Блок управления постоянно контролирует равномерность вращения вала двигателя. В случае проблем с зажиганием он сигнализирует о неправильном зажигании в отдельных цилиндрах. В случае полного отказа двигатель не запустится или будет работать на всех цилиндрах.
Система зажигания двигателя внутреннего сгорания
Система зажигания двигателя внутреннего сгорания представляет собой интегрированную систему датчиков, манометров и других компонентов, согласованное взаимодействие которых в сложной цепи приводит к запуску системы привода.
- Устройство и принцип действия классической системы зажигания
- Виды систем зажигания
- Контактная система
- Контактно-транзисторная
- Бесконтактная
- Электронная и микропроцессорная системы
- Видео «Принцип работы системы зажигания»
Основная функция такой системы — генерировать напряжение искрообразования для зажигания двигателя внутреннего сгорания в нужный момент. Это напрямую влияет на работу двигателя и на такие важные параметры, как безопасность движения, расход топлива и т.д.
Устройство и принцип действия классической системы зажигания
Рассматривая предмет нашего обсуждения с конструктивной точки зрения, следует отметить, что система зажигания не является чрезмерно сложным вопросом, который не может быть понят обычным человеком. Этот комплекс состоит из следующих элементов:
- Аккумулятор, питающий систему напряжением в 12 вольт. Иногда его заменяют каким-либо иным источником питания.
- Переключатель, необходимый для того, чтобы замкнуть контур и обеспечить подачу напряжения на накопитель. Происходит замыкание в момент поворота ключа в замке зажигания.
- Накопитель – емкостный или индуктивный в зависимости от вида системы и модели ТС.
- БУ накоплением и распределением электрической энергии. Существует несколько разновидностей, используемых в современном автомобилестроении – ЭБУ, транзисторный коммутатор либо прерыватель.
- Распределитель, который бывает электронным или механическим. Его задача – обеспечить подачу электрической энергии на свечи в требуемый момент времени.
- Провода, соединяющие компоненты системы и обеспечивающие подачу тока на электроды свечей зажигания.
- Собственно свечи, которые также являются одними из важнейших компонентов данного узла.
Система зажигания основана на следующем принципе: при подаче напряжения на электрическую систему происходит накопление и преобразование энергии, которая затем передается на свечи зажигания, где создается искра. При появлении искры воспламеняется топливно-воздушная смесь, которая поджигает бензино-воздушную смесь.
Контактная система
Эта система зажигания также называется контактно-транзисторной. Эта первоначально изобретенная система зажигания в настоящее время считается устаревшей и практически не используется. В этих системах зажигания высокое напряжение генерируется в катушке и передается механически, т.е. путем размыкания и замыкания контактов, на свечи зажигания.
Регулятор момента зажигания состоит из взвешенного регулятора, воздействующего на пластину, которая, в свою очередь, находится в контакте с механизмом момента зажигания. Важным для системы является момент зажигания, т.е. положение коленчатого вала, при котором высокое напряжение подается на свечи зажигания.
Зажигание происходит до того, как поршень достигнет конечной точки, чтобы воздушно-топливная смесь полностью сгорела и была достигнута максимальная эффективность.
Когда контакты замыкаются, на первичную обмотку катушки подается низкое напряжение. Энергия накапливается там, и когда контакты размыкаются, во вторичной обмотке возникает высокое напряжение. Только после этого энергия поступает в распределитель и на соответствующую свечу зажигания.
Что такое система зажигания автомобиля
Система зажигания автомобиля с бензиновым двигателем представляет собой электрическую цепь с множеством различных элементов, от которых зависит работа всей системы привода. Его назначение — обеспечить непрерывную подачу искры в цилиндры, в которых воздушно-топливная смесь уже сжата (цикл сжатия).
Дизельные двигатели не оснащены традиционным типом зажигания. Воспламенение топливно-воздушной смеси основано на другом принципе. Во время цикла сжатия воздух в цилиндре сжимается до такой степени, что достигает температуры воспламенения.
В верхней мертвой точке такта сжатия в цилиндр впрыскивается топливо, в результате чего происходит взрыв. Свечи накаливания используются для кондиционирования воздуха в цилиндре зимой.
Для чего нужна система зажигания?
В бензиновых двигателях система зажигания необходима для воспламенения:
- Создания искры в соответствующем цилиндре;
- Своевременного образования импульса (поршень – в верхней мертвой точке такта сжатия, все клапаны закрыты);
- Достаточно мощной искры, чтобы бензин или газ воспламенился;
- Беспрерывного процесса срабатывания всех цилиндров в зависимости от установленного порядка работы цилиндропоршневой группы.
Принцип работы
Независимо от типа системы, принцип работы остается неизменным. Датчик положения коленчатого вала определяет момент, когда поршень в первом цилиндре находится в верхней мертвой точке такта сжатия. Этот момент определяет, как активируется источник зажигания в соответствующем цилиндре. Затем активируется блок управления или выключатель (в зависимости от типа системы). Импульс передается на блок управления, который посылает сигнал на катушку зажигания.
Катушка использует часть энергии аккумулятора и генерирует высоковольтный импульс, который передается на распределитель. Оттуда ток направляется на свечу зажигания соответствующего цилиндра, которая создает разряд. Вся система работает при включении зажигания — ключ поворачивается в соответствующее положение.
Схема системы зажигания автомобиля
Структура классической LP-схемы включает в себя:
- Источник энергии (батарея);
- Реле стартера;
- Контактная группа в замке зажигания;
- КЗ (накопитель или преобразователь энергии);
- Конденсатор;
- Распределитель;
- Прерыватель;
- ВВ провода;
- Обычные провода, по которым подается низкое напряжение;
- Свечи зажигания.
Устройство
Принцип работы системы зажигания заключается в том, что катушка зажигания получает низкое напряжение (12 В) от электрической системы автомобиля и преобразует его в высокое напряжение (до 300 000 В), распределяет и передает высокое напряжение на соответствующую свечу зажигания и производит искру в свече зажигания в нужное время. Систему зажигания можно разделить на следующие фазы: Накопление тока, преобразование энергии, распределение энергии к свечам зажигания, искрообразование, воспламенение топливно-воздушной смеси.
Механический выключатель непосредственно управляет процессом накопления (первичный контур) и отвечает за замыкание/размыкание питания первичного контура. Контакты переключателя видны, если заглянуть под крышку распределителя. Пластиковая пружина на подвижном контакте оказывает контактное давление на неподвижный контакт. Контакты размыкаются только на короткое время, т.е. в тот момент, когда приводной кулачок на исполнительном устройстве оказывает давление на молоточек скользящего контакта.
Для предотвращения перегорания контактов к ним подключен конденсатор. Электрический разряд поглощается, а искра уменьшается. В то же время в цепи генерируется низкое блокирующее напряжение, которое положительно влияет на исчезновение магнитного поля.
Выключатель расположен в корпусе распределителя зажигания и является частью классической системы зажигания.
Другим важным компонентом является центробежный регулятор — механизм автоматической регулировки угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Блок управления центробежным опережением зажигания расположен внутри корпуса распределителя. Обычно он работает вместе с вакуумным регулятором, который является неотъемлемой частью распределителя. Из-за типа силы, которую он использует для изменения линии, он называется центробежным регулятором.
На приводном валу ножниц находится пластина, на которой закреплены два груза. Грузы свободно установлены на валах и удерживаются пружинами. Однако пружины имеют разную жесткость, чтобы избежать резонанса. Ходовой кулачок и срезная планка с двумя пазами установлены на верхней части приводного вала. Грузы крепятся к пазам стержня.
Вращение передается от приводного вала к кулачку через грузы, штифты и шлицевой стержень. Чем быстрее вращается приводной вал, тем больше отклоняется груз, тем больше угол поворота кулачка в направлении вращения относительно контакта со срезным кольцом. Увеличение скорости увеличивает угол установки момента зажигания. При снижении оборотов двигателя центробежная сила уменьшается, пружины притягивают массы, кулачок поворачивается против направления вращения, контакты срезного кольца замыкаются позже, и угол установки момента зажигания становится меньше.
Если двигатель оснащен электронным, бесконтактным зажиганием, вместо кулачка вращается экран бесконтактного датчика момента зажигания.
Схема системы зажигания автомобиля:
1 — аккумулятор (батарея); 2 — реле стартера; 3 — выключатель зажигания (замок зажигания); 4 — катушка зажигания (индуктивный накопитель); 5 — распределитель тока высокого напряжения; 6 — коммутатор; 7 — усилитель (электронный); 8 — первичная обмотка катушки зажигания; 9 — вторичная обмотка катушки зажигания; 10 — свеча зажигания; 11 — кабель высокого напряжения; 12 — кабель низкого напряжения.
Установка бесконтактной электроники
Зажигание в автомобилях
ВАЗ 2101, ВАЗ 2102, ВАЗ 2103, ВАЗ 2104,
ВАЗ 2105, ВАЗ 2106, ВАЗ 2107
с нашими руками
Электронное зажигание
современные, отвечающие последнему слову техники схемы, в которых полностью отсутствуют движущиеся части. Для получения необходимых данных о положении коленчатого вала и других положениях используются специальные датчики. Затем электронный блок управления рассчитывает соответствующие импульсы и посылает их к рабочим органам. Таким образом, момент зажигания может быть определен как можно точнее, чтобы смесь воспламенялась своевременно. Это приводит к увеличению мощности, лучшей очистке цилиндров и снижению выбросов за счет лучшего дожигания топлива.
Схематическое изображение электронной системы
Электронная система зажигания чрезвычайно стабильна и используется в большинстве современных автомобилей. Такая популярность объясняется преимуществами схемы:
- Снижение расхода топлива во всех режимах работы мотора.
- Улучшение динамических показателей – отклик на педаль газа, скорость разгона и т.д.
- Более плавная работа мотора.
- Выравнивается график момента и лошадиных сил.
- Минимизируются потери мощности на низких оборотах.
- Совместима с газобаллонным оборудованием.
- Программируемый электронный блок позволяет настроить двигатель на экономию топлива или наоборот, на повышение динамических показателей.
Назначение системы зажигания довольно простое и является неотъемлемой частью бензинового двигателя, а также двигателей на ТНВД. Этот компонент постоянно меняется и принимает новые формы, чтобы соответствовать современным требованиям. Однако даже самые простые модели зажигания до сих пор используются в различных автомобилях и выполняют свою работу так же успешно, как и десятилетия назад.
Особенности контактной системы
Исторически контактная система является одной из первых, и сегодня мы встречаем ее только в старых моделях автомобилей. В этих конструкциях высокое напряжение генерируется в катушке трансформатора и механически распределяется по штекерам, замыкая и размыкая контакты в цепи через распределитель.
Конструкция контактной системы зажигания
Помимо основных компонентов, блок управления фазами зажигания необходим для изменения угла установки фаз зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Он состоит из двух грузиков, воздействующих на подвижную пластину, которая находится в контакте с распределительным валом выключателя.
Угол зажигания — это конкретное положение коленчатого вала, при котором высокое напряжение подается на свечи зажигания. В этом режиме зажигание происходит до достижения поршнем верхней мертвой точки, что обеспечивает наиболее эффективное сгорание топливно-воздушной смеси.
В контактных цепях также используется зазор опережения зажигания, который изменяет угол опережения зажигания в зависимости от режима работы (нагрузки) двигателя. Он соединен с полостью за дроссельной заслонкой и изменяет угол опережения зажигания в зависимости от степени разбавления при нажатии на педаль акселератора.
Когда контакты замкнуты, низкое напряжение подается на первичную обмотку катушки, где накапливается энергия, а когда контакт размыкается, во вторичной обмотке возникает высокое напряжение. Затем энергия передается на распределитель зажигания, а затем на соответствующую свечу зажигания.
Если нагрузка на двигатель увеличивается, частота вращения распределительного вала возрастает, и центробежные грузы раздвигаются, изменяя положение пластины. Это способствует преждевременному размыканию контактов, что увеличивает угол опережения. При снижении нагрузки на двигатель происходит обратный процесс. Чем отличается система зажигания TTC Следующим поколением систем зажигания является система TTC, которая включает транзисторный коммутатор в цепь первичной катушки. Это уменьшает ток в низковольтной обмотке и, следовательно, увеличивает срок службы контактов.
Срок службы и неисправности катушек зажигания
Теоретически, катушка зажигания может использоваться до 60-80 тысяч километров пробега. В реальной жизни, однако, производительность напрямую зависит от того, как он используется. Причины неисправностей катушки:
- Короткое замыкание на обмотках;
- Перегрев катушки;
- Износ в результате длительной эксплуатации или повышенной вибрации;
- Превышение времени зарядки. Чаще всего это происходит когда аккумулятор автомобиля не обеспечивает нужного уровня напряжения;
- Разгерметизация основных узлов двигателя и топливной системы;
- Повреждение корпуса.
Современные автомобили оснащены функцией предупреждения о неисправности катушки. Современные производители автомобилей оснащают катушки системой предупреждения о неисправности катушки.
О неисправности катушки сигнализирует световой индикатор на приборной панели:
- Отклонение сопротивления обмоток трансформатора от нормативной величины. Диагностируется при помощи тестера.
- Периодический или полный отказ одного или нескольких цилиндров двигателя, что снижает его мощность.
- Ухудшение работы ДВС при холодной (морозной) погоде или при высокой влажности воздуха.
- Отказ в работе двигателя при резком нажатии на педаль газа.
- Слабый разгон автомобиля.
Катушки невозможно отремонтировать из-за их конструкции. При обнаружении проблемы они просто заменяются на новые. Только мастерская должна диагностировать состояние катушек и заменить их. Это важно, поскольку от качества их работы зависит и производительность всего автомобиля.
Контактно-транзисторная система зажигания
Следующим поколением системы зажигания стала контактно-транзисторная система, в которой транзисторный коммутатор был установлен в первичной цепи катушки. Это снижает ток в низковольтной обмотке и увеличивает срок службы контактов.
С развитием электронных систем появились низковольтные системы зажигания или статические системы зажигания, т.е. неподвижные системы. Это стало возможным благодаря переключению высоковольтных катушек с помощью электронных модулей. Эта система позволяет полностью регулировать момент зажигания в зависимости от оборотов и нагрузки двигателя. Существует несколько различных версий статического распределителя. В первом варианте два цилиндра со смещением момента зажигания на 360° вокруг коленчатого вала получают высокое напряжение от катушки зажигания одновременно. В этом случае искрение происходит одновременно в двух цилиндрах. Поскольку свечи зажигания соединены последовательно со вторичной обмоткой катушки зажигания, искровой разряд в свечах зажигания будет таким же разрядом в последовательно соединенных искровых промежутках и будет протекать в том же направлении. Таким образом, если в одной свече зажигания из пары дуга искрового разряда направлена от центрального электрода к боковому, то в другой свече она направлена в обратном направлении от бокового электрода к центральному. В то же время энергия искры будет разной. Это связано со средой, в которой создается искра. Одна свеча зажигания находится в цилиндре, где происходит такт сжатия, другая — в цилиндре, где происходит конец такта выхлопа. Одна из свечей зажигания находится под высоким давлением и поджигает смесь, в то время как искра от другой свечи зажигания находится на холостом ходу. Энергия искрового разряда, который не воспламеняет смесь, равна суммарной потере тока в искровых промежутках между ротором и боковыми контактами в высоковольтной системе зажигания. После одного удара рисунок меняется на противоположный. В этом методе используется одна катушка для двухцилиндрового двигателя и две катушки для четырехцилиндрового двигателя, работающие попарно в цилиндрах 1 — 4 и 2 — 3. Катушки управляются двухканальным переключателем по команде от блока управления. Часто кнопка управления катушкой встроена в блок управления.
Система зажигания с контактно-транзисторным зажиганием
Благодаря установке транзистора напряжение, подаваемое на свечи зажигания, на 30% выше, чем при классической контактной системе. Расстояние между электродами и, соответственно, длина искры также больше, что увеличивает площадь контакта с топливно-воздушной смесью, что способствует полному сгоранию. В транзисторно-контактной системе зажигания коммутатор воздействует на катушку, а не на коммутатор.
Когда ключ поворачивается, через транзистор начинает протекать ток двух типов:
- управления;
- основной ток первичной обмотки.
Когда контакты размыкаются, ток управления исчезает и транзистор закрывается, блокируя протекание тока от первичной обмотки. В этот момент магнитное поле формирует высокое напряжение во вторичной обмотке. В контактной системе зажигания этого типа можно установить импульсный трансформатор для ускорения запирания транзистора.
