Как работает система зажигания автомобиля

Электронная система зажигания автомобиля

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

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

Управление углом опережения зажигания

Принцип действия бесконтактной системы зажигания

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

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

Схема бесконтактной системы зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

Откуда поступает ток в систему зажигания?

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

Принцип действия бесконтактной системы зажигания

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

Датчик Холла и экран трамблера

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

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

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

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

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

Примечания и дополнения

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

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

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

Вакуумный регулятор опережения зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

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.

Основные преимущества бесконтактной системы зажигания перед классической

Основным отличием бесконтактной от классической системы зажигания ВАЗ является то, что процесс прерывания напряжения в высоковольтной обмотке катушки зажигания выполняет специальный коммутатор, управляемый бесконтактным датчиком. Таким образом, в конструкции исключаются контактные элементы, которые и имели максимальный износ в устаревшей системе.

Устанавливая на транспортное средство бесконтактную систему зажигания, кроме исключения недостатков классической, автолюбитель получает еще ряд преимуществ. Среди основных следует отметить возможность получения более высокого напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания. Теперь это значение может достигать до 24 кВ, что позволяет получать более мощную искру, способствующую лучшему сгоранию топливной смеси. Благодаря этому улучшаются динамические показатели работы двигателя, увеличивается его мощность, минимизируется содержание угарного газа в отработанных газах, облегчается запуск холодного двигателя.

1)Источник питания системы зажигания.

• Аккумуляторная батарея (АКБ) – является источником питания при неработающем двигателе и в момент запуска двигателя.
• Генератор – является источником питания во время работы двигателя.

2) Замок зажигания (выключатель зажигания) служит для передачи напряжения на систему зажигания, бортовую сеть и втягивающее реле стартера.

3) Катушка зажигания служит для создания тока высокого напряжения.

4) Свечи зажигания – устройство для воспламенения горючей смеси, которое имеет два электрода, зазор между, которыми составляет 0,15-0,25 мм.

5) Распределитель зажигания

6) Трамблер – устройство распределения тока высокого напряжения через провода к свечам зажигания.

7) Коммутатор – электронное устройство, которое генерирует импульсы для управления катушкой зажигания.

8) Блок управления – устройство микропроцессорного типа, которое регулируетмоменты подачи импульсов в катушку зажигания с учетом информации поступающих от датчиков: положения коленчатого вала, датчика положения распределительного вала, датчика температуры, лямбда-зонд (кислородного датчика).

Устройство

Система зажигания автомобиля ГАЗ 53 в настоящее время является бесконтактной. Изучив устройство и принцип действия, можно попутно овладеть навыками поиска и устранения неисправностей. Особенно, это необходимо тем, кто эксплуатирует ГАЗ 53. Ведь часто бывает так, что рядом нет хороших специалистов, которые помогли бы в решении возникших проблем. К тому же за их услуги придётся платить. Качество проделанной работы можно определить иногда спустя некоторое время. Неисправность, возникшая неожиданно и в неподходящий момент, создаст неприятности.

Элементы системы

Система зажигания автомобиля ГАЗ 53 состоит из нескольких элементов, каждый из которых выполняет свою функцию. Зная их, можно гораздо быстрее найти и устранить неисправность. Система состоит из следующих элементов:

• Аккуммуляторная батарея;
• Коммутатор;
• Свечи зажигания;
• Датчика распределитель;
• Высоковольтные и низковольтные провода;
• Катушка зажигания;
• Дополнительное стартерное реле;
• Добавочный и помехоподавляющий резистор;
• Указатель тока;
• Замок зажигания.

Все составляющие элементы можно сгруппировать в зависимости от выполняемых задач. В этом случае, они будут входить в соответствующие группы. Система зажигания автомобиля ГАЗ 53 будет работать правильно, когда соблюдены основные условия:

• Сопоставление момента возникновения искры и работы двигателя;
• Достаточная мощность искры;
• Отсутствие пропусков в искрообразовании.

Для своевременной подачи искры нужно тщательно соотнести такты работы двигателя и появление напряжения на электродах свечи. Нужная мощность искры, в свою очередь, зависит от величины напряжения, зазоров между электродами свечи и исправности цепи. Отсутствие искры приводит к снижению мощности и увеличению расхода топлива, поэтому пропуски недопустимы.

Своевременная искра

Сопоставление определённого такта и подачи напряжения на свечи является задачей датчика-распределителя. Бесконтактная система зажигания автомобиля ГАЗ 53 может быть снабжена магнитоэлектрическим или полупроводниковым датчиком-распределителем, который находится внутри трамблёра. Перечень элементов трамблёра включает в себя:

• Датчик-распределитель;
• Токоразносная пластина (бегунок);
• Центробежный и вакуумный регулятор.

Магнитоэлектрический датчик ГАЗ 53 представляет собой генератор импульсов переменного тока, частота которых зависит от оборотов двигателя. Это устройство имеет восемь полюсов (по числу цилиндров). В процессе вращения распределительного вала, а вместе с ним и ротора датчика происходит последовательное прохождение полюсов постоянного магнита через полюсы обмотки статора. В результате изменяющегося магнитного потока в обмотке наводится ЭДС индукции, которая создаёт управляющий импульс для коммутатора.

Центробежный регулятор поворачивает ротор датчика относительно статора, что, в свою очередь, изменяет угол опережения зажигания ГАЗ 53. Это происходит при увеличении оборотов вращения коленчатого вала двигателя. Грузики регулятора, преодолевая усилие пружин, поворачивают ротор. Таким образом, усилие должно быть определённым, иначе это отразится на работе ГАЗ 53.

Вакуумный регулятор поворачивает статор относительно ротора, изменяя угол. Он работает в зависимости от нагрузки и оборотов двигателя.

Мощность и качество искры

Ни для кого не секрет, что хорошая искра является залогом качественного воспламенения горючей смеси. Система зажигания автомобиля ГАЗ 53 будет иметь хорошую искру если есть следующие условия:

• Правильно отрегулирован зазор между электродами свечи;
• Исправная катушка зажигания;
• Нужная форма импульсов коммутатора;
• Хорошее качество цепи высокого напряжения.

Слишком малый зазор между электродами свечи приведёт к тому, что воспламенение топливовоздушной смеси окажется затруднено. Из-за этого может возникнуть пропуск не в искрообразовании, а в воспламенении. Последствия одинаковые.

Чрезмерно большой зазор повышает суммарное сопротивление высоковольтной цепи. Из-за этого искра иногда будет пропадать. Оптимальным вариантом будет необходимый зазор. Он обеспечит при прочих условиях качества хорошую искру.

Исправность катушки зажигания проявляется в её способности индуцировать необходимое напряжение без перерывов (пропусков). Как правило, неисправная катушка даёт о себе знать по характерному снижению качества работы всех восьми цилиндров. Если установлено, что катушка неисправна, то менять её нужно на однотипную, той же маркировки. Эта деталь ГАЗ 53 представляет собой две обмотки: первичная и вторичная. Последняя содержит гораздо больше витков, чем первая. Обмотки намотаны одна поверх другой на магнитопроводе. Вся конструкция находится в герметичном корпусе, залитым пластмассой. Неисправность этой детали связана с замыканием, которое может быть межвитковым и на корпус.

Система зажигания автомобиля ГАЗ 53 не будет работать качественно, если форма импульсов коммутатора, поступающих в первичную обмотку катушки, будет неправильной. От амплитуды и формы первичного напряжения зависит скорость убывания тока, а следовательно, и величина ЭДС самоиндукции, которая влияет на искру. Проверить правильность формы импульса можно, лишь имея осциллограф и образцовые формы осциллограмм.

Качество цепи высокого напряжения заключается в надёжном контакте всех соединений, отсутствии замыканий на всём её протяжении и необходимом значении сопротивления, которое должно быть распределено, чтобы уменьшить помехи от работы системы зажигания ГАЗ 53. Это возможно при соблюдении правил замены элементов на новые.

Наиболее характерные неисправности зажигания

Неисправности системы зажигания могут повлечь за собой выход из строя и остальных устройств, используемых для нормальной работы машины. Выделяют отдельный список часто встречаемых неисправностей, при которых затрудняется работа системы воспламенения рабочей смеси: — Возможны замыкания первичной обмотки катушки зажигания на массу, а также замыкание вторичной на первичную. В результате происходит перегорание дополнительного резистора и появляются характерные трещины в изоляторе, а также в крышке катушки. В этом случае необходима замена поврежденных элементов, если же катушка практически разрушена — то замена всего узла. — Характерные неисправности прерывателя: возможно обгорание либо загрязнение маслом контактов внутри прерывателя; нарушение стандартного зазора между контактами, что приводит к перебоям в переключении между свечами. Обгорание либо замасливание контактов может вызвать очень резкое увеличение уровня сопротивления между ними, из-за этого уменьшается ток, создаваемый в первичной обмотке, и как результат — снижается мощность искры, которую создают свечи.

Нарушение зазора также приводит к ухудшению образованию искры, которая создается между электродами свечи. Как результат — перебои в нормальной работе двигателя. — Свечи: возможно появление нагара на внутренней поверхности, а также обильное загрязнение снаружи. Нарушение зазора между электродами, различные трещины в изоляторе, неисправность бокового электрода — все это приводит к плохой подаче искры либо вовсе ее отсутствию. Это вызывает нестабильную, неравномерную и неустойчивую работу мотора, снижает его мощность. Возможна и остановка при повышении нагрузки.

Нормальная работа свечей зажигания возможна только в случае, если: — поверхность резьбы сухая (ни в коем случае не мокрая); — присутствует очень тонкий слой нагара либо копоти; — цвет электродов, а также изолятора должен быть от светло-коричневого до светло-серого, почти белого. Обо всех неисправностях может рассказать мокрая поверхность резьбы — это может быть как бензин, так и масло. У неисправной свечи электроды и часть изолятора покрыты толстым слоем нагара и мокрые.

Замасленные свечи и другие признаки неисправности

Если двигатель обладает очень большим пробегом, и при этом все свечи были заменены в одно и то же время, то главной виной такого состояния является повышенный износ цилиндров, колец или поршней. Возможно появление масла на поверхности свечи в период, когда автомобиль проходит обкатку. Это со временем проходит. Если же масло было обнаружено только на одной свече, то причиной этого, скорее всего, может быть неисправность выпускного клапана, он может прогореть. Чтобы это определить, нужно хорошо прислушаться к работе двигателя, на холостом ходу он работает неравномерно. В этом случае нельзя откладывать с проведением ремонтных работ, так как потом прогорит и седло, и ремонт будет еще дороже. Выгоревшие либо очень сильно корродированные электроды говорят только о перегреве свечи. Такое возможно, если был использован низкооктановый бензин, либо была неправильная установка момента произведения зажигания.

Слишком обедненная смесь — тоже результат оплавки электродов. Возможны различные механические повреждения на поверхности свечи. Она может иметь изогнутый вид, или же будет деформирован электрод, расположенный в боковой части свечи. Последствия такой работы — перебои в зажигании. Причиной возникновения таких неприятностей может быть неправильно выбранная длина свечи, либо же длина резьбы не соответствует посадочному месту в головке мотора. В таком случае стоит подобрать стандартную свечу, рекомендуемую заводом-изготовителем. Если ее длина была выбрана правильно, стоит обратить внимание на присутствие посторонних механических элементов во внутренней части цилиндра. После того как свечи были поменяны местами, можно узнать очень большое количество информации об их состоянии. Если свеча продолжает покрываться нагаром уже в другом цилиндре — это говорит о её неисправности. Но если нормальная и исправная свеча одного из соседних цилиндров также начинает покрываться нагаром, как и её предшественница, тогда это неисправность непосредственно в кривошипно-шатунном устройстве этого цилиндра.

Общие сведения о системе зажигания

При такте сжатия поршень двигается вверх, повышая давление воздушно-топливной смеси, поступающей в цилиндр через впускной клапан. Как только он доходит до мертвой точки, между электродами свечи проскакивает электрическая искра, которая и воспламенит горючую смесь. Чтобы бензиновые пары гарантированно воспламенились, длина искры должна быть не менее 1 мм, именно такой зазор должен быть между центральным и боковым электродом свечи.

Чтобы получить такую искру, напряжение или разница потенциалов между свечными электродами должна быть не менее 20 кВ. При этом аккумуляторная батарея выдает напряжение в 12 В, поэтому устройство системы зажигания должно позволять трансформировать высокие напряжения, чтобы получить нужную длину искры. Важно, что искра должна проскакивать именно в нужный момент, когда поршень находится в верхней точке.

Функциональную схему такой системы можно увидеть ниже.

Из рисунка становится понятно, что механический прерыватель управляет не накопителем энергии, в роли которого выступает катушка зажигания, а электронным коммутатором. Такое решение облегчило режимы работы прерывателя, повысило надежность и качество работы всей системы. Кроме того, это позволило модернизировать многочисленные автомашины ВАЗ 2107, 2106, находящиеся в эксплуатации, без значительных затрат со стороны их владельцев.

Следующим этапом в развитии системы стало исключение механического прерывателя. Бесконтактная система зажигания такого типа показана на рисунке.

Впервые в отечественном автомобилестроении подобная система была внедрена на автомобилях ВАЗ девятого семейства, хотя потом с ней серийно выпускались и ВАЗ 2107, 2106.
Такая бесконтактная система подразумевает использование коммутатора для управления катушкой зажигания и предусматривает работу коммутатора с сигналами, получаемыми от бесконтактного датчика. Последние могут быть трех типов:

• индуктивный;
• датчик Холла (магнитный);
• оптический.

В отечественных машинах семейства ВАЗ 2107, 2106 используется датчик Холла.

Работа такого устройства мало чем отличается от работы обычной КСЗ. Вращение вала двигателя бесконтактный датчик преобразует в импульсы, поступающие на коммутатор напряжения. Последний обеспечивает импульсное прохождение тока через бобину. Благодаря этому во вторичной цепи возникает высоковольтное напряжение, поступающее через распределитель на свечи зажигания, между электродами возникает искра и от нее воспламеняется горючая смесь.
В процессе работы происходит регулирование УОЗ. Для этого используется центробежный (при изменении оборотов двигателя) и вакуумный (при изменении нагрузки) регуляторы.
» alt=»»>
Система зажигания, установленная на автомобиле, предназначена для своевременного воспламенения топливной смеси. Первоначально применялась контактная, но затем по мере развития электроники появилась бесконтактная система зажигания. Конечно, сейчас используются гораздо более сложные, микропроцессорные системы, но и БСЗ сыграла в свое время значительную роль в повышении качества и надежности автомобиля.