Современные автомобильные системы зажигания. Системы зажигания автомобиля: типы, устройство и принцип работы

Катушка зажигания — важная деталь, обеспечивающая образование высокого напряжения, благодаря которому возникает искра на свечах зажигания, что в свою очередь вызывает воспламенение топливо-воздушной смеси в цилиндрах двигателя. Как устроена катушка зажигания, как проверить ее работу, а также правильная схема подключения бобины.

Зазор между электродами на свечах зажигания необходимо регулировать для того, чтобы искрообразование происходило именно так, как требуется для правильного процесса воспламенения топливо-воздушной смеси. Можно просто поменять свечи при появлении проблем, а можно попробовать отрегулировать зазор.

Микропроцессорная система зажигания на классику отечественного автопрома — что это такое и почему стоит установить именно ее, вы можете узнать из данной статьи. В ней рассмотрены основные системы зажигания, такие как контактная и бесконтактная, а также описаны преимущества МПСЗ.

Многим хочется иметь в своем автомобиле как можно больше новшеств и улучшений, даже если этот автомобиль не самый новый. Довольно популярным в последнее время стал запуск двигателя автомобиля с кнопки. Установить такую кнопку можно самостоятельно, для этого существует множество разнообразных схем.

Еще одна статья из цикла публикаций про бендикс стартера, которая расскажет о том, какими бывают неисправности. Почему бендикс залипает и проскакивает, либо же не входит в зацепление. Как можно диагностировать неисправность данного узла.

Что такое бендикс и зачем он нужен в автомобиле знает далеко не каждый. Попытаемся разобраться в том, какую же роль играет данный механизм в системе зажигания автомобиля, на примере отечественного ваз 2110. Рассмотрим его устройство и принцип работы.

Обгонная муфта, или как ее в народе называют — бендикс, время от времени приходит в негодность, и тогда встает вопрос менять бендикс самому, или обратиться к специалистам. Если у вас есть опыт и необходимые инструменты, то вооружившись специальной литературой, без труда можно заменить бендикс и самому.

Что такое трамблер и какую функцию он выполняет в автомобиле. Хотя данное устройство уже устарело и не используется в системе зажигания современных автомобилей, работающих на электронике, статья будет полезна тем, кто хочет иметь представление о том, что же такое трамблер и каким образом он работает. Так же рассмотрены основные причины неисправности авто при неправильной работе трамблера.

Коммутатор зажигания в автомобиле — для чего он нужен и почему без него никак. Не многие знакомы с принципом работы данного элемента системы зажигания. В статье доступным языком описано что это такое, а так же перечислены некоторые способы диагностики неисправностей, которые могут быть связаны с нарушением в работе коммутатора.

Свечи накаливания вещь необходимая, точнее сказать незаменимая, но только в том случае если у вашего автомобиля дизельный двигатель, который при минусовой температуре завести без них будет довольно проблематично. В статье описан принцип действия свечей накаливания, срок службы, а так же как правильно проверить их исправное состояние.

Надо ли говорить о важности правильно работающей системы зажигания. Замечательно, если она ко всему прочему, будет работать долго и не станет о себе напоминать. Прародительницей контактно-транзисторной системы была контактная. Давайте узнаем какие различия между ними, и какая лучше.

Cистема зажигания двигателя

К атегория:

Техническое обслуживание автомобилей

Cистема зажигания двигателя

Приборы зажигания. Для надежного получения искрового разряда при расстоянии между электродами свечи зажигания 0,5…0,7 мм и давлении сжатой в цилиндре рабочей смеси, достигающем 1,0… 1,2МПа (10… 12 кгс/см2), к электродам должен быть подведен ток напряжением не ниже 10 000… 12 000 В.

У карбюраторных двигателей отечественных автомобилей применяют систему батарейного зажигания.

В систему зажигания входят: катушка зажигания, распределитель, конденсатор, свечи зажигания, выключатель (замок) зажигания и провода. Указанные приборы и детали образуют две электрические цепи - низкого и высокого напряжения.

Действует система зажигания следующим образом. При включенном зажигании и замкнутых контактах прерывателя по цепи низкого напряжения проходит ток от аккумуляторной батареи. Цепь тока низкого напряжения, положительный выводной штырь батареи - зажим тягового реле стартера - выключатель зажигания - зажим ВКБ катушки зажигания - добавочный резистор - зажим ВК - первичная обмотка - зажим Р - подвижной контакт прерывателя - неподвижный контакт - масса - отрицательный выводной штырь батареи.

Ток низкого напряжения, протекающий по первичной обмотке катушки зажигания (первичный ток), создает в ее сердечнике магнитное поле, пронизывающее витки обеих обмоток. Когда выступ вращающегося кулачка, нажимая рычаг подвижного контакта прерывателя, отведет этот контакт от неподвижного контакта, цепь первичного тока прервется и сердечник катушки размагнитится. Вследствие этого во вторичной обмотке катушки зажигания индуцируется ЭДС, величина которой благодаря быстрому уменьшению магнитного потока в сердечнике и большому числу витков этой обмотки достигает 15…16 кВ. Под действием индуцированной во вторичной обмотке ЭДС на электродах свечи возникает искровой разряд, воспламеняющий

Когда (при средних и больших частотах вращения двигателя) система зажигания питается от генератора, в соответствующие участки цепей низкого и высокого напряжения вместо батареи входит генератор.

В момент размыкания цепи тока низкого напряжения в первичкои обмотке катушки индуцируется ЭДС самоиндукции величиной 200… ..300 В. Под ее действием в цепи низкого напряжения возникает ток самоиндукции. Поскольку направление тока самоиндукции совпадает с направлением прерванного первичного тока, он противодействует размагничиванию сердечника катушки и этим снижает напряжение вторичного тока.

Кроме того, ток самоиндукции, проходя через начинающие размыкаться контакты прерывателя, вызывает искрение между ними и быстрое подгорание контактов.

Это вредное влияние тока самоиндукции устраняет конденсатор. Возникающий в момент начала размыкания контактов прерывателя кратковременный ток самоиндукции заряжает конденсатор. Так как конденсатор включен параллельно контактам прерывателя, они почти не подгорают.

Конденсатор разряжается через первичную обмотку катушки зажигания. При этом разрядный ток конденсатора, протекая по этой обмотке в направлении, противоположном направлению первичного тока, способствует более резкому исчезновению магнитного поля, созданного первичным током, благодаря чему повышается напряжение вторичного тока.

Катушка зажигания состоит из стального корпуса, сердечника, первичной и вторичной обмоток, карболитовой крышки с центральным контактом и зажимами В К-Б, В К и Р и добавочного резистора.

Корпус катушки при помощи хомута и винтов укреплен в моторном отсеке автомобиля.Сердечник изготовлен из отдельных пластин электротехнической стали, благодаря чему ослабляются индуцируемые в нем вихревые токи. Вторичная обмотка состоит из 18…20 тыс. витков эмалированного провода диаметром 0,07…0,10 мм и намотана на картонную трубку, установленную на сердечнике. Первичная обмотка, имеющая 300…350 витков изолированного провода диаметром 0,7…0,85 мм, намотана поверх вторичной и изолирована от нее слоем специальной бумаги. Чтобы повысить надежность изоляции, обе обмотки пропитаны трансформаторным маслом. С этой же целью все свободные полости в корпусе катушки залиты специальной изоляционной массой, а у некоторых катушек зажигания (например, Б-13 автомобилей ЗИЛ-130) заполнены трансформаторным маслом.

Добавочный резистор (вариатор), включенный в цепь низкого напряжения последовательно с первичной обмоткой катушки зажигания, улучшает работу катушки зажигания при большой частоте вращения коленчатого вала двигателя, а также облегчает пуск двигателя стартером. Когда двигатель работает при малой частоте вращения, контакты прерывателя остаются замкнутыми сравнительно длительное время, и в течение него сила тока в первичной обмотке успевает достигнуть максимальной величины. При этом стальная спираль вариатора нагревается и ее электрическое сопротивление возрастает, ограничивая силу тока в первичной цепи. Во время работы при больших частотах вращения время замкнутого состояния контактов уменьшается, и сила тока в первичной обмотке не успевает возрасти до максимальной величины. Нагрев и сопротивление вариатора уменьшаются, что частично компенсирует ослабление тока в первичной обмотке. Поэтому напряжение вторичного тока остается достаточно высоким.

При пуске двигателя стартером вариатор выключается (замыкается накоротко) дополнительным реле стартера. Поэтому, несмотря на падение напряжения аккумуляторной батареи в момент включения стартера, сила тока в первичной обмотке катушки зажигания и напряжение во вторичной обмотке достаточны.

Распределитель состоит из прерывателя и собственно распределителя, объединенных в один прибор с общим приводом (рис. 37).

Прерыватель разрывает в требуемые моменты цепь первичного тока. Он состоит из чугунного корпуса, неподвижного опорного и подвижного дисков, вольфрамовых контактов, валика, кулачка, центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания и октан-корректора.

Распределитель устанавливают на двигателе и крепят к нему пластиной. Валик прерывателя приводится во вращение от распределительного (у некоторых двигателей, например АЗЛК-412, от коленчатого) вала двигателя. Частота вращения валика прерывателя в два раза ниже частоты вращения коленчатого вала. Кулачок, установленный на валике сверху, связан с ним центробежным регулятором. Число выступов на боковой поверхности кулачков равно числу цилиндров двигателя.

Соединенный с массой неподвижный контакт («наковальня») и изолированный от массы качающийся рычаг («молоточек») с контактом смонтированы на подвижном диске, установленном на диске, на шариковом подшипнике. Рычаг через гибкий проводник, зажим прерывателя и наружный провод соединен с зажимом Р первичной обмотки катушки зажигания.

Действующая на рычаг пластинчатая пружина стремится удерживать контакты замкнутыми. За два оборота коленчатого вала кулачок прерывателя сделает один оборот и его выступы разомкнут контакты, а следовательно, прервут цепь тока низкого напряжения столько раз, сколько двигатель имеет цилиндров. При каждом размыкании во вторичной обмотке катушки индуцируется ток высокого напряжения.

Рис. 37. Распределитель:

Распредел ител ь служит для распределения тока высокого напряжения по свечам в соответствии с порядком работы цилиндров. Его основные части: карболитовая крышка и ротор. Крышку крепят к корпусу распределителя пружинными застежками. Чтобы ротор не провертывался относительно кулачка, его фиксируют на лыске кулачка. В гнездо центрального контакта крышки распределителя вставляют провод высокого напряжения, соединяющий распределитель со вторичной обмоткой катушки, а гнезда боковых контактов, число которых равно числу цилиндров, - провода от свечей, которые присоединяют к боковым контактам в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Так, если порядок работы цилиндров 1-5-4-2-6-3-7-8 (ЗИЛ-130, 3M3-53), то провод от первой свечи присоединяют к первому по вращению ротора боковому контакту распределителя, провод от пятой свечи - ко второму контакту, от четвертой - к третьему контакту, от второй - к четвертому и т. д.

Конденсатор состоит из двух тонких алюминиевых лент (обкладок), изолированных друг от друга конденсаторной бумагой, пропитанной трансформаторным маслом. Применяют также малогабаритные конденсаторы, изготовленные из металлизированной бумаги. Роль обкладок в таких конденсаторах выполняют очень тонкие слои олова, покрытого цинком, нанесенного с одной стороны на ленты лакированной конденсаторной бумаги. Преимущество этих конденсаторов - способность самовосстанавливаться при пробое изоляции между обкладками, поскольку слой металла около места пробоя выгорает и замыкание устраняется. Алюминиевые и бумажные или металлизированные бумажные ленты свернуты в рулон и помещены в цилиндрический корпус из оцинкованной стали. Одна обкладка конденсатора соединена с его корпусом, а другая - с выводным проводом. Корпус конденсатора крепят к корпусу распределителя, а его провод - к зажиму 20, соединенному с рычагом подвижного контакта. Емкость конденсатора 0,17…0,25 мкФ.

Опережение зажигания. Искровой разряд (искра) должен появляться между электродами свечи, когда поршень несколько не доходит до ВМТ в конце сжатия, т. е. с опережением. Это необходимо, чтобы к моменту прохождения поршнем ВМТ рабочая смесь успела полностью воспламениться.

Величину опережения зажигания измеряют углом поворота коленчатого вала от момента появления искры до прихода поршня в ВМТ. Этот угол должен изменяться в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, нагрузки двигателя и октанового числа топлива. Если угол опережения мал (позднее зажигание), двигатель не развивает полной мощности, расходует много топлива и перегревается; иногда наблюдаются вспышки в карбюраторе. При чрезмерно большом угле опережения (раннее зажигание) возникают детонационные стуки, мощность двигателя снижается, а при пуске происходят обратные удары, что особенно опасно при пользовании рукояткой.

Чем выше частота вращения коленчатого вала, тем больше должен быть угол опережения зажигания, так как за время (примерно 0,002 с), необходимое для воспламенения всего объема рабочей смеси в цилиндре, при большой частоте вращения коленчатый вал успевает повернуться на больший угол, чем при малой частоте вращения. Угол опережения зажигания при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя автоматически изменяет центробежный регулятор (рис. 38).

На валике прерывателя жестко укреплена ведущая пластина с грузиками, шарнирно установленными на запрессованных в пластину осях. Сверху на валик свободно надет кулачок, удерживаемый от перемещения вверх винтом, над которым в отверстие кулачка вставлена войлочная шайба. Вырезами пластина надета на штифты грузиков. Вращение валика передается кулачку через пластину, грузики, их штифты и ведомую пластину.

При малых частотах вращения коленчатого вала грузики удерживаются пружинами в близи оси валика. Когда частота вращения увеличивается, грузики по инерции расходятся (рис. 38, б). Силы упругости растягиваемых при этом пружин увеличиваются, и когда они станут достаточными для удерживания грузиков на постоянном расстоянии от оси вращения, расхождение грузиков прекратится. Каждой частоте вращения соответствует определенная степень расхождения грузиков.

Штифты расходящихся грузиков, действуя на стенки вырезов ведомой пластины, повертывают ее и кулачок прерывателя относительно валика 9 в сторону его вращения (вперед) на определенный угол, зависящий от частоты вращения. При этом выступы кулачка раньше размыкают контакты прерывателя, и угол опережения зажигания увеличивается. Угол опережения зажигания, достигаемый за счет действия центробежного регулятора опережения, составляет 0,2-0,25 рад (11-14°).

С увеличением нагрузки двигателя (степени открытия дросселя карбюратора) угол опережения зажигания должен уменьшаться, так как при этом в цилиндры поступает больше горючей смеси, давление при ее сжатии и скорость горения возрастают.

При уменьшении нагрузки угол опережения должен, наоборот, увеличиваться. Изменяется угол опережения зажигания в зависимости от нагрузки также автоматически вакуумным регулятором. Его корпус прикреплен винтами к корпусу распределителя. Между завальцованными частями корпуса регулятора зажата диафрагма из специальной ткани, соединенная тягой с подвижным диском распределителя. Трубкой, присоединенной к отверстию, полость наружной (правой) части корпуса регулятора сообщена с нижней частью смесительной камеры карбюратора, поэтому в этой полости во время работы двигателя создается разрежение.

При малой нагрузке (дроссель карбюратора прикрыт) разрежение усиливается, диафрагма выгибается вправо и тягой повертывает диск прерывателя против движения часовой стрелки (навстречу направлению вращения кулачка), В результате контакты размыкаются раньше и угол опережения зажигания увеличивается. С возрастанием нагрузки разрежение становится меньше, пружина выгибает диафрагму влево и повертывает диск по движению часовой стрелки, вследствие чего угол опережения зажигания уменьшается. В зависимости от нагрузки вакуумный регулятор опережения зажигания изменяет угол опережения на величину до 0,2 рад (11°).

Рис. 38. Центробежный регулятор опережения зажигания:
а - детали регулятора; б - действие грузиков;1 - войлочная шайба; 2 - винт; 3 - кулачок; 4 - ведомая пластина; 5 - штифт грузика; 6 - грузики; 7 - ось грузика; 3 - ведущая пластина; 9 - валик прерывателя; 10 - пружина; 11 - вырез ведомой пластины.

Высокое октановое число бензина позволяет устанавливать больший угол опережения зажигания и этим повышать мощность двигателя без появления детонации. При низком октановом числе угол опережения необходимо уменьшить. Угол опережения изменяют в зависимости от антидетонационных свойств топлива вручную при помощи октан-корректора. Он состоит из снабженной шкалой а неподвижной нижней пластины, прикрепленной винтом к головке цилиндров двигателя или корпусу привода распределителя, и жестко прикрепленной винтом к корпусу распределителя верхней пластины, имеющей заостренный выступ в, скользящий по делениям шкалы а. Пластины прижаты друг к другу винтом и, кроме того, соединены тягой, один конец которой шарнирно соединен с нижней пластиной, а другой, снабженный резьбой, пропущен через отверстие вертикально отогнутого края (отбортовки) верхней пластины. На тягу навинчены рифленые гайки, располагающиеся по обе стороны отбортовки верхней пластины.

Пределы изменения угла опережения октан-корректором составляют ± 0,21 рад (12°) от среднего (нулевого) деления шкалы, нанесенной на пластине.

Свечи зажигания. В стальном корпусе свечи (рис. 39) помещен керамический изолятор с центральным электродом. Изолятор зажат между медными кольцевыми прокладкамии укреплен путем завальцовывания верхней кромки корпуса свечи. В нижнюю часть корпуса запрессован боковой электрод. Нижняя часть центрального электрода и боковой электрод изготовлены из сплава никеля с марганцем. Между электродами должен быть зазор 0,6… …0,7 мм.

Свечу ввертывают по резьбе в отверствие головки цилиндров. Для уплотнения под заплечики ее корпуса ставят медно-асбестовую прокладку. К наконечнику присоединяют провод от распределителя.

Свечи для автомобильных двигателей имеют следующую маркировку: А11У (3M3-53), А7, 5БС (ГАЗ-24), А15Б (ЗИЛ-130). Буква вначале определяет диаметр резьбовой части корпуса: М - 18 мм; А - 14 мм. Числа указывают длину нижней части (юбки) изолятора в миллиметрах.

Рис. 39. Свеча зажигания:
1 и 2 -электроды; 3, 5 и 6 - прокладки; 4 - корпус; 7 - изолятор центрального электрода; 8 - наконечник центрального электрода.

Выключатель зажигания. Им разъединяют цепь тока низкого напряжения для остановки двигателя. Кроме того, выключатель зажигания используют для включения и выключения стартера, электрических приборов (указателя температуры воды, давления масла и уровня топлива в баке автомобиля), а иногда и для включения радиоприемника (легковые автомобили). Выключатель снабжен замком, допускающим включение только при помощи индивидуального ключа.

В корпусе выключателя (рис. 40, а) расположены: панель с зажимами AM (амперметр), КЗ (катушка зажигания), СТ (стартер), ПР (приборы) и контактами, ротор с контактной пластиной, имеющей три выступа, и шариковым фиксатором; цилиндр с запорным устройством.

Рис. 40. Выключатель зажигания:
а - устройство; б - схема положений ключа зажигания (в таблице заштрихованы зажимы, соединенные с питающим зажимом AM при различных положениях ключа);
ПР - зажимы; 1 - вращающаяся контактная пластина; 2 - неподвижный контакт; 3 - пружина ротора; 4 - цилиндр замка; 5 - хромированная гайка корпуса; 6- корпус; 7 - ротор; 8 - шариковый фиксатор ротора; 9 - панель с неподвижными контактами и зажимами.

Устройства для подавления помех радиоприему. При работе двигателя провода высокого напряжения системы зажигания излучают электромагнитные волны и этим создают помехи в работе радиоприемников, расположенных вблизи автомобиля. Уменьшения (подавления) этих помех достигают, применяя в цепях тока высокого напряжения подавительные резисторы, которые помещают в наконечнике провода, соединяющего вторичную обмотку катушки зажигания с распределителем, а также в наконечниках проводов, идущих от распределителя к свечам зажигания.

Помимо подавительных резисторов, для уменьшения помех радиоприему за последнее время применяют также провода высокого напряжения с распределенным по всей их длине (25-40 кОм на 1 м) сопротивлением, у которых вместо металлической жилы используют жилу из волокна, пропитанного токопроводящим составом, содержащим ацетиленовую сажу.

Контактно-транзисторная система зажигания. В описанной выше системе батарейного зажигания с ростом частоты вращения коленчатого вала двигателя происходит снижение напряжения во вторичной цепи, вызываемое (особенно у двигателей с большим числом цилиндров) сокращением времени замкнутого состояния контактов прерывателя, вследствие чего уменьшается магнитный поток в катушке зажигания. Этого можно было бы избежать, увеличивая ток в первичной цепи, однако такое увеличение приводит к быстрому (после 10…15 тыс. км пробега) подгоранию контактов прерывателя.

В связи с этим стала получать распространение контактно-транзисторная система, позволяющая получить более высокое вторичное напряжение, чем при обычной системе батарейного зажигания. Контактно-транзисторная система применяется, в частности, на двигателях ЗИЛ-130, 3M3-53.

Помимо приборов и деталей, входящих в обычную систему батарейного зажигания, контактно-транзисторная система имеет транзисторный коммутатор и блок добавочных резисторов. Прерыватель контактно-транзисторной системы размыкает не первичную цепь системы зажигания, а цепь сравнительно слабого (0,7 А) тока управления германиевым транзистором, являющимся основной составной частью транзисторного коммутатора. В свою очередь, транзистор прерывает более сильный ток первичной обмотки катушки зажигания. Поскольку контакты прерывателя разгружены от первичного тока, срок их службы увеличивается до 100 тыс. км и более.

Катушка зажигания Б114 контактно-транзисторной системы отличается меньшим, чем у обычных катушек, сопротивлением первичной обмотки, благодаря чему максимальный ток первичной цепи достигает 8А, тогда как в обычной катушке он не превышает 4А. Блок добавочных резисторов контактно-транзисторной системы, состоящий из двух резисторов, по 0,52 Ом каждый, включен между выключателем и катушкой. Во время пуска двигателя стартером один из этих резисторов замыкается накоротко.

Неисправности приборов зажигания. Неисправности в системе зажигания приводят к нарушению моментов воспламенения рабочей смеси в цилиндрах, перебоям в работе свечей или полному прекращению искрообразования. Основные из этих неисправностей следующие.

Прерыватель: подгорание контактов, ненормальный зазор между ними, нарушение момента размыкания контактов (слишком раннее или позднее зажигание), износ валика и втулок прерывателя.

Подгоревшие контакты прерывателя зачищают. Зазор между контактами доводят до нормального регулировкой. При нарушении правильного момента размыкания контактов уточняют установку зажигания. Изношенные валик и втулки заменяют.

Распределитель: трещины в крышке или роторе распределителя, вызывающие утечку (пробой на массу) тока высокого напряжения; изнсс или утеря угольного контакта. В этих случаях неисправные детали распределителя заменяют новыми.

Конденсатор: пробой изоляции между обкладками или обрыв выводного проводника изолированной обкладки. Признак этих неисправностей - быстрое подгорание контактов прерывателя и перебои в работе двигателя. Неисправный конденсатор заменяют.

Катушка зажигания: обрыв; междувитковые замыкания в обмотках или пробой на массу из-за появления трещин в карболитовой крышке. Катушку проверяют на специальном стенде в мастерской, неисправную заменяют.

Свечи зажигания: нарушение нормальной величины зазора между электродами; нагар на изоляторе центрального электрода, являющийся причиной утечки тока помимо искрового промежутка; трещины изолятора, вызывающие пробой тока высокого напряжения на корпус свечи.

Работа любого бензинового двигателя внутреннего сгорания была бы невозможна без специальной системы зажигания. Именно она отвечает за воспламенение смеси в цилиндрах в строго определенный момент. Различают несколько возможных вариантов:

• контактная;
• бесконтактная;
• электронная.

Одинаковы элементы разных систем зажигания автомобиля

Незаменимым и наиболее востребованным является наличие аккумуляторной батареи. Даже в отсутствие или при поломке генератора при помощи неё можно ещё некоторое время продолжать движение. Генератор также есть неотъемлемой частью, без которой нормальное функционирование любой из систем невозможно. Свечи зажигания, бронепровода, высоковольтная и управляющие элементы дополняют любую из упомянутых систем. Основное различие меду ними заключается в типе, управляющего моментом зажигания и отвечающего за искрообразование устройства.

Контактный прерыватель-распределитель зажигания

Это устройство инициирует возникновение искры высокого, до 30000 В, вольтажа на контактах свечей зажигания. Для этого он соединяется с высоковольтной катушкой, благодаря которой происходит образование высокого напряжения. Сигнал на катушку передается при помощи проводов от специальной контактной группы. При её размыкании кулачковым механизмом происходит образование искры. Момент её возникновения должен строго соответствовать требуемому положению поршней в цилиндрах. Это достигается благодаря четко рассчитанному механизму, передающему вращательное движение на прерыватель-распределитель. Одним из недостатков устройства является влияние механического износа на время возникновения искры и на её качество. Это влияет на качество работы двигателя, а значит может требовать частых вмешательств в регулировку его работы.

Бесконтактное зажигание

Этот тип устройств не зависит на прямую от размыкания контактов. Основную роль в моменте искрообразования здесь играет транзисторный коммутатор и особый датчик. Отсутствие зависимости от чистоты и качества поверхности контактной группы может гарантировать более качественное искрообразование. Однако этот тип зажигания тоже использует прерыватель-распределитель, который отвечает за передачу тока на нужную свечу в нужный момент.

Электронное зажигание

В этой системе воспламенения смеси полностью отсутствуют механические движущиеся части. Благодаря наличию специальных датчиков и особого блока управления, образование искры и момент её раздачи на цилиндры выполняются гораздо более точно и надежно, чем у вышеупомянутых систем. Это дает возможность улучшить работу двигателя, увеличить его мощность и снизить расход топлива. Кроме того, радует и высокая надежность устройств такого типа.

Основные этапы работы системы зажигания

Различают несколько основных этапов работы любых систем зажигания:

1. накопление необходимого заряда;
2. высоковольтное преобразование;
3. распределение;
4. искрообразование на свечах зажигания;
5. возгорание смеси.

Видео про принцип работы системы зажигания:

Чтобы воспламенить топливовоздушную смесь, в нужный момент в цилиндр должна быть подана электрическая искра. Эту задачу выполняет электронная система зажигания.

Устройство электронной системы зажигания

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

Состав системы зажигания инжекторного двигателя

• Контроллер;
• Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ);
• Шкив с зубчатым венцом;
• Модуль зажигания;
• Высоковольтные провода;
• Свечи зажигания.

Модуль зажигания

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

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

Свечи зажигания

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.

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)

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.

Одним из основных условий успешного запуска двигателя есть наличие исправной системы зажигания, отвечающей за воспламенение топливовоздушной смеси путем искрообразования в нужном цилиндре силового агрегата. Учитывая всю важность указанной системы, знание ее устройства и принципов работы пригодится любому автолюбителю, чтобы в случае необходимости можно было самостоятельно устранить возникшую неисправность.

1. Особенности системы зажигания

Основными требованиями , которые обычно предъявляются к системе зажигания, есть:

1. Необходимость образования искры в цилиндре (находящемся на такте сжатия) соответственно общему порядку работы цилиндров;

2. Обеспечение своевременного момента зажигания, то есть искра должна появляться в конкретный момент, который соответствует оптимальному углу его опережения (при текущих рабочих условиях мотора) и зависит как от оборотов двигателя, так и от нагрузки на него;

3. Снабжение искры достаточной энергией, то есть тем ее количеством, которое необходимо для возгорания рабочей смеси (на этот показатель оказывает влияние состав, плотность и температура рабочей смеси);

4. Рабочая надежность, выражающаяся в непрерывном искрообразовании.

На сегодняшний день существует несколько видовых вариантов системы зажигания, среди которых выделяют контактную, бесконтактную и электронную. Все они имеют ряд общих особенностей. Например, в данных системах отсутствует традиционный распределитель, а его место занимает четырехвыводная катушка зажигания, в состав которой входят две двухвыводные, объединенные в один блок.

В первичных обмотках зажигания, управление током осуществляется с помощью специального контроллера, который получает информационные данные от соответствующих датчиков. Положительной особенностью системы зажигания есть отсутствие в ней подвижных деталей, благодаря чему она не нуждается в постоянном обслуживании или регулировках , а в рабочих целях используется метод распределения искры, который еще часто именуют «методом холостой искры». Цилиндры силового агрегата объединены в пары – 1 с 4, а 2 с 3, причем образование искр проходит сразу в двух цилиндрах: в том, где заканчивается такт сжатия, и в том, где проходит такт выпуска.

Учитывая, что ток в обмотках катушек имеет постоянное направление, образование искры на одной свече всегда проходит от центрального электрода на боковой, а на второй – наоборот, от бокового на центральный. Процесс управления зажиганием выполняется специальным контролером. Датчик положения коленвала передает ему некий опорный сигнал, исходя из которого, контроллер проводит расчет последовательности срабатывания катушек модуля зажигания, а для того чтобы управление было точным, устройству нужна следующая информация:

- частота вращения коленвала силового агрегата;

Нагрузка, которую испытывает мотор автомобиля;

Температура охлаждающей жидкости системы;

Положение коленвала;

Положение распредвала;

Наличие детонации.

Несмотря на некоторое конструктивное различие разных систем зажигания, можно выделить следующие, общие элементы всех устройств:

1. Источник питания – бортовая сеть автомобиля, вместе со своими источниками, представленными в виде аккумуляторной батареи и генератора;

2. Выключатель зажигания;

3. Устройство, отвечающее за управление накопителем энергии. В его задачу входит определение момента начала накопления и момента передачи энергии на свечу зажигания, то есть определение самого момента зажигания. Исходя из конструктивных особенностей системы зажигания конкретного автомобиля, данное устройство может иметь разный вид.

Механический прерыватель – осуществляет непосредственное управление процессом накопления (первичной цепью) и отвечает за замыкание/размыкание питания первичной обмотки. Контакты прерывателя можно увидеть, заглянув под крышку распределителя. Пластичная пружина подвижного контакта прижимает его к недвижимому контакту. Их размыкание выполняется только на короткий срок, а конкретно в момент, когда набегающий кулачок валика привода оказывает давление на молоточек подвижного контакта.

Параллельно контактам включен и конденсатор, который предотвращает их обгорание в момент размыкания. Это стало возможным благодаря поглощению большей части электроразряда, из-за чего существенно уменьшается искрение. Однако, это еще не все полезное влияние конденсатора. Вторая половина преимущества его присутствия базируется на создании в цепи низкого напряжения обратного тока, что положительно влияет на скорость исчезновения магнитного поля. Чем быстрее это произойдет, тем больший ток появится в цепи высокого напряжения. Если конденсатор выйдет из строя – мотор не сможет нормально работать, ведь силы напряжения во вторичной цепи не хватит, чтобы обеспечить стабильное искрообразование.

Прерыватель находится в том же корпусе, что и распределитель высокого напряжения, из-за чего последний получил название прерывателя-распределителя, а саму систему стали называть «классической системой зажигания».

Вместе с прерывателем-распределителем в корпусе находится еще одна важная деталь - центробежный регулятор опережения зажигания , использующийся с целью изменения момента образования искры в соответствии со скоростью вращения коленвала. Менять момент возникновения искры между электродами свечей способен и вакуумный регулятор опережения зажигания, только он делает это в зависимости от нагрузки на мотор автомобиля.

Если механический прерыватель оборудован транзисторным коммутатором, то в этом случае он управляет только ним, а тот, в свою очередь, отвечает за управление процессом накопления энергии. Такая конструкция существенно превосходит аналогичные устройства без транзисторного коммутатора, так как здесь контактный прерыватель более надежный, чему способствует протекание сквозь него тока меньшей силы, а значит, пригорание контактов во время размыкания практически полностью исключается. Соответственно, конденсатор, параллельно подключенный к контактам прерывателя, тут просто не нужен, а в остальном – система полностью идентична классическому варианту. Обе системы, имеющие механический прерыватель, обладают общим названием - «контактные системы зажигания».

Системы с транзисторным коммутатором, оборудованные бесконтактным датчиком (импульсным генератором), могут быть индуктивного типа, основанными на эффекте Холла или относиться к оптическому типу. В данном случае место механического прерывателя занимает импульсный датчик-генератор с преобразователем сигналов, который посредством транзисторного коммутатора осуществляет управление накопителем энергии. Как правило, датчик-генератор расположен внутри распределителя, конструкция которого ничем не отличается от конструкции аналогичной детали в контактной системе, поэтому указанный узел получил название «датчика-распределителя».

Одна из вариаций такой системы, оборудованная распределителем механического вида и катушкой зажигания, размещенной отдельно от распределителя и коммутатора, называется «бесконтактной системой зажигания». Конечно, существует много ее вариантов, предусматривающих применение одного или нескольких соответствующих датчиков.

Также, на основе управления зажиганием выделяют еще один вариант систем – микропроцессорные системы зажигания, которые оборудованы микропроцессорным блоком зажигания (или блоком управления работой мотора с подсистемой управления зажигания), а также имеют датчики и коммутатор. В таком случае, блок управления получает данные о работе силового агрегата (количестве оборотов, положении коленвала, положении распредвала, нагрузках на мотор и температуре охлаждающей жидкости) от датчиков, и уже исходя из результатов их алгоритмической обработки, осуществляет управление коммутатором, который, в свою очередь, управляет накопителем энергии. Процесс регулировки опережения зажигания реализован в блоке управления программно.

В системе зажигания электронного типа, в роли устройства управления накопителем энергии, выступает электронный блок управления (ЭБУ), который является главной составной частью такой системы. Его работа базируется на сборе информации, получаемой от различных датчиков (положения коленвала, положения распредвала, датчика детонации, датчика угла открытия дросселя), на расчете оптимального момента зажигания и времени зарядки катушки, а также через коммутатор – он отвечает за управление первичной цепью катушки.

На выпускаемых сегодня автомобилях блок управления зажиганием объединен с блоком, отвечающим за впрыск топлива.

4. Накопители энергии, которые, в зависимости от типа системы, могут разделяться на две группы:

С накоплением энергии в катушке (катушках) зажигания, где энергия собирается в первичной обмотке, а при размыкании первичной цепи, во вторичной образуется высокое напряжение, подающееся впоследствии на свечи зажигания. Такой вариант системы есть наиболее распространенным.

С накоплением энергии в конденсаторе, после чего, в нужный момент, она проходит через катушку зажигания. Во второй цепи также проходит индуцирование высокого напряжения, которое позже подается на свечи. Устройство накопителя энергии такого типа часто называют «зажиганием от разряда конденсатора» или «конденсаторным зажиганием», обозначая аббревиатурой CDI (Capacitor Discharge Ignition). Такая система хоть и не часто, но встречается на автомобилях, правда большее распространение она получила на мотоциклах, гидроциклах и скутерах. Ее главная отличительная черта в том, что энергия искры не зависит от оборотов мотора.

5. Система распределения зажигания. На транспортных средствах может применяться один из двух типов такой системы: система оборудована механическим распределителем или же система статистического распределения.

- Системы, обладающие механическим распределителем энергии, как правило, работают посредством трамблера, который и распределяет напряжение по свечам цилиндров силового агрегата. В системах зажигания контактного типа он, зачастую, объединен с прерывателем, а в бесконтактных – с импульсным датчиком. В более модернизированных системах трамблер либо вообще отсутствует, либо совмещен с катушкой зажигания, коммутатором и датчиками различных систем (CID, HEI, CIC).

Системы, основывающиеся на статическом распределении энергии, пришли на смену классическому распределителю. Они получили свое название из-за того, что у них отсутствуют движущиеся части, которые обычно входят в конструкцию распределителя. Системы такого рода обозначают аббревиатурой DLI (DistributorLess Ignition) и DIS (DistributorLess Ignition System), что означает "система без распределителя", и DI (Direct Ignition), подразумевающие "систему прямого, или непосредственного зажигания". DLI – имеет отношение ко всем системам без высоковольтного распределителя; DI - относится только к тем, в которых присутствуют индивидуальные катушки, а DIS – это системы синхронного зажигания, обладающие двухвыводными катушками. Возможно, такой подход и не совсем верный, но именно он чаще всего употребляется.

6. Высоковольтные провода. Выступают в роли соединительного элемента между накопителем энергии и ее распределителем (или свечами), а также соединяют распределитель со свечами зажигания. В системах зажигания типа COP («катушка на свече») данный элемент отсутствует.

7. Свечи зажигания. Применяются с целью создания искрового разряда и последующего воспламенения рабочей смеси, находящейся в камере сгорания. Свечи зажигания располагаются в головке цилиндра, и как только на них попадает импульс тока высокого напряжения, между их электродами тут же проскакивает искра, воспламеняющая рабочую смесь.

На большинстве транспортных средств обычно установлено по одной свече в каждый цилиндр, но иногда встречаются и более сложные системы, обладающие двумя свечами, причем они не всегда срабатывают одновременно. Например, при малых оборотах двигателя сначала срабатывает та свеча, которая находится ближе к впускному клапану, а за ней уже вторая, которая обеспечивает более быстрое и полное сгорание топливовоздушной смеси.

3. Как работает система зажигания?

Несмотря на то, к какому типу относится та или иная , все они имеют несколько общих рабочих этапов, предусматривающих накопление нужного заряда, его высоковольтное преобразование, распределение, образование на свечах искр и возгорание топливной смеси. Любой из них требует слаженной и точной работы, а значит, стоит выбирать только проверенные устройства, доказавшие свою надежность. В этом плане наилучшим вариантом принято считать электронную систему зажигания, где всем рабочим процессом (подачей искры и ее распределением по свечам) управляет электроника.

Электронная система зажигания – это не отдельный, самостоятельный компонент, а составляющая часть системы управления мотором, которая основывается на работе датчика положения , датчика, фиксирующего частоту его вращения и датчика массового расхода воздуха. Получив от них нужную информацию, ЭБУ принимает решение касательно момента подачи искры и распределения зажигания. Естественно, в блоке управления уже прописаны определенные команды, выполняющиеся после получения и анализа данных с упомянутых датчиков.

В такой системе воспламенения топливной смеси, полностью исключены механические движущиеся части, а благодаря специальным датчикам и особому блоку управления, образование и подача искры проходят намного быстрее и надежнее, нежели у аналогичных систем контактного и бесконтактного типа. Этот факт позволяет улучшить работу мотора, увеличив его мощность и снизив потребление топлива. Более того, нельзя не отметить высокую рабочую надежность устройств данного типа.

отличается тем, что не зависит напрямую от размыкания контактов, а главную роль в процессе образования искры здесь выполняет транзисторный коммутатор и специальный датчик. Отсутствие прямой зависимости от качества и чистоты поверхности контактной группы гарантирует более эффективное искрообразование. Однако, как и в контактном варианте системы зажигания, здесь также используется прерыватель-распределитель, отвечающий за своевременную передачу тока на свечу зажигания. Рабочий принцип бесконтактной системы предусматривает выполнение следующих действий.

Когда коленвал двигателя приходит в движение, датчик-распределитель формирует соответствующие импульсы напряжения и направляет их на транзисторный коммутатор, задача которого – создавать импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания. В момент прерывания во вторичной обмотке катушки проходит индуцирование тока высокого напряжения. Он подается на центральный контакт распределителя, а оттуда, посредством проводов высокого напряжения, поступает на свечи зажигания. Последние и осуществляют воспламенение топливовоздушной смеси.

В случае увеличения оборотов коленвала, за регулировку угла опережения зажигания отвечает центробежный регулятор, а при изменении нагрузки на силовой агрегат эта задача возлагается на вакуумный регулятор опережения зажигания.

Принцип работы контактного зажигания несколько отличается от вариантов, приведенных выше. Когда контакт прерывателя пребывает в замкнутом состоянии, ток низкого напряжения проходит по первичной обмотке катушки. В процессе их размыкания, во второй катушке происходит индуцирование тока высокого напряжения, и посредством высоковольтных проводов он передается на крышку распределителя, после чего расходится по свечам зажигания с определенным углом опережения зажигания.

Как только обороты коленвала увеличиваются, возрастают и обороты вала прерывателя-распределителя, вследствие чего грузики центробежного регулятора начинают расходиться, перемещая подвижную пластину вместе с кулачками прерывателя. Это приводит к тому, что размыкание контактов происходит несколько раньше, из-за чего увеличивается угол опережения зажигания. С уменьшением оборотов коленвала угол опережения зажигания тоже уменьшается.

Более модернизированным типом контактной системы является ее контактно-транзисторный вариант. Он отличается наличием транзисторного коммутатора в цепи первичной обмотки катушки, управление которым выполняется посредством контактов прерывателя. За счет его использования, удалось добиться снижения силы тока в цепи первичной обмотки, что положительно сказалось на длительности эксплуатации контактов прерывателя.

Подписывайтесь на наши ленты в