Запускается всего одним легким движением. Уже давно не нужно вращать ручку кривого стартера, чтобы привести ДВС в движение, да и сам запуск теперь стал более вероятен, тогда как раньше в холодное время года оживить машину было делом весьма трудоемким. Сегодня мы расскажем о незаметной глазу системе, за счет которой происходит запуск двигателя и его постоянная работа и сгорание топливной смеси. является темой данной статьи, и сегодня мы расскажем именно о ней.
Общий принцип
Система зажигания состоит всего из нескольких функциональных элементов. Все они связаны друг с другом в единую схему и тесно взаимодействуют все то время, пока двигатель внутреннего сгорания находится в рабочем состоянии и функционирует. Главная задача системы зажигания - обеспечение постоянного сгорания смеси, состоящей из бензина и воздуха. За счет горения смесь расширяется и толкает поршни ДВС, именно поэтому начинает вращаться вал и соединенные с ним ведущие колеса.
Система зажигания запитывается от аккумуляторной батареи: она снабжает распределитель, свечи, и все те элементы, которые так или иначе причастны к работе двигателя и его исправному функционированию.
Начало работы системы зажигания знаменуется поворотом механизма замка. В этот момент начинает вращаться моторчик стартера, который приводит во вращение распределитель, шкивы и валы двигателя. Также в моторном отсеке присутствует катушка зажигания, призвание которой – преобразовывать малое напряжение в большое.
Принцип работы системы зажигания таков, что сначала ток от катушки попадает на распределитель. Распределитель, который не имеет многочисленных датчиков и собственного блока управления, в свою очередь, занят тем, что распределяет усиленный импульс с катушки по всем цилиндрам, так, что именно в нужную секунду искра подается и поджигает нагнетенную заранее смесь.
Ток, который идет от механизма распределителя к двигателю, не может быть подведен к цилиндрам непосредственно. Для передачи искры в систему встраиваются свечи, которые посредством резьбового соединения вкручиваются в цилиндры и выводят в них свои электроды. Таким образом, свеча не просто передает искру, но и нагревается. Это позволяет обеспечить более эффективную и экономичную работу мотора, а также более высокий ресурс всех его составляющих.
Как устроен трамблер?
Современные системы зажигания являются бесконтактными. Они обладают большим числом датчиков и элементов управления, которые способны подстраивать характеристики системы зажигания таким образом, чтобы достигалась наибольшая эффективность работы двигателя. Тем не менее контактные и бесконтактные системы зажигания устроены по-разному, и схема их работы различна.
Механизм распределителя представляет собой цилиндр небольшого диаметра, который закрывается крышкой и имеет несколько клемм под провода. Один, центральный, провод подводится к распределителю от катушки зажигания. Еще четыре провода отводятся к свечам и имеют к ним контактную подводку. Датчики и блоки управления здесь отсутствуют, и схема работы трамблера характеризуется лишь наличием механического привода.
В нижней части механизма располагается ротор, который связан с валом ДВС посредством шестеренчатой передачи: один оборот коленчатого вала равняется по частоте одному обороту трамблера. Система зажигания устроена так, что контактная группа трамблера, привязанная к датчикам, блоку управления и свечам зажигания, вращается таким образом, что контакт, подведенный ко входному проводу, поочередно соединяется с теми, что привязываются к выходным.
В результате такой схемы работы системы зажигания и ее механизмов смесь в соответствующих цилиндрах поджигается ровно в те моменты, когда поршень достигает своей нижней мертвой точки и максимально заполнен парами топлива. Это позволяет добиться достаточно высокой эффективности , а экономия топлива весьма существенна.
Трамблер может подвергаться регулировке. За счет этого управление свечами зажигания будет производиться в более точно подобранной фазе, а эффективность работы ДВС серьезно повысится. Для настройки необходимо поворачивать крышку трамблера против или по часовой стрелке. Благодаря тому, что на ней закреплены все провода и их выходные контакты, искра, передаваемая контактом ротора, будет подаваться в смещенный момент времени, что неизбежно повлияет на работу мотора и его характеристики.
Тем не менее, как уже было сказано, в последнее время стали особенно популярны так называемые . Их механизм основывает свою работу на сигналах многочисленных датчиков. Эти датчики позволяют сделать команды управления, которые подает блок зажигания, более рациональными, не запрограммированными, а действительно тщательно подобранными и проанализированными.
Бесконтактная система зажигания лишена большего числа недостатков, которыми обладает контактная система и ее механизмы. К примеру, контакты здесь отсутствуют, и здесь вместо них выступают магнитные импульсы, которые могут передаваться «по воздуху». Благодаря этому систему попросту не нужно постоянно настраивать, изменяя зазоры контактов должным образом.
Вдобавок ко всему полностью отсутствует проблема механизма контактов, залипающих на морозе. Именно поэтому старт двигателя внутреннего сгорания на морозе стал более простым, и даже при экстремально низких температурах машина гарантированно находится в работоспособном состоянии.
Преимущества электроники
Так как уже была затронута тема, в которой обсуждалась электронная система зажигания и механизм ее действия, расскажем подробнее о том, как работает блок зажигания, как он формирует команды управления, и каким образом датчики, встроенные в мотор, позволяют прогнозировать его поведение и менять характеристики всей системы различным образом.
В основе электроники, которой наделена система зажигания, лежит электронный блок зажигания, принимающий непосредственное участие в функционировании системы зажигания. Главная задача, которую выполняет блок зажигания, - выдавать команды управления, которые будут направлены на изменение характеристик как системы, так и самого мотора.
Эти команды формируются посредством сигналов датчиков, которые располагаются в ДВС и снимают с него целый ряд показаний, за счет которых и работает система зажигания. Эти датчики, подключенные к системам двигателя внутреннего сгорания, могут оказывать влияние на характеристики авто. Кроме того, именно электронный блок зажигания, перестраивающий режимы работы системы, самостоятельно определяет такты работы ДВС и без дополнительной настройки способен понимать, когда такт ДВС завершается, и необходима подача электрического импульса.
Как устроены свечи
Схема, по которой работает система зажигания, не могла бы быть столь полной, если бы не свечи. Это не удивительно, ведь именно через них проходит ток, эквивалент силы которого равен нескольким десяткам киловольт. В связи с этим изготавливаются свечи из специальных материалов, а технология, по которой их делают, является достаточно сложной и трудоемкой.
Устройство системы зажигания таково, что в основе свечи лежат два электрода. Они всегда изготавливаются из благородных и редких материалов, которые обладают уникальными свойствами токопроводимости, и при этом практически не нагреваются. Такими материалами является платина, иридий и другие металлы. Электроды выполняются таким образом, что расстояние между ними составляет порядка 2–3 мм. Расстояние выдерживается с той целью, чтобы искра несколько задерживалась и успевала поджечь смесь полностью, не оставив несгоревших или сгоревших не полностью частиц.
Эти электроды всегда встраиваются в оболочку, которая изготавливается из диэлектрика. Это делается с той целью, чтобы ток, проходящий по электродам, не перекинулся на головку блока цилиндров и не вывел из строя те системы, которые подведены к самому ДВС. Кроме того, такой материал не подвергается нагреву, а потому металл головки блока и свеча не будут соединены термически.
Еще одной составляющей свечи является клемма. К клемме подсоединяются высоковольтные провода, которые соединяют ее с трамблером. Обычно клемма изготавливается из более недорогих проводников, наподобие меди или алюминия, однако в некоторых случаях контакты могут быть выполнены из платины или иридия.
Резюме
Система зажигания современного автомобиля устроена достаточно сложно. Однако это позволяет сделать вывод о том, что такие системы являются более долговечными и эффективными. Такие свойства позволили полностью исключить сторонние вмешательства в сложную технику и практически лишить владельца необходимости проводить настройку регулярно и следить за состоянием отдельных комплектующих и запасных частей.
Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах бензиновых двигателей. Основными требованиями к системе зажигания являются:
- Обеспечение искры в нужном цилиндре (находящемся в такте сжатия) в соответствии с порядком работы цилиндров.
- Своевременность момента зажигания. Искра должна происходить в определенный момент (момент зажигания) в соответствии с оптимальным при текущих условиях работы двигателя углом опережения зажигания, который зависит, прежде всего, от оборотов двигателя и нагрузки на двигатель.
- Достаточная энергия искры. Количество энергии, необходимой для надежного воспламенения рабочей смеси, зависит от состава, плотности и температуры рабочей смеси.
- Общим требованием для системы зажигания является ее надежность (обеспечение непрерывности искрообразования).
Неисправность системы зажигания вызывает неполадки как при запуске, так и при работе двигателя:
- трудность или невозможность запуска двигателя;
- неравномерность работы двигателя — «троение» или прекращение работы двигателя при пропусках искрообразования в одном или нескольких цилиндрах;
- детонация, связанная с неверным моментом зажигания и вызывающая быстрый износ двигателя;
- нарушение работы других электронных систем за счет высокого уровня электромагнитных помех и пр.
Существует множество типов систем зажигания, отличающихся и устройством и принципами действия. В основном системы зажигания различаются по:
а) системе определения момента зажигания.
б) системе распределения высоковольтной энергии по цилиндрам.
При анализе работы систем зажигания исследуются основные параметры искрообразования, смысл которых практически не отличается в различных системах зажигания:
- угол замкнутого состояния контактов (УЗСК, Dwell angle) — угол, на который успевает повернуться коленчатый вал от момента начала накопления энергии (конкретно в контактной системе — момента замыкания контактов прерывателя; в других системах — момента срабатывания силового транзисторного ключа) до момента возникновения искры (конкретно в контактной системе — момента размыкания контактов прерывателя). Хотя в прямом смысле данный термин можно применить только к контактной системе — он условно применяется для систем зажигания любых типов.
- угол опережения зажигания (УОЗ, Advance angle)
— угол, на который успевает повернуться коленчатый вал от момента возникновения искры до момента достижения соответствующим цилиндром верхней мертвой точки (ВМТ). Одна из основных задач системы зажигания любого типа — обеспечение оптимального угла опережения зажигания (фактически — оптимального момента зажигания). Оптимально поджигать смесь до подхода поршня к верхней мертвой точке в такте сжатия — чтобы после достижения поршнем ВМТ газы успели набрать максимальное давление и совершить максимальную полезную работу на такте рабочего хода. Также любая система зажигания обеспечивает взаимосвязь угла опережения зажигания с оборотами двигателя и нагрузкой на двигатель. При увеличении оборотов, скорость движения поршней увеличивается, при этом время сгорания смеси практически не изменяется — поэтому момент зажигания должен наступать чуть раньше — соответственно при увеличении оборотов, УОЗ надо увеличивать.
На одной и той же частоте вращения коленчатого вала двигателя, положение дроссельной заслонки (педали газа) может быть различным. Это означает, что в цилиндрах будет образовываться смесь различного состава. А скорость сгорания рабочей смеси как раз и зависит от ее состава. При полностью открытой дроссельной заслонке (педаль газа «в полу») смесь сгорает быстрее и поджигать ее нужно позже — соответственно при увеличении нагрузки на двигатель, УОЗ надо уменьшать. И наоборот, когда дроссельная заслонка прикрыта, скорость сгорания рабочей смеси падает, поэтому угол опережения зажигания должен быть увеличен. - напряжение пробоя — напряжение во вторичной цепи в момент образования искры — фактически — максимальное напряжение во вторичной цепи.
- напряжение горения — условно-установившееся напряжение во вторичной цепи в течение периода горения искры.
- время горения — длительность периода горения искры.
Обобщенно структуру системы зажигания можно представить следующим образом:
Рассмотрим подробнее каждый из элементов системы:
1. Источник питания для системы зажигания — бортовая сеть автомобиля и ее источники питания — аккумуляторная батарея (АКБ) и генератор.
2. Выключатель зажигания.
3. Устройство управления накоплением энергии — определяет момент начала накопления энергии и момент «сброса» энергии на свечу (момент зажигания). В зависимости от устройства системы зажигания на конкретном авто может представлять из себя:
Механический прерыватель, непосредственно управляющий накопителем энергии (первичной цепью катушки зажигания). Данный компонент нужен для того, чтобы замыкать и размыкать питание первичной обмотки катушки зажигания. Контакты прерывателя находятся под крышкой распределителя зажигания. Пластинчатая пружина подвижного контакта постоянно прижимает его к неподвижному контакту. Размыкаются они лишь на короткий срок, когда набегающий кулачок приводного валика прерывателя-распределителя надавит на молоточек подвижного контакта.Параллельно контактам включен конденсатор (condenser). Он необходим для того, чтобы контакты не обгорали в момент размыкания. Во время отрыва подвижного контакта от неподвижного, между ними хочет проскочить мощная искра, но конденсатор поглощает в себя большую часть электрического разряда и искрение уменьшается до незначительного. Но это только половина полезной работы конденсатора — когда контакты прерывателя полностью размыкаются, конденсатор разряжается, создавая обратный ток в цепи низкого напряжения, и тем самым, ускоряет исчезновение магнитного поля. А чем быстрее исчезает это поле, тем больший ток возникает в цепи высокого напряжения. При выходе конденсатора из строя двигатель нормально работать не будет — напряжение во вторичной цепи получится недостаточно большим для стабильного искрообразования.Прерыватель располагается в одном корпусе с распределителем высокого напряжения — поэтому распределитель зажигания в такой системе называют прерывателем-распределителем. Такая система зажигания называется классической системой зажигания.Общая схема классической системы:
Устройство катушки зажигания в системе COP (с интегрированным воспламенителем):
Система статического синхронного зажигания с двухвыводными катушками зажигания (одна катушка на две свечи) — DFS (нем. Doppel Funken Spule) система. Кроме систем, с индивидуальными катушками, используются и системы, где одна катушка обеспечивает высоковольтный разряд на двух свечах одновременно. При этом получается, что в одном из цилиндров, который находится в такте сжатия, катушка дает «рабочую искру», а в сопряженном с ним, который находится в такте выпуска) дает «холостую искру» (поэтому такая система часто называется системой зажигания с холостой искрой — «wasted spark»). Например, в 6-цилиндровом V-образном двигателе на цилиндрах 1 и 4 поршни занимают одно и то же положение (оба находятся в верхней и нижней мертвой точке одновременно) и движутся в унисон, но находятся на разных тактах. Когда цилиндр 1 находится на компрессионном ходу, цилиндр 4 — на такте выпуска, и наоборот.
Высокое напряжение, вырабатываемое во вторичной обмотке, подается напрямую на каждую свечу зажигания. В одной из свечей зажигания искра проходит от центрального электрода к боковому электроду, а в другой свече искра проходит от бокового к центральному электроду:
Напряжение, необходимое для образования искры, определяется искровым промежутком и давлением сжатия. Если искровой промежуток между свечами обоих цилиндров равен, для разряда необходимо напряжение, пропорциональное давлению в цилиндре. Вырабатываемое высокое напряжение разделяется в соответствии с относительным давлением цилиндров. Цилиндр на ходу сжатия требует и использует больший разряд напряжения, чем на ходу выпуска. Это происходит потому, что цилиндр на ходу выпуска находится примерно под атмосферным давлением, поэтому расход энергии гораздо ниже.
По сравнению с системой зажигания с распределителем, общий расход энергии в системе без распределителя практически такой же. В системе зажигания без распределителя потеря энергии от искрового промежутка между ротором распределителя и клеммой колпачка заменяется потерей энергии на холостую искру в цилиндре на ходу выпуска.
Катушки зажигания в системе DFS могут устанавливаться как отдельно от свечей и связываться с ними высоковольтными проводами (как в системе EFS), так и прямо на свечах (как в системе COP, но в этом случае высоковольтные провода все равно используются для передачи разряда на свечи смежных цилиндров — условно такую систему можно назвать «DFS-COP»).
Общая схема системы «DFS-COP»
Варианты системы «DFS-COP»
Также в этой системе коммутаторы могут быть объединены с соответствующими катушками — вот как выглядит такой вариант на примере Mitsubishi Outlander:
6. Высоковольтные провода — соединяют накопитель энергии c распределителем или свечами и распределитель со свечами. В системах зажигания COP отсутствуют.
7. Свечи зажигания (spark plug) — необходимы для образования искрового разряда и зажигания рабочей смеси в камере сгорания двигателя. Свечи устанавливаются в головке цилиндра. Когда импульс тока высокого напряжения попадает на свечу зажигания, между ее электродами проскакивает искра — именно она воспламеняет рабочую смесь. Как правило, устанавливается по одной свече на цилиндр. Однако, бывают и более сложные системы с двумя свечами на цилиндр, причем не всегда свечи срабатывают одновременно (например, на Honda Civic Hybrid используется система DSI — Dual Sequential Ignition — при малых оборотах две свечи одного цилиндра срабатывают последовательно — сначала та из них, что ближе к впускному клапану, а затем вторая — чтобы топливовоздушная смесь сгорала быстрее и полнее).
Любая система зажигания четко делится на две части:
- низковольтную (первичную, англ. primary) цепь — включает первичную обмотку катушки зажигания и непосредственно связанные с ней цепи (прерывателя, коммутатора и других компонентов в зависимости от устройства конкретной системы).
- высоковольтную (вторичную, англ. secondary) цепь — включает вторичную обмотку катушки зажигания, систему распределения высоковольтной энергии, высоковольтные провода, свечи.
Учитывая все возможные модификации и комбинации приведенных Выше элементов, на автомобилях используются не менее 15-20 разновидностей систем зажигания.
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
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
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
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.
Please enable JavaScript to view the
Назначение устройства и принцип работы.
Основное назначение 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
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.
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.
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. Представляет собой 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.
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.
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.
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.
Главной функцией системы зажигания в бензиновом двигателе, является подача искры на свечи зажигания во время определенного такта его работы. Система зажигания дизельного двигателя устроена по-другому, оно происходит момент, когда топливо впрыскивается в такт сжатия.
Виды
В зависимости от того, как происходит процесс образования искры, выделяют несколько систем: бесконтактная (с участием транзистора), электронная (с помощью микропроцессора) и контактная.
Важно! В бесконтактной схеме, для взаимодействия с датчиком импульсов, использован транзисторный коммутатор, выполняющий функцию прерывателя. Высокое напряжение регулирует механический распределитель.
Электронная система зажигания двигателя накапливает и распределяет электрическую энергию с помощью электронного блока управления. Ранее конструктивная особенность этого варианта позволяла электронному блоку отвечать одновременно за систему зажигания и за систему впрыска топлива. Сейчас система зажигания является элементом системы управления двигателем.
В контактной системе электрическая энергия распределяется с помощью механического устройства - прерывателя-распределителя. Дальнейшим ее распространением занимается контактная транзисторная система.
Конструкция системы зажигания
Все виды системы зажигания автомобиля разные, но все же у них есть и общие элементы, из которых образуется система:
Принцип работы
Рассмотрим подробнее распределитель зажигания, чтобы определить технологию направления электрического импульса на каждый цилиндр отдельно. Сняв крышку трамблера можно увидеть вал с пластиной в центре и расположенные по кругу медные контакты. Эта пластина и есть бегунок, он обычно пластиковый или текстолитовый и в нем стоит предохранитель. Медный наконечник с одного края бегунка по очереди касается медных контактов, раздавая электрические разряды на провода к цилиндрам в необходимое время такта работы двигателя. Пока бегунок совершает свое движение от одного контакта к другому, в цилиндрах готовится новая порция горючей смеси для воспламенения.
Важно! исключить постоянную подачу тока, в трамблер устанавливается прерыватель - контактная группа. Кулачки расположены на валу эксцентрично, и при вращении замыкают и размыкают электрическую сеть.
Необходимым условием правильной работы и эффективного сгорания смеси является произошедшее строго в определенный момент самовозгорание. Процесс возгорания очень сложен с технической точки зрения, так как в цилиндрах образуется большое количество дуговых разрядов, которые зависят от оборотов двигателя. Разряды должны быть так же равны определенным значениям: от 0,2 мдж и выше (в зависимости от топливной смеси). В случае недостаточной энергии, смесь не загорится, и появятся перебои в работе двигателя, он может не запуститься или заглохнуть. Работа катализатора так же зависит от исправности системы зажигания двигателя. Если система работает с перебоями, остатки топлива будут попадать в катализатор и догорать там, что приведет к перегреву и прогоранию металла катализатора как снаружи, так и выходу из строя внутренних перегородок. Прогоревший внутри катализатор не сможет выполнять свои функции и потребуется замена.
Возможные неисправности
Установка различных систем: контактной, бесконтактной, электронной, на современные автомобили, все же подчиняется общим правилам, поэтому можно выделить следующие основные неисправности системы зажигания:
- нерабочие свечи;
- не работает катушка;
- нарушено соединение цепи (прогорание провода, окисление контакта, плохое соединение).
Для бесконтактной системы зажигания двигателя характерны также и поломки коммутатора, крышки датчика распределителя, вакуума трамблера, датчика Холла.
Внимание! Электронный блок управления сам может выйти из строя. Также к неправильной работе приведут неисправные входные датчики.
Признаки
Самыми частыми причинами поломки в системе зажигания являются:
- установка некачественных запчастей (свечей, катушек, свечных проводов, кулачков трамблера, крышек распределителя, датчиков);
- механические повреждения узлов деталей;
- неправильная эксплуатация (низкокачественное топливо, непрофессиональное обслуживание).
Диагностировать неисправность системы зажигания возможно и по внешним признакам. Хотя симптомы могут быть схожи с проблемами в топливной системе и системе впрыска.
Совет! Правильнее будет диагностировать эти две системы параллельно.
Определить самостоятельно, что поломка касается именно зажигания, можно по следующим внешним признакам:
- двигатель запускается не с первых кручений стартера;
- на холостом ходу (иногда и под нагрузкой) работа двигателя неустойчивая, как говорят мастера - мотор «троит»;
- приемистость двигателя снижается;
- увеличивается расход топлива.
Если нет возможности сразу обратиться в сервис, то можно попробовать самостоятельно определить причину сбоя и отремонтировать систему зажигания, так как некоторые запчасти относятся к расходным материалам и продаются в любом магазине автозапчастей. Первым делом можно выкрутить и проверить свечи. Если электроды обгорели и между ними образовался нагар, то необходимо заменить свечи. Для работы понадобится один свечной ключ и новый набор свечей, которые подбираются по необходимым параметрам зазора и размерам резьбы.
Также в темное время суток или в закрытом гараже можно открыть капот и при пробивании высоковольтных проводов увидеть слабое свечение и искрение в одном или нескольких проводах. Тогда потребуется их замена, которую несложно провести самостоятельно. Главное, выбрать нужные по длине, с чем без труда справится продавец-консультант, если вы назовете ему марку машины.
Остальные виды диагностики системы зажигания (проверка датчиков, катушки и прочих электронных приборов) лучше доверить профессионалам.
Заключение
При самостоятельной диагностике помните, что нельзя касаться элементов двигателя, когда он запущен. Не проверяйте искрообразование на включенном моторе. Если зажигание включено, не снимайте штекерный разъем коммутатора, так как это может вывести из строя конденсатор.
Для точного выявления неисправности можно воспользоваться осциллографом, с помощью которого вывести на экран осциллограмму всей системы зажигания. О том, как правильно пользоваться прибором узнаем в следующем видео:
