см. «Вакуумный регулятор опережения зажигания»).

Вакуумный регулятор опережения зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

Виды систем зажигания

Так или иначе, система зажигания присутствует на любом автомобиле, который ездит на бензине. Эту аксиому подтверждает то, что топливно-воздушная смесь в цилиндре двигателя сгорает. Ее ведь должно что-то поджигать, правильно?

В отличие от дизельного двигателя, где воспламенение достигается за счет просто бешеного давления в цилиндре, тут нужна зажигалка. И роль ее исполняет система зажигания автомобиля.

В этой статье мы разберемся какие системы бывают, по какому принципу они все работают и что их объединяет как представителей одного автомобильного элемента.

Система зажигания

  1. Общее устройство
  2. Контактная система
  3. Контактно-транзисторное зажигание
  4. Бесконтактная работа
  5. Электронный типа зажигания

Общее устройство

Как уже было сказано: система зажигания автомобиля есть в любом авто. Это так, но не совсем. Существует два принципиально разных вида работы бензиновых двигателей: карбюраторный и инжекторный. В инжекторе присутствует объединенная система впрыска и зажигания, в которой за управлением всем следит ЭСУД (электронная система управлением двигателем). Нас же интересует более устаревшая, но стабильно существующая и не собирающаяся пропадать обычная, не объединенная система впрыска и зажигания, в которой все выполнено раздельно и имеет свои функции.

Принципиально любое зажигание на карбюраторном автомобиле состоит из таких элементов:

  • АКБ (аккумуляторная батарея).
  • Катушка.
  • Распределитель.
  • Свечи.
  • Выключатель.
  • Высоковольтные провода.

В зависимости от принципа работы элементы будут добавляться, но все перечисленные выше присутствуют обязательно. Кстати, мы ведем разговор о элементах, что характерны для семейства автомобилей ВАЗ, но и на старых иномарках, таких как, например, Opel Cadett, работает все крайне аналогично и различий не имеет, вплоть до идентичного внешнего вида.

Принцип работы всех этих систем заключается в том, что берется электричество с аккумулятора и подается на катушку, которая трансформирует 12В взятых с АКБ в 20 — 30 тысяч Вольт. Далее, прерыватель-распределитель зажигания распределяет получаемое электричество по цилиндрам двигателя, где и происходит восгорание смеси бензина и воздуха. Вроде бы все просто, однако, разберемся в каждом отдельном виде этой системы.

Контактная система

Контактное зажигание — это система, которая является самой технически древней, так как появилась она еще очень давно, а недостатков у нее масса. Основной заключается в наличии механического прерывателя и механического распределителя цепи, которые со временем приходил в такую негодность, что могло привести к серьезным сбоям в работе двигателя. Прерыватель служит для того, чтобы размыкать цепь низкого напряжения. Когда она разомкнута, то во вторично обмотке катушки возникает высокое напряжение, которое необходимо для поджога.

Контактное зажигание оттого так и называется, потому что в нем присутствуют контакты. Со временем они могут залипать и пригорать, что крайне неблагоприятно сказывается на работе мотора.

К распределителю же подводится высокое напряжение, а внутри вращается бегунок, который замыкает и размыкает контакты, тем самым распределяя по цилиндрам ток. Как видим, здесь все основано на чистой механике, все крутится, все вращается. Эти элементы требуют постоянного ухода и смазки, однако, даже при достойном уходе через время начинаются сбои.

Контактно-транзисторное зажигание

Контактно транзисторная система зажигания — это следующая ступень эволюции. Здесь в игру вступают два новых игрока — транзистор, как и следует из названия, и коммутатор. Эта система является более совершенной по отношению к предыдущей. Здесь основное отличие заключается в том, что прерыватель воздействует ни на что другое, а именно на транзистор, благодаря чему появилась возможность значительно увеличить электрический ток в первичной обмотке катушки зажигания. Повышенный ток значительно улучшает искрообразование на свечах, благодаря чему ощутимо лучше воспламеняется смесь. Иногда хозяевам определенных автомобилей, чтобы Контактно-транзисторная система зажигания у них могла работать, придется менять катушку зажигания на более мощную, с раздельными обмотками в ней. Так же, благодаря транзистору удается уменьшить нагрузку на контакты, благодаря чему вся система просуществует дольше. Вот мы и узнали еще один принцип работы.

Бесконтактная работа

Далее, в нашем списке идет бесконтактная система зажигания и ее принцип работы. Принципиальное отличие здесь заключается в том, что как таковой здесь отсутствует прерыватель, его здесь просто нет. За него работает бесконтактный датчик, который выполняет такую же роль. Применяется бесконтактная система зажигания до сих пор на различных автомобилях, а также вполне часто встречается вариант замены этой моделью все прошлые, чтобы добиться лучших результатов. Так называемые датчик Холла позволяет создавать импульсы, которые выступают в роли катализатора для создания свечи. Здесь нет распределителя, и система в принципе не требует контроля, так как трущихся деталей нет. Использование этой системы позволяет добиться более ровной работы двигателя и еще более качественного воспламенения смеси.

Электронный типа зажигания

Принцип работы последнего, и самого совершенного типа зажигания довольно сложен. Имеет эта модель два названия: электронное зажигание или микропроцессорная система зажигания, правильны и верны оба названия, как называть выбирать вам. Здесь практически полностью отсутствуют какие-либо трущие или механические детали, все полностью происходит с помощью электроники. Помимо всего, что было указано электронное зажигание имеет еще и разные входные датчики, и электронный блок управления. Входные датчики необходимы для того, чтобы электронная система зажигания фиксировала показатели работы двигателя, чтобы вовремя подать искру в требующий того цилиндр. То, какие датчики применяются в машинах может отличаться в зависимости от машины. К примеру, распространены датчики вращения коленчатого вала, и датчики массового расхода воздуха, на самом деле их очень много.

Электронное зажигание позволяет добиться максимально слаженной работы моторы, однако, даже не это является самым большим преимуществом. Самое большое преимущество лежит в экономичности.

Как видим, микропроцессорная система зажигания является наиболее совершенной системой из возможных, именно она сейчас является самой распространенной среди современных автомобилей всех производителей, и отечественных в том числе. Наши автомобили в этом показателе нисколько не уступают иномаркам.

Электронная система зажигания инжекторного двигателя

Электронная система зажигания инжекторного двигателя

Устройство электронной системы зажигания

В электронной системе зажигания инжектора используется принцип статического распределения высокого напряжения, то есть в системе отсутствуют подвижные детали. На инжекторных авто высокое напряжение с катушки зажигания подается в два цилиндра, поршни которых в данный момент движутся к верхней мертвой точке. В одном из цилиндров происходит такт сжатия смеси, во втором — такт выпуска.

Такой принцип распределения высокого напряжения называется ‘методом холостой искры’. На современных инжекторных двигателях устанавливают индивидуальные катушки зажигания на каждый из цилиндров.

Управление углом опережения зажигания

В электронных системах зажигания моментом искрообразования управляет контроллер. Определив значение оборотов коленвала в данный момент и нагрузку на двигатель, контроллер рассчитывает базовый угол опережения зажигания. Далее этот угол может быть скорректирован (например, уменьшен, если обнаружена детонация). Рассчитав окончательное значение угла опережения зажигания, контроллер выдает управляющий сигнал на модуль зажигания в момент, когда поршень, движущийся к ВМТ, займет требуемое положение.

Состав системы зажигания инжекторного двигателя

В электронной системе зажигания можно выделить следующие детали:

  1. Контроллер,
  2. Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ),
  3. Шкив с зубчатым венцом,
  4. Модуль зажигания,
  5. Высоковольтные провода,
  6. Свечи зажигания.

Модуль зажигания

Модуль зажигания включает в себя две катушки зажигания и два высоковольтных ключа-коммутатора.

Катушка зажигания служит для накопления энергии, достаточной для воспламенения топливовоздушной смеси, в ее вторичной цепи формируется высокое напряжение, которое далее подается на свечи зажигания. Катушка зажигания состоит из двух индуктивно связанных обмоток (первичной и вторичной).

Коммутатор служит для включения и выключения тока в первичной обмотке катушки зажигания. Контроллер рассчитывает необходимое время включенного состояния в зависимости от текущих оборотов коленвала и напряжения бортсети и подает на коммутатор управляющий сигнал. В течение времени включенного состояния (времени накопления) ток в первичной обмотке катушки зажигания возрастает до заданного оптимального значения, при котором величина запасаемой энергии достигает максимума. Если время накопления слишком велико, то катушка зажигания будет работать с насыщением, что приведет к ее перегреву и снижению КПД.

Высоковольтные провода зажигания

С помощью высоковольтных проводов высокое напряжение с катушки зажигания подается на свечи зажигания. Высоковольтный провод представляет собой токопроводящую жилу в силиконовой изоляции, на концах которой и находятся высоковольтные контактные наконечники. Высоковольтный провод обладает сопротивлением 6—15 кОм. Это делается специально для снижения уровня электромагнитных помех, которые возникают в момент искрообразования.

Подробнее про ВВ-провода в статье Высоковольтные провода зажигания для авто.

Свеча зажигания: 1 — контакт, 2 — изолятор, 3 — корпус, 4 — электропроводное стекло, 5 — уплотнение, 6 — центральный электрод, 7 — боковой электрод

Свечи зажигания служат для воспламенения топливовоздушной смеси. При увеличении напряжения вторичной цепи до величины пробоя искровой промежуток между центральным и боковым электродами свечи зажигания становится токопроводящим, запасенная энергия катушки зажигания преобразуется в искру, воспламеняющую топливовоздушную смесь.

Величина напряжения пробоя искрового промежутка зависит от зазора между электродами, от геометрии электродов, от давления в камере сгорания и от коэффициента избытка воздуха смеси в момент воспламенения. С ростом давления в камере сгорания напряжение пробоя увеличивается.

Важными параметрами свечей зажигания являются калильное число и длина искрового промежутка. Подробнее про калильное число в статье Что такое калильное число. Холодные и горячие свечи зажигания.

Длина искрового промежутка влияет на качество сгорания топливовоздушной смеси. Чем больше искровой промежуток, тем увереннее происходит ее воспламенение. Но максимальное значение межэлектродного расстояния ограничивается максимально допустимым значением вторичного напряжения катушки зажигания, скоростью нарастания вторичного напряжения, которое, в свою очередь, определяется конструктивными особенностями катушки зажигания, высоковольтных проводов и свечей зажигания.

Датчик положения коленвала (ДПКВ)

Чтобы обеспечить оптимальное управление двигателем, контроллер системы управления должен всегда знать точное положение поршней в цилиндрах двигателя относительно ВМТ. Для этой цели шкив привода генератора дополнили зубчатым венцом. Расчетное количество зубьев на венце 60, при этом два из них отсутствуют. Угловое расстояние между зубьями составляет 6°.

В паре с зубчатым шкивом работает ДПКВ. Воздушный зазор между ДПКВ и зубчатым венцом составляет 0,7—1,1 мм.

С началом прокрутки двигателя контроллер анализирует сигнал ДПКВ, пытаясь выделить два пропущенных зуба на венце шкива (после пропущенных идет первый зуб). Как только это происходит, становится возможным расчет угла опережения зажигания, расчет фаз впрыска топлива и управление модулем зажигания и форсунками. Сигнал ДПКВ используется также для расчетов скорости вращения коленвала и его ускорения.

Подробнее о системы зажигания инжектора в статье как работает система зажигания.

Микропроцессорная (электронная) система зажигания: назначение, принципы построения и работы

  • В чем суть?
  • Устройство
  • Микропроцессорная система зажигания оборудована:
  • Каждый из вариантов обладает отличительными чертами:
  • Принцип действия
  • Виды комплектации
  • Чтобы проверить наличие штифта, стоит провести следующие манипуляции:
  • Преимущества
  • Кроме перечисленных преимуществ, стоит выделить и ряд дополнительных опций МПСЗ:
  • Итоги

В чем суть?

Сокращенное название микропроцессорной системы зажигания — МПСЗ. Главное назначение — создание угла опережения силового узла, зависящего от воздушного давления в системе впуска и вращения коленвала. Ученые не один десяток лет шли к созданию чего-то подобного, но последней «каплей», подтолкнувшей к разработке МПСЗ стали следующие моменты:

  • сложность регулирования углов опережения путем применения регуляторов-датчиков, работающих на вакуумном и центробежном принципе;
  • текучесть (изменение) показателей при эксплуатации автомобиля;
  • сильный разброс параметров при поставке на сборки на конвейер.

Главная проблема машины с карбюраторным мотором — отсутствие альтернатив действующей системе зажигания. Но выход был найден — МПСЗ. Электронная система зажигания дала новое дыхание, сделала машину мощнее и приемистее. При правильной установке управление становится комфортабельным и мягким. Кроме этого, монтаж микропроцессорного узла — шанс выжать максимум из мотора без ущерба для ресурса.

Устройство

Электронная система зажигания — главная составляющая управления мотором. Микропроцессорные узлы выступают в роли проводников и организаторов впрыска с последующим воспламенением горючего. Выпускаются также машины, в которых МПСЗ управляет и другими устройствами — охлаждения, впуска и выпуска.

МПСЗ выпускается в нескольких вариациях. Основные производители Бош, Симос, Мотроник и прочими. Принцип действия остается неизменным, а вот конструкция разная. При этом системы МПСЗ условно делятся на две категории:

  • прямого зажигания. Здесь подача тока происходит по цепочки катушка зажигания — свеча;
  • с распределителем. В данном случае посредник в цепи — механический распределитель, который подает ток высокого напряжения на конкретную свечу.

Микропроцессорное зажигание состоит из группы стандартных узлов — источника напряжения, свечей, выключателя зажигания, группы высоковольтных проводников. Электронный узел включает в себя ряд дополнительных элементов:

  • входные датчики — устройства, контролирующие параметры силового узла, улавливающие текущие отклонения и преобразующие сигнал в электрический импульс. МПСЗ работает на базе стандартной группы датчиков, применяемых в системе управления силовым узлом — частоты вращения, детонации, температуры ОЖ и воздуха, положения заслонки дросселя и педали газа, датчика давления кислорода и прочих. Число и название датчиков в каждой конкретной модели автомобиля может меняться;
  • ЭБУ силового узла — «приемник», который получает поступающие от упомянутой группы сигналы, производит обработку и направляет в сторону воспламенителя;
  • воспламенитель — микропроцессорное устройство, гарантирующее подачу и отключение искры. Основа узла — транзистор. Когда он открыт, то цепь тока проходит через «первичку» катушки зажигания. Если же транзистор в закрытом положении, то ток наводится уже во «вторичке» катушки.

Микропроцессорная система зажигания оборудована:

  • одной катушкой, которая общая для узлов;
  • сдвоенным или индивидуальным устройством генерации напряжения.

Каждый из вариантов обладает отличительными чертами:

  • общая катушка монтируется в устройствах с микропроцессорным зажиганием, оборудованным распределителем;
  • индивидуальный тип катушки монтируется на свече, что позволяет отказаться от установки высоковольтных проводников;
  • катушки сдвоенного типа монтируются в узлах прямого зажигания. Так, на 4-цилиндровом моторе монтируется пара катушек. Одна устанавливается на пару цилиндров 1 и 4, а вторая — на 2 и 3. В каждом устройство генерируется ток высокого напряжения. Искра образуется одновременном в двух камерах сгорания. В одной воспламеняется подготовленная топливная смесь, а в другой искра работает впустую.

Принцип действия

Интерес вызывает принцип действия МПСЗ. Здесь узел работает с учетом следующих принципов:

  • на основании полученных данных ЭБУ рассчитывает требуемые параметры работы;
  • подается команда на воспламенитель, передающий сигнал на катушку. При этом в по цепи «первички» начинает течь ток;
  • в момент прекращения подачи напряжения происходит индуцирование тока во «вторичке» катушки зажигания. После этого напряжение поступает к свече зажигания с последующим воспламенением смешанного с воздухом горючего.

При движении происходит изменения частоты вращения коленвала. Этот процесс держат под контролем два датчика — положения распредвала и частоты вращения коленвала. Как только в частоте вращения происходят изменения, подается соответствующая команда к ЭБУ, который меняет угол опережения.

Если при движении меняется нагрузка на силовой узел, то контроль угла опережения и фиксация изменений возлагается на ДМРВ — датчик, контролирующий массовый расход воздуха. Кроме этого, вспомогательную информацию по воспламенению и сгоранию горючей смести предоставляет датчик детонации. Остальные контролирующие узлы фиксируют параметры работы силового узла и управляют другими процессами.

Виды комплектации

На рынке и в магазинах реализуется несколько типов электронных систем зажигания. В каждом из вариантов свой датчик давления (особенность — встраивание в микропроцессорный блок). Рассмотрим каждый из вариантов подробнее:

    Система, собранная на базе датчика Холла. Здесь задействован трамблер, в котором отсутствуют грузики и вакуум корректор. Кроме этого, участок ДХ отличается жесткой фиксацией, что устраняет минусы, характерные для привычного трамблера. Для машин моделей ЗАЗ, АЗЛК, ВАЗ и прочих допускается комплектация уже переработанного устройства. При желании лично переделать трамблер и добиться экономии стоит воспользоваться инструкцией и произвести сборку по предоставленному алгоритму.

Устройство с трамблером и парой датчиков коленвала. При таком исполнении траблер берет на себя функцию «разносчика» искры. Такую схему стоит воплотить в жизнь при наличие:

  • пары отверстий в КПП;
  • штифта в маховике.

В автомобилях отечественного производства, к примеру, в Таврии или ВАЗе, используется маховик без штифта. Выход в этом случае — поставить кронштейн от Ланоса и приварить штифт к шкиву коленвала. В «девятках» и «восьмерках» потребуется монтаж штифта к маховику без демонтажа коробки передач.

Система работы со шкивом. Здесь монтируются следующие узлы:

  • один датчик коленвала;
  • трамблер для раздачи системы зажигания.

Допускается применение счетверенной катушки зажигания и пары простых коммутаторов. Если применяется счетверенная катушка, то в монтаже трамблера нет необходимости. При переделке Таврии возможен монтаж инжекторного маховика или установка шкива коленвала от Дэу Ланос.

  • Оптимизированный вариант устройства с трамблером и датчиками коленвала. Здесь применяется счетверенная катушка зажигания с двумя коммутаторами.
  • Чтобы проверить наличие штифта, стоит провести следующие манипуляции:

    • поставить коленвал в позицию МЗ (ориентация по левой метке на кожухе ГРМ). Далее стоит найти специальный штырь, который установлен возле троса спидометра;
    • на «восьмерках» и «девятках» штырь должен совпадать с позицией ВМТ;
    • установить новую проводку, при том что родная остается в роли резервной.

    Преимущества

    Использование электронной системы зажигания — шанс оптимизировать работу мотора под разное топливо. При этом появляются следующие плюсы:

    • прирост мощности и тяги (особенно, если речь идет об автомобилях с ГБО);
    • отсутствие детонации. Пропадают стуки «пальцев» в период набора скорости (даже если залито дне идеальное горючее);
    • бензин сгорает быстрее, что способствует снижению расхода;
    • автомобиль проще завести зимой;
    • электронная система зажигания находится под контролем, благодаря специальному дисплею;
    • появляется шанс для монтажа тумблера, позволяющего переключать систему на разные виды топлива.

    Кроме перечисленных преимуществ, стоит выделить и ряд дополнительных опций МПСЗ:

    • обороты ХХ поддерживаются за выставленном параметре;
    • УОЗ в автоматическом режиме настраивается с датчиком детонации;
    • отключение стартера производится автоматически, сразу после пуска мотора;
    • появляется опция управления вентилятором охладительной системы;
    • параметры вносятся через ноутбук, что упрощает и ускоряет процесс.

    Итоги

    Микропроцессорная система зажигания — альтернатива другим устройствам с аналогичной функциональностью. Популярность электроники обусловлена в первую очередь простотой настройки, точностью работы и сравнительной надежностью. Главное — правильно реализовать замыслы с помощью квалифицированных мастеров.

    Схема контактной системы зажигания

    Устройство и принцип действия типовой системы зажигания


    Компоненты системы зажигания
    С технической стороны система зажигания входит в комплекс электрооборудования двигателя. Конструктивно она состоит из следующих элементов:

    • Аккумулятор или другой источник питания. Он подает в сеть низкое напряжение 12 вольт.
    • Переключатель. При повороте ключа переключатель замыкается и низкое напряжение поступает в накопитель энергии.
    • Накопитель энергии. Бывает двух видов: индуктивный (катушка зажигания трансформаторного типа, преобразующая низкое напряжение в высокое до 30 тысяч вольт) и емкостной (конденсатор).
    • Блок управления аккумулированием и распределением энергии. В зависимости от типа системы зажигания это может быть прерыватель, транзисторный коммутатор или ЭБУ (электронный блок управления).
    • Распределитель. Этот узел может быть механическим или электронным. Он осуществляет снабжение определенных свечей энергией в заданный момент времени.
    • Провода цепи высокого напряжения. По ним поступает высокое напряжение к электродам свечей.
    • Свечи зажигания.

    Работа системы зажигания основана на следующем принципе: при подаче в сеть низковольтного напряжения, происходит накопление и преобразование энергии, что затем распределяется по свечам, на электродах которых формируется искра, провоцирующая воспламенение топливовоздушной смеси.

    Контактная система зажигания

    Контактная система зажигания является самым старым типом системы зажигания. В настоящее время данная система применяется на некоторых моделях отечественных автомобилей (т.н. «классике»). Создание высокого напряжения и распределение его по цилиндрам в данной системе происходит с помощью контактов.

    Контактная система зажигания состоит из следующих элементов: источника питания, выключателя зажигания, механического прерывателя тока низкого напряжения, катушки зажигания, механического распределителя тока высокого напряжения, центробежного регулятора опережения зажигания, вакуумного регулятора опережения зажигания, свечей зажигания и высоковольтных проводов.

    Механический прерыватель предназначен для размыкания цепи низкого напряжения (цепи первичной обмотки катушки зажигания). При размыкании контактов во вторичной цепи катушки зажигания наводится высокое напряжение. Для защиты контактов от обгорания в цепь параллельно контактам включен конденсатор.

    Катушка зажигания служит для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения. Катушка имеет две обмотки – низкого и высокого напряжения.

    Механический распределитель обеспечивает распределение тока высокого напряжения по свечам цилиндров двигателя. Распределитель состоит из ротора (обиходное название «бегунок») и крышки. В крышке выполнены центральный и боковые контакты. На центральный контакт подается высокое напряжение от катушки зажигания. Через боковые контакты высокое напряжение передается на соответствующие свечи зажигания.

    Прерыватель и распределитель конструктивно объединены в одном корпусе и приводятся в действие от коленчатого вала двигателя. Данное устройство имеет общее название прерыватель-распределитель (обиходное название – «трамблер»).

    Центробежный регулятор опережения зажигания служит для изменения угла опережения зажигания в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя. Конструктивно центробежный регулятор состоит из двух грузиков. Грузики воздействуют на подвижную пластину, на которой расположены кулачки прерывателя.

    Углом опережения зажигания называется угол поворота коленчатого вала двигателя, при котором происходит подача тока высокого напряжения на свечи зажигания. Для того, чтобы топливно-воздушная смесь полностью и эффективно сгорела зажигание производится с опережением, т.е. до достижения поршнем верхней мертвой точки.

    Установка угла опережения зажигания производится регулировкой положения прерывателя-распределителя в двигателе.

    Вакуумный регулятор опережения зажигания обеспечивает изменение угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки на двигатель. Нагрузка на двигатель определяется степенью открытия дроссельной заслонки (положением педали газа). Вакуумный регулятор соединен с полостью за дроссельной заслонкой и, в зависимости от степени разряжения в полости, изменяет угол опережения зажигания.

    Высоковольтные провода служат для подачи тока высокого напряжения от катушки зажигания к распределителю и от распределителя на свечи зажигания.

    Свеча зажигания предназначена для воспламенения топливно-воздушной смеси путем образования искрового разряда.

    Принцип работы контактной системы зажигания

    При замкнутом контакте прерывателя ток низкого напряжения протекает по первичной обмотке катушки зажигания. При размыкании контактов во вторичной обмотке катушки зажигания индуцируется ток высокого напряжения. По высоковольтным проводам ток высокого напряжения подается на крышку распределителя, от которой распределяется по соответствующим свечам зажигания с определенным углом опережения зажигания.

    При увеличении оборотов коленчатого вала двигателя, увеличиваются обороты вала прерывателя распределителя. Грузики центробежного регулятора опережения зажигания под действием центробежной силы расходятся, перемещая подвижную платину с кулачками прерывателя. Контакты прерывателя размыкаются раньше, тем самым увеличивается угол опережения зажигания. При уменьшении оборотов коленчатого вала двигателя угол опережения зажигания уменьшается.

    Дальнейшим развитием контактной системы зажигания является контактно-транзисторная система зажигания. В цепи первичной обмотки катушки зажигания применен транзисторный коммутатор, управляемый контактами прерывателя. В данной системе за счет применения транзисторного коммутатора уменьшена сила тока в цепи первичной обмотки, тем самым увеличен срок службы контактов прерывателя.

    Виды систем зажигания

    В современном автомобилестроении системы зажигания классифицируют в зависимости от способа управления процессом. При этом выделяют три основных типа схем:

    • контактная (контактно-транзисторная);
    • бесконтактная (транзисторная);
    • электронная (микропроцессорная).

    Характерные особенности контактной системы

    Исторически контактная система является одной из первых и сегодня ее можно встретить лишь на старых моделях автомобилей. В таких конструкциях формирование высокого напряжения происходит в трансформаторной катушке, а распределение его на свечи реализуется механическим способом – замыканием и размыканием контактов цепи прерывателем-распределителем.


    Устройство контактной системы зажигания

    Помимо основных элементов, такие системы включают в себя центробежный регулятор опережения зажигания, необходимый для преобразования угла опережения зажигания относительно частоты вращения коленвала. Он представляет собой два груза, воздействующих на мобильную пластину, контактирующую с кулачковым механизмом прерывателя.

    Угол опережения зажигания – определенное положение коленвала, при котором осуществляется подача высокого напряжения на свечи. В таком режиме зажигание происходит до момента достижения поршнем верхней мертвой точки, что позволяет обеспечить максимально эффективное сгорание топливовоздушной смеси.

    Также в контактных схемах применяется вакуумный регулятор опережения зажигания, изменяющий угол опережения соответственно режиму работы (нагрузке) мотора. Он соединен с полостью, находящейся за дроссельной заслонкой, и при нажатии на педаль газа изменяет угол опережения в зависимости от величины разрежения.

    При замыкании контактов низкое напряжение подается на первичную обмотку катушки, где аккумулируется энергия и в момент размыкания контакта происходит формирование высокого напряжения на вторичной обмотке. Затем энергия поступает к распределителю зажигания и далее на соответствующую свечу.

    Если нагрузка на силовой агрегат повышается, увеличивается частота вращения вала прерывателя-распределителя, и грузы центробежного регулятора расходятся, изменяя положение пластины. Это способствует более раннему размыканию контактов, что увеличивает угол опережения. При снижении нагрузки на двигатель происходит обратный процесс.

    В чем отличия контактно-транзисторной системы зажигания

    Следующим поколением системы зажигания стала контактно-транзисторная, предполагающая установку в первичной цепи катушки транзисторного коммутатора. Он позволяет снизить силу тока в обмотке низкого напряжения, что повышает срок эксплуатации контактов.


    Контактно-транзисторная система зажигания

    За счет установки транзистора напряжение, поступающее на свечи, больше, чем в классической контактной системе на 30%. Зазор между электродами и, как следствие, длина искры при этом также больше, а значит возрастает и площадь контакта с топливовоздушной смесью, что способствует ее полному сгоранию. В контактно-транзисторной системе зажигания прерыватель воздействует не на катушку, а на коммутатор.

    При повороте ключа через транзистор начинают проходить два типа токов:

    • управления;
    • основной ток первичной обмотки.

    Когда контакты размыкаются, ток цепи управления исчезает, а транзистор запирается, препятствуя протеканию тока первичной обмотки. В этот момент магнитное поле формирует высокое напряжение на вторичной обмотке. Для ускорения запирания транзистора в контактной системе зажигания этого типа может устанавливаться импульсный трансформатор.

    Принцип работы бесконтактной системы

    Эволюционным продолжением транзисторно-контактной системы, является бесконтактное зажигание. В таких конструкциях вместо прерывателя устанавливается специальный датчик импульсов. Это дает возможность увеличить срок службы системы зажигания за счет отсутствия неисправностей, связанных с контактами прерывателя.

    Датчик формирует электрические импульсы низкого напряжения. Он бывает трех типов:

    • Датчик Холла. Конструкция такого датчика включает в себя постоянный магнит, и пластину-полупроводник, оснащенную микросхемой.
    • Индуктивный. Принцип его работы основан на изменении величины индукции чувствительного элемента в зависимости от величины зазора между датчиком и движущимся пластинчатым ротором, воздействующим на магнитное поле.
    • Оптический. Он состоит из светодиода, фототранзистора и микросхемы согласования. При попадании света от диода на фототранзистор датчик подает массу (минус питания) на коммутатор. Перекрытие потока света провоцирует исчезновение тока в катушке и способствует дальнейшему формированию искры.

    Конструктивно датчик импульсов интегрирован в распределитель и регулируется режимом вращения коленвала двигателя. Прерывание тока в первичной обмотке катушки зажигания бесконтактной системы осуществляется также транзисторным коммутатором, но реагирующим на сигналы датчика.

    В момент вращения коленвала датчик посылает импульсы напряжения на коммутатор. Последний, соответственно, формирует импульсы тока в обмотке низкого напряжения катушки. Когда ток не поступает, на вторичной обмотке возникает высокое напряжение, которое передается распределителю и далее по высоковольтным проводам к нужной свече. Изменение угла опережения в бесконтактной системе зажигания также выполняется центробежным и вакуумным регуляторами.

    Контактная система зажигания принцип работы.

    Генератором высоковольтных импульсов является катушка зажигания, которая работает по принципу повышающего трансформатора. Она соединена с контактами прерывателя. При замкнутом состоянии его контактов, по первичной катушке протекает ток, создавая магнитное поле, силовые линии которого пронизывают вторичную обмотку.

    После размыкания контактов магнитное поле пропадает, что приводит к появлению тока индукции во вторичной обмотке, равному 16 -18 кВ. В первичной катушке в этот момент образуется ток самоиндукции, равный примерно 300В, направленный в противоположную сторону от прерываемого тока.

    Контактная система зажигания отчего зависит вторичное напряжение

    Наличие и сила вторичного напряжения зависит от силы и скорости уменьшения тока самоиндукции в первичной обмотке. Именно ток, возникающий в первичной цепи катушки вызывает, искрение и подгорание контактов прерывателя. Для уменьшения этого эффекта, параллельно контакта подключается конденсатор, который заряжается в момент разрыва контактов и разряжается при появлении тока самоиндукции, ускоряя процесс его угасания.

    Конденсатор подбирается для системы зажигания индивидуально для каждого типа двигателя. Его ёмкость обычно находятся в диапазоне 0,17 – 0,35мкФ и любое отклонение приводит к снижению вторичного напряжения.

    Для воспламенения рабочей смеси достаточно вторичное напряжения равного 8 – 12 к В. Так как при распределении высокого напряжения и при протекании его по проводам и свечам существуют потери, то для надёжной работы системы вторичное напряжение должно быть 16 – 25 к В. Кроме того повышенное напряжение необходимо для воспламенения бедной смеси при неисправности топливной системы.

    Ещё на вторичное напряжение влияет время замкнутого и разомкнутого состояния контактов. Эти величины зависят от профиля кулачка прерывателя и величины зазора и подбираются, как и конденсаторы индивидуально для каждого типа двигателя.

    Во время эксплуатации при изменении зазора или износе кулачка происходит снижение вторичного напряжения. При уменьшении зазора и как следствие увеличении угла замкнутого состояния контактов, увеличивается искрение и подгорание контактов прерывателя, а так же медленно исчезает ток самоиндукции.

    При увеличенном зазоре уменьшается угол замкнутого состояния, что приводит к снижению силы тока первичной обмотке, хотя и уменьшает искрение на контактах.

    Вторичное напряжение по высоковольтному проводу передаётся на центральный вывод распределителя зажигания. Ротор (бегунок) распределителя соединён с валом прерывателя через центробежный регулятор опережения зажигания и при вращении соединяет центральный вывод с боковыми электродами, которые соединены со свечами. Центральный вывод распределителя соединён с бегунком через угольный электрод, ток с которого стекает с его бокового контакта на боковые электроды крышки, а с них по высоковольтным проводам к свечам зажигания.

    Для снижения потерь тока между бегунком и боковыми электродами зазор между ними всего несколько микрон, поэтому в процессе эксплуатации не стоит скоблить и зачищать боковые контакты, что значительно увеличит зазор и снижение вторичного напряжения.

    Как работает катушка зажигания в автомобиле?

    Подаваемая в цилиндры двигателя горючая смесь воспламеняется искрой, проскакивающей в нужный момент между электродами свечи. Столь мощный искровой разряд создается электрическим импульсом высокого напряжения. Чтобы понять, как это реализовано в автомобиле, стоит изучить конструкцию и принцип работы катушки зажигания, играющей в данном процессе главную роль.

    Зачем нужна катушка?

    Для своевременного и полного сжигания топливовоздушной смеси в цилиндре необходимо выдержать ряд условий:

    • мощность электрического разряда порядка 20 тыс. вольт;
    • подача импульса на свечу при достижении поршнем верхней точки с опережением 5° оборота коленчатого вала;
    • зазор между электродами – 0,8–1,0 мм.

    За выполнение первого условия отвечает именно высоковольтная катушка. Общеизвестно, что напряжение бортовой сети транспортных средств составляет 12 В, на некоторых грузовиках (например, КаМАЗ) – 24 В. Подобные характеристики не подходят для уверенного искрообразования.

    Чтобы создать мощную искру, пробивающую воздушную прослойку шириной 1 мм, низкое напряжение необходимо преобразовать и создать более высокий потенциал – около 20 кВ. Для этого служит высоковольтная катушка зажигания, которая работает в составе системы следующим образом:

    1. Когда поршень в одном из цилиндров приближается к верхней мертвой точке (ВМТ), завершается такт сжатия.
    2. Электронный блок управления, получающий информацию от датчика положения коленчатого вала, дает команду на искрообразование, отправляя сигнал размыкающему реле.
    3. В режиме ожидания катушка постоянно находится под напряжением бортовой сети – 12 В. Реле по команде контроллера размыкает данную цепь и питание обмотки прекращается.
    4. В момент разрыва элемент вырабатывает высоковольтный импульс, отправляемый по изолированным проводам к электродам соответствующей свечи.

    Справка. Описанный алгоритм применяется на автомобилях с прошлого века. Тогда разрыв цепи питания обеспечивал кулачковый вал распределителя зажигания, размыкающий контакты механическим способом.

    Отсюда становится понятно назначение катушки зажигания – образование кратковременного высоковольтного импульса, пользуясь низким напряжением от аккумуляторной батареи. Как это происходит внутри элемента, читайте в следующем разделе.

    Конструкция и принцип действия

    Устройство рассматриваемого элемента системы зажигания выглядит так:

    • металлический сердечник подключен к основному контакту, соединяемому с центральным электродом свечи зажигания посредством высоковольтного провода;
    • вокруг сердечника выполнена вторичная обмотка, состоящая из большого числа витков тонкого медного проводника с изоляцией;
    • поверх вторичной обмотки предусмотрен слой диэлектрика и небольшое количество витков толстой медной проволоки – первичная обмотка;
    • сердечник с обмотками помещен внутрь герметичного пластикового корпуса, наполненного трансформаторным маслом;
    • обмотки подключены по последовательной схеме, 2 соединенных конца выведены на одну внешнюю клемму, два других – на отдельные контакты.

    Примечание. Характеристики обмоток – толщина провода и количество витков отличаются в зависимости от марки и модели авто. Число витков первичной обмотки редко превышает 150, вторичной – 30 тыс.

    К центральной клемме катушки присоединен высоковольтный провод, идущий к распределителю зажигания либо прямо на свечу. Оставшиеся контакты подключаются к минусовой клемме аккумулятора (массе) и плюсовому проводу цепи низкого напряжения.

    Принцип действия повышающей катушки основан на эффекте электромагнитной индукции – создании постоянного поля вокруг сердечника. Как искрообразование реализовано на практике:

    1. К первичной обмотке после включения зажигания подводится напряжение 12 В от аккумулятора. Возникает электромагнитное поле, усиливаемое железным сердечником.
    2. Когда стартер проворачивает коленчатый вал и какой-либо поршень доходит до ВМТ, электроника посредством реле разрывает низковольтную цепь питания.
    3. Разрыв цепи провоцирует образование кратковременного импульса внутри второй многовитковой обмотки. В этот момент напряжение на катушке зажигания достигает 20 тыс. вольт и более.
    4. Ток передается на свечу, проскакивает искровой разряд и топливная смесь поджигается. Двигатель заводится.

    После запуска двигателя первая обмотка питается от генератора, а вторичная непрерывно вырабатывает новые импульсы, поочередно направляемые распределителем к свечам всех цилиндров.

    Виды высоковольтных элементов

    Выше представлено описание простой конструкции повышающего напряжение трансформатора, обеспечивающего разрядами все цилиндры двигателя. Куда направить каждую последующую искру, определяет трамблер, он же – главный распределитель зажигания.

    В современных моторах, управляемых электроникой, трамблеры не ставятся и применяются другие разновидности катушек:

    • с двумя контактами высокого напряжения;
    • индивидуальные.

    Первый тип внешне напоминает обычный трансформатор со стальным сердечником, собранном из Ш-образных пластин. Функциональное отличие – подача импульса одновременно на 2 клеммы, подключенные к свечам двух цилиндров. Поскольку такты сжатия в них происходят в разные моменты, устройство создает искру на электродах обеих свечей. В одной камере происходит воспламенение, в другой разряд проскакивает вхолостую.

    На четырехцилиндровый силовой агрегат ставится 2 двухвыводных трансформатора, образующих так называемый модуль зажигания. На многих марках автомобилей он представляет собой единую деталь, куда подключены все провода низкого и высокого напряжения.

    Справка. Существует и другая схема подключения – на каждую свечу отдельный двухвыводной трансформатор, присоединенный одним изолированным проводом.

    Устройство катушки зажигания индивидуального типа в корне отличается от предыдущих конструкций:

    • первичная и вторичная обмотка поменялись местами – вторая находится сверху;
    • габариты устройства существенно уменьшились;
    • мини-катушка устанавливается прямо на центральный контакт свечи;
    • высоковольтные провода отсутствуют.

    Количество индивидуальных трансформаторов зависит от числа цилиндров силового агрегата – на каждую свечу ставится отдельная катушка. Преимущество данного устройства – отсутствие потерь и пробоев на участке от источника импульсов до свечных электродов, то бишь, – на бронепроводе. Второе достоинство – снижение стоимости ремонта: заменить один малый трансформатор дешевле и проще, чем весь модуль зажигания.

    Принцип работы индивидуальных элементов остается неизменным – разрыв низковольтной цепи создает в многовитковой обмотке скачок напряжения, сразу передаваемый на электроды свечи зажигания. Для защиты от перегрузок в цепь включен полупроводниковый диод.

    О неисправностях и способах устранения

    Модули зажигания можно смело отнести к деталям длительного использования. При правильной эксплуатации минимальный ресурс элемента составляет 100 тыс. км пробега машины. Нередко повышающий трансформатор работает в течение всего срока службы транспортного средства.

    В процессе эксплуатации катушки необходимо помнить о следующих моментах:

    1. Причиной преждевременной поломки элемента часто становится длительный перегрев.
    2. С годами свойства изоляционных материалов внутри обмоток ухудшаются. Повышается вероятность межвиткового замыкания, ведущего к перегреву и перегоранию проводников.
    3. В силу особенностей конструкции высоковольтная катушка не подлежит ремонту и восстановлению. Некоторые модели можно разобрать и попытаться устранить обрыв или замыкание, но практика показывает, что надежнее и дешевле поставить новую запчасть.
    4. Для нормальной работы элемента и стабильного искрообразования нужно обеспечить минимальное напряжение бортовой сети 11,5 вольт. Если из-за неисправности генератора либо разрядки аккумуляторной батареи вольтаж не достигает нормы, износ трансформатора ускоряется.
    5. По той же причине уменьшается мощность искрового разряда на электродах свечей, рабочая смесь воспламеняется и сгорает хуже.
    6. Пробой изоляции или обрыв высоковольтных проводов, вызывающий искрение на кузов машины, сокращает срок службы катушки. Если игнорировать неполадку в течение длительного времени, она придет в негодность.
    7. Мини-катушки индивидуального типа иногда выходят из строя из-за вибрации силового агрегата. Причина – внутренний обрыв проводников.

    За модулем зажигания необходимо следить, чтобы из-за неисправностей двигателя на корпус устройства не попадало горячее масло либо охлаждающая жидкость. Не держите долго включенное зажигание – при этом греется обмотка катушки и разряжается аккумулятор.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector