Основным назначением системы зажигания автомобиля является подача искрового разряда на свечи зажигания в определённый . 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 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 (в момент запуска двигателя), и (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 .
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 . 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.

Одним из основных условий успешного запуска двигателя есть наличие исправной системы зажигания, отвечающей за воспламенение топливовоздушной смеси путем искрообразования в нужном цилиндре силового агрегата. Учитывая всю важность указанной системы, знание ее устройства и принципов работы пригодится любому автолюбителю, чтобы в случае необходимости можно было самостоятельно устранить возникшую неисправность.

1. Особенности системы зажигания

Основными требованиями , которые обычно предъявляются к системе зажигания, есть:

1. Необходимость образования искры в цилиндре (находящемся на такте сжатия) соответственно общему порядку работы цилиндров;

2. Обеспечение своевременного момента зажигания, то есть искра должна появляться в конкретный момент, который соответствует оптимальному углу его опережения (при текущих рабочих условиях мотора) и зависит как от оборотов двигателя, так и от нагрузки на него;

3. Снабжение искры достаточной энергией, то есть тем ее количеством, которое необходимо для возгорания рабочей смеси (на этот показатель оказывает влияние состав, плотность и температура рабочей смеси);

4. Рабочая надежность, выражающаяся в непрерывном искрообразовании.

На сегодняшний день существует несколько видовых вариантов системы зажигания, среди которых выделяют контактную, бесконтактную и электронную. Все они имеют ряд общих особенностей. Например, в данных системах отсутствует традиционный распределитель, а его место занимает четырехвыводная катушка зажигания, в состав которой входят две двухвыводные, объединенные в один блок.

В первичных обмотках зажигания, управление током осуществляется с помощью специального контроллера, который получает информационные данные от соответствующих датчиков. Положительной особенностью системы зажигания есть отсутствие в ней подвижных деталей, благодаря чему она не нуждается в постоянном обслуживании или регулировках , а в рабочих целях используется метод распределения искры, который еще часто именуют «методом холостой искры». Цилиндры силового агрегата объединены в пары – 1 с 4, а 2 с 3, причем образование искр проходит сразу в двух цилиндрах: в том, где заканчивается такт сжатия, и в том, где проходит такт выпуска.

Учитывая, что ток в обмотках катушек имеет постоянное направление, образование искры на одной свече всегда проходит от центрального электрода на боковой, а на второй – наоборот, от бокового на центральный. Процесс управления зажиганием выполняется специальным контролером. Датчик положения коленвала передает ему некий опорный сигнал, исходя из которого, контроллер проводит расчет последовательности срабатывания катушек модуля зажигания, а для того чтобы управление было точным, устройству нужна следующая информация:

- частота вращения коленвала силового агрегата;

Нагрузка, которую испытывает мотор автомобиля;

Температура охлаждающей жидкости системы;

Положение коленвала;

Положение распредвала;

Наличие детонации.

Несмотря на некоторое конструктивное различие разных систем зажигания, можно выделить следующие, общие элементы всех устройств:

1. Источник питания – бортовая сеть автомобиля, вместе со своими источниками, представленными в виде аккумуляторной батареи и генератора;

2. Выключатель зажигания;

3. Устройство, отвечающее за управление накопителем энергии. В его задачу входит определение момента начала накопления и момента передачи энергии на свечу зажигания, то есть определение самого момента зажигания. Исходя из конструктивных особенностей системы зажигания конкретного автомобиля, данное устройство может иметь разный вид.

Механический прерыватель – осуществляет непосредственное управление процессом накопления (первичной цепью) и отвечает за замыкание/размыкание питания первичной обмотки. Контакты прерывателя можно увидеть, заглянув под крышку распределителя. Пластичная пружина подвижного контакта прижимает его к недвижимому контакту. Их размыкание выполняется только на короткий срок, а конкретно в момент, когда набегающий кулачок валика привода оказывает давление на молоточек подвижного контакта.

Параллельно контактам включен и конденсатор, который предотвращает их обгорание в момент размыкания. Это стало возможным благодаря поглощению большей части электроразряда, из-за чего существенно уменьшается искрение. Однако, это еще не все полезное влияние конденсатора. Вторая половина преимущества его присутствия базируется на создании в цепи низкого напряжения обратного тока, что положительно влияет на скорость исчезновения магнитного поля. Чем быстрее это произойдет, тем больший ток появится в цепи высокого напряжения. Если конденсатор выйдет из строя – мотор не сможет нормально работать, ведь силы напряжения во вторичной цепи не хватит, чтобы обеспечить стабильное искрообразование.

Прерыватель находится в том же корпусе, что и распределитель высокого напряжения, из-за чего последний получил название прерывателя-распределителя, а саму систему стали называть «классической системой зажигания».

Вместе с прерывателем-распределителем в корпусе находится еще одна важная деталь - центробежный регулятор опережения зажигания , использующийся с целью изменения момента образования искры в соответствии со скоростью вращения коленвала. Менять момент возникновения искры между электродами свечей способен и вакуумный регулятор опережения зажигания, только он делает это в зависимости от нагрузки на мотор автомобиля.

Если механический прерыватель оборудован транзисторным коммутатором, то в этом случае он управляет только ним, а тот, в свою очередь, отвечает за управление процессом накопления энергии. Такая конструкция существенно превосходит аналогичные устройства без транзисторного коммутатора, так как здесь контактный прерыватель более надежный, чему способствует протекание сквозь него тока меньшей силы, а значит, пригорание контактов во время размыкания практически полностью исключается. Соответственно, конденсатор, параллельно подключенный к контактам прерывателя, тут просто не нужен, а в остальном – система полностью идентична классическому варианту. Обе системы, имеющие механический прерыватель, обладают общим названием - «контактные системы зажигания».

Системы с транзисторным коммутатором, оборудованные бесконтактным датчиком (импульсным генератором), могут быть индуктивного типа, основанными на эффекте Холла или относиться к оптическому типу. В данном случае место механического прерывателя занимает импульсный датчик-генератор с преобразователем сигналов, который посредством транзисторного коммутатора осуществляет управление накопителем энергии. Как правило, датчик-генератор расположен внутри распределителя, конструкция которого ничем не отличается от конструкции аналогичной детали в контактной системе, поэтому указанный узел получил название «датчика-распределителя».

Одна из вариаций такой системы, оборудованная распределителем механического вида и катушкой зажигания, размещенной отдельно от распределителя и коммутатора, называется «бесконтактной системой зажигания». Конечно, существует много ее вариантов, предусматривающих применение одного или нескольких соответствующих датчиков.

Также, на основе управления зажиганием выделяют еще один вариант систем – микропроцессорные системы зажигания, которые оборудованы микропроцессорным блоком зажигания (или блоком управления работой мотора с подсистемой управления зажигания), а также имеют датчики и коммутатор. В таком случае, блок управления получает данные о работе силового агрегата (количестве оборотов, положении коленвала, положении распредвала, нагрузках на мотор и температуре охлаждающей жидкости) от датчиков, и уже исходя из результатов их алгоритмической обработки, осуществляет управление коммутатором, который, в свою очередь, управляет накопителем энергии. Процесс регулировки опережения зажигания реализован в блоке управления программно.

В системе зажигания электронного типа, в роли устройства управления накопителем энергии, выступает электронный блок управления (ЭБУ), который является главной составной частью такой системы. Его работа базируется на сборе информации, получаемой от различных датчиков (положения коленвала, положения распредвала, датчика детонации, датчика угла открытия дросселя), на расчете оптимального момента зажигания и времени зарядки катушки, а также через коммутатор – он отвечает за управление первичной цепью катушки.

На выпускаемых сегодня автомобилях блок управления зажиганием объединен с блоком, отвечающим за впрыск топлива.

4. Накопители энергии, которые, в зависимости от типа системы, могут разделяться на две группы:

С накоплением энергии в катушке (катушках) зажигания, где энергия собирается в первичной обмотке, а при размыкании первичной цепи, во вторичной образуется высокое напряжение, подающееся впоследствии на свечи зажигания. Такой вариант системы есть наиболее распространенным.

С накоплением энергии в конденсаторе, после чего, в нужный момент, она проходит через катушку зажигания. Во второй цепи также проходит индуцирование высокого напряжения, которое позже подается на свечи. Устройство накопителя энергии такого типа часто называют «зажиганием от разряда конденсатора» или «конденсаторным зажиганием», обозначая аббревиатурой CDI (Capacitor Discharge Ignition). Такая система хоть и не часто, но встречается на автомобилях, правда большее распространение она получила на мотоциклах, гидроциклах и скутерах. Ее главная отличительная черта в том, что энергия искры не зависит от оборотов мотора.

5. Система распределения зажигания. На транспортных средствах может применяться один из двух типов такой системы: система оборудована механическим распределителем или же система статистического распределения.

- Системы, обладающие механическим распределителем энергии, как правило, работают посредством трамблера, который и распределяет напряжение по свечам цилиндров силового агрегата. В системах зажигания контактного типа он, зачастую, объединен с прерывателем, а в бесконтактных – с импульсным датчиком. В более модернизированных системах трамблер либо вообще отсутствует, либо совмещен с катушкой зажигания, коммутатором и датчиками различных систем (CID, HEI, CIC).

Системы, основывающиеся на статическом распределении энергии, пришли на смену классическому распределителю. Они получили свое название из-за того, что у них отсутствуют движущиеся части, которые обычно входят в конструкцию распределителя. Системы такого рода обозначают аббревиатурой DLI (DistributorLess Ignition) и DIS (DistributorLess Ignition System), что означает "система без распределителя", и DI (Direct Ignition), подразумевающие "систему прямого, или непосредственного зажигания". DLI – имеет отношение ко всем системам без высоковольтного распределителя; DI - относится только к тем, в которых присутствуют индивидуальные катушки, а DIS – это системы синхронного зажигания, обладающие двухвыводными катушками. Возможно, такой подход и не совсем верный, но именно он чаще всего употребляется.

6. Высоковольтные провода. Выступают в роли соединительного элемента между накопителем энергии и ее распределителем (или свечами), а также соединяют распределитель со свечами зажигания. В системах зажигания типа COP («катушка на свече») данный элемент отсутствует.

7. Свечи зажигания. Применяются с целью создания искрового разряда и последующего воспламенения рабочей смеси, находящейся в камере сгорания. Свечи зажигания располагаются в головке цилиндра, и как только на них попадает импульс тока высокого напряжения, между их электродами тут же проскакивает искра, воспламеняющая рабочую смесь.

На большинстве транспортных средств обычно установлено по одной свече в каждый цилиндр, но иногда встречаются и более сложные системы, обладающие двумя свечами, причем они не всегда срабатывают одновременно. Например, при малых оборотах двигателя сначала срабатывает та свеча, которая находится ближе к впускному клапану, а за ней уже вторая, которая обеспечивает более быстрое и полное сгорание топливовоздушной смеси.

3. Как работает система зажигания?

Несмотря на то, к какому типу относится та или иная , все они имеют несколько общих рабочих этапов, предусматривающих накопление нужного заряда, его высоковольтное преобразование, распределение, образование на свечах искр и возгорание топливной смеси. Любой из них требует слаженной и точной работы, а значит, стоит выбирать только проверенные устройства, доказавшие свою надежность. В этом плане наилучшим вариантом принято считать электронную систему зажигания, где всем рабочим процессом (подачей искры и ее распределением по свечам) управляет электроника.

Электронная система зажигания – это не отдельный, самостоятельный компонент, а составляющая часть системы управления мотором, которая основывается на работе датчика положения , датчика, фиксирующего частоту его вращения и датчика массового расхода воздуха. Получив от них нужную информацию, ЭБУ принимает решение касательно момента подачи искры и распределения зажигания. Естественно, в блоке управления уже прописаны определенные команды, выполняющиеся после получения и анализа данных с упомянутых датчиков.

В такой системе воспламенения топливной смеси, полностью исключены механические движущиеся части, а благодаря специальным датчикам и особому блоку управления, образование и подача искры проходят намного быстрее и надежнее, нежели у аналогичных систем контактного и бесконтактного типа. Этот факт позволяет улучшить работу мотора, увеличив его мощность и снизив потребление топлива. Более того, нельзя не отметить высокую рабочую надежность устройств данного типа.

отличается тем, что не зависит напрямую от размыкания контактов, а главную роль в процессе образования искры здесь выполняет транзисторный коммутатор и специальный датчик. Отсутствие прямой зависимости от качества и чистоты поверхности контактной группы гарантирует более эффективное искрообразование. Однако, как и в контактном варианте системы зажигания, здесь также используется прерыватель-распределитель, отвечающий за своевременную передачу тока на свечу зажигания. Рабочий принцип бесконтактной системы предусматривает выполнение следующих действий.

Когда коленвал двигателя приходит в движение, датчик-распределитель формирует соответствующие импульсы напряжения и направляет их на транзисторный коммутатор, задача которого – создавать импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания. В момент прерывания во вторичной обмотке катушки проходит индуцирование тока высокого напряжения. Он подается на центральный контакт распределителя, а оттуда, посредством проводов высокого напряжения, поступает на свечи зажигания. Последние и осуществляют воспламенение топливовоздушной смеси.

В случае увеличения оборотов коленвала, за регулировку угла опережения зажигания отвечает центробежный регулятор, а при изменении нагрузки на силовой агрегат эта задача возлагается на вакуумный регулятор опережения зажигания.

Принцип работы контактного зажигания несколько отличается от вариантов, приведенных выше. Когда контакт прерывателя пребывает в замкнутом состоянии, ток низкого напряжения проходит по первичной обмотке катушки. В процессе их размыкания, во второй катушке происходит индуцирование тока высокого напряжения, и посредством высоковольтных проводов он передается на крышку распределителя, после чего расходится по свечам зажигания с определенным углом опережения зажигания.

Как только обороты коленвала увеличиваются, возрастают и обороты вала прерывателя-распределителя, вследствие чего грузики центробежного регулятора начинают расходиться, перемещая подвижную пластину вместе с кулачками прерывателя. Это приводит к тому, что размыкание контактов происходит несколько раньше, из-за чего увеличивается угол опережения зажигания. С уменьшением оборотов коленвала угол опережения зажигания тоже уменьшается.

Более модернизированным типом контактной системы является ее контактно-транзисторный вариант. Он отличается наличием транзисторного коммутатора в цепи первичной обмотки катушки, управление которым выполняется посредством контактов прерывателя. За счет его использования, удалось добиться снижения силы тока в цепи первичной обмотки, что положительно сказалось на длительности эксплуатации контактов прерывателя.

Подписывайтесь на наши ленты в

Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах бензиновых двигателей. Основными требованиями к системе зажигания являются:

• Обеспечение искры в нужном цилиндре (находящемся в такте сжатия) в соответствии с порядком работы цилиндров.
• Своевременность момента зажигания. Искра должна происходить в определенный момент (момент зажигания) в соответствии с оптимальным при текущих условиях работы двигателя углом опережения зажигания, который зависит, прежде всего, от оборотов двигателя и нагрузки на двигатель.
• Достаточная энергия искры. Количество энергии, необходимой для надежного воспламенения рабочей смеси, зависит от состава, плотности и температуры рабочей смеси.
• Общим требованием для системы зажигания является ее надежность (обеспечение непрерывности искрообразования).

Неисправность системы зажигания вызывает неполадки как при запуске, так и при работе двигателя:

• трудность или невозможность запуска двигателя;
• неравномерность работы двигателя — «троение» или прекращение работы двигателя при пропусках искрообразования в одном или нескольких цилиндрах;
• детонация, связанная с неверным моментом зажигания и вызывающая быстрый износ двигателя;
• нарушение работы других электронных систем за счет высокого уровня электромагнитных помех и пр.

Существует множество типов систем зажигания, отличающихся и устройством и принципами действия. В основном системы зажигания различаются по:
а) системе определения момента зажигания.
б) системе распределения высоковольтной энергии по цилиндрам.

При анализе работы систем зажигания исследуются основные параметры искрообразования, смысл которых практически не отличается в различных системах зажигания:

• угол замкнутого состояния контактов (УЗСК, Dwell angle) — угол, на который успевает повернуться коленчатый вал от момента начала накопления энергии (конкретно в контактной системе — момента замыкания контактов прерывателя; в других системах — момента срабатывания силового транзисторного ключа) до момента возникновения искры (конкретно в контактной системе — момента размыкания контактов прерывателя). Хотя в прямом смысле данный термин можно применить только к контактной системе — он условно применяется для систем зажигания любых типов.
• угол опережения зажигания (УОЗ, Advance angle) — угол, на который успевает повернуться коленчатый вал от момента возникновения искры до момента достижения соответствующим цилиндром верхней мертвой точки (ВМТ). Одна из основных задач системы зажигания любого типа — обеспечение оптимального угла опережения зажигания (фактически — оптимального момента зажигания). Оптимально поджигать смесь до подхода поршня к верхней мертвой точке в такте сжатия — чтобы после достижения поршнем ВМТ газы успели набрать максимальное давление и совершить максимальную полезную работу на такте рабочего хода. Также любая система зажигания обеспечивает взаимосвязь угла опережения зажигания с оборотами двигателя и нагрузкой на двигатель. При увеличении оборотов, скорость движения поршней увеличивается, при этом время сгорания смеси практически не изменяется — поэтому момент зажигания должен наступать чуть раньше — соответственно при увеличении оборотов, УОЗ надо увеличивать.
  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 нужно позже — соответственно при увеличении нагрузки на двигатель, УОЗ надо уменьшать. И наоборот, когда дроссельная заслонка прикрыта, скорость сгорания рабочей смеси падает, поэтому угол опережения зажигания должен быть увеличен.
• напряжение пробоя — напряжение во вторичной цепи в момент образования искры — фактически — максимальное напряжение во вторичной цепи.
• напряжение горения — условно-установившееся напряжение во вторичной цепи в течение периода горения искры.
• время горения — длительность периода горения искры.

Обобщенно структуру системы зажигания можно представить следующим образом:

Рассмотрим подробнее каждый из элементов системы:

1. Источник питания для системы зажигания — бортовая сеть автомобиля и ее источники питания — аккумуляторная батарея (АКБ) и генератор.

2. Выключатель зажигания.

3. Устройство управления накоплением энергии — определяет момент начала накопления энергии и момент «сброса» энергии на свечу (момент зажигания). В зависимости от устройства системы зажигания на конкретном авто может представлять из себя:

Механический прерыватель, непосредственно управляющий накопителем энергии (первичной цепью катушки зажигания). Данный компонент нужен для того, чтобы замыкать и размыкать питание первичной обмотки катушки зажигания. 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 (condenser). Он 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 — 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. При выходе конденсатора из строя двигатель нормально работать не будет — напряжение во вторичной цепи получится недостаточно большим для стабильного искрообразования.Прерыватель располагается в одном корпусе с распределителем высокого напряжения — поэтому распределитель зажигания в такой системе называют прерывателем-распределителем. Такая система зажигания называется классической системой зажигания.Общая схема классической системы:

Устройство катушки зажигания в системе COP (с интегрированным воспламенителем):

Система статического синхронного зажигания с двухвыводными катушками зажигания (одна катушка на две свечи) — DFS (нем. Doppel Funken Spule) система. Кроме систем, с индивидуальными катушками, используются и системы, где одна катушка обеспечивает высоковольтный разряд на двух свечах одновременно. При этом получается, что в одном из цилиндров, который находится в такте сжатия, катушка дает «рабочую искру», а в сопряженном с ним, который находится в такте выпуска) дает «холостую искру» (поэтому такая система часто называется системой зажигания с холостой искрой — «wasted spark»). Например, в 6-цилиндровом V-образном двигателе на цилиндрах 1 и 4 поршни занимают одно и то же положение (оба находятся в верхней и нижней мертвой точке одновременно) и движутся в унисон, но находятся на разных тактах. Когда цилиндр 1 находится на компрессионном ходу, цилиндр 4 — на такте выпуска, и наоборот.

Высокое напряжение, вырабатываемое во вторичной обмотке, подается напрямую на каждую свечу зажигания. В одной из свечей зажигания искра проходит от центрального электрода к боковому электроду, а в другой свече искра проходит от бокового к центральному электроду:

Напряжение, необходимое для образования искры, определяется искровым промежутком и давлением сжатия. Если искровой промежуток между свечами обоих цилиндров равен, для разряда необходимо напряжение, пропорциональное давлению в цилиндре. Вырабатываемое высокое напряжение разделяется в соответствии с относительным давлением цилиндров. Цилиндр на ходу сжатия требует и использует больший разряд напряжения, чем на ходу выпуска. Это происходит потому, что цилиндр на ходу выпуска находится примерно под атмосферным давлением, поэтому расход энергии гораздо ниже.

По сравнению с системой зажигания с распределителем, общий расход энергии в системе без распределителя практически такой же. В системе зажигания без распределителя потеря энергии от искрового промежутка между ротором распределителя и клеммой колпачка заменяется потерей энергии на холостую искру в цилиндре на ходу выпуска.

Катушки зажигания в системе DFS могут устанавливаться как отдельно от свечей и связываться с ними высоковольтными проводами (как в системе EFS), так и прямо на свечах (как в системе COP, но в этом случае высоковольтные провода все равно используются для передачи разряда на свечи смежных цилиндров — условно такую систему можно назвать «DFS-COP»).

Общая схема системы «DFS-COP»
Варианты системы «DFS-COP»

Также в этой системе коммутаторы могут быть объединены с соответствующими катушками — вот как выглядит такой вариант на примере Mitsubishi Outlander:

6. Высоковольтные провода — соединяют накопитель энергии c распределителем или свечами и распределитель со свечами. В системах зажигания COP отсутствуют.

7. Свечи зажигания (spark plug) — необходимы для образования искрового разряда и зажигания рабочей смеси в камере сгорания двигателя. Свечи устанавливаются в головке цилиндра. Когда импульс тока высокого напряжения попадает на свечу зажигания, между ее электродами проскакивает искра — именно она воспламеняет рабочую смесь. Как правило, устанавливается по одной свече на цилиндр. Однако, бывают и более сложные системы с двумя свечами на цилиндр, причем не всегда свечи срабатывают одновременно (например, на Honda Civic Hybrid используется система DSI — Dual Sequential Ignition — при малых оборотах две свечи одного цилиндра срабатывают последовательно — сначала та из них, что ближе к впускному клапану, а затем вторая — чтобы топливовоздушная смесь сгорала быстрее и полнее).

Любая система зажигания четко делится на две части:

• низковольтную (первичную, англ. primary) цепь — включает первичную обмотку катушки зажигания и непосредственно связанные с ней цепи (прерывателя, коммутатора и других компонентов в зависимости от устройства конкретной системы).
• высоковольтную (вторичную, англ. secondary) цепь — включает вторичную обмотку катушки зажигания, систему распределения высоковольтной энергии, высоковольтные провода, свечи.

Учитывая все возможные модификации и комбинации приведенных Выше элементов, на автомобилях используются не менее 15-20 разновидностей систем зажигания.

Назначение устройства и принцип работы.

Основное назначение 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

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.

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.

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. Представляет собой 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.

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.

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.

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 двигателя нужна для воспроизводства токов повышенного значения и раздачи его на контактные свечи воспламенения топлива. С учетом изменения оборотов коленчатого вала и нагрузок на мотор импульс высоковольтного напряжения подается к свечам в заданный период. В наше время автомобили оборудуют контактными и бесконтактными системами момента воспламенения.

Устройство контактной системы зажигания

Низковольтные токи служат источником питания и исходят от генератора и аккумулятора автомобиля.

Как правило, значение такого напряжения равно двенадцати-четырнадцати вольтам. А для воспроизводства момента искры в свечах запала нужно подать на них до двадцати тысяч вольт. Учитывая этот фактор, система воспламенения имеет в своей конструкции две различные электрические цепи. Схема системы зажигания собрана из следующих устройств и элементов: АКБ, катушки, трамблера, регуляторов опережения воспламенения вакуумного и центробежного типов, контактных свечек, электропроводов, замкового устройства включения.

Отдельные элементы системы

Для преобразования токов низкого вольтажа в высокие в конструкции предусмотрена установка устройства катушки зажигания. Расположена она в подкапотном пространстве, как и большая часть элементов и механизмов воспламенения. Главный способ работы таковой следующий: по виткам обмотки не высокого вольтажа проходят электротоки, и в этот момент около обмотки преобразуется магнитное поле. В том случае, если прекратить подачу напряжения в витках, исчезнувшее магнитное поле возбуждает токи уже непосредственно в витках высокого напряжения. Процесс преобразования двенадцати вольт в двадцать тысяч происходит за счет разности витков в обмотках катушек. Именно такой высокий показатель напряжения необходим для образования искры между контактами свечей.

Работа прерывателя

Правильная работа системы зажигания невозможна без такого механизма, как прерыватель токовых напряжений не высоких показателей. Его работа заключается в том, чтобы прерывать токи в обмотках малого напряжения. Это, в свою очередь, способствует образованию высокого напряжения.

Далее ток направляется на основной контакт, расположенный под крышкой устройства распределителя. Гибкая пружина передвижного контакта все время прижимает его к неподвижному элементу, а расходятся они лишь на короткий промежуток времени. Это происходит в момент, когда кулачок валика привода механизма прерывателя воздействует на молоточек передвижного контакта.

Конденсатор

Чтобы исключить факт подгорания контактов в момент их размыкания, к ним параллельно подключен конденсатор. В период расхождения контактов механизма распределителя между кулачками возможно искрообразование. В этом случае конденсатор служит для поглощения большей части электроэнергии и сводит возможность образования искры к минимуму. Дополнительно он сопутствует увеличению напряжения во вторичных витках обмотки катушки. В момент срабатывания контактов прерывателя конденсирующее устройство отдает свой ток и таким образом создает обратные токи в цепи низкого напряжения. Это способствует ускорению исчезновения магнитных полей. И чем скорее это произойдет, тем выше будут токи в линии высоких напряжений. В том случае, когда конденсатор трамблера выйдет из строя, мотор также не будет запускаться и работать. Параметры напряжения витков будут слишком малы для возникновения оптимального искрообразования. Искра между электродами свечи будет «бедной», а этого недостаточно для воспламенения топливной смеси. Контакты прерывателя низких токов и распределитель высоких напряжений установлены в корпусе трамблера и приводятся в действие за счет коленчатого вала мотора.

Крышка трамблера

Раздача высокого напряжения на свечи цилиндров силового агрегата осуществляется за счет распределительной крышки трамблера. После образования в катушке токов высоких показателей они поступают на основной контакт колпака распределителя-прерывателя, а уже затем, через подвижной элемент, на пластину ротора. В то время, когда ротор вращается, напряжение проскакивает с пластины на контакты распределительной крышки.

Затем короткие импульсы по бронепроводам высокого напряжения поступают непосредственно на Контакты распределительной крышки имеют определенную нумерологию, которая соответствует определенному цилиндру двигателя.

Именно так и устанавливается момент работы цилиндров. Определенный порядок работы предусматривает равномерное распределение нагрузки на коленвал. В основном четырехцилиндровые моторы имеют следующий порядок работы: 1-3-4-2. Но он может несущественно изменяться в зависимости от производителя. В данном случае формула порядка работы означает, что изначально воспламенение происходит в первом цилиндре, затем в третьем, четвертом и втором. При этом система зажигания двигателя предусматривает подачу напряжения на свечи в момент окончания такта сжатия. Это происходит за счет установки

Опережение момента искрообразования необходимо из-за высокой скорости перемещения поршней в цилиндрах. В том случае, когда топливная смесь будет воспламеняться несколько позже или раньше предусмотренного, коэффициент полезного действия расширяющихся газов значительно снизится. Поэтому воспламенение топлива должно осуществляться в заданный момент, когда поршень подходит к ВМТ. При правильно установленном угле опережения на поршень будет воздействовать оптимальное количество газов, необходимое для нормальной работы двигателя. Угол опережения выставляется путем проворачивания корпуса прерывателя. Так подбирается определенный момент, когда контакты прерывателя разводятся.

Регулятор центробежный

Центробежный регулятор обеспечивает установку правильного угла опережения воспламенения в зависимости от оборотов двигателя. Конструкция механизма регулятора представляет собой пару грузов, которые вращаясь, воздействуют на пластину с контактами прерывателя.

Вакуумный регулятор

В зависимости от степени нагрузки на двигатель момент образования искры корректируется вакуумным регулятором. Это устройство монтируется на корпус трамблера. Вакуумный регулятор состоит из двух камер, разделенных диафрагмой. Одна камера взаимодействует с атмосферой, а вторая при помощи патрубка с емкостью дросселя. При помощи штока диафрагма имеет соединение с пластиной, которая оснащена контактами прерывателя.

С увеличением угла поворота дроссельной заслонки происходит уменьшение разряжения в полости дросселя. При этом диафрагма перемещает пластину на незначительный угол совместно с контактами по направлению к кулачку привода прерывателя. Исходя из этого, размыкание происходит с задержкой, и, соответственно, меняется угол.

Свечи искрообразования (система зажигания контактная)

Система зажигания оснащена стандартными элементами запала. Контактные элементы искрообразования нужны для преобразования электрической энергии в искру, для воспламенения топливной смеси в цилиндрах двигателя. В тот период, когда электрический импульс передается на свечи, ее контакты способствуют образованию искрового пробоя. Эта деталь является неотъемлемым элементом системы зажигания.

Бронепровода

Система зажигания контактная, система зажигания других типов в своем комплекте имеют оснащение бронепроводами, которые могут без повреждений и потерь пропускать через себя высоковольтное напряжение. В частности это электрический гибкий провод, с одной медной жилой и многослойной изоляцией.

При этом контактный провод выполнен в форме спирали, что исключает радиопомехи. Как правило, данные провода устанавливаются на свечи. При длительном использовании изоляция проводов может приобрести микротрещины, через которые возможны потери импульсов высоких значений.

Неисправности системы зажигания и их устранение

Первой и наиболее распространенной поломкой может быть отсутствие искры на свечах. Причинами такой неисправности могут служить следующие моменты:

• Обрыв электропроводов в цепи низкого напряжения или же окисление их соединительных контактов.
• Подгорание контактов распределителя и их разрегулировка.
• Выход из строя катушки, перегорание конденсатора, дефекты крышки распределителя, повреждение бронепроводов и самих свечей.
• Излишняя влага в устройствах.

Устранение неисправностей возможно следующим методом:

• Проверка контрольно-измерительным прибором всей цепи и проводки.
• Очистка контактов трамблера от нагара и регулировка зазора.
• Замена неисправных и подозрительного состояния деталей системы.

Случается, что когда проворачивается ключ зажигания, не срабатывает стартер, а все системы визуально работают, в этом случае необходимо обратить внимание на блок предохранительных элементов, так как возможно перегорание или окисление посадочного места предохранителя, отвечающего за включение стартера.

Если двигатель автомобиля работает нестабильно и не развивает полной мощности, то причины могут крыться в следующем:

• Выход из строя одной из свечей зажигания.
• Слишком большой или, наоборот, маленький зазор на свечах и контактах распределителя.
• Механическое повреждение ротора или крышки трамблера.
• Неверно установлен угол опережения.

Ремонт заключается в следующем:

• Установка новых деталей.
• Регулировка необходимых зазоров.
• Регулировка угла искрообразования.

Схема контактной системы зажигания довольно проста и широко применяется на различных автомобилях.

С применением новых технологий элементов зажигания автомобили постоянно усовершенствуются и модифицируются. К примеру, более новые модели машин различных производителей давно применяют электронные системы зажигания. При появлении неполадок в системе можно легко определить причину их возникновения и провести ремонт. Контактная система зажигания автомобиля ВАЗ не имеет кардинальных отличий от элементов иных производителей и обладает высокой эксплуатационной надежностью. При этом недорога в ремонте.

Контактно-транзисторная система

По сравнению с обычной контактной системой контактно-транзисторная имеет в своем оснащении транзистор. Применение его способствует улучшению рабочих характеристик и показателей. С установкой транзистора систему стали оснащать коммутатором.

Устройство контактно-транзисторной системы зажигания не сильно отличается от обычного зажигания и его принципа работы. Но все же она имеет некоторые незначительные отличия.

Ее главной отличительной особенностью является возможность воздействия прерывателя на устройство транзистора, а не на обмотку катушки. Во время прерывания токов в обмотке низкого напряжения в витках обмотки высокого напряжения происходит его образование.

Контактная система зажигания (ВАЗа в том числе) имеет ряд положительных характеристик.

Управление процессами, которые присущи катушке зажигания, способствует возможности повышения значений токов в первичной витковой обмотке, а в результате этого возможно:

• Увеличение значений вторичного напряжения.
• Увеличение зазоров между электродами свечей.
• Улучшение и более стабильный момент искрообразования.
• Облегчить запуск мотора в холодное время года.
• Увеличение оборотов и мощности двигателя.

Подобная контактно-транзисторная система зажигания, предусматривает подключение катушки с отдельной первичной и вторичной обмотками.

При этом данная система снижает нагрузку на контакты прерывателя и уменьшает риск их подгорания. Это возможно из-за уменьшения показателей проходящих токов. Благодаря этому факту повышается степень надежности и долговечности всей системы.

К недостаткам такого зажигания можно отнести следующее: напряжение токов, поступающих к транзистору, оказывает значительное влияние на его работу. Понижение показаний токов, связанных с состоянием контактов прерывателя, сильно влияет на эксплуатационные показатели контактно-транзисторного зажигания. Неисправности системы зажигания данного типа идентичны неисправностям обычной контактной системы и устраняются таким же образом. Но дополнительно могут возникнуть проблемы с нарушением нормальной работы транзистора и коммутатора.

Система запуска двигателя

Запуск двигателя невозможно осуществить без дополнительных электронных устройств. В данном контексте речь пойдет о таком механизме, как стартер автомобиля. Этот механизм представляет собой электродвигатель, который приводит в первоначальное движение коленчатый вал мотора до момента воспламенения в цилиндрах и пуска двигателя. В работу стартер включается поворотом ключа в замке в соответствующее положение. Токи через реле зажигания поступают от аккумулятора к виткам стартера и приводят его в действие.

Если рассматривать подробно, то процесс пуска двигателя производится в три этапа:

1. Втягивающий механизм стартера заводит пусковую шестерню в зацепление с венцом маховика.
2. Далее происходит вращение ротора стартера совместно с приводной шестерней, а та, в свою очередь, передает крутящий момент на коленчатый вал, что приводит к запуску силового агрегата.
3. После того как двигатель запускается, а ключ зажигания возвращается в исходное положение, втягивающий механизм выводит приводную шестерню стартера из зацепления с маховиком.

Назначение реле

Любое электрическое реле - это предохранительное устройство, которым оснащается система зажигания. Контактная система зажигания в этом плане тоже не исключение. Основным его назначением является размыкание и замыкание разнообразных участков в электрических цепях автомобиля. Устройства имеют различия по конструкции и способу управляющего сигнала, а также по установке. В данный момент широкое применение получили

Говоря простыми словами, этот вид электрооборудования авто предохраняет различные элементы от высоких токовых нагрузок. Попросту оно служит переключателем. В частности в системе зажигания реле предохраняет стартер автомобиля и генератор от воздействия на них высоких токов. К примеру, для запуска двигателя нужно провернуть и включить стартер в работу, который, в свою очередь, потребляет от 80 до 300А.

В этом случае если не использовать реле, то замок может сгореть, а также и некоторые элементы проводки. Для того чтобы этого не произошло, в систему включают реле зажигания. Когда на корпусе устройства имеется изображение значка диода, то это означает, что при его подключении важно соблюдать полярность клемм. В противном случае поломка неизбежна.

Заключение

В итоге стоит отметить, что первой, получившей широкое распространение на автомобильном рынке, была система зажигания контактная. Система зажигания эта использовалась достаточно уверенно, но на данный момент считается морально устаревшей. Самым слабым местом ее как раз и оказалось наличие в конструкции трамблера контактной пары. Ведь она требовала периодического обслуживания, сводившегося к потребности в проверке и регулировке зазора между контактами, чистке поверхности контактов от различного рода следов подгорания, которые могли значительно повлиять на работоспособность элементов в целом. На смену данной системе пришла бесконтактная, которая таких обслуживающих работ не требует и характеризуется автомобилистами как более надежная.

Итак, мы выяснили, какой имеет принцип работы контактно-транзисторная система зажигания автомобиля.