Запускается всего одним легким движением. Уже давно не нужно вращать ручку кривого стартера, чтобы привести ДВС в движение, да и сам запуск теперь стал более вероятен, тогда как раньше в холодное время года оживить машину было делом весьма трудоемким. Сегодня мы расскажем о незаметной глазу системе, за счет которой происходит запуск двигателя и его постоянная работа и сгорание топливной смеси. является темой данной статьи, и сегодня мы расскажем именно о ней.
Общий принцип
Система зажигания состоит всего из нескольких функциональных элементов. Все они связаны друг с другом в единую схему и тесно взаимодействуют все то время, пока двигатель внутреннего сгорания находится в рабочем состоянии и функционирует. Главная задача системы зажигания - обеспечение постоянного сгорания смеси, состоящей из бензина и воздуха. За счет горения смесь расширяется и толкает поршни ДВС, именно поэтому начинает вращаться вал и соединенные с ним ведущие колеса.
Система зажигания запитывается от аккумуляторной батареи: она снабжает распределитель, свечи, и все те элементы, которые так или иначе причастны к работе двигателя и его исправному функционированию.
Начало работы системы зажигания знаменуется поворотом механизма замка. В этот момент начинает вращаться моторчик стартера, который приводит во вращение распределитель, шкивы и валы двигателя. Также в моторном отсеке присутствует катушка зажигания, призвание которой – преобразовывать малое напряжение в большое.
Принцип работы системы зажигания таков, что сначала ток от катушки попадает на распределитель. Распределитель, который не имеет многочисленных датчиков и собственного блока управления, в свою очередь, занят тем, что распределяет усиленный импульс с катушки по всем цилиндрам, так, что именно в нужную секунду искра подается и поджигает нагнетенную заранее смесь.
Ток, который идет от механизма распределителя к двигателю, не может быть подведен к цилиндрам непосредственно. Для передачи искры в систему встраиваются свечи, которые посредством резьбового соединения вкручиваются в цилиндры и выводят в них свои электроды. Таким образом, свеча не просто передает искру, но и нагревается. Это позволяет обеспечить более эффективную и экономичную работу мотора, а также более высокий ресурс всех его составляющих.
Как устроен трамблер?
Современные системы зажигания являются бесконтактными. Они обладают большим числом датчиков и элементов управления, которые способны подстраивать характеристики системы зажигания таким образом, чтобы достигалась наибольшая эффективность работы двигателя. Тем не менее контактные и бесконтактные системы зажигания устроены по-разному, и схема их работы различна.
Механизм распределителя представляет собой цилиндр небольшого диаметра, который закрывается крышкой и имеет несколько клемм под провода. Один, центральный, провод подводится к распределителю от катушки зажигания. Еще четыре провода отводятся к свечам и имеют к ним контактную подводку. Датчики и блоки управления здесь отсутствуют, и схема работы трамблера характеризуется лишь наличием механического привода.
В нижней части механизма располагается ротор, который связан с валом ДВС посредством шестеренчатой передачи: один оборот коленчатого вала равняется по частоте одному обороту трамблера. Система зажигания устроена так, что контактная группа трамблера, привязанная к датчикам, блоку управления и свечам зажигания, вращается таким образом, что контакт, подведенный ко входному проводу, поочередно соединяется с теми, что привязываются к выходным.
В результате такой схемы работы системы зажигания и ее механизмов смесь в соответствующих цилиндрах поджигается ровно в те моменты, когда поршень достигает своей нижней мертвой точки и максимально заполнен парами топлива. Это позволяет добиться достаточно высокой эффективности , а экономия топлива весьма существенна.
Трамблер может подвергаться регулировке. За счет этого управление свечами зажигания будет производиться в более точно подобранной фазе, а эффективность работы ДВС серьезно повысится. Для настройки необходимо поворачивать крышку трамблера против или по часовой стрелке. Благодаря тому, что на ней закреплены все провода и их выходные контакты, искра, передаваемая контактом ротора, будет подаваться в смещенный момент времени, что неизбежно повлияет на работу мотора и его характеристики.
Тем не менее, как уже было сказано, в последнее время стали особенно популярны так называемые . Их механизм основывает свою работу на сигналах многочисленных датчиков. Эти датчики позволяют сделать команды управления, которые подает блок зажигания, более рациональными, не запрограммированными, а действительно тщательно подобранными и проанализированными.
Бесконтактная система зажигания лишена большего числа недостатков, которыми обладает контактная система и ее механизмы. К примеру, контакты здесь отсутствуют, и здесь вместо них выступают магнитные импульсы, которые могут передаваться «по воздуху». Благодаря этому систему попросту не нужно постоянно настраивать, изменяя зазоры контактов должным образом.
Вдобавок ко всему полностью отсутствует проблема механизма контактов, залипающих на морозе. Именно поэтому старт двигателя внутреннего сгорания на морозе стал более простым, и даже при экстремально низких температурах машина гарантированно находится в работоспособном состоянии.
Преимущества электроники
Так как уже была затронута тема, в которой обсуждалась электронная система зажигания и механизм ее действия, расскажем подробнее о том, как работает блок зажигания, как он формирует команды управления, и каким образом датчики, встроенные в мотор, позволяют прогнозировать его поведение и менять характеристики всей системы различным образом.
В основе электроники, которой наделена система зажигания, лежит электронный блок зажигания, принимающий непосредственное участие в функционировании системы зажигания. Главная задача, которую выполняет блок зажигания, - выдавать команды управления, которые будут направлены на изменение характеристик как системы, так и самого мотора.
Эти команды формируются посредством сигналов датчиков, которые располагаются в ДВС и снимают с него целый ряд показаний, за счет которых и работает система зажигания. Эти датчики, подключенные к системам двигателя внутреннего сгорания, могут оказывать влияние на характеристики авто. Кроме того, именно электронный блок зажигания, перестраивающий режимы работы системы, самостоятельно определяет такты работы ДВС и без дополнительной настройки способен понимать, когда такт ДВС завершается, и необходима подача электрического импульса.
Как устроены свечи
Схема, по которой работает система зажигания, не могла бы быть столь полной, если бы не свечи. Это не удивительно, ведь именно через них проходит ток, эквивалент силы которого равен нескольким десяткам киловольт. В связи с этим изготавливаются свечи из специальных материалов, а технология, по которой их делают, является достаточно сложной и трудоемкой.
Устройство системы зажигания таково, что в основе свечи лежат два электрода. Они всегда изготавливаются из благородных и редких материалов, которые обладают уникальными свойствами токопроводимости, и при этом практически не нагреваются. Такими материалами является платина, иридий и другие металлы. Электроды выполняются таким образом, что расстояние между ними составляет порядка 2–3 мм. Расстояние выдерживается с той целью, чтобы искра несколько задерживалась и успевала поджечь смесь полностью, не оставив несгоревших или сгоревших не полностью частиц.
Эти электроды всегда встраиваются в оболочку, которая изготавливается из диэлектрика. Это делается с той целью, чтобы ток, проходящий по электродам, не перекинулся на головку блока цилиндров и не вывел из строя те системы, которые подведены к самому ДВС. Кроме того, такой материал не подвергается нагреву, а потому металл головки блока и свеча не будут соединены термически.
Еще одной составляющей свечи является клемма. К клемме подсоединяются высоковольтные провода, которые соединяют ее с трамблером. Обычно клемма изготавливается из более недорогих проводников, наподобие меди или алюминия, однако в некоторых случаях контакты могут быть выполнены из платины или иридия.
Резюме
Система зажигания современного автомобиля устроена достаточно сложно. Однако это позволяет сделать вывод о том, что такие системы являются более долговечными и эффективными. Такие свойства позволили полностью исключить сторонние вмешательства в сложную технику и практически лишить владельца необходимости проводить настройку регулярно и следить за состоянием отдельных комплектующих и запасных частей.
Катушка зажигания — важная деталь, обеспечивающая образование высокого напряжения, благодаря которому возникает искра на свечах зажигания, что в свою очередь вызывает воспламенение топливо-воздушной смеси в цилиндрах двигателя. Как устроена катушка зажигания, как проверить ее работу, а также правильная схема подключения бобины.
Зазор между электродами на свечах зажигания необходимо регулировать для того, чтобы искрообразование происходило именно так, как требуется для правильного процесса воспламенения топливо-воздушной смеси. Можно просто поменять свечи при появлении проблем, а можно попробовать отрегулировать зазор.
Микропроцессорная система зажигания на классику отечественного автопрома — что это такое и почему стоит установить именно ее, вы можете узнать из данной статьи. В ней рассмотрены основные системы зажигания, такие как контактная и бесконтактная, а также описаны преимущества МПСЗ.
Многим хочется иметь в своем автомобиле как можно больше новшеств и улучшений, даже если этот автомобиль не самый новый. Довольно популярным в последнее время стал запуск двигателя автомобиля с кнопки. Установить такую кнопку можно самостоятельно, для этого существует множество разнообразных схем.
Еще одна статья из цикла публикаций про бендикс стартера, которая расскажет о том, какими бывают неисправности. Почему бендикс залипает и проскакивает, либо же не входит в зацепление. Как можно диагностировать неисправность данного узла.
Что такое бендикс и зачем он нужен в автомобиле знает далеко не каждый. Попытаемся разобраться в том, какую же роль играет данный механизм в системе зажигания автомобиля, на примере отечественного ваз 2110. Рассмотрим его устройство и принцип работы.
Обгонная муфта, или как ее в народе называют — бендикс, время от времени приходит в негодность, и тогда встает вопрос менять бендикс самому, или обратиться к специалистам. Если у вас есть опыт и необходимые инструменты, то вооружившись специальной литературой, без труда можно заменить бендикс и самому.
Что такое трамблер и какую функцию он выполняет в автомобиле. Хотя данное устройство уже устарело и не используется в системе зажигания современных автомобилей, работающих на электронике, статья будет полезна тем, кто хочет иметь представление о том, что же такое трамблер и каким образом он работает. Так же рассмотрены основные причины неисправности авто при неправильной работе трамблера.
Коммутатор зажигания в автомобиле — для чего он нужен и почему без него никак. Не многие знакомы с принципом работы данного элемента системы зажигания. В статье доступным языком описано что это такое, а так же перечислены некоторые способы диагностики неисправностей, которые могут быть связаны с нарушением в работе коммутатора.
Свечи накаливания вещь необходимая, точнее сказать незаменимая, но только в том случае если у вашего автомобиля дизельный двигатель, который при минусовой температуре завести без них будет довольно проблематично. В статье описан принцип действия свечей накаливания, срок службы, а так же как правильно проверить их исправное состояние.
Надо ли говорить о важности правильно работающей системы зажигания. Замечательно, если она ко всему прочему, будет работать долго и не станет о себе напоминать. Прародительницей контактно-транзисторной системы была контактная. Давайте узнаем какие различия между ними, и какая лучше.
Система зажигания
Систему зажигания, которая обеспечивает работу двигателя, придется рассмотреть в этом разделе, хотя она и является составной частью "Электрооборудования автомобиля".
Когда мы изучали рабочий цикл двигателя, было отмечено, что в самом конце такта сжатия рабочую смесь необходимо поджечь. Это означает, что между электродами свечи зажигания в этот момент должна проскочить высоковольтная искра.
Система зажигания предназначена для создания тока высокого напряжения и распределения его по свечам цилиндров. Импульс тока высокого напряжения подается на свечи в строго определенный момент времени, который меняется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель.
На автомобилях прежних лет выпуска устанавливалась контактная или бесконтактная система зажигания. В современном автомобиле с системой впрыска топлива система зажигания является частью комплексной электронной системы управления двигателем.
Контактная система зажигания
Источники электрического тока (аккумуляторная батарея и генератор, подробный разговор о которых будет в разделе "Электрооборудование автомобиля") вырабатывают ток низкого напряжения. Они "выдают" в бортовую электрическую сеть автомобиля 12–14 вольт. Для возникновения искры между электродами свечи на них необходимо подать 18–20 тысяч вольт! Поэтому в системе зажигания имеются две электрические цепи – низкого и высокого напряжения (рис. 21). Контактная система зажигания состоит из (рис. 21):
катушки зажигания;
прерывателя тока низкого напряжения;
распределителя тока высокого напряжения;
центробежного регулятора опережения зажигания;
вакуумного регулятора опережения зажигания;
свечей зажигания;
проводов низкого и высокого напряжения;
включателя зажигания.
Катушка зажигания (рис. 21)предназначена для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения. Как и большинство приборов системы зажигания, она располагается в моторном отсеке автомобиля.
а) электрическая цепь низкого напряжения: 1 – "масса" автомобиля; 2 – аккумуляторная батарея; 3 – контакты замка зажигания; 4 – катушка зажигания; 5 – первичная обмотка (низкого напряжения); 6 – конденсатор; 7 – подвижный контакт прерывателя; 8 – неподвижный контакт прерывателя; 9 – кулачок прерывателя; 10 – молоточек контактов
б) электрическая цепь высокого напряжения: 1 – катушка зажигания; 2 – вторичная обмотка (высокого напряжения); 3 – высоковольтный провод катушки зажигания; 4 – крышка распределителя тока высокого напряжения; 5 – высоковольтные провода свечей зажигания; 6 – свечи зажигания; 7 – распределитель тока высокого напряжения ("бегунок"); 8 – резистор; 9 – центральный контакт распределителя; 10 – боковые контакты крышки
Рис. 21. Контактная система зажигания
Принцип работы катушки зажигания очень прост и знаком из школьного курса физики. Когда по обмотке низкого напряжения протекает электрический ток, вокруг нее создается магнитное поле. Если прервать ток в этой обмотке, то исчезающее магнитное поле индуцирует ток уже в другой обмотке (высокого напряжения).
За счет разницы в количестве витков обмоток катушки, из 12-ти вольт мы получаем необходимые нам 20 тысяч вольт! Цифра весьма впечатляющая, но это как раз то напряжение, которое в состоянии пробить воздушное пространство (около миллиметра) между электродами свечи зажигания.
Если кто из вас, испугавшись этой цифры, решил вообще не дотрагиваться до чего-либо электрического в машине, то напрасно.
"Убивает не напряжение, а ток" – известное выражение у электриков, как нельзя лучше подходит к ситуации с электричеством в автомобиле.
В системе зажигания очень малые токи, поэтому, если вы и дотронетесь до проводов или приборов системы, то будет лишь несколько "неприятно", но не более того. Да и произойдет это только, если вы стоите босиком (или в мокрой обуви) на сырой земле или если одна рука на "массе", а другая на тех самых 20000 В.
Прерыватель тока низкого напряжения (контакты прерывателя – рис. 21) нужен для того, чтобы размыкать ток в цепи низкого напряжения. При этом во вторичной обмотке катушки зажигания индуцируется ток высокого напряжения, который затем поступает на центральный контакт распределителя.
Контакты прерывателя находятся под крышкой распределителя зажигания. Пластинчатая пружина подвижного контакта постоянно прижимает его к неподвижному контакту. Размыкаются они лишь на короткий срок, когда набегающий кулачок приводного валика прерывателя-распределителя надавит на молоточек подвижного контакта.
Параллельно контактам включен конденсатор, который необходим для того, чтобы контакты не обгорали в момент размыкания. Во время отрыва подвижного контакта от неподвижного между ними хочет проскочить мощная искра, но конденсатор поглощает в себя большую часть электрического разряда и искрение уменьшается до незначительного.
Но это только половина полезной работы конденсатора. Он еще участвует и в увеличении напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания. Когда контакты прерывателя полностью размыкаются, конденсатор разряжается, создавая обратный ток в цепи низкого напряжения, и тем самым, ускоряет исчезновение магнитного поля. А чем быстрее исчезает это поле, тем больший ток возникает в цепи высокого напряжения.
"Зачем такой длинный разговор о такой маленькой штучке в такой большой машине?" – спросите вы.
Так вот учтите, при выходе конденсатора из строя двигатель работать не будет! Напряжение во вторичной цепи получится недостаточно большим для того, чтобы пробить воздушную преграду между электродами свечи зажигания. Может быть, иногда, слабая искорка и будет проскакивать, но нам нужна достаточно "горячая" и стабильная искра, которая гарантированно воспламенит рабочую смесь и обеспечит нормальный процесс ее сгорания. А для этого, как раз и необходимы те самые "страшные" 20 тысяч вольт, в "приготовлении" которых участвует и конденсатор тоже.
Прерыватель тока низкого напряжения и распределитель высокого напряжения расположены в одном корпусе и имеют привод от коленчатого вала двигателя.
Часто водители называют этот узел коротко – "прерыватель-распределитель" (или еще короче – "трамблер").
Крышка распределителя и распределитель (ротор) тока высокого напряжения (рис. 21 и 22) предназначены для распределения тока высокого напряжения по свечам цилиндров двигателя.
Рис. 22. Прерыватель-распределитель: 1 – диафрагма вакуумного регулятора; 2 – корпус вакуумного регулятора; 3 – тяга; 4 – опорная пластина; 5 – ротор распределителя ("бегунок"); 6 – боковой контакт крышки; 7 – центральный контакт крышки; 8 – контактный уголек; 9 – резистор; 10 – наружный контакт пластины ротора; 11 – крышка распределителя; 12 – пластина центробежного регулятора; 13 – кулачок прерывателя; 14 – грузик; 15 – контактная группа; 16 – подвижная пластина прерывателя; 17 – винт крепления контактной группы; 18 – паз для регулировки зазоров в контактах; 19 – конденсатор; 20 – корпус прерывателя-распределителя; 21 – приводной валик; 22 – фильц для смазки кулачка
После того, как в катушке зажигания образовался ток высокого напряжения, он попадает (по высоковольтному проводу) на центральный контакт крышки распределителя, а затем через подпружиненный контактный уголек на пластину ротора.
Во время вращения ротора ток через небольшой воздушный зазор "соскакивает" с его пластины на боковые контакты крышки. Далее, через высоковольтные провода импульс тока высокого напряжения попадает к свечам зажигания.
Боковые контакты крышки распределителя пронумерованы и соединены высоковольтными проводами со свечами цилиндров в строго определенной последовательности.
Таким образом, устанавливается "порядок работы цилиндров", который выражается рядом цифр.
Как правило, для четырехцилиндровых двигателей применяется порядок работы: 1–3–4–2. Это означает, что после воспламенения рабочей смеси в первом цилиндре, следующий "взрыв" произойдет в третьем, потом в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Такой порядок работы цилиндров установлен для равномерного распределения нагрузки на коленчатый вал двигателя.
Подача высокого напряжения на электроды свечи зажигания должна происходить в конце такта сжатия, когда поршень не доходит до верхней мертвой точки примерно 4–6°, измеряя по углу поворота коленчатого вала. Этот угол называют углом опережения зажигания.
Необходимость опережения момента зажигания горючей смеси обусловлена тем, что поршень движется в цилиндре с огромной скоростью. Если смесь поджечь несколько позже, то расширяющиеся газы не будут успевать делать свою основную работу, то есть давить на поршень в должной степени. Хотя горючая смесь и сгорает в течение 0,001–0,002 секунды, поджигать ее надо до подхода поршня к верхней мертвой точке. Тогда в начале и середине рабочего хода поршень будет испытывать необходимое давление газов, а двигатель будет обладать той мощностью, которая требуется для движения автомобиля.
Первоначальный угол опережения зажигания выставляется и корректируется с помощью поворота корпуса прерывателя-распределителя. Тем самым мы выбираем момент размыкания контактов прерывателя, приближая их или, наоборот, удаляя от набегающего кулачка приводного валика прерывателя-распределителя.
В зависимости от режима работы двигателя, условия процесса сгорания рабочей смеси в цилиндрах постоянно меняются. Поэтому для обеспечения оптимальных условий необходимо постоянно менять и указанный выше угол (4–6°). Это обеспечивают центробежный и вакуумный регуляторы опережения зажигания.
Центробежный регулятор опережения зажигания предназначен для изменения момента возникновения искры между электродами свечей зажигания в зависимости от скорости вращения коленчатого вала двигателя.
При увеличении оборотов коленчатого вала двигателя поршни в цилиндрах увеличивают скорость своего возвратно-поступательного движения. В то же время скорость сгорания рабочей смеси остается практически неизменной. Следовательно, для обеспечения нормального рабочего процесса в цилиндре смесь необходимо поджигать чуть раньше. Для этого искра между электродами свечи должна проскочить раньше, а это возможно лишь в том случае, если контакты прерывателя тоже разомкнутся раньше. Это и должен обеспечить центробежный регулятор опережения зажигания (рис. 23).
а) расположение деталей регулятора: 1 – кулачок прерывателя; 2 – втулка кулачков; 3 – подвижная пластина; 4 – грузики; 5 – шипы грузиков; 6 – опорная пластина; 7 – приводной валик; 8 – стяжные пружины
б) грузики вместе
в) грузики разошлись
Рис. 23. Схема работы центробежного регулятора угла опережения зажигания
Центробежный регулятор опережения зажигания находится в корпусе прерывателя-распределителя (см. рис. 22 и 23). Он состоит из двух плоских металлических грузиков, каждый из которых одним из своих концов закреплен на опорной пластине, жестко соединенной с приводным валиком. Шипы грузиков входят в прорези подвижной пластины, на которой закреплена втулка кулачков прерывателя. Пластина с втулкой имеют возможность проворачиваться на небольшой угол относительно приводного валика прерывателя-распределителя.
По мере увеличения числа оборотов коленчатого вала двигателя, увеличивается и частота вращения валика прерывателя-распределителя. Грузики, подчиняясь центробежной силе, расходятся в стороны и сдвигают втулку кулачков прерывателя "в отрыв" от приводного валика, в результате чего набегающий кулачок поворачивается на некоторый угол по ходу вращения навстречу молоточку контактов. Контакты размыкаются раньше, угол опережения зажигания увеличивается.
При уменьшении скорости вращения приводного валика центробежная сила уменьшается, и под воздействием пружин грузики возвращаются на место – угол опережения зажигания уменьшается.
Вакуумный регулятор опережения зажигания предназначен для изменения момента возникновения искры между электродами свечей зажигания в зависимости от нагрузки на двигатель.
На одной и той же частоте вращения коленчатого вала двигателя положение дроссельной заслонки (педали "газа") может быть различным. Это означает, что в цилиндрах будет образовываться смесь различного состава, а скорость сгорания рабочей смеси как раз и зависит от ее состава.
При полностью открытой дроссельной заслонке (педаль "газа" "в полу") смесь сгорает быстрее, и поджигать ее можно и нужно попозже. Следовательно, угол опережения зажигания надо уменьшать.
И наоборот, когда дроссельная заслонка прикрыта, скорость сгорания рабочей смеси падает. Значит, угол опережения зажигания должен быть увеличен.
Именно этим и занимается вакуумный регулятор опережения зажигания.
Вакуумный регулятор (рис. 24) крепится к корпусу прерывателя-распределителя (см. рис. 22). Корпус регулятора разделен диафрагмой на два объема. Один из них связан с атмосферой, а другой через соединительную трубку сообщается с полостью под дроссельной заслонкой. С помощью тяги диафрагма регулятора соединена с подвижной пластиной, на которой располагаются контакты прерывателя.
Рис. 24. Вакуумный регулятор угла опережения зажигания
При увеличении угла открытия дроссельной заслонки (увеличение нагрузки на двигатель) разряжение под ней уменьшается. В этом случае, под воздействием пружины диафрагма через тягу сдвигает пластину вместе с контактами на небольшой угол в сторону от набегающего кулачка прерывателя. Контакты будут размыкаться позже, угол опережения зажигания уменьшится.
И наоборот, угол увеличивается, когда вы прикрываете дроссельную заслонку (уменьшаете "газ"). Разрежение под заслонкой увеличивается, передается к диафрагме и она, преодолевая сопротивление пружины, тянет на себя пластину с контактами. Это означает, что кулачок прерывателя быстрее встретится с молоточком контактов и разомкнет контакты раньше. Таким образом мы увеличиваем угол опережения зажигания для плохо горящей рабочей смеси.
Свеча зажигания (рис. 25) необходима для образования искрового разряда и поджигания рабочей смеси в камере сгорания. Как вы помните, устанавливается свеча зажигания в головке цилиндра двигателя (см. рис. 6).
Рис. 25. Свеча зажигания: 1 – контактная гайка; 2 – изолятор; 3 – корпус; 4 – уплотнительное кольцо; 5 – центральный электрод; 6 – боковой электрод
Когда импульс тока высокого напряжения от распределителя зажигания попадает на свечу, между ее электродами проскакивает искра. Именно эта "искорка" и воспламеняет рабочую смесь, обеспечивая тем самым нормальное прохождение рабочего цикла двигателя (см. рис. 8). Свеча зажигания маленькая, но очень важная деталь вашего двигателя.
В обычной жизни вы можете посмотреть на принцип работы свечи зажигания, поиграв с пьезо- или электрозажигалкой, которая используется на кухне. Искра, проскакивающая между электродами зажигалки, воспламеняет газ и обеспечивает рабочий "кухонный" процесс.
Высоковольтные провода служат для подачи тока высокого напряжения от катушки зажигания к распределителю и от него на свечи зажигания.
Основные неисправности контактной системы зажигания
Отсутствует искра между электродами свечей из-за обрыва или плохого контакта проводов в цепи низкого напряжения, обгорания контактов прерывателя или отсутствия зазора между ними, "пробоя" конденсатора. Искра может отсутствовать также при неисправности катушки зажигания, крышки распределителя, ротора, высоковольтных проводов или самой свечи.
Для устранения этой неисправности необходимо последовательно проверить цепи низкого и высокого напряжения. Зазор в контактах прерывателя следует отрегулировать, а неработоспособные элементы системы зажигания заменить.
Двигатель работает с перебоями и (или) не развивает полной мощности из-за неисправной свечи зажигания, нарушения величины зазора в контактах прерывателя или между электродами свечей, повреждения ротора или крышки распределителя, а также при неправильной установке начального угла опережения зажигания.
Для устранения неисправности необходимо восстановить нормальные зазоры в контактах прерывателя и между электродами свечей, выставить начальный угол опережения зажигания в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя, а неисправные детали следует заменить.
Бесконтактная система зажигания
Преимущество бесконтактной системы зажигания заключается в возможности увеличения подаваемого напряжения на электроды свечи (увеличение "мощности" искры). Это означает, что улучшается процесс воспламенения рабочей смеси. Тем самым облегчается запуск холодного двигателя, повышается устойчивость его работы на всех режимах, что имеет особое значение для суровых зимних месяцев.
Немаловажным фактом является то, что при использовании бесконтактной системы зажигания двигатель становится более экономичным.
У бесконтактной системы, как и у контактной, есть цепи низкого и высокого напряжения.
Цепи высокого напряжения контактной и бесконтактной систем зажигания практически ничем не отличаются, но цепи низкого напряжения у них различны. В бесконтактной системе используются электронные устройства – коммутатор и датчик-распределитель (датчик Холла) (рис. 26).
а) схема электрической цепи низкого напряжения: 1 –аккумуляторная батарея; 2 – контакты замка зажигания; 3 – транзисторный коммутатор; 4 – датчик-распределитель (датчик Холла); 5 – катушка зажигания
б) схема электрических соединений коммутатора и датчика-распределителя
Рис. 26. Бесконтактная система зажигания
Бесконтактная система зажигания включает в себя следующие узлы:
катушку зажигания;
датчик-распределитель;
коммутатор;
свечи зажигания;
провода высокого и низкого напряжения;
выключатель зажигания.
В такой системе зажигания отсутствуют контакты прерывателя, а значит, нечему подгорать и нечего регулировать. Функцию контактов в этом случае выполняет бесконтактный датчик Холла, который посылает управляющие импульсы в электронный коммутатор. А коммутатор, в свою очередь, управляет катушкой зажигания, которая преобразует ток низкого напряжения в те самые "страшно большие" вольты.
Основные неисправности бесконтактной системы зажигания
Если "заглох" и не хочет заводиться двигатель с бесконтактной системой зажигания, то в первую очередь стоит проверить... подачу бензина. Может быть, к вашей радости, причина была именно в этом. Если с бензином все в порядке, а искры на свече нет, то у вас есть три варианта решения проблемы.
Начнем с третьего. Надо хлопнуть дверцей машины, сказать нехорошие слова и опоздать на работу, добираясь туда на общественном транспорте.
Первый вариант предполагает попытку проверить на практике мнение о том, что "электроника – это наука о контактах". Открываем капот и проверяем, зачищаем, подергиваем и подпихиваем на свои места все провода и проводочки, которые попадаются под руку. Если до этих судорожных движений где-то были ненадежные электрические соединения, то двигатель заведется. А если нет, то остается еще второй вариант.
Для возможности воплощения в жизнь второго варианта вам следует быть запасливым водителем. Из резерва необходимых вещей, которые вы возите с собой в машине, в первую очередь надо взять запасной коммутатор и заменить им прежний. Как правило, после этой процедуры двигатель оживает. Если же он все еще не хочет запускаться, то имеет смысл, последовательно меняя на новые, проверить крышку распределителя, ротор, бесконтактный датчик и катушку зажигания. В процессе этой "меняльной" процедуры двигатель все-таки заведется, а позже дома, вместе со специалистом вы сможете разобраться, какой конкретно узел вышел из строя и почему.
Эксплуатация системы зажигания
При нормальной эксплуатации автомобиля и периодическом его обслуживании система зажигания не доставляет водителю больших хлопот. Но некоторые водители вообще забывают о том, что кроме пепельницы и магнитолы в автомобиле есть еще и многострадальный двигатель, и в частности его система зажигания.
Наступает момент, и машина "говорит" водителю о том, что у нее тоже есть "нервы и предел терпения". Двигатель начинает фыркать и дымить, глохнуть и не заводиться. Это могут быть крупные поломки или мелкие неисправности в системах и механизмах двигателя, но, как правило, проблема кроется всего лишь в нарушенных регулировках и соединениях.
Так как мы уже знаем, что "электроника – это наука о контактах", то в первую очередь необходимо следить за чистотой и надежностью электрических соединений. Поэтому при эксплуатации автомобиля иногда приходится зачищать клеммы проводов и штекерные разъемы.
Периодически следует контролировать зазор в контактах прерывателя (рис. 21)и при необходимости его регулировать. Если зазор в контактах прерывателя больше нормы (0,35–0,45 мм), то наблюдается неустойчивая работа двигателя на больших оборотах. Если меньше – неустойчивая работа на оборотах холостого хода. Все это происходит по причине того, что нарушенный зазор меняет время замкнутого состояния контактов. А это уже влияет и на мощность искры, проскакивающей между электродами свечи, и на сам момент ее возникновения в цилиндре (опережение зажигания).
К сожалению, качество нашего бензина нередко оставляет желать лучшего. Поэтому, если сегодня вы заправили свой автомобиль не очень качественным бензином, то в следующий раз он может оказаться еще хуже. Естественно, это не может не влиять на качество приготавливаемой карбюратором горючей смеси и процесс ее сгорания в цилиндре. В таких случаях, чтобы двигатель безотказно продолжал выполнять свою работу, необходимо подстраивать систему зажигания под "сегодняшний" бензин.
Если первоначальный угол опережения зажигания не соответствует оптимальному, то можно наблюдать и ощущать следующие явления.
Угол опережения зажигания слишком велик (раннее зажигание):
затрудненный запуск холодного двигателя;
"хлопки" в карбюраторе (обычно хорошо слышны из-под капота при попытках запуска двигателя);
потеря мощности двигателя (машина плохо "тянет");
перерасход топлива;
перегрев двигателя (индикатор температуры охлаждающей жидкости активно стремится к красному сектору);
повышенное содержание вредных веществ в выхлопных газах.
Угол опережения зажигания меньше нормы (позднее зажигание):
"выстрелы" в глушителе;
потеря мощности двигателя;
перерасход топлива;
перегрев двигателя.
Короче говоря, при неправильно выставленном зажигании двигатель хочет "умереть", а машина не хочет ехать. Перечень вышеописанных "кошмаров" можно было бы и продолжить, но и этого достаточно для того, чтобы вы поняли, что двигатель и его системы требуют периодических регулировок. А кто будет этим заниматься, зависит от вас. Можно самостоятельно овладеть некоторыми навыками в не очень трудоемких и не очень сложных операциях по регулировкам. Или можно обращаться к специалисту, которому вы будете доверять свою "ласточку".
Свеча зажигания, как было упомянуто ранее, это маленький и с виду простенький элемент системы зажигания, но это только с виду.
Нормальная работа двигателя возможна при условии, если зазор между электродами свечи будет конкретным и одинаковым в свечах всех цилиндров. Для контактных систем зажигания зазор должен быть в пределах 0,5–0,6 мм, а для бесконтактных систем 0,7–0,9 мм и более.
Теперь вспомните "жуткие" условия, в которых работают свечи зажигания. Не всякий металл выдержит огромные температуры в агрессивной среде. Поэтому со временем электроды свечей подгорают и покрываются нагаром.
Вообще-то, изношенные или обросшие нагаром свечи рекомендуется заменить. Но если в пути запасных свечей не оказалось, то очищаем электроды "забарахлившей" свечи от нагара мелкозернистым надфилем или специальной алмазной пластинкой, регулируем зазор, подгибая боковой электрод, и вкручиваем свечу на место.
Каждый раз, выкручивая свечи зажигания, обращайте внимание на цвет их электродов. Если они светло-коричневые, то свеча работает нормально. А если они черные, то возможно свеча вообще не работает.
Сегодня в продаже есть силиконовые высоковольтные провода. При замене вышедших из строя старых проводов имеет смысл приобрести именно силиконовые, так как они не "пробиваются" током высокого напряжения. А ведь перебои в работе двигателя нередко происходят из-за утечки импульса тока высокого напряжения по высоковольтному проводу на "массу" автомобиля. Вместо того чтобы пробивать воздушный барьер между электродами свечи и поджигать рабочую смесь, электрический ток выбирает путь наименьшего сопротивления и "уходит" на сторону.
Старайтесь не открывать капот автомобиля, когда на улице идет дождь или снег. После мокрого душа двигатель может не запуститься, так как вода, попав на приборы электрооборудования и провода, образует токопроводящие мостики, по которым высокое напряжение утекает на "массу".
Тот же эффект, но более усугубленный, возникает у любителей прокатиться по глубоким лужам на большой скорости. В результате "купания"
водой заливаются все приборы и провода системы зажигания, расположенные под капотом, и двигатель, естественно, глохнет, поскольку ток высокого напряжения уже не может добраться до свечей зажигания. Возобновить поездку в таких случаях удается лишь после того, как горячий двигатель своим теплом просушит все "электрическое" в подкапотном пространстве.
Система зажигания на автомобилях с электронным управлением двигателем
На современных автомобилях с электронным управлением двигателем система зажигания состоит из (рис. 27):
электронного блока управления (ЭБУ);
датчиков (угла поворота коленчатого вала, положения дроссельной заслонки, детонации, температуры охлаждающей жидкости);
катушки зажигания (общей или по одной катушке на каждый цилиндр);
распределителя тока высокого напряжения (при общей катушке зажигания);
высоковольтных проводов;
свечей зажигания.
Рис. 27. Схема электронной системы зажигания. Вариант А – с общей катушкой зажигания; Вариант Б – с отдельной катушкой на каждый цилиндр: 1 – маховик с зубчатым венцом; 2 – поршень; 3 – цилиндр двигателя; 4 – камера сгорания; 5 – впускной клапан; 6 – поток воздуха; 7 – дроссельная заслонка; 8 – датчик положения дроссельной заслонки; 9 – катушка зажигания; 9" – катушка зажигания на каждой свече; 10 – распределитель тока высокого напряжения; 11 – высоковольтные провода; 11" – электрический провод, по которому к катушке зажигания поступает импульсный сигнал от ЭБУ; 12 – свеча зажигания; 13 – выпускной клапан; 14 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 15 – датчик детонации; 16 – датчик угла поворота коленчатого вала; 17 – электронный блок управления (ЭБУ); 18 – диагностическая лампа-сигнализатор; 19 – диагностическая колодка; 20 – замок зажигания; 21 – аккумуляторная батарея
При работе двигателя информация от датчиков поступает в электронный блок управления (ЭБУ). В результате обработки полученной информации ЭБУ устанавливает оптимальный момент зажигания, необходимый для получения максимальной экономичности работы двигателя в каждый отдельный момент времени, и подает импульсный сигнал катушке (катушкам) зажигания.
Электронная система зажигания не требует регулировок и очень надежна в течение всего срока службы.
Чтобы воспламенить топливовоздушную смесь, в нужный момент в цилиндр должна быть подана электрическая искра. Эту задачу выполняет электронная система зажигания.
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
В электронных системах зажигания моментом искрообразования управляет контроллер. Определив значение оборотов коленвала в данный момент и нагрузку на двигатель, контроллер рассчитывает базовый угол опережения зажигания. Далее этот угол может быть скорректирован (например, уменьшен, если обнаружена детонация). Рассчитав окончательное значение угла опережения зажигания, контроллер выдает управляющий сигнал на модуль зажигания в момент, когда поршень, движущийся к ВМТ, займет требуемое положение.Состав системы зажигания инжекторного двигателя
В электронной системе зажигания можно выделить следующие детали:- Контроллер;
- Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ);
- Шкив с зубчатым венцом;
- Модуль зажигания;
- Высоковольтные провода;
- Свечи зажигания.
Модуль зажигания
Модуль зажигания включает в себя две катушки зажигания и два высоковольтных ключа-коммутатора.
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.
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.
С началом прокрутки двигателя контроллер анализирует сигнал ДПКВ, пытаясь выделить два пропущенных зуба на венце шкива (после пропущенных идет первый зуб). Как только это происходит, становится возможным расчет угла опережения зажигания, расчет фаз впрыска топлива и управление модулем зажигания и форсунками. Сигнал ДПКВ используется также для расчетов скорости вращения коленвала и его ускорения.
Работа любого бензинового двигателя внутреннего сгорания была бы невозможна без специальной системы зажигания. Именно она отвечает за воспламенение смеси в цилиндрах в строго определенный момент. Различают несколько возможных вариантов:
- контактная;
- бесконтактная;
- электронная.
Одинаковы элементы разных систем зажигания автомобиля
Незаменимым и наиболее востребованным является наличие аккумуляторной батареи. Даже в отсутствие или при поломке генератора при помощи неё можно ещё некоторое время продолжать движение. Генератор также есть неотъемлемой частью, без которой нормальное функционирование любой из систем невозможно. Свечи зажигания, бронепровода, высоковольтная и управляющие элементы дополняют любую из упомянутых систем. Основное различие меду ними заключается в типе, управляющего моментом зажигания и отвечающего за искрообразование устройства.
Контактный прерыватель-распределитель зажигания
Это устройство инициирует возникновение искры высокого, до 30000 В, вольтажа на контактах свечей зажигания. Для этого он соединяется с высоковольтной катушкой, благодаря которой происходит образование высокого напряжения. Сигнал на катушку передается при помощи проводов от специальной контактной группы. При её размыкании кулачковым механизмом происходит образование искры. Момент её возникновения должен строго соответствовать требуемому положению поршней в цилиндрах. Это достигается благодаря четко рассчитанному механизму, передающему вращательное движение на прерыватель-распределитель. Одним из недостатков устройства является влияние механического износа на время возникновения искры и на её качество. Это влияет на качество работы двигателя, а значит может требовать частых вмешательств в регулировку его работы.
Бесконтактное зажигание
Этот тип устройств не зависит на прямую от размыкания контактов. Основную роль в моменте искрообразования здесь играет транзисторный коммутатор и особый датчик. Отсутствие зависимости от чистоты и качества поверхности контактной группы может гарантировать более качественное искрообразование. Однако этот тип зажигания тоже использует прерыватель-распределитель, который отвечает за передачу тока на нужную свечу в нужный момент.
Электронное зажигание
В этой системе воспламенения смеси полностью отсутствуют механические движущиеся части. Благодаря наличию специальных датчиков и особого блока управления, образование искры и момент её раздачи на цилиндры выполняются гораздо более точно и надежно, чем у вышеупомянутых систем. Это дает возможность улучшить работу двигателя, увеличить его мощность и снизить расход топлива. Кроме того, радует и высокая надежность устройств такого типа.
Основные этапы работы системы зажигания
Различают несколько основных этапов работы любых систем зажигания:
- накопление необходимого заряда;
- высоковольтное преобразование;
- распределение;
- искрообразование на свечах зажигания;
- возгорание смеси.
Видео про принцип работы системы зажигания: