Как работает зажигание в автомобиле
Antigraviynaya.ru

Ремонт автомобилей

Как работает зажигание в автомобиле

Виды, устройство и принцип работы системы зажигания

Система зажигания двигателя — это комплекс устройств, приборов и датчиков, необходимых для его запуска. Ее главной задачей является создание высокого напряжения для формирование искры, воспламеняющей топливовоздушную смесь, в точно определенный момент времени. Это обеспечивает правильный режим работы мотора, а потому от исправности системы зажигания зависит расход топлива, мощность и безопасность движения автомобиля.

Устройство и принцип действия типовой системы зажигания

С технической стороны система зажигания входит в комплекс электрооборудования двигателя. Конструктивно она состоит из следующих элементов:

  • Аккумулятор или другой источник питания. Он подает в сеть низкое напряжение 12 вольт.
  • Переключатель. При повороте ключа переключатель замыкается и низкое напряжение поступает в накопитель энергии.
  • Накопитель энергии. Бывает двух видов: индуктивный (катушка зажигания трансформаторного типа, преобразующая низкое напряжение в высокое до 30 тысяч вольт) и емкостной (конденсатор).
  • Блок управления аккумулированием и распределением энергии. В зависимости от типа системы зажигания это может быть прерыватель, транзисторный коммутатор или ЭБУ (электронный блок управления).
  • Распределитель. Этот узел может быть механическим или электронным. Он осуществляет снабжение определенных свечей энергией в заданный момент времени.
  • Провода цепи высокого напряжения. По ним поступает высокое напряжение к электродам свечей.
  • Свечи зажигания.

Работа системы зажигания основана на следующем принципе: при подаче в сеть низковольтного напряжения, происходит накопление и преобразование энергии, что затем распределяется по свечам, на электродах которых формируется искра, провоцирующая воспламенение топливовоздушной смеси.

Виды систем зажигания

В современном автомобилестроении системы зажигания классифицируют в зависимости от способа управления процессом. При этом выделяют три основных типа схем:

  • контактная (контактно-транзисторная);
  • бесконтактная (транзисторная);
  • электронная (микропроцессорная).

Характерные особенности контактной системы

Исторически контактная система является одной из первых и сегодня ее можно встретить лишь на старых моделях автомобилей. В таких конструкциях формирование высокого напряжения происходит в трансформаторной катушке, а распределение его на свечи реализуется механическим способом — замыканием и размыканием контактов цепи прерывателем-распределителем.

Устройство контактной системы зажигания

Помимо основных элементов, такие системы включают в себя центробежный регулятор опережения зажигания, необходимый для преобразования угла опережения зажигания относительно частоты вращения коленвала. Он представляет собой два груза, воздействующих на мобильную пластину, контактирующую с кулачковым механизмом прерывателя.

Угол опережения зажигания — определенное положение коленвала, при котором осуществляется подача высокого напряжения на свечи. В таком режиме зажигание происходит до момента достижения поршнем верхней мертвой точки, что позволяет обеспечить максимально эффективное сгорание топливовоздушной смеси.

Также в контактных схемах применяется вакуумный регулятор опережения зажигания, изменяющий угол опережения соответственно режиму работы (нагрузке) мотора. Он соединен с полостью, находящейся за дроссельной заслонкой, и при нажатии на педаль газа изменяет угол опережения в зависимости от величины разрежения.

При замыкании контактов низкое напряжение подается на первичную обмотку катушки, где аккумулируется энергия и в момент размыкания контакта происходит формирование высокого напряжения на вторичной обмотке. Затем энергия поступает к распределителю зажигания и далее на соответствующую свечу.

Если нагрузка на силовой агрегат повышается, увеличивается частота вращения вала прерывателя-распределителя, и грузы центробежного регулятора расходятся, изменяя положение пластины. Это способствует более раннему размыканию контактов, что увеличивает угол опережения. При снижении нагрузки на двигатель происходит обратный процесс.

В чем отличия контактно-транзисторной системы зажигания

Следующим поколением системы зажигания стала контактно-транзисторная, предполагающая установку в первичной цепи катушки транзисторного коммутатора. Он позволяет снизить силу тока в обмотке низкого напряжения, что повышает срок эксплуатации контактов.

Контактно-транзисторная система зажигания

За счет установки транзистора напряжение, поступающее на свечи, больше, чем в классической контактной системе на 30%. Зазор между электродами и, как следствие, длина искры при этом также больше, а значит возрастает и площадь контакта с топливовоздушной смесью, что способствует ее полному сгоранию. В контактно-транзисторной системе зажигания прерыватель воздействует не на катушку, а на коммутатор.

При повороте ключа через транзистор начинают проходить два типа токов:

  • управления;
  • основной ток первичной обмотки.

Когда контакты размыкаются, ток цепи управления исчезает, а транзистор запирается, препятствуя протеканию тока первичной обмотки. В этот момент магнитное поле формирует высокое напряжение на вторичной обмотке. Для ускорения запирания транзистора в контактной системе зажигания этого типа может устанавливаться импульсный трансформатор.

Принцип работы бесконтактной системы

Эволюционным продолжением транзисторно-контактной системы, является бесконтактное зажигание. В таких конструкциях вместо прерывателя устанавливается специальный датчик импульсов. Это дает возможность увеличить срок службы системы зажигания за счет отсутствия неисправностей, связанных с контактами прерывателя.

Датчик формирует электрические импульсы низкого напряжения. Он бывает трех типов:

  • Датчик Холла. Конструкция такого датчика включает в себя постоянный магнит, и пластину-полупроводник, оснащенную микросхемой.
  • Индуктивный. Принцип его работы основан на изменении величины индукции чувствительного элемента в зависимости от величины зазора между датчиком и движущимся пластинчатым ротором, воздействующим на магнитное поле.
  • Оптический. Он состоит из светодиода, фототранзистора и микросхемы согласования. При попадании света от диода на фототранзистор датчик подает массу (минус питания) на коммутатор. Перекрытие потока света провоцирует исчезновение тока в катушке и способствует дальнейшему формированию искры.

Конструктивно датчик импульсов интегрирован в распределитель и регулируется режимом вращения коленвала двигателя. Прерывание тока в первичной обмотке катушки зажигания бесконтактной системы осуществляется также транзисторным коммутатором, но реагирующим на сигналы датчика.

В момент вращения коленвала датчик посылает импульсы напряжения на коммутатор. Последний, соответственно, формирует импульсы тока в обмотке низкого напряжения катушки. Когда ток не поступает, на вторичной обмотке возникает высокое напряжение, которое передается распределителю и далее по высоковольтным проводам к нужной свече. Изменение угла опережения в бесконтактной системе зажигания также выполняется центробежным и вакуумным регуляторами.

Электронная и микропроцессорная системы

Самой современной системой считается электронная. Она не имеет механических контактов, а потому ее также можно назвать бесконтактной. Электронное зажигание является частью системы управления двигателем.

Электронная система зажигания

Выделяют два типа электронных бесконтактных систем зажигания:

  • С распределителем. В подобной схеме применяется механический распределитель зажигания, подающий высокое напряжение на заданную свечу.
  • Прямого зажигания. При такой схеме высокое напряжение поступает к электродам свечи напрямую с катушки.

Помимо базовых элементов электронная система зажигания включает:

  • Входные датчики. Они регистрируют данные о текущем режиме работы мотора и подают их в виде электронных сигналов блоку управления.
  • Электронный блок управления. Он выполняет обработку сигналов и передает соответствующие команды на воспламенитель.
  • Исполнительное устройство, или воспламенитель. Фактически является транзисторной платой, обеспечивающей в открытом режиме поступление напряжения на первичную обмотку, а в закрытом — отсечку и формирование высокого напряжения на вторичной обмотке катушки.

Такие системы могут оснащаться одной общей (в конструкциях с распределителем), индивидуальными (при подаче энергии прямо на свечу) или сдвоенными катушками зажигания.

Разновидностью электронной системы является микропроцессорная. В ней применяется целый комплекс датчиков, сигналы которых обрабатываются ЭБУ. Он рассчитывает оптимальный режим работы системы в заданный момент времени. Преимуществами такой конструкции является снижение расхода топлива и улучшение динамических характеристик автомобиля.

Системы зажигания автомобиля

Автомобильный мотор еще в первых своих модификациях представлял собой сложную конструкцию, состоящую из ряда систем, работающих воедино. Одним из основных компонентов любого бензинового мотора является система зажигания. Об ее устройстве, разновидностях и особенностях мы сегодня и поговорим.

Система зажигания

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

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

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


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

Классификация систем зажигания

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

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

Узлы систем зажигания

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

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

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

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

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

Схема работы в зависимости от вида накопления энергии

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

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

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

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

Магнето

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

Система зажигания с магнето

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

Контактная система зажигания

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

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

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

Бесконтактное зажигание

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

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

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

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

Электронное зажигание

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

Схема электронной системы

Электронная система зажигания автомобиля отличается высокой стабильностью работы и устанавливается на большинство современных авто. Такая популярность определена преимуществами данной схемы:

  • Снижение расхода топлива во всех режимах работы мотора.
  • Улучшение динамических показателей – отклик на педаль газа, скорость разгона и т.д.
  • Более плавная работа мотора.
  • Выравнивается график момента и лошадиных сил.
  • Минимизируются потери мощности на низких оборотах.
  • Совместима с газобаллонным оборудованием.
  • Программируемый электронный блок позволяет настроить двигатель на экономию топлива или наоборот, на повышение динамических показателей.

Назначение системы зажигания достаточно простое, она является неотъемлемой частью бензинового двигателя, а также моторов, оснащенных ГБО. Этот компонент постоянно меняется и приобретает новые формы, соответствующие современным требованиям. Несмотря на это даже самые простые модели зажигания все еще используются на различной технике, успешно выполняя свою работу, как и десятки лет назад.

Как работает система зажигания автомобиля?

Система зажигания автомобиля является одной из наиболее важных систем, используемых в двигателях ВС. Для двигателя внутреннего сгорания требуется специальное устройство для зажигания сжатой воздушно-топливной смеси. Воспламенение происходит внутри цилиндра в конце такта сжатия. Система зажигания служит этой цели. Это дает искру, чтобы зажечь топливовоздушную смесь в нужное время.

Цель этой системы заключается в создании очень высокого вольтажа батареи, и его направления в каждую свечу зажигания, воспламенения топливной смеси в двигательной камере сгорания.

Из чего состоит система зажигания?

1- Катушка

Она представляет собой компонент, который производит напряжение. Это электромагнитное устройство, которое преобразует ток низкого напряжения от аккумулятора в ток высокого напряжения каждый раз, когда размыкаются контакты выключателя распределителя.

2- Распределительный блок

Он состоит из металлической чаши, содержащей центральный вал, который приводится в движение распределительным валом или, иногда, коленчатым валом. В чаше находятся точки размыкания контактов, рычаг ротора и устройство для изменения момента зажигания.

Как распределяется ток?

  1. Крышка распределителя выполнена из непроводящего пластика, и ток подается на центральный электрод с помощью ВТ-провода от центра катушки.
  2. Внутри колпачка находится несколько электродов, часто называемых сегментами, к которым подключены провода свечей зажигания, по одному на цилиндр.
  3. Роторный рычаг установлен сверху центрального вала и соединяется с центральным электродом с помощью металлической пружины или подпружиненной щетки в верхней части крышки распределителя.
  4. Ток поступает в колпачок через центральный электрод, проходит в центр рычага ротора через щетку и распределяется по каждой пробке при вращении рычага ротора.
  5. Далее когда плечо ротора приближается к нужному сегменту, размыкатель контакта размыкается, и ток проходит через плечо ротора к соответствующему проводу свечи зажигания.
  6. Внутри распределителя установлены точки размыкания контактов. Они действуют как выключатель, синхронно с двигателем, который отключает и повторно подключает 12-вольтовую цепь низкого напряжения к катушке.
  7. Эти точки открываются кулачками на центральном валу и снова закрываются пружинным рычагом на подвижном контакте. При закрытых точках ток течет от батареи к первичным обмоткам катушки, а затем к земле.

Примечание: когда точки открыты, магнитное поле в первичной обмотке разрушается, и во вторичной обмотке индуцируется ток высокого напряжения. Этот ток передается на свечи зажигания через крышку распределителя.

  1. Положение точек и корпуса распределителя относительно центрального вала можно регулировать вручную. Это изменяет синхронизацию искры, чтобы получить точную настройку.
  2. Дальнейшие изменения происходят автоматически, поскольку частота вращения двигателя изменяется в зависимости от открытия дроссельной заслонки.
  3. Ток проходит от каждого сегмента на колпачке распределителя вниз, к штепсельной вилке ведет к колпачкам штепсельной вилки, а затем идет вниз по центральному электроду, который изолирован по всей своей длине, к носику пробки.

Примечание: в некоторых современных системах зажигания микроэлектроника обеспечивает оптимальную синхронизацию зажигания для всех скоростей и условий нагрузки двигателя.

При этом некоторые системы зажигания используют транзисторы для снижения нагрузки на точки контакта распределителя. Другие используют комбинацию транзисторов и магнитного датчика в распределителе.

Типы системы зажигания

В современных автомобилях используются три типа систем зажигания:

  1. Система зажигания батареи (или система зажигания катушки).
  2. Система магнитного зажигания.
  3. Система зажигания аккумулятора.

Обе этих системы основаны на принципе общей электромагнитной индукции.

Система зажигания аккумулятора используется в основном в легковых автомобилях и небольших грузовиках. В системе зажигания аккумулятора ток в первичной обмотке подается от аккумулятора. В магнитной системе зажигания, которая производит и подает ток в первичной обмотке.

Примечание: искрение должно происходить в правильное время в конце такта сжатия в каждом цикле работы. К тому же система зажигания должна эффективно функционировать на высоких и низких оборотах двигателя. Она должна быть простой в обслуживании, легкой и компактной.

Система зажигания аккумулятора

Напряжение аккумулятора зависит от количества витков в каждой катушке. Это вызывает высокоинтенсивную искру, которая перепрыгивает через промежуток. Тем самым воспламенение топливовоздушной смеси происходит во всех цилиндрах. Система зажигания аккумуляторов широко используется в автомобилях, легких грузовиках, автобусах и т. д.

Система магнитного зажигания

Такая система состоит из вращающихся магнитов в неподвижных катушках или вращающихся катушек в неподвижных магнитах. Ток, создаваемый магнитом, протекает к индукционной катушке, которая работает так же, как и в системе зажигания аккумулятора. При этом батарея не требуется, поскольку магнит сам действует как генератор.

Этот тип системы зажигания используется в небольших двигателях с искровым зажиганием, например для мотороллеров, мотоциклов и небольших моторных лодок.

Электромеханическая система зажигания

Стандартная электромеханическая система зажигания использует механические контактные прерыватели и поэтому имеет множество недостатков:

  1. Часто точки замыкания контактов не выдерживают сильный ток – это приводит к выгоранию контактных точек. Таким образом, требуется периодическое обслуживание и настройки.
  2. Механическое управление контактным выключателем имеет инерционный эффект. Следовательно, на высоких скоростях замыкание или размыкание контакта может не произойти.
  3. На высоких скоростях не хватает времени для нарастания тока в катушке до своего максимального значения.

Для преодоления вышеуказанных недостатков в автомобилях используются электронные системы зажигания. Они обладают лучшими характеристиками при любых условиях и скоростью, в отличие от электромеханических систем.Система электронного зажигания состоит из транзисторов, конденсаторов, диодов и резисторов. Она действует как сверхмощный переключатель в управлении первичным током для катушки зажигания высокого напряжения.

История системы зажигания

Считается что первая система зажигания была создана в 1780 году, когда Алессандро Вольта собрал игрушечный электрический пистолет, который использовал электрическую искру для зажигания смеси водорода и воздуха, чтобы выстрелить пробкой.

Читать еще:  Что такое автозапуск автомобиля

И хотя Алессандро Вольта продемонстрировал, как может использоваться электрическая игра, необходимо было еще разработать два компонента, прежде чем разработать систему зажигания. Первым компонентом был магнит для генерации электрического тока (Фарадей впервые продемонстрировал, как движущееся магнитное поле может генерировать ток в 1831 году, но первая система магнитного зажигания появилась только в 1890-х годах).

Другим переломным моментом в истории системы зажигания стало изобретение свечи зажигания в 1860 году. Этот используемый в двигателях компонент с искровым зажиганием, был разработан бельгийским инженером Этьеном Ленуаром для своего бензинового двигателя.

На рубеже веков Рудольф Дизель разработал цикл Дизеля. В отличие от бензиновых двигателей, которые используют цикл Отто, дизельные двигатели используют сжатие вместо искры, чтобы воспламенить смесь воздуха и топлива. Это привело к разработке совершенно другого типа системы зажигания, которая использует свечи накаливания.

Следующее крупное событие в истории системы зажигания произошло в 1910 году, когда Cadillac представил двигатель, который использовал батарею и катушку зажигания. Эта система имела все те же основные части, которые использовались ранее, включая катушку с батарейным питанием, конденсатор, точки и распределитель. Как и в современных системах зажигания, катушка генерировала ток, необходимый для получения искры, точки выступали в качестве переключателя для запуска катушки, а распределитель посылал искру в соответствующий цилиндр в нужное время.

Примечание: современные системы используют электронное зажигание вместо механических устройств. Первая электронная система зажигания была разработана Delco-Remy в 1948 году, но тогда их было решено не ставить на автомобили. Популярность они начали набирать лишь в 1990-х годах, и теперь используются во всей автомобильной промышленности. Вместо распределителя для маршрутизации тока от одной катушки, в электронных системах зажигания используются управляемые компьютером блоки катушек, каждый из которых подключен к одной или двум свечам зажигания.

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

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

Система зажигания

Система зажигания автомобиля — это достаточно сложная совокупность приборов, отвечающая за появление искры в тот момент, который соответствует режиму работы силовой установки. Данная система является частью электрооборудования. Самые первые двигатели, такие как агрегат Даймлера, в качестве системы для зажигания применяли калильную головку – это первое устройство системы зажигания, которое не лишено было недостатков. Их суть заключалась в том, что воспламенение осуществлялось в самом конце такта, так как камера раскалялась до достаточно высокой температуры.

Перед стартом всегда нужно было прогреть саму калильную головку и только потом запускать двигатель. В дальнейшем головка разогревалась за счет поддержания температуры от сгораемого топлива. В современных условиях такой принцип системы зажигания может использоваться только в микродвигателях, применяемых в моделях авто и прочей техники, используемой ДВС. Такое исполнение позволяет уменьшить габаритные размеры, но при этом вся конструкция может быть дороже. В небольших моделях это малозаметно, а вот в полноразмерном автомобиле может очень сильно сказаться на цене. Во всех авто схема системы зажигания практически одинаковая. Некоторые отличия диктуются только видом исполнения.

ВИДЫ СИСТЕМ ЗАЖИГАНИЯ

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

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

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

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

Устройство системы зажигания

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

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

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

ПРИНЦИП РАБОТЫ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ

Рассмотрим подробнее распределитель зажигания, чтобы определить технологию направления электрического импульса на каждый цилиндр отдельно. Сняв крышку трамблера можно увидеть вал с пластиной в центре и расположенные по кругу медные контакты. Эта пластина и есть бегунок, он обычно пластиковый или текстолитовый и в нем стоит предохранитель. Медный наконечник с одного края бегунка по очереди касается медных контактов, раздавая электрические разряды на провода к цилиндрам в необходимое время такта работы двигателя. Пока бегунок совершает свое движение от одного контакта к другому, в цилиндрах готовится новая порция горючей смеси для воспламенения.

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

Необходимым условием правильной работы и эффективного сгорания смеси является произошедшее строго в определенный момент самовозгорание. Процесс возгорания очень сложен с технической точки зрения, так как в цилиндрах образуется большое количество дуговых разрядов, которые зависят от оборотов двигателя. Разряды должны быть так же равны определенным значениям: от 0,2 мдж и выше (в зависимости от топливной смеси). В случае недостаточной энергии, смесь не загорится, и появятся перебои в работе двигателя, он может не запуститься или заглохнуть. Работа катализатора так же зависит от исправности системы зажигания двигателя. Если система работает с перебоями, остатки топлива будут попадать в катализатор и догорать там, что приведет к перегреву и прогоранию металла катализатора как снаружи, так и выходу из строя внутренних перегородок. Прогоревший внутри катализатор не сможет выполнять свои функции и потребуется замена.

Наиболее характерные неисправности зажигания

Неисправности системы зажигания могут повлечь за собой выход из строя и остальных устройств, используемых для нормальной работы машины. Выделяют отдельный список часто встречаемых неисправностей, при которых затрудняется работа системы воспламенения рабочей смеси: — Возможны замыкания первичной обмотки катушки зажигания на массу, а также замыкание вторичной на первичную. В результате происходит перегорание дополнительного резистора и появляются характерные трещины в изоляторе, а также в крышке катушки. В этом случае необходима замена поврежденных элементов, если же катушка практически разрушена — то замена всего узла. — Характерные неисправности прерывателя: возможно обгорание либо загрязнение маслом контактов внутри прерывателя; нарушение стандартного зазора между контактами, что приводит к перебоям в переключении между свечами. Обгорание либо замасливание контактов может вызвать очень резкое увеличение уровня сопротивления между ними, из-за этого уменьшается ток, создаваемый в первичной обмотке, и как результат — снижается мощность искры, которую создают свечи.

Нарушение зазора также приводит к ухудшению образованию искры, которая создается между электродами свечи. Как результат — перебои в нормальной работе двигателя. — Свечи: возможно появление нагара на внутренней поверхности, а также обильное загрязнение снаружи. Нарушение зазора между электродами, различные трещины в изоляторе, неисправность бокового электрода — все это приводит к плохой подаче искры либо вовсе ее отсутствию. Это вызывает нестабильную, неравномерную и неустойчивую работу мотора, снижает его мощность. Возможна и остановка при повышении нагрузки.

Нормальная работа свечей зажигания возможна только в случае, если: — поверхность резьбы сухая (ни в коем случае не мокрая); — присутствует очень тонкий слой нагара либо копоти; — цвет электродов, а также изолятора должен быть от светло-коричневого до светло-серого, почти белого. Обо всех неисправностях может рассказать мокрая поверхность резьбы — это может быть как бензин, так и масло. У неисправной свечи электроды и часть изолятора покрыты толстым слоем нагара и мокрые.

Читать еще:  Что такое гофра в автомобиле

Замасленные свечи и другие признаки неисправности

Если двигатель обладает очень большим пробегом, и при этом все свечи были заменены в одно и то же время, то главной виной такого состояния является повышенный износ цилиндров, колец или поршней. Возможно появление масла на поверхности свечи в период, когда автомобиль проходит обкатку. Это со временем проходит. Если же масло было обнаружено только на одной свече, то причиной этого, скорее всего, может быть неисправность выпускного клапана, он может прогореть. Чтобы это определить, нужно хорошо прислушаться к работе двигателя, на холостом ходу он работает неравномерно. В этом случае нельзя откладывать с проведением ремонтных работ, так как потом прогорит и седло, и ремонт будет еще дороже. Выгоревшие либо очень сильно корродированные электроды говорят только о перегреве свечи. Такое возможно, если был использован низкооктановый бензин, либо была неправильная установка момента произведения зажигания.

Слишком обедненная смесь — тоже результат оплавки электродов. Возможны различные механические повреждения на поверхности свечи. Она может иметь изогнутый вид, или же будет деформирован электрод, расположенный в боковой части свечи. Последствия такой работы — перебои в зажигании. Причиной возникновения таких неприятностей может быть неправильно выбранная длина свечи, либо же длина резьбы не соответствует посадочному месту в головке мотора. В таком случае стоит подобрать стандартную свечу, рекомендуемую заводом-изготовителем. Если ее длина была выбрана правильно, стоит обратить внимание на присутствие посторонних механических элементов во внутренней части цилиндра. После того как свечи были поменяны местами, можно узнать очень большое количество информации об их состоянии. Если свеча продолжает покрываться нагаром уже в другом цилиндре — это говорит о её неисправности. Но если нормальная и исправная свеча одного из соседних цилиндров также начинает покрываться нагаром, как и её предшественница, тогда это неисправность непосредственно в кривошипно-шатунном устройстве этого цилиндра.

Выводы

Все системы, используемые для воспламенения топливной смеси, хороши в определенных областях машиностроения. Все не лишены своих недостатков. Не всегда нужно создавать сложную и высоконадежную систему, иногда гораздо дешевле использовать простые и более дешевые. Нет необходимости устанавливать дорогую систему зажигания на автомобиль, который по своей стоимости гораздо ниже, чем остальные в его классе. Такими действиями можно только поднять его стоимость, но качество, к сожалению, останется прежним. Зачем что-то менять, если работа системы зажигания показала только лучшие результаты на многих тестах?

Как работает система зажигания автомобиля?

Система зажигания автомобиля является одной из наиболее важных систем, используемых в двигателях ВС. Для двигателя внутреннего сгорания требуется специальное устройство для зажигания сжатой воздушно-топливной смеси. Воспламенение происходит внутри цилиндра в конце такта сжатия. Система зажигания служит этой цели. Это дает искру, чтобы зажечь топливовоздушную смесь в нужное время.

Цель этой системы заключается в создании очень высокого вольтажа батареи, и его направления в каждую свечу зажигания, воспламенения топливной смеси в двигательной камере сгорания.

Из чего состоит система зажигания?

1- Катушка

Она представляет собой компонент, который производит напряжение. Это электромагнитное устройство, которое преобразует ток низкого напряжения от аккумулятора в ток высокого напряжения каждый раз, когда размыкаются контакты выключателя распределителя.

2- Распределительный блок

Он состоит из металлической чаши, содержащей центральный вал, который приводится в движение распределительным валом или, иногда, коленчатым валом. В чаше находятся точки размыкания контактов, рычаг ротора и устройство для изменения момента зажигания.

Как распределяется ток?

  1. Крышка распределителя выполнена из непроводящего пластика, и ток подается на центральный электрод с помощью ВТ-провода от центра катушки.
  2. Внутри колпачка находится несколько электродов, часто называемых сегментами, к которым подключены провода свечей зажигания, по одному на цилиндр.
  3. Роторный рычаг установлен сверху центрального вала и соединяется с центральным электродом с помощью металлической пружины или подпружиненной щетки в верхней части крышки распределителя.
  4. Ток поступает в колпачок через центральный электрод, проходит в центр рычага ротора через щетку и распределяется по каждой пробке при вращении рычага ротора.
  5. Далее когда плечо ротора приближается к нужному сегменту, размыкатель контакта размыкается, и ток проходит через плечо ротора к соответствующему проводу свечи зажигания.
  6. Внутри распределителя установлены точки размыкания контактов. Они действуют как выключатель, синхронно с двигателем, который отключает и повторно подключает 12-вольтовую цепь низкого напряжения к катушке.
  7. Эти точки открываются кулачками на центральном валу и снова закрываются пружинным рычагом на подвижном контакте. При закрытых точках ток течет от батареи к первичным обмоткам катушки, а затем к земле.

Примечание: когда точки открыты, магнитное поле в первичной обмотке разрушается, и во вторичной обмотке индуцируется ток высокого напряжения. Этот ток передается на свечи зажигания через крышку распределителя.

  1. Положение точек и корпуса распределителя относительно центрального вала можно регулировать вручную. Это изменяет синхронизацию искры, чтобы получить точную настройку.
  2. Дальнейшие изменения происходят автоматически, поскольку частота вращения двигателя изменяется в зависимости от открытия дроссельной заслонки.
  3. Ток проходит от каждого сегмента на колпачке распределителя вниз, к штепсельной вилке ведет к колпачкам штепсельной вилки, а затем идет вниз по центральному электроду, который изолирован по всей своей длине, к носику пробки.

Примечание: в некоторых современных системах зажигания микроэлектроника обеспечивает оптимальную синхронизацию зажигания для всех скоростей и условий нагрузки двигателя.

При этом некоторые системы зажигания используют транзисторы для снижения нагрузки на точки контакта распределителя. Другие используют комбинацию транзисторов и магнитного датчика в распределителе.

Типы системы зажигания

В современных автомобилях используются три типа систем зажигания:

  1. Система зажигания батареи (или система зажигания катушки).
  2. Система магнитного зажигания.
  3. Система зажигания аккумулятора.

Обе этих системы основаны на принципе общей электромагнитной индукции.

Система зажигания аккумулятора используется в основном в легковых автомобилях и небольших грузовиках. В системе зажигания аккумулятора ток в первичной обмотке подается от аккумулятора. В магнитной системе зажигания, которая производит и подает ток в первичной обмотке.

Примечание: искрение должно происходить в правильное время в конце такта сжатия в каждом цикле работы. К тому же система зажигания должна эффективно функционировать на высоких и низких оборотах двигателя. Она должна быть простой в обслуживании, легкой и компактной.

Система зажигания аккумулятора

Напряжение аккумулятора зависит от количества витков в каждой катушке. Это вызывает высокоинтенсивную искру, которая перепрыгивает через промежуток. Тем самым воспламенение топливовоздушной смеси происходит во всех цилиндрах. Система зажигания аккумуляторов широко используется в автомобилях, легких грузовиках, автобусах и т. д.

Система магнитного зажигания

Такая система состоит из вращающихся магнитов в неподвижных катушках или вращающихся катушек в неподвижных магнитах. Ток, создаваемый магнитом, протекает к индукционной катушке, которая работает так же, как и в системе зажигания аккумулятора. При этом батарея не требуется, поскольку магнит сам действует как генератор.

Этот тип системы зажигания используется в небольших двигателях с искровым зажиганием, например для мотороллеров, мотоциклов и небольших моторных лодок.

Электромеханическая система зажигания

Стандартная электромеханическая система зажигания использует механические контактные прерыватели и поэтому имеет множество недостатков:

  1. Часто точки замыкания контактов не выдерживают сильный ток – это приводит к выгоранию контактных точек. Таким образом, требуется периодическое обслуживание и настройки.
  2. Механическое управление контактным выключателем имеет инерционный эффект. Следовательно, на высоких скоростях замыкание или размыкание контакта может не произойти.
  3. На высоких скоростях не хватает времени для нарастания тока в катушке до своего максимального значения.

Для преодоления вышеуказанных недостатков в автомобилях используются электронные системы зажигания. Они обладают лучшими характеристиками при любых условиях и скоростью, в отличие от электромеханических систем.Система электронного зажигания состоит из транзисторов, конденсаторов, диодов и резисторов. Она действует как сверхмощный переключатель в управлении первичным током для катушки зажигания высокого напряжения.

История системы зажигания

Считается что первая система зажигания была создана в 1780 году, когда Алессандро Вольта собрал игрушечный электрический пистолет, который использовал электрическую искру для зажигания смеси водорода и воздуха, чтобы выстрелить пробкой.

И хотя Алессандро Вольта продемонстрировал, как может использоваться электрическая игра, необходимо было еще разработать два компонента, прежде чем разработать систему зажигания. Первым компонентом был магнит для генерации электрического тока (Фарадей впервые продемонстрировал, как движущееся магнитное поле может генерировать ток в 1831 году, но первая система магнитного зажигания появилась только в 1890-х годах).

Другим переломным моментом в истории системы зажигания стало изобретение свечи зажигания в 1860 году. Этот используемый в двигателях компонент с искровым зажиганием, был разработан бельгийским инженером Этьеном Ленуаром для своего бензинового двигателя.

На рубеже веков Рудольф Дизель разработал цикл Дизеля. В отличие от бензиновых двигателей, которые используют цикл Отто, дизельные двигатели используют сжатие вместо искры, чтобы воспламенить смесь воздуха и топлива. Это привело к разработке совершенно другого типа системы зажигания, которая использует свечи накаливания.

Следующее крупное событие в истории системы зажигания произошло в 1910 году, когда Cadillac представил двигатель, который использовал батарею и катушку зажигания. Эта система имела все те же основные части, которые использовались ранее, включая катушку с батарейным питанием, конденсатор, точки и распределитель. Как и в современных системах зажигания, катушка генерировала ток, необходимый для получения искры, точки выступали в качестве переключателя для запуска катушки, а распределитель посылал искру в соответствующий цилиндр в нужное время.

Примечание: современные системы используют электронное зажигание вместо механических устройств. Первая электронная система зажигания была разработана Delco-Remy в 1948 году, но тогда их было решено не ставить на автомобили. Популярность они начали набирать лишь в 1990-х годах, и теперь используются во всей автомобильной промышленности. Вместо распределителя для маршрутизации тока от одной катушки, в электронных системах зажигания используются управляемые компьютером блоки катушек, каждый из которых подключен к одной или двум свечам зажигания.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector