Как устроена система зажигания, её назначение и принцип действия

Как устроена система зажигания, её назначение и принцип действия

Система зажигания бензинового двигателя предназначена для воспламенения воздушно-топливной смеси. Возгорание этой смеси происходит благодаря искре.

В зависимости от того каким способом происходит управления процессом, систему зажигания разделяют на 3 типа:

• контактная;
• бесконтактная (как ее установить на примере ВАЗ 2101-2107 классика смотрите здесь);
• электронная.

В контактной системе управление накапливанием и распределением искры по цилиндрам осуществляется устройством механического типа — прерыватель-распределитель (трамблер).

В бесконтактной системе зажигания такую функцию выполняет транзисторный коммутатор.

Читайте также: Алексей Кобец побывал на презентации компактвэна Opel Zafira Tourer нового поколения

При электронной системе зажигания распределением электрической энергии управляет электронный блок управления (ЭБУ).

Основные виды систем зажигания:

• Контактная система зажигания;
• Бесконтактная система зажигания;
• Микропроцессорная система зажигания.

Бесконтактная система зажигания подразумевает создание импульсов управления специальным электронным транзистором – его называют транзисторное управляющее устройство или коммутатор. Если предположить, что коммутатор генерирует импульсы, то можно сказать, что это генератор импульсов.

Микропроцессорная система зажигания — это электронное устройство, которое служит для управления моментом зажигания горючей смеси. Принцип работы микропроцессорной системы зажигания состоит в создании электродвижущей силы (ЭДС). ЭДС создается при вращении магнита по заднему фронту импульса в катушке зажигания.

Устройство

Принцип работы системы зажигания заключается в накоплении и преобразовании катушкой зажигания низкого напряжения (12В) электрической сети автомобиля в высокое напряжение (до 30000В), распределении и передаче высокого напряжения к соответствующей свече зажигания и образовании в нужный момент искры на свече зажигания. В работе системы зажигания можно выделить следующие этапы: накопление электрической энергии, преобразование энергии, распределение энергии по свечам зажигания, образование искры, воспламенение топливно-воздушной смеси.

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.

К контактам подключен конденсатор, который не даёт им обгорать. Электроразряд поглощается и искрение уменьшается. Параллельно в цепи создаётся низкое напряжение обратного тока, которое положительно сказывается на исчезновении магнитного поля.

Прерыватель находится в корпусе распределителя зажигания, и это части классической системы зажигания.

Ещё один важный узел – центробежный регулятор опережения зажигания, механизм, предназначенный для автоматического изменения угла опережения зажигания в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя.

Центробежный регулятор размещён внутри корпуса прерывателя-распределителя. Как правило, он работает совместно с вакуумным регулятором, оба являются составной частью прерывателя-распределителя. Называется он центробежным от вида силы, использующейся для реализации изменения опережения.

На приводном валу прерывателя расположена пластина, на которой размещены два грузика. Грузики свободно сидят на осях и стянуты пружинами. Причём пружины обладают разной жёсткостью, что необходимо для предотвращения резонанса. При этом, кулачок прерывателя и планка с двумя продольными прорезями надеты на верхнюю часть приводного валика. В продольные прорези планки входят штифты грузиков.

Вращение передаётся от приводного валика к кулачку через грузики, штифты и планку с прорезями. Чем быстрее вращается приводной вал, тем больше расходятся грузики, тем на бо́льший угол проворачивается кулачок по ходу вращения относительно контактной группы прерывателя. С увеличением оборотов угол опережения зажигания увеличивается. С уменьшением числа оборотов центробежная сила уменьшается, пружины стягивают грузики, кулачок поворачивается против хода его вращения, контакты прерывателя замыкаются позже и угол опережения зажигания уменьшается.

Если на двигателе применено бесконтактное электронное зажигание — тогда вместо кулачка проворачивается экран бесконтактного датчика момента искрообразования.

Читайте также: Руководство по ремонту Great Wall Hover (Haval) H3, H5

Если механический прерыватель оборудован транзисторным коммутатором, то, в этом случае, он управляет только им, 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».

Схема системы зажигания автомобиля:

1 – аккумуляторная батарея (АКБ); 2 – реле стартёра; 3 – замок зажигания (выключатель зажигания); 4 – катушка зажигания (индуктивный накопитель); 5 – распределитель тока высокого напряжения; 6 – прерыватель; 7 – усилитель (электронный); 8 – первичная обмотка катушки зажигания; 9 – вторичная обмотка катушки зажигания; 10 – свеча зажигания; 11 – провода тока высокого напряжения; 12 – провода тока низкого напряжения.

Установка бесконтактного электронного

зажигания на автомобили

ВАЗ 2101, ВАЗ 2102, ВАЗ 2103, ВАЗ 2104,

ВАЗ 2105, ВАЗ 2106, ВАЗ 2107

своими руками

Электронное зажигание

Современная, наиболее совершенная схема, которая полностью исключает наличие подвижных частей. Для получения необходимых данных о положении коленвала и других применяются специальные датчики. Далее электронный блок управления производит расчеты и посылает соответствующие импульсы на рабочие компоненты. Такой подход позволяет максимально точно определить момент подачи искры, благодаря чему смесь разжигается своевременно. Это позволяет получить больше мощности, улучшить продувку цилиндра и снизить вредные выбросы, благодаря лучшему дожигу топлива.

Схема электронной системы

Электронная система зажигания автомобиля отличается высокой стабильностью работы и устанавливается на большинство современных авто. Такая популярность определена преимуществами данной 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 достаточно простое, она является неотъемлемой частью бензинового двигателя, а также моторов, оснащенных ГБО. Этот компонент постоянно меняется и приобретает новые формы, соответствующие современным требованиям. Несмотря на это даже самые простые модели зажигания все еще используются на различной технике, успешно выполняя свою работу, как и десятки лет назад.

Где используется?

Прошлые и настоящие владельцы ВАЗ «классики», разбирающиеся в конструкции таких автомобилей, прекрасно знают слабые места и принципы функционирования схемы зажигания контактного типа.

Ее особенность заключается в распределении напряжения к камерам сгорания двигателя через контактные соединения (отсюда и название).

Современные автомобили оборудуются более современным (электронным) зажиганием, которое управляется микропроцессором.

Читайте также: Разбираемся в разновидностях камер фото- и видеофиксации (13 фото)

К основным системам, работающим на контактном принципе, стоит отнести:

• КС3 (KSZ) — наиболее распространенный тип схемы, в структуре которой имеется распределитель, катушка и прерыватель.
• КТС3 (HKZ-2, JFU4, HKZk) — система зажигания с контактным датчиком и предварительным накоплением энергии.
• KTC3 (TSZi) — еще один тип системы, работающей на контактном принципе. В ее составе присутствуют транзистор и контакты, а также индукционный накопитель энергии.

Принцип работы

Двух- и четырёхтактные двигатели требуют воспламенения в конце такта сжатия заранее загруженной смеси паров бензина с воздухом. В определённой концентрации, за соблюдением которой строго следит система питания, смесь воспламеняется достаточно легко, кроме экстремальных случаев предельного режима или сверхбедного состава особо экономичных моторов.

В любом случае, искра должна быть достаточно мощной. Для этого к искровому промежутку подводится очень высокое напряжение, составляющее десятки киловольт. При атмосферном давлении было бы достаточно и меньшего напряжения, но в конце такта сжатия при солидной компрессии двигателя с высоким КПД оно будет превышено на порядок и более.

Это интересно: Как прогреть салон автомобиля в зимний период

Искровой разряд создаёт некоторое количество плазмы, то есть ионизированного газа со сверхвысокой температурой. Подобные условия и инициирует горение, после чего фронт пламени с большой скоростью распространяется по всему объёму камеры сгорания.

Высокое напряжение должно быть создано в точно заданный момент и иметь характеристики импульса, иначе разряд будет поддерживаться постоянно, что неприемлемо. Для этого создаются высоковольтные импульсные источники энергии поджога, которые могут иметь самую различную конфигурацию и принципы построения.

Основные неисправности

Блок управления постоянно отслеживает равномерность вращения вала двигателя. В случае неполадок с зажиганием он выдаёт сигнал о наличии пропусков зажигания в отдельных цилиндрах. При полном отказе двигатель вообще не запускается или работает не на всех цилиндрах.

Причины могут быть разными:

• отказ свечей из-за брака или несвоевременной замены, о чём не все водители знают;
• пробой изоляции катушек зажигания, как следствие несвоевременной замены свечей и нештатного увеличения их искрового зазора;
• выгорание силовых транзисторных ключей в блоке управления по разным причинам, обычно заводской брак;
• отказ основных датчиков, в современных системах это датчик положения коленвала, в устаревших – датчик Холла в трамблёре;
• в батарейных системах обгорание контактов и пробой конденсатора;
• в системах с распределителем зажигания часто пробивает бегунок, крышку с контактами или выгорает помехозащитный резистор;
• полный отказ наступает при обгорании контактной группы в замке зажигания, вся система остаётся без питания.

Обслуживание системы сводится к плановой замене свечей. Обычные медноникелевые следует менять каждые 10-15 тысяч километров пробега, а с содержанием благородных металлов – примерно через 60 тысяч. Иначе придётся вместе с ними заменить и катушки зажигания, что значительно дороже.

Виды, устройство и принцип работы системы зажигания

Система зажигания бензинового двигателя предназначена для воспламенения воздушно-топливной смеси. Возгорание этой смеси происходит благодаря искре.

В зависимости от того каким способом происходит управления процессом, систему зажигания разделяют на 3 типа:

• контактная;
• бесконтактная (как ее установить на примере ВАЗ 2101-2107 классика смотрите здесь);
• электронная.

В контактной системе управление накапливанием и распределением искры по цилиндрам осуществляется устройством механического типа — прерыватель-распределитель (трамблер).

В бесконтактной системе зажигания такую функцию выполняет транзисторный коммутатор.

Читайте также: Спорткары на бездорожье. Сказка о совмещении несовместимого

При электронной системе зажигания распределением электрической энергии управляет электронный блок управления (ЭБУ).

Система зажигания

Система зажигания автомобиля представляет собой комплекс из приборов и устройств, которые работают на обеспечение своевременного появления электрического разряда, воспламеняющего смесь в цилиндре. Она является неотъемлемой деталью электронного оборудования и в своем большинстве завязана на работе механических компонентов мотора. Этот процесс присущ всем моторам, которые не используют для воспламенения сильно нагретый воздух (дизель, компрессионные карбюраторные). Искровое воспламенение смеси применяется и в гибридных моторах, работающих на бензине и газу.

Принцип работы системы зажигания зависит от ее вида, но если обобщать ее работу, можно выделить следующие этапы:

• процесс накопления высоковольтного импульса;
• проход заряда через повышающий трансформатор;
• синхронизация и распределения импульса;
• возникновение искры на контактах свечи;
• поджог топливной смеси.

Важным параметром является угол или момент опережения – это время, в которое осуществляется поджог воздушно-топливной смеси. Подбор момента происходит так, чтобы предельное давление возникало при попадании поршня в верхнюю точку. В случае с механическими системами его придется выставлять вручную, а в электронно-управляемых системах настройка происходит автоматически. На оптимальный угол опережения влияет скорость движения, качество бензина, состав смеси и другие параметры.

Неисправности трамблеров

О том, что имеют место неисправности трамблера, свидетельствуют следующие признаки:

Когда искра на центральном проводе есть, но отсутствует на свечных проводах, это говорит о пробое бегунка.

1. автомобиль периодически дергается при движении;
2. нестабильная работа мотора на холостом ходу;
3. мотор совсем не заводится;
4. слышен стук пальцев поршней в процессе набора скорости;
5. снизилась динамика набора скорости;
6. увеличился расход топлива.

В большинстве случаев причинами поломки трамблера становятся:

Пробой крыши и катушки зажигания происходит по причине больших зазоров в контактах крышки трамблера и бегунка, свечей и плохих подсвечников.

1. прогорание бегунка;
2. окисление или замыкание контактов под крышкой;
3. пробой крышки трамблера;
4. поломка одного из датчиков;
5. проблемы с подшипником вала и другие неполадки.

Рекомендуем: Какая коробка лучше: автомат или робот

В каждом из данных случаев требуется замена. Но при этом практически для любого автомобиля можно менять не весь трамблер, а только вышедшую из строя его часть, что является преимуществом, поскольку существенно удешевляет ремонт.

Зачастую проблемы в работе контактного трамблера появляются через изменения зазоров в контактах или их загрязнение, поэтому надо проверять через 10 тыс. км.

Самой элементарной проверкой трамблера это визуальная оценка состояния бегунка, контактов и крышки.

В бесконтактном трамблере, основной неисправностью является выход из строя датчика холла или индуктивного датчика.

Для проверки системы зажигания и трамблера в том числе, наблюдают за искрой на выкрученной свече, запустив двигатель. В гаражных условиях также можно проверить, используя измерительные приборы или индикаторы.

Читайте также: Какой материал для шумоизоляции автомобиля выбрать

К часто выходящим их строя деталям также относится конденсатор трамблера. Он способствует увеличению напряжения подаваемого на свечи зажигания в момент запуска двигателя. И чтобы его проверить нужно его отсоединить и притронутся к «массе», и если слышится характерный треск и наблюдается падение напряжения – конденсатор рабочий, если этого не происходит деталь на замену.

Трамблер – это всегда разборный узел, который можно отключить, вынуть из автомобиля, разобрать на составляющие, обнаружить проблему и устранить ее методом замены поврежденной детали.

Классификация систем зажигания

Основываясь на методе синхронизации зажигания, различают схемы контактные и бесконтактные. По технологии формирования угла опережения зажигания можно выделить системы с механической регулировкой и полностью автоматические или электронные.

Исходя из типа накопления заряда, для пробития искрового промежутка, рассматривают устройства с накоплением в индуктивности и с накоплением в емкости. По способу коммутации первичной цепи катушки бывают – механические, тиристорные и транзисторные разновидности.

Узлы систем зажигания

Все существующие виды систем зажигания различаются способом создания контролирующего импульса, в остальном их устройство практически не отличается. Поэтому можно указать общие элементы, которые являются неотъемлемой частью любой вариации системы.

Питание – первичным, служит аккумулятор (задействуется при пуске), а при работе – эксплуатируется напряжение, которое производит генератор.

Выключатель – устройство, которое необходимо для подачи питания на всю систему или его отключения. Выключателем служит замок зажигания или управляющий блок.

Накопитель заряда – элемент необходимый для концентрации энергии в нужном объеме, для воспламенения смеси. Существует два типа компонентов для накопления:

• Индуктивный – катушка, внутри которой расположился повышающий трансформатор который создает достаточный импульс для качественного поджога. Первичная обмотка устройства питается от плюса батареи и приходит через прерыватель к ее минусу. При размыкании первичного контура прерывателем на вторичном создается высоковольтный заряд, который и передается на свечу.
• Емкостный – конденсатор, который заряжается повышенным напряжением. В нужное время накопленный заряд по сигналу передается на катушку.

Схема работы в зависимости от вида накопления энергии

Свечи – изделие, состоящее из изолятора (основа свечи), контактного вывода для подключения высоковольтного провода, металлической оправы для крепления детали и двух электродов, между которыми и образуется искра.

Система распределения – подсистема, предназначенная для направления искры на нужный цилиндр. Состоит из нескольких компонентов:

• Распределитель или трамблер – устройство, сопоставляющее обороты коленвала и соответственно – рабочее положение цилиндров с кулачковым механизмом. Компонент может быть механическим или электронным. Первый – передает вращение мотора и посредством специального бегунка распределяет напряжение от накопителя. Второй (статический) исключает наличие вращающихся частей, распределение происходит благодаря работе блока управления.
• Коммутатор – прибор, генерирующий импульсы заряда катушки. Деталь присоединяется к первичной обмотке и разрывает питание, генерируя напряжение самоиндукции.
• Блок управления – устройство на микропроцессорах, определяющее момент передачи тока в катушку на основании показаний датчиков.

Провод – одножильный высоковольтный проводник в изоляции, соединяющий катушку с распределителем, а также контакты коммутатора со свечами.

Принцип действия

Для полноценного обслуживания контактной системы зажигания важно понимать ее принцип действия, а также особенности взаимодействия различных элементов.

Пока контур прерывателя замкнут, ток проходит только по первичной обмотке.

Как только происходит разъединение цепи с помощью прерывающего устройства, во второй обмотке формируется высокое напряжение.

Читайте также: Знаки “Сужение дороги”: как правильно трактовать, у кого приоритет

В этот же момент созданный импульс направляется по проводам к крышке распределительного устройства, а дальше — к свечам зажигания. При этом распределение производится под определенным углом опережения.

Обороты коленчатого и распределительного валов находятся в полном взаимодействии. Это значит, что при росте оборотов первого, частота вращения второго также возрастает.

Здесь в работу вступает регулятор центробежного типа, грузики которого расходятся и передвигают передвижную пластинку с кулачками.

Немногим раньше производится разъединение цепочки прерывателя, а угол опережения растет.

В случае снижения оборотов коленвала происходит обратный процесс — снижение угла опережения.

Схема работы показана ниже.

Магнето

Одной из первых систем зажигания является – магнето. Она состоит из генератора тока, который создает разряд исключительно для искрообразования. Состоит система из постоянного магнита, который приводится в движение коленчатым валом и катушки индуктивности. Искру, способную пробить искровой промежуток генерирует повышающий трансформатор, одной частью которого служит грубая обмотка катушки индуктивности. Для повышения напряжения используют часть обмотки генератора, которая соединена с электродом свечи.

Система зажигания с магнето

Контроль за подачей искры может быть контактный, выполненный в виде прерывателя или бесконтактный. При бесконтактном методе подачи искры применяются конденсаторы, которые улучшают качество искры. В отличие от представленных далее схем зажигания, магнето не требуется аккумулятор, оно легкое и активно применяется в компактной технике – мотокосах, бензопилах, генераторах и т.д.

Принцип работы

Двух- и четырёхтактные двигатели требуют воспламенения в конце такта сжатия заранее загруженной смеси паров бензина с воздухом. В определённой концентрации, за соблюдением которой строго следит система питания, смесь воспламеняется достаточно легко, кроме экстремальных случаев предельного режима или сверхбедного состава особо экономичных моторов.

В любом случае, искра должна быть достаточно мощной. Для этого к искровому промежутку подводится очень высокое напряжение, составляющее десятки киловольт. При атмосферном давлении было бы достаточно и меньшего напряжения, но в конце такта сжатия при солидной компрессии двигателя с высоким КПД оно будет превышено на порядок и более.

Это интересно: Как прогреть салон автомобиля в зимний период

Искровой разряд создаёт некоторое количество плазмы, то есть ионизированного газа со сверхвысокой температурой. Подобные условия и инициирует горение, после чего фронт пламени с большой скоростью распространяется по всему объёму камеры сгорания.

Высокое напряжение должно быть создано в точно заданный момент и иметь характеристики импульса, иначе разряд будет поддерживаться постоянно, что неприемлемо. Для этого создаются высоковольтные импульсные источники энергии поджога, которые могут иметь самую различную конфигурацию и принципы построения.

Контактная система зажигания

Устаревшая, распространенная схема воспламенения топливной смеси. Отличительной особенностью системы является создание высокого напряжения, вплоть до 30 тысяч В на свечи. Создает такое высокое напряжение катушка, которая соединена с распределительным механизмом. Импульс на катушку передается благодаря специальным проводам, соединенным с контактной группой. При размыкании кулачков происходит формирование разряда и искры. Устройство также выполняет роль синхронизатора, так как момент образования искры должен совпадать с нужным моментом такта сжатия. Данный параметр устанавливается посредством механической регулировки и сдвига искры на более раннюю или позднюю точку.

Простейшая схема

Уязвимой частью такого варианта является естественный механический износ. Из-за него меняется момент образования искры, он нестабильный для различных положений бегунка. Ввиду чего появляются вибрации мотора, падает его динамика, ухудшается равномерность работы. Тонкие настройки позволяют избавиться от явных неисправностей, но проблема может возникнуть повторно.

Преимуществом контактного зажигания является его надежность. Даже при серьезном износе деталь будет работать безотказно, позволяя мотору работать. Схема не прихотлива к температурным режимам, практически не боится влаги или воды. Такой вид зажигания распространен на старых автомобилях и по сей день используется на ряде серийных моделей.

История искры

На заре автомобилестроения система зажигания двигателей внутреннего сгорания была настоящей головной болью инженеров.

Рекомендуем: Типы кузова легковых автомобилей: пикап, универсал, купе, седан

Изобретали различные способы воспламенения топлива, и их, порой, трудно было назвать простыми и безопасными. К примеру, один из отцов индустрии, Готлиб Даймлер использовал в своих первых моторах калильную трубку, которую перед началом работы необходимо было разогреть докрасна паяльной лампой.

Первые прообразы современных электрических систем появились в конце ХIХ века.

Довольно большим успехом среди них пользовалось так называемое магнето – небольшой генератор, вырабатывающий необходимое напряжение для образования искры. Его изобретателем считается небезызвестный Роберт Бош.

Читайте также: Новые 7 местные и недорогие автомобили на российском рынке для семьи в 2021 году

По сути, магнето стало прародителем всех искровых способов воспламенения смеси, и контактная система зажигания, о которой мы сегодня говорим, не исключение.

Конечно же, она намного совершеннее тех первых устройств, но на сегодняшний день, в мире электроники и инноваций, и она постепенно уходит в историю.

Главным образом, её носителями сейчас являются отечественные авто – ВАЗовская «классика» и им подобные. Что же она из себя представляет?

Бесконтактное зажигание

Принципиальная схема работы бесконтактной системы несколько отличается. Она сохраняет трамблер, как элемент конструкции, но он лишь выполняет функцию синхронизации цилиндров и отсылает импульс на коммутатор. В свою очередь транзисторный элемент, синхронизируется с показателем датчика и определяет угол зажигания, а также другие настройки – автоматически.

Преимущество системы – стабильность качества искрообразования, которое не зависит от ручных настроек или сохранности поверхности контактов. Если рассматривать превосходство данного варианта над контактной схемой, можно выделить:

• система генерирует искру высокого качества постоянно;
• устройство системы зажигания исключает ухудшение ее работы вследствие износа или загрязнения;
• отсутствует необходимость производить тонкие настройки угла зажигания;
• не приходится следить за состоянием контактов, контролировать их угол замыкания и другие настройки.

В результате использования бесконтактной системы можно наблюдать снижение расхода топлива, улучшение динамических характеристик, отсутствие сильных вибраций мотора, стабильная искра позволяет облегчить холодный пуск.

Подведём итоги

Несмотря на существенные приоритетные стороны бесконтактной системы зажигания, кулачковый механизм до сих пор не утратил свою актуальность, имеет приверженцев среди автовладельцев. Демократичность деталей, простота и надёжность конструкции – это основные преимущества КСЗ. В свою очередь, БСЗ считается модернизированной и улучшенной конструкцией, соответствующей времени, позволяющей минимизировать вероятность поломок, и улучшить работоспособность транспортного средства. Описание особенностей функционирования систем, их существенных отличий, представленных в этой статье, поможет автовладельцам определиться с выбором, отдав предпочтение одной из конструкций.

Электронное зажигание

Современная, наиболее совершенная схема, которая полностью исключает наличие подвижных частей. Для получения необходимых данных о положении коленвала и других применяются специальные датчики. Далее электронный блок управления производит расчеты и посылает соответствующие импульсы на рабочие компоненты. Такой подход позволяет максимально точно определить момент подачи искры, благодаря чему смесь разжигается своевременно. Это позволяет получить больше мощности, улучшить продувку цилиндра и снизить вредные выбросы, благодаря лучшему дожигу топлива.

Схема электронной системы

Электронная система зажигания автомобиля отличается высокой стабильностью работы и устанавливается на большинство современных авто. Такая популярность определена преимуществами данной 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 достаточно простое, она является неотъемлемой частью бензинового двигателя, а также моторов, оснащенных ГБО. Этот компонент постоянно меняется и приобретает новые формы, соответствующие современным требованиям. Несмотря на это даже самые простые модели зажигания все еще используются на различной технике, успешно выполняя свою работу, как и десятки лет назад.

Принцип работы системы зажигания инжекторного двигателя

29 июля, 2018
Время прочтения:
Каждый цилиндр должен получить искру в строго определенное время. На старых моторах для этого использовался коммутатор – трамблер. Он подавал высоковольтный импульс от единственной катушки зажигания на нужную свечу. Поскольку принцип работы узла механический (обыкновенный бегунок с контактами), надежность оставляла желать лучшего.

На современных моторах применяется электронный модуль зажигания. Инжектор синхронизирует момент впрыска топлива с подачей искры. Двигатель работает более слажено, снижается расход топлива, растет экономичность. Есть и обратная сторона медали. Если отремонтировать механическую систему зажигания своими руками мог любой владелец «Жигулей» или «Москвича», то модуль зажигания нового образца требует знания схемы и определенных навыков.

Разумеется, вы можете обращаться в профильный сервис по любому поводу. Но тогда стоимость владения железным конем увеличится. Элементарная проверка модуля зажигания занимает несколько минут вашего времени, для этого необходим лишь тестер. Чаще всего, чтобы починить электронный модуль, надо лишь прозвонить провода и понимать принцип работы прибора.

Читайте также: Замена масла в двигателе Ниссан Тиида – инструкция с видео и фотоОставить комментарий

В качестве примера рассмотрим аналогичный прибор, применяемый на инжекторных автомобилях ВАЗ. Работает модуль по старому доброму принципу: на вход подается питание 12 вольт, на выходных контактах формируется высокое напряжение для искрообразования.

Управление электронное, но принципы работы отличаются от простой безтрамблерной системы зажигания:

• Все компоненты находятся в одном корпусе. С одной стороны это удобно – меньше проводов и контактов – ниже вероятность поломки. С другой стороны – если сгорел модуль зажигания, его надо именно ремонтировать, просто заменить вышедший из строя элемент не получится.
• Устройство компактное, его удобно разместить в подкапотном пространстве.
• Питание модуля зажигания низковольтное, что повышает надежность устройства.
• Стоимость готового устройства невысока.
• Данный модуль зажигания имеет две катушки. Это способствует живучести прибора – каждый трансформатор нагружен в два раза меньше.

Секрет работы модуля в следующем: используется не четыре, а две катушки на 4 цилиндра. Мастера старой школы называют этот прибор двух искровой бобиной. Попеременное подключение каждой катушки формирует две искры: рабочую и холостую. За счет грамотного распределения по свечам, холостая искра зажигается в тот момент, когда в соответствующем цилиндре нет топливовоздушной смеси.

В результате мы получаем экономию на катушках (как следствие – снижение стоимости), и устойчивые характеристики работы мотора.

Сигнал на искрообразование дает коммутатор (выполняющий роль электронного трамблера). Перед тем, как проверить модуль зажигания, необходимо убедиться в том, что управляющие импульсы приходят на контактные колодки из коммутатора.

Этот блок отвечает за так называемое опережение зажигания, то есть формирует сигнал в нужный момент. Управляющий импульс о положении коленчатого вала выдает датчик Холла, он же синхронизирует работу всей системы.

Электронная система зажигания инжекторного двигателя

Устройство электронной системы зажигания

В электронной системе зажигания инжектора используется принцип статического распределения высокого напряжения, то есть в системе 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

Состав системы зажигания инжекторного двигателя

Модуль зажигания

Катушка зажигания служит для накопления энергии, достаточной для воспламенения топливовоздушной смеси, в ее вторичной цепи формируется высокое напряжение, которое далее подается на свечи зажигания. Катушка зажигания состоит из двух индуктивно связанных обмоток (первичной и вторичной).

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

С помощью высоковольтных проводов высокое напряжение с катушки зажигания подается на свечи зажигания. Высоковольтный провод представляет собой токопроводящую жилу в силиконовой изоляции, на концах которой и находятся высоковольтные контактные наконечники. Высоковольтный провод обладает сопротивлением 6—15 кОм. Это делается специально для снижения уровня электромагнитных помех, которые возникают в момент искрообразования.

Свечи зажигания

Свеча зажигания: 1 — контакт; 2 — изолятор; 3 — корпус; 4 — электропроводное стекло; 5 — уплотнение; 6 — центральный электрод; 7 — боковой электрод

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.

Читайте также:

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)

Чтобы обеспечить оптимальное управление двигателем, контроллер системы управления должен всегда знать точное положение поршней в цилиндрах двигателя относительно ВМТ. Для этой цели шкив привода генератора дополнили зубчатым венцом. Расчетное количество зубьев на венце 60, при этом два из них отсутствуют. Угловое расстояние между зубьями составляет 6°.

В паре с зубчатым шкивом работает ДПКВ. Воздушный зазор между ДПКВ и зубчатым венцом составляет 0,7—1,1 мм.

Каким образом происходит детонация у двигателя

Детонация может быть особенно опасна для двигателей в том случае, когда сжатие в нем слишком высокое. С чем именно это связано? Например, с тем, что воздушная смесь возгорается самопроизвольно. Если происходит детонация, значит, зажигание произошло слишком рано. Чрезмерно высокая температура вкупе с высоким давлением повреждают детали двигателя и причиняют ему существенный вред. Первым делом страдают поршни, в дальнейшем повреждения переходят к головке рядом с клапанами и прокладке в цилиндрах. Чаще всего необходим полный ремонт в моторе из-за влияния детонации.

Диагностику и ремонт системы зажигания рекомендуется проводить в специализированных автосервисах

Работа системы зажигания инжекторного двигателя

Процесс воспламенения топливовоздушной смеси

Когда поршень сжимает топливовоздушную смесь, давление в камере сгорания достигает 20-40 бар, а температура смеси 400 — 600°С. Но чтобы смесь загорелась, т.е. произошел бы процесс горения этого недостаточно и нужно на нее воздействовать. Для этого служит искра, которая возникает между центральным и боковым электродами свечи зажигания. Но если искровой заряд будет маломощным, то возгорание может и не произойти.

Чтобы смесь поджигалась нужен очень мощный разряд. К примеру, для стехиометрической смеси он составляет 0.2 мДж, а для ‘бедной’ или ‘богатой’ смеси он должен быть равным 3.0 мДж. Необходимо, чтобы около искры находилось оптимальное количество топливовоздушной смеси. Именно это количество и поджигает всю оставшуюся смесь в цилиндре, а дальше начинается процесс сгорания топлива.

В системе зажигания автомобиля

присутствует катушка зажигания, которая накапливает энергию и передает ее на свечу зажигания для возникновения напряжения. Особенность катушки зажигания состоит в том, что напряжение, которая она создает, намного превышает величину пробоя в зазоре свечи зажигания. Катушки зажигания способны накапливать энергию в районе 60 — 120 мДж и обеспечивают напряжение равное 25 — 40 кВ.

Условия для качественного горения топлива:

• Достаточная продолжительность искрового разряда,
• Оптимальное распыление топливовоздушной смеси,
• Однородность топливовоздушной смеси,
• Стехиометрический состав топливовоздушной смеси.

На процесс горения также влияет величина искрового разряда между электродами свечи зажигания. Увеличение зазора способствует увеличению длины искры, что приводит к более лучшему процессу сгорания топлива. Величину зазора в свечи зажигания

надо выставлять согласно данным производителя мотора.

Угол опережения зажигания (УОЗ). Что это такое?

Три миллисекунды — именно столько проходит между моментом начала воспламенения смеси и ее полным сгоранием.

Читайте также: Устройство и техническое обслуживание системы охлаждения двигателя Д-240

При повышении частоты вращения коленвала время сгорания остается постоянным, но средняя скорость перемещения поршня возрастает. Это ведет к тому, что когда поршень отходит от ВМТ, сгорание смеси произойдет в большем объеме и давление газов на поршень уменьшиться. Из-за этого упадет мощность двигателя.

Кроме того, при одной и той же частоте вращения коленвала с увеличением нагрузки на двигатель момент воспламенения должен наступать позже. Это объясняется тем, что увеличивается количество горючей смеси, поступающей в цилиндры, и одновременно уменьшается количество примешиваемых к ней остаточных отработавших газов, вследствие чего повышается скорость сгорания. Искра должна возникнуть в тот момент, когда давление сгорания при разных рабочих режимах будет наиболее оптимальным.

Это вызывает необходимость воспламенять рабочую смесь с опережением (до прихода поршня к ВМТ) с таким расчетом, чтобы смесь полностью сгорела к моменту перехода поршнем ВМТ.

Момент зажигания является важным показателем в работе двигателя. От него зависит экономичность мотора, максимальная мощность и содержание вредных веществ в выхлопных газах.

В инжекторных моторах система самостоятельно рассчитывает угол опережения зажигания в зависимости от работы мотора в определенный период. Угол опережения зажигания определяется на основании скорости вращения коленвала, режима работы мотора и нагрузки на двигатель. На основании этих данных система управления двигателем подбирает оптимальный УОЗ.

Детонация двигателя. Что это такое?

Детонация — это непредсказуемые взрыв в моторе, который происходит в неположенное время и может загубить двигатель. Детонация возникает при высокой степени сжатия двигателя и носит опасный характер для мотора. Детонация бывает из-за самопроизвольного сгорания топливовоздушной смеси в камере сгорания.

Детонация свидетельствует о том, что момент зажигания очень ранний. Вследствие могут пострадать детали двигателя из-за повышенной температуры и давления паров. В первую очередь страдают поршни, прокладка головки цилиндров и головка в зоне клапанов. Детонация может приводить к ремонту двигателя.

Детонация мотора можно возникать:

• При большой нагрузки на двигатель и повышенных (близким к критическим) оборотов коленчатого вала.
• При разгоне. Она слышна как металлический звон и стуки в двигателе (‘стучат пальчики’). Она бывает при повышенной нагрузке, но при малых оборотах мотора. Именно она считается как самая опасная детонация, т.к. ее вовсе не слышно из-за повышенного шума мотора на больших оборотах.
• Из-за конструкции двигателя, а также от плохого топлива.

За счет чего он работает?

Инжекторные двигатели работают тактами; каждый такт обеспечивает операцию:

1. Заполнение горючим цилиндров.
2. Сжатие его поршнем для сгорания.
3. Рабочий ход — получение механической энергии путем детонации горючего вещества.
4. Вывод переработанного сырья в атмосферу.

Наиболее востребованными автопромом являются 4-х тактные ДВС на бензиновой тяге.На их примере изучим принцип работы инжекторного двигателя.

При первом такте поршень максимально опускается вниз — через клапан подается перемешанный с воздухом бензин. Далее, поршень поднимается до упора, закрывая клапан и сжимая смесь. После этого свеча отсекает искру — она запускает детонацию сдавленного вещества.

Повышение температуры в камере и образование газов продвигают поршень вперед, а коленвал за счет инерции возвращает его на верхнюю позицию. При высокой скорости оборотов давление нагнетается еще больше, открывается выходной клапан. Продукты переработки бензина устремляются к нему.

Для более рационального функционирования используется комплекс датчиков, которые определяют получаемую на механизмы нагрузку, рассчитывают порции компонентов детонирующей смеси для обеспечения движения с циклом, равным такту.

Программная «начинка» их устроена так, что каждый срабатывает параллельно режимам мотора, отслеживает изменения в циклах и подстраивается под них. Такая функциональность позволяет подстраивать расход горючего под индивидуальный стиль вождения, повысить КПД.

Признаки неисправности модуля зажигания

Перечень актуален лишь при условии, что остальные системы (свечи, форсунки, датчик положения коленвала, компрессия в цилиндрах, топливная система) исправны, и работают согласно установленным параметрам. Симптом неисправной свечи может не отличаться от банального пропадания контакта между модулем зажигания и высоковольтным кабелем.

• Троит двигатель. На самом деле причин множество, но основной виновник – наш модуль. Причем это может быть контактное явление, или поломка радиоэлемента. Явный признак выхода из строя катушки – сбои происходят в двух цилиндрах одновременно. То есть «не горят» свечи либо №№ 1 и 4, либо №№ 2 и 3.
• Тяга мотора заметно снизилась. Машина не троит, работает ровно, но разгон в горку или под нагрузкой происходит с ленцой.
• При резком ускорении происходит своеобразный провал тяги в двигателе. Как будто не хватает производительности бензонасоса. Если в бензобаке порядок – ищите причину в модуле зажигания.
• На холостом ходу плавают обороты (разумеется, при работающем РХХ).

Это интересно: Технические характеристики 4D56 2,5 л/95 л. с.

И разумеется, сигнализация «check engine». Если неисправность зафиксирована модулем ЭБУ, это хорошо для диагностики. Вы можете считать ошибки OBD любым доступным способом:

• с помощью кодов электронного одометра (при наличии такой опции);
• с помощью бортового компьютера, если в нем заложена функция раскодировки;
• любым диагностическим сканером, например – ELM327 в паре со смартфоном.

Если вы распознали коды ошибок, связанные с пропусками зажигания именно в паре свечей, вероятнее всего причина в неисправном модуле зажигания.

Источник https://tires-best.ru/novosti/sistema-zazhiganiya.html

Источник https://avistarpro.ru/novosti/sistema-zazhiganiya.html

Источник https://burforum.ru/remont/sistema-zazhiganiya-inzhektornogo-dvigatelya.html