Со вторичной обмотки катушки зажигания на центральный электрод распределителя подаётся высокое напряжение, которое при помощи бегунка передаётся на боковые электроды распределителя. Скорость вращения бегунка равна скорости вращения распредвала и относится к оборотам коленвала в отношении 1:2.. боковые электроды крышки трамблёра соединены со свечами зажигания по средствам высоковольтных проводов. Основным недостатком этой системы является трудности в обеспечении своевременной подачи напряжения на свечи зажигания при разных оборотах и режимах работы двигателя. Частично эта проблема решалась применением центробежного и вакуумного регулятора угла опережения зажигания, а в последствии применением электронных блоков, но полностью проблему не решало. Кроме того система имеет множество соединений и изнашивающихся контактов, что значительно снижает надёжность.
Типовая система зажигания
Компоненты системы зажигания
С технической стороны система зажигания входит в комплекс электрооборудования двигателя.
Конструктивно она состоит из следующих элементов:
- Аккумулятор или другой источник питания. Он подает в сеть низкое напряжение 12 вольт.
- Переключатель. При повороте ключа переключатель замыкается и низкое напряжение поступает в накопитель энергии.
- Накопитель энергии. Бывает двух видов: индуктивный (катушка зажигания трансформаторного типа, преобразующая низкое напряжение в высокое до 30 тысяч вольт) и емкостной (конденсатор).
- Блок управления аккумулированием и распределением энергии. В зависимости от типа системы зажигания это может быть прерыватель, транзисторный коммутатор или ЭБУ (электронный блок управления).
- Распределитель. Этот узел может быть механическим или электронным. Он осуществляет снабжение определенных свечей энергией в заданный момент времени.
- Провода цепи высокого напряжения. По ним поступает высокое напряжение к электродам свечей.
- Свечи зажигания.
Работа системы зажигания основана на следующем принципе: при подаче в сеть низковольтного напряжения, происходит накопление и преобразование энергии, что затем распределяется по свечам, на электродах которых формируется искра, провоцирующая воспламенение топливовоздушной смеси.
Общее устройство
Как уже было сказано: система зажигания автомобиля есть в любом авто. Это так, но не совсем. Существует два принципиально разных вида работы бензиновых двигателей: карбюраторный и инжекторный. В инжекторе присутствует объединенная система впрыска и зажигания, в которой за управлением всем следит ЭСУД (электронная система управлением двигателем). Нас же интересует более устаревшая, но стабильно существующая и не собирающаяся пропадать обычная, не объединенная система впрыска и зажигания, в которой все выполнено раздельно и имеет свои функции.
Принципиально любое зажигание на карбюраторном автомобиле состоит из таких элементов:
- АКБ (аккумуляторная батарея).
- Катушка.
- Распределитель.
- Свечи.
- Выключатель.
- Высоковольтные провода.
В зависимости от принципа работы элементы будут добавляться, но все перечисленные выше присутствуют обязательно. Кстати, мы ведем разговор о элементах, что характерны для семейства автомобилей ВАЗ, но и на старых иномарках, таких как, например, Opel Cadett, работает все крайне аналогично и различий не имеет, вплоть до идентичного внешнего вида.
Принцип работы всех этих систем заключается в том, что берется электричество с аккумулятора и подается на катушку, которая трансформирует 12В взятых с АКБ в 20 — 30 тысяч Вольт. Далее, прерыватель-распределитель зажигания распределяет получаемое электричество по цилиндрам двигателя, где и происходит восгорание смеси бензина и воздуха. Вроде бы все просто, однако, разберемся в каждом отдельном виде этой системы.
Особенности контактной системы
Исторически контактная система является одной из первых и сегодня ее можно встретить лишь на старых моделях автомобилей. В таких конструкциях формирование высокого напряжения происходит в трансформаторной катушке, а распределение его на свечи реализуется механическим способом — замыканием и размыканием контактов цепи прерывателем-распределителем.
Устройство контактной системы зажигания
Помимо основных элементов, такие системы включают в себя центробежный регулятор опережения зажигания, необходимый для преобразования угла опережения зажигания относительно частоты вращения коленвала. Он представляет собой два груза, воздействующих на мобильную пластину, контактирующую с кулачковым механизмом прерывателя.
Угол опережения зажигания — определенное положение коленвала, при котором осуществляется подача высокого напряжения на свечи. В таком режиме зажигание происходит до момента достижения поршнем верхней мертвой точки, что позволяет обеспечить максимально эффективное сгорание топливовоздушной смеси.
Также в контактных схемах применяется вакуумный регулятор опережения зажигания, изменяющий угол опережения соответственно режиму работы (нагрузке) мотора. Он соединен с полостью, находящейся за дроссельной заслонкой, и при нажатии на педаль газа изменяет угол опережения в зависимости от величины разрежения.
При замыкании контактов низкое напряжение подается на первичную обмотку катушки, где аккумулируется энергия и в момент размыкания контакта происходит формирование высокого напряжения на вторичной обмотке. Затем энергия поступает к распределителю зажигания и далее на соответствующую свечу.
Если нагрузка на силовой агрегат повышается, увеличивается частота вращения вала прерывателя-распределителя, и грузы центробежного регулятора расходятся, изменяя положение пластины. Это способствует более раннему размыканию контактов, что увеличивает угол опережения. При снижении нагрузки на двигатель происходит обратный процесс. В чем отличия контактно-транзисторной системы зажигания Следующим поколением системы зажигания стала контактно-транзисторная, предполагающая установку в первичной цепи катушки транзисторного коммутатора. Он позволяет снизить силу тока в обмотке низкого напряжения, что повышает срок эксплуатации контактов.
Бронепровода
Система зажигания контактная, система зажигания других типов в своем комплекте имеют оснащение бронепроводами, которые могут без повреждений и потерь пропускать через себя высоковольтное напряжение. В частности это электрический гибкий провод, с одной медной жилой и многослойной изоляцией.
При этом контактный провод выполнен в форме спирали, что исключает радиопомехи. Как правило, данные провода устанавливаются на свечи. При длительном использовании изоляция проводов может приобрести микротрещины, через которые возможны потери импульсов высоких значений.
Контактно-транзисторная система зажигания
Следующим поколением системы зажигания стала контактно-транзисторная, предполагающая установку в первичной цепи катушки транзисторного коммутатора. Он позволяет снизить силу тока в обмотке низкого напряжения, что повышает срок эксплуатации контактов.
С развитием электронных систем появились низковольтные или статические системы распределения зажиганием, то есть не подвижные. Это стало возможным благодаря коммутации высоковольтных катушек электронными блоками. Эта система полностью подстраивает момент искрообразования в зависимости от оборотов и нагрузки на двигатель. Существует несколько схем исполнения статического распределения. В первом варианте два цилиндра с моментом зажигания, смещённым на 360 гр. по коленчатому валу одновременно получают высокое напряжение от катушки зажигания. В этом случае в двух цилиндрах одновременно происходит искрообразование. Так как свечи соединены последовательно с вторичной обмоткой катушки зажигания, то искровой разряд на свечах будет являться одним и тем же разрядом в последовательно соединённых искровых промежутках, и протекать будет в одном направлении. Следовательно, если на одной свече из пары дуга искрового разряда направлена от центрального электрода к боковому, то на другой свече, наоборот, от бокового к центральному. В то же время энергия искры будет различна. Это связано со средой, в которой образовалась искра. Когда одна свеча зажигания находится в цилиндре, в котором происходит такт сжатия, другая находится в цилиндре, где происходит конец такта выпуска. На одну из свечей воздействует высокое давление, и она воспламеняет смесь, искра на другой свече проскакивает в холостую. Энергия искрового разряда, не воспламеняющего смесь, такая же, как суммарная потеря тока в искровых промежутках между ротором и боковыми контактами при высоковольтном распределении зажигания. Картина меняется на противоположную через один такт. При этом способе используется одна катушка в двухцилиндровом двигателе и две катушки в четырёх цилиндровом, работающие попарно 1 – 4 и 2 – 3 цилиндры. Управление катушками осуществляется двухканальным коммутатором по команде контроллера. Часто ключ управления катушками встраивают в контроллер.
Контактно-транзисторная система зажигания
За счет установки транзистора напряжение, поступающее на свечи, больше, чем в классической контактной системе на 30%. Зазор между электродами и, как следствие, длина искры при этом также больше, а значит возрастает и площадь контакта с топливовоздушной смесью, что способствует ее полному сгоранию. В контактно-транзисторной системе зажигания прерыватель воздействует не на катушку, а на коммутатор.
При повороте ключа через транзистор начинают проходить два типа токов:
- управления;
- основной ток первичной обмотки.
Когда контакты размыкаются, ток цепи управления исчезает, а транзистор запирается, препятствуя протеканию тока первичной обмотки. В этот момент магнитное поле формирует высокое напряжение на вторичной обмотке. Для ускорения запирания транзистора в контактной системе зажигания этого типа может устанавливаться импульсный трансформатор.
Принцип работы бесконтактной системы
Эволюционным продолжением транзисторно-контактной системы, является бесконтактное зажигание. В таких конструкциях вместо прерывателя устанавливается специальный датчик импульсов. Это дает возможность увеличить срок службы системы зажигания за счет отсутствия неисправностей, связанных с контактами прерывателя.
Датчик формирует электрические импульсы низкого напряжения. Он бывает трех типов:
- Датчик Холла. Конструкция такого датчика включает в себя постоянный магнит, и пластину-полупроводник, оснащенную микросхемой.
- Индуктивный. Принцип его работы основан на изменении величины индукции чувствительного элемента в зависимости от величины зазора между датчиком и движущимся пластинчатым ротором, воздействующим на магнитное поле.
- Оптический. Он состоит из светодиода, фототранзистора и микросхемы согласования. При попадании света от диода на фототранзистор датчик подает массу (минус питания) на коммутатор. Перекрытие потока света провоцирует исчезновение тока в катушке и способствует дальнейшему формированию искры.
Конструктивно датчик импульсов интегрирован в распределитель и регулируется режимом вращения коленвала двигателя. Прерывание тока в первичной обмотке катушки зажигания бесконтактной системы осуществляется также транзисторным коммутатором, но реагирующим на сигналы датчика. В момент вращения коленвала датчик посылает импульсы напряжения на коммутатор. Последний, соответственно, формирует импульсы тока в обмотке низкого напряжения катушки. Когда ток не поступает, на вторичной обмотке возникает высокое напряжение, которое передается распределителю и далее по высоковольтным проводам к нужной свече. Изменение угла опережения в бесконтактной системе зажигания также выполняется центробежным и вакуумным регуляторами.
Неисправности бесконтактной системы зажигания: признаки и причины
Как и любое другое решение, бесконтактная система зажигания имеет как плюсы, так и минусы. Среди основных недостатков можно выделить то, что надежность некоторых составных элементов (особенно при условии использования дешевых аналогов) может быть низкой.
Само собой, неисправности системы зажигания сразу сказываются на работе двигателя. При этом важно обращать внимание на такие признаки:
- Запуск двигателя затруднен или невозможен (вероятны проблемы со свечами, ВВ-проводами, катушкой зажигания и т.д.);
- Также на сбои в системе зажигания указывает то, что на холостом ходу мотор работает нестабильно. Это может быть вызвано пробоями в крышке датчика-распределителя, неисправностями транзисторного коммутатора или самого датчика-распределителя;
- Отмечен большой расход бензина, падение мощности двигателя, пропуски зажигания и т.д. В этом случае может быть поломка центробежного регулятора опережения зажигания, сбои в работе вакуумного регулятора опережения зажигания и т.д.
Также добавим, что бесконтактная система традиционно имеет слабые места. Это в полной мере касается коммутаторов, особенно старого образца. Еще может подводить катушка.
Рекомендуем также прочитать статью о том, как определить, ранее или позднее зажигание. Из этой статьи вы узнаете, по каким признакам можно понять, что зажигании ранее или позднее, какие симптомы указывают на сбои в работе системы зажигания и т.д.
На практике, нужно приобретать модифицированный коммутатор, а также лучше изделие иностранного производства. Такое решение «ходит» дольше, но и его срок службы, к сожалению, в отдельных случаях может оказаться не большим.
В любом случае, неисправности бесконтактной системы зажигания могут также быть связаны со свечами зажигания, встречаются нарушения в области соединений низковольтной и высоковольтной цепей, обрывы проводов, окисления контактов, плохое соединение. Для более продвинутых электронных систем еще можно добавить проблемы с ЭБУ, выход из строя отдельных датчиков.
Так или иначе, важно понимать, что использование элементов системы зажигания низкого качества вполне может привести к проблемам. Например, установка неподходящих или проблемных свечей зажигания, несвоевременная их замена, использование дешевых катушек зажигания или неисправных высоковольтных проводов может влиять на исправность и состояние других элементов системы и на работу ДВС в целом.
Также нельзя исключать и воздействие других факторов (повреждения, попадание жидкостей, окисление и т.п.). Например, при мойке двигателя элементы системы зажигания нужно отдельно изолировать, в процессе эксплуатации автомобиля не допускается активное скопление влаги и т.п.
Электронная и микропроцессорная системы
Самой современной системой считается электронная. Она не имеет механических контактов, а потому ее также можно назвать бесконтактной. Электронное зажигание является частью системы управления двигателем.
В этой системе практически не существует потерь напряжения, как в предыдущих, и работа каждой свечи не зависит от работы других свечей, как в первом и втором вариантах статического зажигания. Кроме того в этом случае осуществляется точная подстройка угла опережения зажигания непосредственно в каждом цилиндре, что позволяет осуществлять полное сжигание топлива снижая тем самым выброс вредных веществ в атмосферу.
Электронная система зажигания
Выделяют два типа электронных бесконтактных систем зажигания:
- С распределителем. В подобной схеме применяется механический распределитель зажигания, подающий высокое напряжение на заданную свечу.
- Прямого зажигания. При такой схеме высокое напряжение поступает к электродам свечи напрямую с катушки.
Помимо базовых элементов электронная система зажигания включает:
- Входные датчики. Они регистрируют данные о текущем режиме работы мотора и подают их в виде электронных сигналов блоку управления.
- Электронный блок управления. Он выполняет обработку сигналов и передает соответствующие команды на воспламенитель.
- Исполнительное устройство, или воспламенитель. Фактически является транзисторной платой, обеспечивающей в открытом режиме поступление напряжения на первичную обмотку, а в закрытом — отсечку и формирование высокого напряжения на вторичной обмотке катушки.
Такие системы могут оснащаться одной общей (в конструкциях с распределителем), индивидуальными (при подаче энергии прямо на свечу) или сдвоенными катушками зажигания.
Разновидностью электронной системы является микропроцессорная. В ней применяется целый комплекс датчиков, сигналы которых обрабатываются ЭБУ. Он рассчитывает оптимальный режим работы системы в заданный момент времени. Преимуществами такой конструкции является снижение расхода топлива и улучшение динамических характеристик автомобиля.
