Система зажигания двигателя (принцип работы)

• 11.11.2019 13:23
• Текст: Storm24.media

Система зажигания автомобиля

_____________________________________________________________________________________________________________________

Основным назначением системы зажигания автомобиля является подача искрового разряда на свечи зажигания в определённый такт работы бензинового двигателя. Для дизельных двигателей под зажиганием понимают момент впрыска топлива в такт сжатия. В некоторых моделях автомобилей система зажигания, а именно ее импульсы, подаются на блок управления погружным топливным насосом.

Систему зажигания, по мере своего развития, можно разделить на три типа. Контактная система зажигания, импульсы у которой создаются во время работы контактов на разрыв. Бесконтактная система зажигания, управляющие импульсы создаются электронным транзисторным управляющим устройством – коммутатором, (хотя правильно его назвать генератором импульсов).

Микропроцессорная система зажигания – это электронное устройство, которое управляет моментом зажигания, а также другими системами автомобиля. Для двухтактных двигателей, без внешнего источника питания используются системы зажигания типа магнето.

Основана на принципе создания ЭДС при вращении постоянного магнита в катушке зажигания по заднему фронту импульса.

Устройство системы зажигания

Схема системы зажигания: 1 – замок зажигания; 2 – катушка зажигания; 3 – распределитель, 4 – свечи зажигания; 5 – прерыватель, 6 – масса.

Все вышеперечисленные виды систем зажигания похожи между собой, отличаются только методом создания управляющего импульса. Так в систему зажигания входят:

1. Источник питания для системы зажигания, это аккумуляторная батарея (в момент запуска двигателя), и генератор (во время работы двигателя).
2. Выключатель зажигания – это механическое или электрическое контактное устройство подачи напряжения на систему зажигания, или по-другому – замок зажигания. Как правило, выполняет две функции: подачи напряжения на бортовую сеть и систему зажигания, подачи напряжения на втягивающее реле стартера автомобиля.
3. Накопитель энергии – узел предназначенный для накопления, преобразования энергии достаточной для возникновения электрического разряда между электродами свечи зажигания. Условно накопители энергии можно разделить на индуктивный и емкостный.
   1. Простейший индуктивный накопитель – это катушка зажигания, которая представляет собой автотрансформатор, первичная обмотка у него подключается к плюсовому полюсу и через устройство разрыва к минусовому. Во время работы устройства разрыва, например кулачков зажигания, в первичной обмотке возникает напряжение самоиндукции. Во вторичной обмотке образуется повышенное напряжение, достаточное для пробоя воздушного зазора свечи.
   2. Емкостный накопитель представляет собой емкость, которая заряжается повышенным напряжением и в нужный момент отдает свою энергию на свечу зажигания
4. Свечи зажигания, представляют собой устройство с двумя электродами находящимися друг от друга на расстоянии 0,15-0,25 мм. Это фарфоровый изолятор, насаженный на металлическую резьбу. В центре находится центральный проводник, который служит электродом, вторым электродом является резьба.
5. Система распределения зажигания предназначена для подачи в нужный момент энергии от накопителя к свечам зажигания. В состав системы входят распределитель, и(или) коммутатор, блок управления системой зажигания.
   1. Распределитель зажигания (трамблёр) – устройство распределения высокого напряжения по проводам, ведущим к свечам цилиндров. Обычно в распределителе собран и кулачковый механизм. Распределение зажигания может быть механическим и статическим. Механический распределитель представляет собой вал, который приводится в действие от двигателя и при помощи «бегунка» распределяет напряжение по высоковольтным проводам. Статическое распределение зажигания подразумевает под собой отсутствие вращающихся деталей. При таком варианте катушка зажигания присоединятся непосредственно к свече, а управление происходит от блока управления зажиганием. Если, например, двигатель автомобиля имеет четыре цилиндра, то и катушек будет четыре. Высоковольтные провода в данной системе отсутствуют.
   2. Коммутатор – электронное устройство для генерации импульсов управления катушкой зажигания, включается в цепь питания первичной обмотки катушки и по сигналу от блока управления разрывает питание, в результате чего возникает напряжение самоиндукции.
   3. Блок управления системой зажигания – микропроцессорное устройство, которое определяет момент подачи импульса в катушку зажигания, в зависимости от данных датчиков положения коленвала, лямбда-зондов, температурных датчиков и датчика положения распредвала.
6. Высоковольтный провод – это одножильный провод с повышенной изоляцией. Внутренний проводник может иметь форму спирали, для исключения помех в радиодиапазоне.

Принцип работы системы зажигания

Рассмотрим принцип действия классической системы зажигания. При вращении вала привода трамблёра в действие приводятся кулачки, которые «разрывают» подаваемые на первичную обмотку автотрансформатора (бобину) 12 вольт.

При пропадании напряжения на трансформаторе, в обмотке появляется ЭДС самоиндукции, соответственно на вторичной обмотке возникает напряжение порядка 30000 вольт.

Высокое напряжение подается в распределитель зажигания (бегунок), который вращаясь попеременно подает напряжение на свечи в зависимости от такта работы двигателя внутреннего сгорания. Высокого напряжения достаточно для пробоя искровым разрядом воздушного зазора между электродами свечи зажигания.

Опережение зажигания нужно для более полного сгорания топливной смеси. Из-за того, что топливо сгорает не сразу, поджечь его необходимо немного раньше, до прихода в ВМТ. Момент подачи искры должен быть точно отрегулирован, потому что в ином случае (раннее или позднее зажигание) двигатель потеряет свою мощность, возможна повышенная детонация.

Система зажигания автомобиля: предназначения, устройство, принцип работы –

Система зажигания авто предопределена для создания искрового разряда, распределения его по свечам зажигания и все это в подходящий момент работы мотора. В определенных моделях авто импульсы системы поступают на блок управления с помощью погружного топливного насоса. В дизельных моторах зажигание случается во время впрыска топливной смеси при такте сжатия.

Система зажигания бывает трех типов:

• Контактная. Появление импульсов осуществляется в тот миг, когда контакты находятся в стадии разрыва.
• Бесконтактная. Появлению импульсов способствует коммутатор (генератор импульсов).

• Микропроцессорная. Механизм представляет собой электронный прибор, управляющий моментом воспламенения искры, а также и другими системами транспортного средства.

В двухтактных силовых агрегатах, для работы которых не нужен внешний источник питания, устанавливают системы от магнето.

Магнето – это самостоятельное устройство, которое объединяет источник тока и катушку зажигания.

Все эти системы используют единый принцип для своей работы, а отличаются лишь методом образования управляющего импульса.

Строение системы зажигания:

1. Источник питания. Во время запуска двигателя машины источником питания служит аккумулятор, а во время его эксплуатации – генератор авто.
2. Замок зажигания — приспособление, благодаря которому осуществляется передача напряжения. Выключатель (замок зажигания) есть механический либо электрический.
3. Накопитель энергии.

Это устройство, главная роль которого в накоплении и преобразовании энергии в достаточном количестве для образования разряда меж электродами свечки зажигания. В устройстве современных автомобилей применяются такие накопители: емкостные, индуктивные.

Первый вид накопителя представлен в виде емкости, использующей высокое напряжение для накапливания заряда, который в виде энергии поступает в определенное время на свечку. Второй вид накопителя, то есть накопитель индуктивный имеет вид катушки зажигания. Сначала первичная обмотка подсоединяется к плюсовому полюсу, а через прибор разрыва – к минусовому.

Работающее устройство разрыва способствует появлению напряжения самоиндукции в обмотке. Относительно вторичной обмотки, то в ней появляется напряжение в количестве достаточном для того чтобы пробить воздушный зазор свечки.
Свечки зажигания.

Каждая свеча – это приспособление в виде изолятора из фарфора, накрученного на металлическую резьбу и имеющего два электрода, расположенные в интервале от 0,15 до 0,25 мм один от другого. Первым электродом является центральный проводник, а вторым – резьба металлическая.

Система распределения зажигания.

Предназначение системы – снабжение в необходимое мгновение энергией свечки зажигания. Она состоит из: распределителя (коммутатора), а также блока управления.

Распределитель зажигания – это приспособление, распределяющее высокое напряжение по электропроводам, подсоединенным к свечкам цилиндра.

Этот процесс может иметь статическую или механическую природу. Статический распределитель не имеет в своей конструкции вращающихся деталей. В этом случае катушка зажигания прикрепляется прямо к свечке, а управление процессом осуществляется не чем иным как блоком управления зажиганием.

Силовой агрегат, имеющий четыре цилиндра, будет иметь в своей конструкции и 4 катушки. Высоковольтные провода в этой системе не применяются. Что касается механического распределителя зажигания, то это устройство представлено в виде вала, запуск которого осуществляется при запуске двигателя, а распространение напряжения по проводам осуществляется с помощью специального «бегунка».

Коммутатор – это электронное приспособление, которое применяется для создания импульсов, приводящих в действие автотрансформатор (катушку).

Блок управления системой зажигания существует в виде микропроцессорного механизма, который устанавливает тот момент, когда нужно подать импульс в катушку. При этом учитываются показатели лямбда-зондов, коленвала, распредвала, температурные показатели.

Особенность функционирования

Система зажигания классическая функционирует следующим образом. Кулачки, активировавшиеся с помощью обращения вала привода трамблера, создают «разрыв», передаваемый на первичную обмотку авторансформатора заряд в размере 12 вольт.

После исчезновения напряжения в обмотке образовывается ЭДС самоиндукции, а в обмотке вторичной зарождается напряжение в размере около 30 тысяч вольт. Далее высокое напряжение появляется в распределителе, а потом расходится на свечки в том количестве, которое требуется во время периода работы силового агрегата.

В этом случае такого напряжения вполне достаточно для того чтобы пробить искровым зарядом зазор воздуха между электродами свечек зажигания.

Для полного перегорания топлива необходим процесс опережения зажигания. Учитывая то, что топливная смесь перегорает не сразу, ее нужно зажечь немного заранее. Миг подачи искры должен быть четко отрегулирован, ведь в случае несвоевременного зажигания может иметь место потеря мощности двигателя, повышенная детонация.

Система зажигания бензиновых двигателей автомобиля

Система зажигания предназначена для поджигания топливовоздушной смеси в бензиновых и газовых двигателях внутреннего сгорания. Поджог осуществляется за счет электрического разряда между электродами свечи при подведении к ней напряжения в 18000 – 20000 Вольт.

Основные составные части системы зажигания (каждый из элементов описан подробно ниже):

• выключатель зажигания;
• катушка зажигания;
• прерыватель-распределитель;
• регуляторы опережения зажигания;
• свечи зажигания;
• провода, соединяющие данные элементы.

Система зажигания с распределителем

На рисунке 10.6 приведена типичная схема системы зажигания с распределителем.

Рисунок 10.6 Контактная система зажигания двигателя с распределителем.

Выключатель зажигания

Выключатель зажигания собран в сборе с замком зажигания. Основная функция данного выключателя — запитывание потребителей электрическим током от источников питания. Система зажигания в целом — это тоже потребитель электротока. Как видно из схемы ниже, через выключатель от источника питания запитывается первичная обмотка катушки зажигания.

Катушка зажигания

По сути, катушка зажигания — это трансформатор, который преобразует низкое напряжение от бортовых источников питания (12 В) в напряжение, достаточное для получения мощной искры между электродами свечи, необходимой для поджигания топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя. Достаточное напряжение – это 20 – 30, а то и 60 тысяч вольт.

Для такого рода преобразования в корпусе катушки имеются две обмотки – первичная и вторичная, а также сердечник. Каждая обмотка имеет различное количество витков и сечение проводов.

Когда вы поворачиваете ключ и включаете зажигание от аккумуляторной батареи, электрический ток поступает на первичную обмотку и через контакты замыкается на «массу». При прохождении через первичную обмотку тока вокруг катушки создается электромагнитное поле.

Как только контакты разомкнутся и течение тока через первичную катушку резко прекратится, во вторичной катушке возникнет необходимое напряжение и ток.

И уже ток в 30 и более тысяч вольт от вторичной обмотки катушки зажигания потечет через распределитель к свече зажигания.

Прерыватель-распределитель

Прерыватель-распределитель (в простонародии — «трамблер») предназначен для того, чтобы прерывать и распределять: прерывать — ток, текущий через первичную обмотку катушки зажигания, распределять – ток от вторичной катушки зажигания между свечами зажигания в той последовательности, которая предусмотрена порядком работы двигателя. В центр крышки распределителя подсоединен высоковольтный провод от вторичной обмотки катушки зажигания, а по периметру крышки расположены выводы, которые через высоковольтные провода соединены со свечами зажигания.

Прерыватель может быть контактным и бесконтактным. В контактном прерывателе разрыв цепи первичной обмотки катушки зажигания происходит за счет контактов, что очень ненадежно.

Примечание
Причина ненадежности контактов в том, что исчезающее магнитное поле пересекает витки не только вторичной, но и первичной обмотки, вследствие чего в ней возникает ток самоиндукции и напряжение около 250-300 вольт.

Это приводит к искрению и обгоранию контактов, кроме того, замедляется прерывание тока в первичной обмотке, что приводит к уменьшению напряжения во вторичной обмотке. Конечно, это решается установкой конденсатора (обычно емкостью в 0,25 мкф).

Однако все-таки имеет место такое явление, как эрозия – постепенное разрушение поверхности контактов, вследствие которого контакты прилегают неплотно и понижается напряжение, возникающее во вторичной обмотке катушки зажигания.

Чтобы исключить механическую составляющую прерывателя, вместо контактов установили специальное устройство, называемое датчиком Холла. Никаких контактов, только управляющие импульсы, которые контролируют работу катушки зажигания.

Регуляторы опережения зажигания

Для того чтобы топливовоздушная смесь успела сгореть, пока поршень движется от верхней мертвой точки к нижней, ее необходимо поджигать немного раньше. Основным показателем момента зажигания является угол опережения зажигания, который говорит нам о том, за сколько градусов до ВМТ на такте сжатия возникнет пробой между электродами свечи.

В распределителях описанного выше типа изменение угла опережения зажигания осуществляется механическим путем — проворачиванием контактов относительно приводного вала в ту или иную сторону.

Свечи зажигания

Элемент, благодаря которому в цилиндре поджигается топливовоздушная смесь, называется свечой зажигания. Устройство этого элемента простейшее (смотрите рисунок 10.

7): корпус с нарезанной резьбой и электродом (отрицательным, так как контактирует с «массой» — головкой блока цилиндров), изолятор, внутри которого проходит положительный электрод.

К этому электроду с одной стороны через наконечник подсоединен высоковольтный провод системы зажигания. Положительный электрод расположен рядом с отрицательным электродом (воздушный зазор между ними составляет 0,8-1,2 мм — в зависимости от модели свечи).

Когда от распределителя зажигания высоковольтный разряд по проводу подводится к положительному электроду, воздушный зазор пробивается, то есть возникает искра — довольно мощная, чтобы поджечь топливовоздушную смесь.

Рисунок 10.7 Свеча зажигания.

Микропроцессорная система зажигания

Как уже не раз было сказано, развитие автомобилестроения движется семимильными шагами и на смену системе зажигания с распределителем пришли микропроцессорные системы.

В них нет каких-либо вращающихся и подвижных частей (смотрите рисунок 10.

8), но есть катушки зажигания (все чаще — по катушке на каждый цилиндр), электронный блок управления (с интегрированным блоком зажигания) и коммутатор (если блок катушки зажигания один) или коммутаторы (если катушек зажигания несколько).

Рисунок 10.8 Система зажигания с микропроцессорным управлением.

В электронный блок управления стекаются данные от ряда датчиков, обрабатывая которые ЭБУ выдает управляющий сигнал на коммутатор (или коммутаторы), определяющий, в какой момент поджечь в цилиндре топливовоздушную смесь.

Получение каждого искрового разряда производится по электронным сигналам с очень высокой точностью и без использования каких-либо подвижных частей.

Во многих двигателях искра образуется не только во время такта сжатия (это значит, что каждая свеча генерирует искровой разряд каждый раз, когда поршень доходит до ВМТ). Содержание вредных компонентов в отработавших газах при этом несколько снижается.

Контактная система зажигания: полное описания принципа работы

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,
• 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.

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

Схема контактной системы зажигания

• Замок зажигания. Замок зажигания обычно располагается на рулевой колонке или панели управления. Он контролирует протекание тока между аккумулятором и системой зажигания.
• Аккумулятор. Когда двигатель не работает, источником электричества является аккумулятор. Он также дополняет электричество, вырабатываемое генератором,если тот выдает менее 12 вольт.
• Распределитель. Распределитель направляет поток тока высокого напряжения от катушки через ручку распределителя зажигания по очереди к каждой из свечей зажигания.
• Конденсатор. На корпусе распределителя зажигания крепится устройство под названием конденсатор. Оно обеспечивает отсутствие искры между разомкнутыми контактами прерывателя, что привело бы к обгоранию поверхности контактов.
• Свеча зажигания. Ток высокого напряжения проходит по центральному электроду свечи. Затем, в зазоре между центральным и боковым электродами образуется искра, поджигающая топливную смесь в цилиндре.
• Привод. Обычно распределитель приводится напрямую от распредвала. Скорость его вращения составляет 1/2 скорости вращения коленвала.
• Катушка. Катушка состоит из металлического корпуса, в котором находятся 2 изолированных обмоточных провода, намотанных на сердечник из мягкой стали. Сжатие магнитных полей вокруг первичной обмотки создает во вторичной обмотке ток высокого напряжения, который через распределитель идет к свечам зажигания.

Принцип работы контактной системы зажигания

Принцип работы контактной системы заключается в осуществлении сбора и преобразования катушкой зажигания низкого напряжения (12V) электросети авто у высокое напряжение (до 30 тыс.

вольт), после чего осуществлять передачу и распределение напряжения к свечам зажигания, дабы в нужный момент создать искрообразование на свече.

Перераспределение большого напряжения по цилиндрам производится через контакты.

Механическим прерывателем осуществляется непосредственное управление процессом накопления энергии (первичного контура) и замыкание/размыкание питания первичной обмотки.

Таким образом, суть работы контактной системы заключается в следующих этапах:

1. Когда водитель поворачивает ключ в замке зажигания, ток низкого напряжения АКБ поступает на первичную обмотку катушки зажигания.
2. Появившийся на первичной обмотке ток, образовывает магнитное поле.

За счет того, что проворачивается двигатель (первоначально от стартера) контакты кулачкового прерывателя периодически размыкаются.

В момент размыкания цепи первичной обмотки, исчезает и магнитное поле, но за счет силовых линий, пересекающих витки первичной и вторичной обмоток, во вторичной обмотке индуцируется ток высокого напряжения, а в первичной явление самоиндукции (напряжение не более 300 вольт).

Образовавшийся импульс тока высокого напряжения поступает на крышку распределителя.

Где за счет контактов происходит распределение тока на каждую свечу зажигания.

Искровой разряд между электродами свечи, воспламеняет топливно-воздушную смесь в цилиндре двигателя.

Использование такого вида зажигания осуществляется на классических отечественных авто и некоторых старых иномарках.

Ток самоиндукции появляется не только на вторичной, но и на первичной обмотке, что приводит к обгоранию контактов и искрению.

Возможные причины:

• плохой контакт или его обрыв в цепи низкого напряжения;
• недостаточный зазор между контактами прерывателя (обгорают);
• выход из строя катушки зажигания, конденсатора, крышки распределителя (трещины или обгорание), пробой ВВ проводов или самих свечей.

Методы устранения поломки:

• проверка цепей высокого и низкого напряжения;
• регулирование зазора контактов прерывателя;
• произведение замены неисправных элементов системы зажигания.

2. Двигатель работает с перебоями

Возможные причины:

• выход из строя свечи;
• нарушение зазора между электродами свечи или в контактах прерывателя;
• повреждена крышка распределителя или его ротор;
• неправильно установлен или сбился угол опережения зажигания.

Методы устранения поломки:

• проверка и регулировка угла зажигания;
• замена неисправных элементов;
• установка требуемых зазоров на свечи и контактах прерывателя.

Подпишись на наш канал в Яндекс.Дзене

Еще больше полезных советов в удобном формате

Не нашли ответ на свой вопрос?

Спрашивайте в комментариях. Ответим обязательно!

Система зажигания:описание,принцип работы,устройство,фото,видео

Главной функцией системы зажигания в бензиновом двигателе, является подача искры на свечи зажигания во время определенного такта его работы. Система зажигания дизельного двигателя устроена по-другому, оно происходит момент, когда топливо впрыскивается в такт сжатия.

Система зажигания

Система зажигания автомобиля — это достаточно сложная совокупность приборов, отвечающая за появление искры в тот момент, который соответствует режиму работы силовой установки. Данная система является частью электрооборудования.

Самые первые двигатели, такие как агрегат Даймлера, в качестве системы для зажигания применяли калильную головку – это первое устройство системы зажигания, которое не лишено было недостатков.

Их суть заключалась в том, что воспламенение осуществлялось в самом конце такта, так как камера раскалялась до достаточно высокой температуры.

Перед стартом всегда нужно было прогреть саму калильную головку и только потом запускать двигатель. В дальнейшем головка разогревалась за счет поддержания температуры от сгораемого топлива.

В современных условиях такой принцип системы зажигания может использоваться только в микродвигателях, применяемых в моделях авто и прочей техники, используемой ДВС. Такое исполнение позволяет уменьшить габаритные размеры, но при этом вся конструкция может быть дороже.

В небольших моделях это малозаметно, а вот в полноразмерном автомобиле может очень сильно сказаться на цене. Во всех авто схема системы зажигания практически одинаковая. Некоторые отличия диктуются только видом исполнения.

Виды систем зажигания

В зависимости от того, как происходит процесс образования искры, выделяют несколько систем: бесконтактная (с участием транзистора), электронная (с помощью микропроцессора) и контактная.

В бесконтактной схеме, для взаимодействия с датчиком импульсов, использован транзисторный коммутатор, выполняющий функцию прерывателя. Высокое напряжение регулирует механический распределитель.

Электронная система зажигания двигателя накапливает и распределяет электрическую энергию с помощью электронного блока управления. Ранее конструктивная особенность этого варианта позволяла электронному блоку отвечать одновременно за систему зажигания и за систему впрыска топлива. Сейчас система зажигания является элементом системы управления двигателем.

В контактной системе электрическая энергия распределяется с помощью механического устройства – прерывателя-распределителя. Дальнейшим ее распространением занимается контактная транзисторная система.

Устройство системы зажигания

Схема системы зажигания: 1 — замок зажигания; 2 — катушка зажигания; 3 — распределитель, 4 — свечи зажигания; 5 — прерыватель, 6 — масса.

Все вышеперечисленные виды систем зажигания похожи между собой, отличаются только методом создания управляющего импульса. Так в систему зажигания входят:

1. Источник питания для системы зажигания, это аккумуляторная батарея (в момент запуска двигателя), и генератор(во время работы двигателя).
2. Выключатель зажигания – это механическое или электрическое контактное устройство подачи напряжения на систему зажигания, или по-другому – замок зажигания. Как правило, выполняет две функции: подачи напряжения на бортовую сеть и систему зажигания, подачи напряжения на втягивающее реле стартера автомобиля.
3. Накопитель энергии – узел предназначенный для накопления, преобразования энергии достаточной для возникновения электрического разряда между электродами свечи зажигания. Условно накопители энергии можно разделить на индуктивный и емкостный.
   1. Простейший индуктивный накопитель – это катушка зажигания, которая представляет собой автотрансформатор, первичная обмотка у него подключается к плюсовому полюсу и через устройство разрыва к минусовому. Во время работы устройства разрыва, например кулачков зажигания, в первичной обмотке возникает напряжение самоиндукции. Во вторичной обмотке образуется повышенное напряжение, достаточное для пробоя воздушного зазора свечи.
   2. Емкостный накопитель представляет собой емкость, которая заряжается повышенным напряжением и в нужный момент отдает свою энергию на свечу зажигания
4. Свечи зажигания, представляют собой устройство с двумя электродами находящимися друг от друга на расстоянии 0,15-0,25 мм. Это фарфоровый изолятор, насаженный на металлическую резьбу. В центре находится центральный проводник, который служит электродом, вторым электродом является резьба.
5. Система распределения зажигания предназначена для подачи в нужный момент энергии от накопителя к свечам зажигания. В состав системы входят распределитель, и(или) коммутатор, блок управления системой зажигания.
   1. Распределитель зажигания (трамблёр) – устройство распределения высокого напряжения по проводам, ведущим к свечам цилиндров. Обычно в распределителе собран и кулачковый механизм. Распределение зажигания может быть механическим и статическим. Механический распределитель представляет собой вал, который приводится в действие от двигателя и при помощи «бегунка» распределяет напряжение по высоковольтным проводам. Статическое распределение зажигания подразумевает под собой отсутствие вращающихся деталей. При таком варианте катушка зажигания присоединятся непосредственно к свече, а управление происходит от блока управления зажиганием. Если, например, двигатель автомобиля имеет четыре цилиндра, то и катушек будет четыре. Высоковольтные провода в данной системе отсутствуют.
   2. Коммутатор – электронное устройство для генерации импульсов управления катушкой зажигания, включается в цепь питания первичной обмотки катушки и по сигналу от блока управления разрывает питание, в результате чего возникает напряжение самоиндукции.
   3. Блок управления системой зажигания – микропроцессорное устройство, которое определяет момент подачи импульса в катушку зажигания, в зависимости от данных датчиков положения коленвала, лямбда-зондов, температурных датчиков и датчика положения распредвала.
6. Высоковольтный провод — это одножильный провод с повышенной изоляцией. Внутренний проводник может иметь форму спирали, для исключения помех в радиодиапазоне.

Принцип работы системы зажигания

Рассмотрим подробнее распределитель зажигания, чтобы определить технологию направления электрического импульса на каждый цилиндр отдельно. Сняв крышку трамблера можно увидеть вал с пластиной в центре и расположенные по кругу медные контакты.

Эта пластина и есть бегунок, он обычно пластиковый или текстолитовый и в нем стоит предохранитель. Медный наконечник с одного края бегунка по очереди касается медных контактов, раздавая электрические разряды на провода к цилиндрам в необходимое время такта работы двигателя.

Пока бегунок совершает свое движение от одного контакта к другому, в цилиндрах готовится новая порция горючей смеси для воспламенения.

Чтобы исключить постоянную подачу тока, в трамблер устанавливается прерыватель – контактная группа. Кулачки расположены на валу эксцентрично, и при вращении замыкают и размыкают электрическую сеть.

Необходимым условием правильной работы и эффективного сгорания смеси является произошедшее строго в определенный момент самовозгорание. Процесс возгорания очень сложен с технической точки зрения, так как в цилиндрах образуется большое количество дуговых разрядов, которые зависят от оборотов двигателя.

Разряды должны быть так же равны определенным значениям: от 0,2 мдж и выше (в зависимости от топливной смеси). В случае недостаточной энергии, смесь не загорится, и появятся перебои в работе двигателя, он может не запуститься или заглохнуть.

Работа катализатора так же зависит от исправности системы зажигания двигателя. Если система работает с перебоями, остатки топлива будут попадать в катализатор и догорать там, что приведет к перегреву и прогоранию металла катализатора как снаружи, так и выходу из строя внутренних перегородок.

Прогоревший внутри катализатор не сможет выполнять свои функции и потребуется замена.

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.

Выводы

Все системы, используемые для воспламенения топливной смеси, хороши в определенных областях машиностроения. Все не лишены своих недостатков. Не всегда нужно создавать сложную и высоконадежную систему, иногда гораздо дешевле использовать простые и более дешевые.

Нет необходимости устанавливать дорогую систему зажигания на автомобиль, который по своей стоимости гораздо ниже, чем остальные в его классе. Такими действиями можно только поднять его стоимость, но качество, к сожалению, останется прежним.

Зачем что-то менять, если работа системы зажигания показала только лучшие результаты на многих тестах?

Автоазбука: типы и принцип действия системы зажигания

Автомобильные бензиновые инжекторные и дизельные моторы не могут работать при неисправностях в работе системы зажигания. Если хотя бы один составляющий элемент СЗ по каким-то причинам выходит из строя, это приведет к некорректной работе мотора в целом. Для начала рассмотрим основные характеристики СЗ, начнем с предназначения.

Предназначение и функции

Предназначение СЗ заключается в подаче высоковольтного разряда (искры) на свечи в определенный так работы двигателя автомобиля. В частности, речь идет о бензиновых силовых агрегатах. Что касается дизельных моторов, то в данном случае под зажигание подразумевают момент впрыска горючего и такт сжатия.

Если с назначением все понятно, то перейдем к видам:

1. Контактные СЗ, в данном случае процесс управления за процедурой накопления и распределения высоковольтного разряда по цилиндрам производится с помощью распределительного механизма. Более совершенствованные контактные СЗ стали транзисторными, в них в первичной цепи катушки используется специальный транзисторный коммутатор.
2. Бесконтактные СЗ. В таких системах управление зарядом осуществления с помощью транзисторного коммутатора, который взаимодействует с бесконтактным датчиком Холла. Многоискровое коммутаторное устройство используется в качестве прерывателя, а процесс распределения энергии производится с помощью механического распределительного узла.
3. Электронные СЗ. В таких системах применяются специальные управляющие модули, которые осуществляют накопление и дальнейшее распределение разряда одно- или двухконтурной СЗ.

Конструкция

Теперь перейдем к вопросу конструкции СЗ:

1. Основным элементом считается источник питания, используется батарейное устройство (АКБ), а также генераторный узел. Первый применяется для запуска мотора, а второй — для питания оборудования во время езды.
2. Выключатель, то есть замок, в который водитель вставляет ключ. Этот механизм используется для подачи напряжения на электросеть авто, а также на втягивающее реле стартерного узла.
3. Катушка или модуль зажигания. Этот элемент используется непосредственно для накопления, а также дальнейшего преобразования электрической энергии в высоковольтный разряд. Накопители могут быть емкостными или индуктивными.
4. Не менее важный элемент — это свечи. Эти элементы представляют собой устройства, оснащенные электродами, их количество может варьироваться в зависимости от типа свечей и их производителя. На центральной части конструкции расположен специальный проводниковый элемент.
5. Механизм распределения. Его предназначение заключается в подачи высоковольтного заряда на определенный цилиндр в определенное время, то есть в самый оптимальный момент. Такие механизмы состоят из распределительных устройств (трамблеров), коммутаторов и управляющих модулей, но их состав может быть разным в зависимости от типа СЗ.
6. Высоковольтные провода. По сути, это одножильный кабель, оснащенный надежной изоляцией. Проводник, расположенный внутри изоляции, может быть выполнен в виде спирали, это позволят предотвратить образование помех в радиодиапазоне.

Принцип работы и порядок зажигания

Как работает СЗ:

1. На первом этапе происходит накопление электрической энергии, а также дальнейшая подача заряда нужного уровня.
2. Далее, осуществляется преобразование накопленной энергии в высоковольтный разряд.
3. На следующем этапе осуществляется распределение заряда по цилиндрам. Здесь же следует упомянуть о порядке. Порядок зажигания — это процесс подачи заряда на определенные цилиндры, данный параметр определяется производителем для каждого конкретного автомобиля. К примеру, в отечественных ВАЗ 2109 порядок такой — сначала заряд подается на первый цилиндр, затем на третий, четвертый, а потом на второй.
   В Газелях порядок немного другой — сначала в работу вступает первый цилиндр, затем второй, потом четвертый и третий. Если вам нужно точно узнать о порядке работы цилиндров, уточните эту информацию в сервисной книжке.
4. Далее, с помощью свечей в цилиндрах образовывается искра.
5. На завершающем этапе осуществляется возгорание топливовоздушной смеси, что приводит к запуску силового агрегата (автор видео — Михаил Нестеров).

Следует отметить, что на каждом из этапов важно, чтобы все компоненты системы работали слаженно, только это позволит добиться наиболее эффективной работы.

Характерные неисправности зажигания двигателя

Поскольку по своей конструкции СЗ — это достаточно сложная система, выход из строя одного из ее компонентов может привести к невозможности запуска мотора.

Если двигатель не запускается, причины могут быть следующими:

1. Окислились контакты на прерывателе, возможно, между ними отсутствует зазор. В данном случае люфт следует отрегулировать, а сами контакты качественно очистить.
2. Произошло замыкание на массу конденсаторного элемента или проводки контактов. Замыкание необходимо устранить для ликвидации неисправности, а конденсаторный компонент — поменять на работоспособный. Также причина может заключаться в его пробое.
3. Произошел обрыв в электроцепи высоковольтного напряжения катушки, на ней могла появиться трещина. В данном случае катушка подлежит замене.
4. В некоторых случаях причина кроется в неправильной установке момента, тогда его следует проверить и при необходимости — отрегулировать.
5. Еще одна проблема — не включается замок, она актуальна для авто с замком, в машинах, где запуск мотора осуществляется путем нажатия на кнопку, такой проблемы не бывает. Необходимо полностью снять и разобрать механизм, зачистить его, а если нужно — поменять контактную группу (автор видео — канал Мир Матизов).

Если силовой агрегат функционирует неустойчиво на небольших и средних оборотах, причины могут быть такими:

1. На крышке трамблера появилась трещина, загрязнился роторный механизм. Устройство необходимо протереть, а если трещина серьезная — то крышка подлежит замене.
2. Заедает уголек крышки или этот компонент износился. Если есть возможность, то заедание следует устранить, а уголек можно поменять.
3. Перегорело сопротивление, неисправность решается путем замены.
4. Еще одна причина — пробой изоляции высоковольтных проводов. Неисправность нельзя решить путем дополнительного изолирования провода изолентой, это не тот случай. Нужно точно убедиться в том, что пробой имеет место, если есть необходимость, провод следует поменять.
5. На свечах по каким-то причинам уменьшился или увеличился зазор, также сами свечи могли замаслиться. Если проблема в зазоре, то его следует отрегулировать. В том случае, если электроды перегорели, то свечи подлежат замене. Проблема замасливания решается путем очистки свечей, но также следует определить причину, по которым это произошло.
6. Произошло подгорание распределительной пластины роторного механизма. В данном случае пластина подлежит очистке.

Фотогалерея «Неисправности СЗ»

Может быть такое, что мотор не позволяет развивать полную мощность, при этом нет приемистости двигателя, в некоторых случаях проблема может сопровождаться стуком поршневых колец.

1. На прерывательном механизме ослабла пружина подвижного контакта, можно попытаться произвести регулировку ее натяжения либо просто поменять.
2. Выставлено позднее или ранее зажигание, необходимо его отрегулировать.
3. Произошли перебои в образовании искры между электродами. Такая проблема, как правило, требует полной замены вышедшей из строя свечи.
4. Если причина неисправности заключается в износе подшипниковых элементов прерывателя распределителя, то эти детали также полежат замене, поскольку отремонтировать их не получится.
5. Проблема может быть обусловлена износом втулки подвижного контакта на прерывательном механизме. Необходимо произвести диагностику, а если есть необходимость, полностью поменять стойку с контактами.

Видео «Самостоятельно чистим свечи»

Как в домашних условиях произвести очистку свечей зажигания — подробная инструкция с описанием основных нюансов приведена в ролике ниже (автор видео — Oleg Ars).

Устройство автомобилей

В двигателях с принудительным воспламенением рабочей смеси, к которым относятся бензиновые и газовые двигатели, применяется система зажигания, т. е. система, обеспечивающая поджог топливовоздушной смеси перед началом рабочего хода поршня в конце такта сжатия.

Система зажигания двигателя предназначена для генерации импульсов высокого напряжения, вызывающих вспышку рабочей смеси в камере сгорания, синхронизацию этих импульсов с фазой двигателя и распределение импульсов по цилиндрам двигателя.

Воспламенение горючей смеси в камере сгорания автомобильного бензинового или газового двигателя осуществляется посредством электрического разряда, возникающего между электродами свечи зажигания, ввернутой в головку блока цилиндров.

Бесперебойное искрообразование между электродами свечи зажигания происходит при высоком напряжении (8…30 тыс. вольт). На прогретом двигателе к моменту искрообразования рабочая смесь сжата и имеет высокую температуру, близкую к температуре воспламенения, поэтому для ее воспламенения требуется искровой разряд небольшой мощности.

Однако имеется ряд режимов работы двигателя, когда требуется очень мощная искра. К таким режимам относятся:

• пусковой режим;
• работа на бедных смесях при частичном открытии дроссельной заслонки;
• работа на холостом ходу;
• работа при резких открытиях дросселя.

Электрическая искра вызывает появление в ограниченном объеме рабочей смеси первых активных центров, от которых начинается развитие бурно протекающей химической реакции окисления топлива (т. е.

его горения), сопровождающейся выделением тепла.

От мощности искры и момента зажигания рабочей смеси в значительной мере зависят экономичность и устойчивость работы двигателя, а также токсичность отработавших газов.

Требования, предъявляемые к системе зажигания

Учитывая условия, в которых работают двигатели внутреннего сгорания, к системам зажигания предъявляются следующие требования:

• система зажигания должна создавать напряжение, достаточное для пробоя искрового промежутка (зазора) свечи зажигания, обеспечивая при этом бесперебойное искрообразование на всех режимах работы двигателя;
• искра, образующаяся между электродами свечи зажигания, должна обладать достаточной энергией и продолжительностью действия для воспламенения рабочей смеси при всех возможных режимах работы двигателя;
• момент зажигания должен быть строго определенным и соответствовать условиям работы двигателя;
• работа всех элементов системы зажигания должна быть надежной при высоких температурных и механических нагрузках, которые испытывает двигатель;
• электроды свечи зажигания в процессе работы не должны подвергаться значительной эрозии.

Напряжение, необходимое для пробоя искрового промежутка свечи зажигания, зависит от многих факторов, таких как давление, температура и состав рабочей смеси; расстояние между электродами свечи зажигания (зазор); материал и температура электродов; полярность высокого напряжения.
Так, при пуске холодного двигателя пробивное напряжение достигает 16…30 тыс. вольт и более, а при работе прогретого двигателя достаточно 10…12 тыс. вольт.

Воспламенение смеси должно осуществляться в точно определенный момент относительно достижения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ). Это обусловлено тем, что смесь сгорает не мгновенно, а в течение некоторого, пусть даже короткого, промежутка времени.

Если воспламенение происходит позднее, чем нужно, то смесь сгорает в процессе такта расширения (рабочего хода), и догорает в выпускном трубопроводе. В результате уменьшается среднее давление газов в процессе рабочего хода поршня, и, соответственно, снижается мощность двигателя.

Кроме того, происходит перегрев деталей системы выпуска отработавших газов и увеличивается количество вредных веществ, выбрасываемых в окружающую среду.

При слишком раннем воспламенении рабочая смесь вспыхивает до прихода поршня в ВМТ, из-за чего поршень испытывает сильные встречные удары от детонирующего топлива, сопровождающиеся звонким металлическим стуком в двигателе. Раннее воспламенение уменьшает мощность и КПД двигателя и приводит к быстрому износу деталей кривошипно-шатунного механизма (КШМ), особенно поршневой группы.

Угол между положением коленчатого вала, соответствующим моменту искрового разряда между электродами свечи зажигания, и положением, при котором поршень находится в ВМТ, называется углом опережения зажигания. Оптимальный угол опережения зажигания зависит от частоты вращения коленчатого вала и от нагрузки двигателя.

Если коленчатый вал вращается с большой частотой, скорость движения поршня увеличивается, и время, отводимое для сгорания рабочей смеси, сокращается. В этом случае для того, чтобы рабочая смесь успела полностью сгореть, необходимо поджечь ее немного раньше, до прихода поршня в ВМТ, т. е. увеличить угол опережения зажигания.

Повышение нагрузки на двигатель сопровождается увеличением угла открытия дроссельной заслонки и наполняемости цилиндров, а также снижением частоты вращения коленчатого вала двигателя. В результате продолжительность такта расширения и процесса сгорания смеси увеличивается, поэтому смесь нужно поджечь немного позже, т. е. уменьшить угол опережения зажигания.

По этим причинам современные системы зажигания оснащены устройствами, автоматически изменяющими угол опережения зажигания в зависимости от режима работы двигателя.

Распределительная функция системы зажигания связана с тем, что автомобильные двигатели в подавляющем большинстве выполняются многоцилиндровыми, при этом процессы, происходящие в разных цилиндрах сдвинуты по времени из соображений уравновешенности и сбалансированности узлов и деталей подвижной группы КШМ. Следовательно, система зажигания должна обеспечить подачу искрового разряда в каждый цилиндр строго в соответствии с протекающим в нем тактом, положением поршня и клапанов газораспределительного механизма (ГРМ).
Устройства, обеспечивающие своевременную подачу искры в каждый цилиндр двигателя, называют распределителями зажигания. Конструкция распределителя зависит от типа системы зажигания, применяемой в двигателе, но принцип действия и выполняемые функции у таких устройств одинаковы.

Особенности работы двигателя и определяют основные требования к системе зажигания. При этом важным для системы зажигания является стабильность регулировочных характеристик, поскольку даже самое небольшое их изменение в процессе работы негативно отражается на мощности двигателя и его экономичности, а также в количестве вредных веществ, выбрасываемых в окружающую среду.

Требования, предъявляемые к приборам системы зажигания

Приборы системы зажигания должны отвечать следующим требованиям:

• иметь простую конструкцию при эффективной работе;
• обладать малой массой и габаритными размерами;
• быть надежными и долговечными при минимальных эксплуатационных затратах;
• обеспечивать бесперебойное воспламенение рабочей смеси на всех режимах работы двигателя;
• обеспечивать автоматическое изменение угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки и частоты вращения коленчатого вала;
• не создавать помех для работы радиоэлектронной аппаратуры и компьютерной техники, применяемой на автомобиле.

В настоящее время отечественные и зарубежные производители автомобильных двигателей серийно выпускают следующие типы систем зажигания:

• батарейная с механическим прерывателем (классическая контактная);
• контактно-транзисторная;
• контактно-тиристорная;
• бесконтактно-транзисторная;
• цифровая с механическим распределителем;
• цифровая со статическим распределителем;
• микропроцессорная система управления автомобильным двигателем (МСУАД).

Батарейная (контактная) система зажигания использовалась на первых двигателях внутреннего сгорания с воспламенением рабочей смеси от электрической искры.

Высокое напряжение в такой системе создается посредством явлений самоиндукции, имеющих место в трансформаторе (катушке зажигания) при протекании переменного тока через одну из его обмоток. При этом переменный ток возникает при разрыве электрической цепи от аккумуляторной батареи.

Прерывание тока в контактной системе зажигания осуществляется механическим прерывателем, что и является слабым звеном этой системы.
Термин «батарейная система зажигания» возник при появлении первых автомобильных двигателей с электроискровой системой зажигания.

На таких автомобилях еще не использовались генераторные установки, и единственным источником электроэнергии являлись аккумуляторные батареи. В настоящее время чаще употребляется термин «контактная система зажигания».

Контактно-транзисторная система зажигания пришла на смену классической контактной системе с появлением достаточно мощных и портативных полупроводниковых приборов.

Однако, полностью отказаться от механического способа разрыва электрических цепей в такой системе конструкторы не решились – механический прерыватель периодически отсоединял базу транзистора от питающей цепи аккумуляторной батареи, запирая или отпирая, таким образом, цепь эмиттер-коллектор транзистора, через которую проходил ток в первичную обмотку катушки зажигания.
Преимущество контактно-транзисторной системы зажигания заключалось в том, что через контакты прерывателя проходил ток меньшей величины, чем в прерывателе классической системы, что благотворно сказывалось, в первую очередь, на сроке службы контактов прерывателя, но не решало многих проблем батарейной системы зажигания с механическими элементами.

Следующим этапом развития системы зажигания явилось применение бесконтактных транзисторных систем. Контакты прерывателя, замыкаемые и смыкаемые механическим путем, уступили место магнитоэлектрическому датчику-ротору.

Датчик вращался в магнитном поле неподвижного статора специальной конструкции и генерировал импульсы, позволяющие управлять транзистором первичной (низковольтной) цепи системы зажигания.

Бесконтактно-транзисторная система зажигания имеет существенное преимущество перед контактной и контактно-транзисторной системами – в ее работе не использовался такой нежный и ненадежный элемент, как электрические контакты, управляемые механическим путем.

Несколько иной способ получения высокого напряжения для образования искрового разряда на свечах зажигания применяется в тиристорных (конденсаторных) системах зажигания.

В отличие от рассмотренных выше систем зажигания, использующих для накопления высоковольтной энергии индуктивность (катушку зажигания), в тиристорных системах накопление энергии осуществляется в емкостном накопителе, т. е. конденсаторе.

Для работы такой системы необходимы дополнительные устройства, в частности, преобразователь напряжения и управляющий элемент – тиристор.

Преимущество тиристорных систем зажигания заключается в том, что для накопления электроэнергии в конденсаторе требовалось значительно меньше времени, чем в системах с индуктивными накопителями.

Кроме того, работа тиристорной системы зажигания практически не зависела от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Эти факторы были решающими при выборе типа системы зажигания для автомобилей с высокооборотистыми двигателями, в том числе – для гоночных автомобилей и мотоциклов. Тем не менее, недостатки этой системы, в. т. ч. очень короткая продолжительность искрового разряда, не позволили ей вытеснить классические системы зажигания с индуктивными накопителями энергии.

Прогрессирующее развитие компьютерной техники привело к появлению совершенной новых типов систем зажигания, использующих для своей работы всевозможные датчики, управляющей программой бортового компьютера автомобиля. Сначала появились системы зажигания с цифровым управлением, а затем и микропроцессорные системы управления автомобильным двигателем.

Электроника, управляемая датчиками, оказалась несравненно надежнее и функциональнее, чем механика и электромеханика.

Так, например, датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) совместно с некоторыми другими корректирующими датчиками (датчик фаз, датчик положения дроссельной заслонки, датчик скорости) полностью заменил такой ненадежный элемент системы зажигания, как прерыватель.

Имея простую конструкцию и миниатюрные габариты, датчики, тем не менее, великолепно справлялись с возложенными на них функциями.
Кроме того, наиболее ценным последствием внедрения компьютера в автомобиль явилась возможность централизованного управления системами двигателя и согласовать работу систем зажигания, питания и охлаждения.

В последние годы устаревшие типы системы зажигания, использующие в работе механические, транзисторные и тиристорные прерыватели, интенсивно уступают место более современным системам, управляемым посредством электроники и компьютерной техники.

В двигателях современных бензиновых и газовых автомобилей все шире применяются цифровые и микропроцессорные системы, комплексно управляющие системами зажигания и питания двигателя, а также осуществляющими контроль над выбросами продуктов сгорания топлива в окружающую среду, что позволило получить ряд существенных преимуществ с точки зрения динамики, экономичности и экологичности двигателей.

Тем не менее, для того, чтобы ясно понимать работу самых совершенных систем зажигания, необходимо знать принцип работы старой и доброй контактной (батарейной) системы зажигания, позволившей впервые воспламенить рабочую смесь в цилиндре двигателя с помощью электрической искры.

История появления системы зажигания в автомобиле [виды, схемы устройства в картинках]

От чего заводится автомобиль и как к этому пришли

Благодаря системе внутреннего сгорания двигателя автомобиль везет пассажиров из пункта А в пункт Б. Разберемся, что «зажигает огонь» в двигателе, заставляя работать как часы.

Коротко о том, как работает двигатель внутреннего сгорания

Сердце автомобиля — двигатель внутреннего сгорания. В двигателе стоят поршни, которые двигаются по цилиндру вверх и вниз. Двигаясь вверх и вниз, поршни вращают коленчатый вал, который передает силу кручения на колеса. Раскрученные колеса двигают автомобиль. Подробнее, о том, как работает двигатель внутреннего сгорания, читайте тут .

Чтобы двигатель внутреннего сгорания начал работать, в цилиндре, где работают поршни двигателя, происходит детонация за счет микровзрыва воздушно-топливной смеси. За счет детонации поршни двигаются вверх-вниз. С разными видами топлива — дизель или бензин — детонация происходит по-разному.

В дизельном двигателе, при опускании поршня в цилиндр всасывается воздух — «вдыхание воздуха цилиндром» — затем поршень поднимается, сжимая воздух, чем нагревает его до 700-800 С. На пике поднятия поршня в цилиндр запускается дизельное топливо, которое тут же нагревается и выпускает пары, которые от температуры детонируют и опускают поршень вниз. Так энергия, созданная взрывом, превращается в механическую энергию, которая передается через движение поршня на колеса машины.

В бензиновом двигателе воспламенение и детонация происходят не от нагнетания воздуха, а от искры, создаваемой свечей зажигания. В цилиндр поступает смесь воздуха и бензина, которая при подъеме поршня воспламеняется искрой свечи и происходит детонация опускающая поршень вниз.

Перейдем к истории и разберемся, как возникла система зажигания и какие изменения пережила

Первые двигатели внутреннего сгорания, которые появились более столетия тому назад, использовали для воспламенения воздушно-топливной смеси раскаленную калильную головку. Смесь топлива с воздухом воспламенялась в конце такта сжатия от раскалённой калильной головки, которая стояла над цилиндром. Перед запуском калильная головка разогревалась древесными углями в корзинке прикрепленной к двигателю или паяльной лампой. Далее температура калильной головки поддерживалась сгоранием топлива при работе двигателя.

Пока поршень проходил цикл вращения сверху вниз, после детонации, камера была заполнена отработанными газами, из-за чего смесь не воспламенялась. Но как только поршень поднимался наверх до «мертвой точки», в цилиндр запускался обогащенный кислородом воздух и смесь воспламенялась от нагретой калильной головки.

Недостатки такой системы были в:

• низком КПД из-за низкой степени сжатия и плохой продувки свежим воздухом;
• нестабильности температуры калильной головки — при малой нагрузке, или холостых оборотах температура калильной головки падала и качество детонации ухудшалось, а при высоких нагрузках головка перегревалась, что снижало мощность и истощало ресурс работы двигателя;
• перед запуском калильную головку требовалось разогревать 10-15 минут.

Особенности индукторной (англ. Magneto) и батарейной системы зажигания

Инженеры начали усовершенствовать систему зажигания — так вместо калийной головки появилась электрическая искра. Основными источниками возникновения искры стали индукторная и батарейная системы зажигания. По способу получения искры батарейное зажигание принципиально не отличается от индукторного.

Индукторное зажигание

Индуктор — это пассивный электрический компонент, состоящий из катушки проволоки обмотанной вокруг куска железа. Индуктор нужен, чтобы посредствам создания магнитного поля, задерживать ток в цепи и накапливать энергию в создаваемом в результате прохождения тока через индукционную катушку, магнитном поле.

Уже к 1902 году Бош изобрел индуктор со встроенными катушками, контактным выключателем и высоковольтными свечами.

В индуктивном зажигании искра создается посредством накопления тока в индукционной катушке. Ток в катушке накапливается, подача тока прерывается и катушка резко отдает накопленную энергию, в результате создавая искру воспламеняющую смесь в цилиндре двигателя.

Катушка зажигания

Катушка состоит из магнитопровода или мягкого провода, или листа, и двух электрических обмоток, называемых первичной и вторичной обмотками. Первичная обмотка имеет обычно 200-300 витков, ее конец соединен с внешним выводом. Вторичная обмотка имеет почти 21000 витков медного провода, который изолирован, чтобы выдерживать высокое напряжение. Он расположен внутри первичной обмотки, и один его конец соединен со свечой, а другой конец заземлен либо на первичной обмотке, либо на металлическом корпусе. Весь этот блок заключен в металлический контейнер, что делает его компактным.

Катушка — основная часть системы зажигания от аккумулятора. Целью катушки зажигания в повышении напряжения аккумулятора (6 или 12 Ватт) до высокого напряжения, которого достаточно для создания искры свечой.

Катушка зажигания приводится в действие непосредственно от источника 12 вольт. Когда катушка подключена к аккумулятору , индуктор «заряжается» током. Чтобы создать магнитное поле току требуется несколько миллисекунд — это из-за обратного напряжения, вызванного увеличением магнитного поля. За короткий период зарядки на высоковольтной клемме образуется тысяча вольт, что недостаточно для образования искры.

Сама искра возникает, когда размыкаются контакты выключателя.

Резкое изменение тока вызовет скачок высокого напряжения на катушке. Изменение тока происходит на первичной обмотке, но поскольку первичная и вторичная обмотки имеют большую взаимную индуктивность, вы получите скачок порядка 100 или более вольт на первичной, и 10000 вольт на вторичном. Даже скачок на первичной катушке проволоки может немного тряхануть вас, если вы держите провода при отключении питания.

В двигателе с четырьмя или более цилиндрами высоковольтный вывод катушки соединен с распределителем — высоковольтный вращающийся переключатель-«бегунок», для выбора, к какой из искр подключить катушку. Это намного дешевле, чем иметь одну катушку зажигания для каждого цилиндра. Существуют двухискровые катушки подающие искру на два цилиндра, где каждый конец катушки зажигает две свечи одновременно. Это экономит ресурс работы свечей, но снижает срок жизни катушки и может привести к взрыву глушителя, если водитель долго не может завести автомобиль и подолгу прокручивает стартер.

Магнето

Это основная часть системы зажигания индуктивного типа — источник энергии. Магнето — это небольшой электрический генератор, который вращается двигателем и способен генерировать очень высокое напряжение и не нуждается в батарее в качестве источника внешней энергии. Магнит содержит как первичную, так и вторичную обмотку, поэтому ему не нужна отдельная катушка для повышения напряжения, необходимого для работы свечи. Магнето бывает с вращающимся якорем и с вращающимся магнитом. В первом типе якорь вращается между неподвижным магнатом. Во втором типе якорь неподвижен, а магнаты вращаются вокруг якоря.

Ford использовал магнето для подачи искры — с 1909 по 1927 гг. Технология питания искры от магнето сохранилось до сих пор — например, в поршневых авиационных двигателях. Это те, которые стоят в самолетах с пропеллером. Магнето также ставят в двигателя маленького объема, чтобы не использовать громоздкий аккумулятор – переносные бензогенераторы, бензопилы, газонокосилки. Магнето запускается в них, когда вы дергаете за шнур раскручивающий магнето. Недостаток индукторной системы в зависимости от оборотов двигателя.

Работа системы зажигания магнето

Принцип работы магнитной системы такой же, как и у системы зажигания от батареи, за исключением того, что в магнитной системе Магнето используется для выработки энергии, вместо батареи. Схема четырехцилиндровой магнитной системы зажигания следующая.

МАГНИТНАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ

• Сначала при запуске двигателя или при вращении двигателя вращается магнит, который генерирует очень высокое напряжение;
• Конденсатор зажигания подключен параллельно с контактным прерывателем. Один конец обмотки магнитопровода также заземлен через прерыватель контакта;
• Кулачок регулирует размыкатель контакта. Везде, где выключатель разомкнут, ток течет в конденсатор заряжая его;
• Когда конденсатор становится зарядным устройством, первичный ток падает, а магнитное поле разрушается. Это вызовет высокое напряжение в конденсаторе;
• Теперь эта высоковольтная электродвижущая сила пробивает искру на свече зажигания через распределитель.

Поскольку частота вращения двигателя при запуске низкая, ток, генерируемый магнитом, довольно мал. По мере увеличения частоты вращения двигателя поток тока также увеличивается. Так, с магнитной системой зажигания всегда есть проблема запуска двигателя, а иногда нужна и отдельная батарея. Эта система лучше всего подходит для высокооборотистых двигателей, поэтому она ставиться в гоночных автомобилях, авиационных двигателях и т.д.

В «классике» индуктивное зажигание, где источник питания магнето, запускается вручную — когда дергаешь бензопилу или заводишь машину вручную крутя «кривой» ключ.

Преимущества:

• Эта система более надежна на средних и высоких скоростях;
• Аккумуляторная батарея не нужна;
• Требует реже технического обслуживания.

Недостатки:

• Проблемы с запуском из-за низкой скорости вращения при запуске;
• Дороже по сравнению с системой зажигания аккумулятора;
• Существует вероятность пропуска зажигания из-за утечки, потому что проводка несет высокое напряжение.

Батарейное зажигание

В 1910 году Кеттеринг представил миру альтернативу в виде батарейного зажигания.

Система имеет 6- или 12-вольтовую батарею, заряжаемую генератором с приводом от двигателя для подачи электроэнергии; катушку для увеличения напряжения; устройство для прерывания тока от катушки; распределитель для подачи тока в правильный цилиндр; свечу, в каждом цилиндре. Ток идет от батареи через первичную обмотку катушки, через прерыватель и обратно к батарее.

Батарея — источник энергии для зажигания, работающий в качестве накопителя энергии, получаемой от генератора, приводимого в движение двигателем. Он преобразует механическую энергию в электрическую энергию. В системе искрового зажигания используют аккумуляторы двух типов: свинцово-кислотные и щелочные. Первый в легком транспорте, в электропогрузчиках, а другой — в тяжелом коммерческом транспорте, в оборудовании локомотивов и вагонов для пассажиров. Аккумулятор соединён с первичной стороной катушки зажигания.

Как заводится автомобиль?

Итак, еще раз. Аккумулятор содержит заряд. Он подает ток на первичную катушку. Катушка создает магнитное поле, за счет чего во вторичной катушке образовывается мощный заряд. Прерыватель обрывает цепь, и скопившаяся энергия на катушке пробивает искру в свече через провод высокого напряжения созданной электродвижущей силой (ЭДУ). Свеча воспламеняет смесь воздуха и топлива в цилиндре, поршни начинают вращаться, двигатель работает. За счет механической энергии вырабатываемой двигателем, вращается генератор вырабатывающий за счет движения ток. Ток заряжает аккумулятор, чтобы завести машину в очередной раз и питает вторичные системы машины типа фар, мультимедиа, обогревателя.

Преимущества:

• Во время запуска машины или при низкой скорости доступна хорошая искра;
• Батарея, кроме генерации искры, питает фары, мультимедиа, кондиционер и т.д.;
• Низкие затраты на техническое обслуживание.

Недостатки:

• Контактный прерыватель подвергается как электрическому, так и механическому износу (быстрое окисление (подгорание) и износ контактов), что снижает интервал технического обслуживания;
• При очень высокой частоте вращения двигателя производительность снижается из-за влияния инерции движущихся частей системы;
• Занимает больше места.

Электронное зажигание

Высокие обороты двигателя нуждаются в мощной искре, а при большей нагрузке на двигатель и низких оборотах подача искры должна снижаться. Отсюда выходит, что уровень подачи искры нуждается в регулировании. К 1930-м гг. появились новые достижения в сфере зажигания — автоматические центробежные регуляторы, которые регулировали обороты двигателя, и вакуумные регуляторы, отвечающие за нагрузку на двигатель.

Электроника не торопилась вторгаться в систему зажигания автомобилей. Компания DELCO (Dayton Engineering Laboratories Company) предложила автоматическое зажигание еще в 1948 году. В 1955 году Lucas Industries представил миру контактно — транзисторное зажигание (КТСЗ). Мало-помалу, автопроизводители начали предлагать контактно-транзисторные устройства зажигания, устанавливая их на дорогие комплектации автомобиля.

Система зажигания шагнула далеко вперед. Сейчас, датчики Холла распознают частоту вращения коленчатого вала. Другие датчики определяют соотношение воздуха к топливу и обороты двигателя — два основных элемента зажигания. Сенсорные датчики детонации прислушиваются к зарождению взрыва, их сигналы синхронизируют работу цилиндров и появление искр зажигания.

Мы подошли к описанию электронного зажигания или безконтактного

Электронная система зажигания точнее рассчитывает время зажигания, чем механическая система. Она запрограммирована для точной синхронизации зажигания на всех рабочих скоростях, от холостого хода до полной мощности. Каждый раз это обеспечивает легкий запуск и оптимальную топливную эффективность, за счет автоматического ограничения максимальных оборотов двигателя.

В электронном зажигании нет прерывателя. Система работает на основе разряда конденсатора. Отличия в том, что в обычном зажигании конденсатор, запитанный параллельно прерывателю, уменьшает искрение, а при электронном оно выверенное.

Плюс электронного зажигания в том, что искра получается мощнее, ее сила регулируется электронным блоком управления, который руководствуется температурой воздуха, двигателя, оборотами двигателя. Смесь в цилиндре сгорает эффективнее, топливо расходуется экономнее.

Сейчас функция зажигания в автомобиле полностью возложена на систему электронного блока управления (ЭБУ) двигателем.

В системе управления двигателем (EMS) электроника управляет подачей топлива, моментом зажигания и порядком запуска. Основными контролируемыми моментами в системе являются угол наклона двигателя (положение кривошипа или положение верхней мертвой точки (ВМТ)), поток воздуха в двигатель и положение дроссельной заслонки. Схема определяет, для какого цилиндра нужно топливо и сколько, открывает необходимый инжектор для его доставки, а затем в нужный момент зажигает искру. В системах EMS для достижения этого используются схемы аналоговых компьютерных схем.

Некоторые конструкции, использующие EMS, сохраняют оригинальную катушку, распределитель и свечи зажигания, которые встречались в автомобилях 20-30-х годов. Другие системы обходятся без распределителя и катушки и используют специальные свечи, каждая из которых содержит собственную катушку (прямое зажигание). Т.е. высокие напряжения не распределяются по всему двигателю, а вместо этого создаются в точке, в которой они необходимы. Такие конструкции более надежны, чем классические системы зажигания.

Современные EMS обычно следят и за другими параметрами двигателя: температура, количество несвязанного кислорода в выхлопе. Это позволяет им управлять двигателем, чтобы минимизировать не сгоревшее или частично сгоревшее топливо и другие вредные газы, что приводит к более чистый и более эффективной работе двигателя.

За что отвечает ЭБУ помимо управления системой запуска автомобиля:

• контролирует и оптимизирует количества воздуха и топлива, поступающих в двигатель;
• контролирует и оптимизирует уровень выхлопных газов;
• учитывает температуру двигателя при холодном запуске и другие условия эксплуатации:
• контролирует плавность переключения передач;
• взаимодействует с рулем, тормозной системой и автомобильной подвеской в силу работы электронного контроля устойчивости автомобиля.

Базовые основы аккумуляторного зажигания сохранили до сих пор. Однако теперь, каждая свеча часто имеет свою, плотно прилегающую к ней катушку, что делает работу свечи эффективней и долговечней за счет минимизации высоковольтных путей.

Будущие идеи в совершенствовании системы зажигания автомобиля

Сейчас разрабатывается идея, где детонация будет происходить не от искры, а от луча лазера. Потенциал этой идеи состоит в том, что снизится, габариты воспламенителя и повысится эффективность искрового разряда и надежность зажигания.

https://storm24.media/news/160520
https://zen.yandex.ru/media/id/592d4492e3cda8a0bf8d4912/istoriia-poiavleniia-sistemy-zajiganiia-v-avtomobile-vidy-shemy-ustroistva-v-kartinkah-5f34f23d7f79eb09ff62371a