Виды, устройство и принцип работы системы зажигания

Разновидности систем

В течение десятилетий, пока выпускалась модель ВАЗ 2107 (с 1982 по 2012 год), она оснащалась тремя типами систем зажигания:

• механическая с контактами — прерывателями;
• бесконтактная;
• управляемая электронным блоком (ЭБУ).

Схема контактного зажигания, установленная в первых моделях ВАЗ 2107

В механическом варианте контакты, размыкаемые кулачком вала трамблёра, разрывают цепь низкого напряжения, инициируя образование мощного импульса во вторичной обмотке катушки. Этот разряд и направляется на электроды свечи, воспламеняющей топливо в том цилиндре, где поршень поднялся в верхнюю мёртвую точку (ВМТ) и такт сжатия завершён.

Схема бесконтактного зажигания семёрки с карбюратором

Бесконтактная схема действует по такому же принципу, только сигнал на разрыв цепи подаёт датчик Холла, а реализует его коммутатор. Поэтому настройка зажигания на карбюраторных «семёрках» производится практически одинаково. Другое дело — автомобили с инжектором, где внедрена новая система, не имеющая не только контактов, но и распределителя и любых движущихся частей. Здесь момент образования искры определяет контроллер ЭБУ, ориентирующийся на сигналы различных датчиков.

Система зажигания ВАЗ 2107 с инжектором

Где используется?

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

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

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

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

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

Основные элементы 2-контурного зажигания

ВНИМАНИЕ! Найден совершенно простой способ сократить расход топлива! Не верите? Автомеханик с 15-летним стажем тоже не верил, пока не попробовал. А теперь он экономит на бензине 35 000 рублей в год! Читать дальше». Такой вариант зажигания состоит, как и обычная СЗ нового образца, из коммутатора, катушки и трамблера

Обязательны, естественно свечи зажигания, различные крепления и фишки, ну и хорошая, соответствующая новому зажиганию, проводка

Такой вариант зажигания состоит, как и обычная СЗ нового образца, из коммутатора, катушки и трамблера. Обязательны, естественно свечи зажигания, различные крепления и фишки, ну и хорошая, соответствующая новому зажиганию, проводка.

Прежде чем приступить к сборке двухконтурного зажигания, потребуется изменить кое-что в трамблере. Речь идет о шторке ДХ, которую следует теперь поставить уже 2-прорезную (стандартный вариант шторки – 4 прорези). Другими словами, шторка будет иметь всего 2 положения: начало экранирования и конец экранирования.

Такую шторку принято называть также 90х90.

Трамблер в 2-контурном зажигании можно использовать обычный, классический. Жигулевский, фольксвагеновский и т. д.

Что касается количества ДХ в трамблере. Более привычным принято видеть 2-контурное зажигание с двумя ДХ. Однако, не менее популярна схема двухконтурного зажигания с одним датчиком. Она, в свою очередь, может быть реализована тоже 2-я способами: если в распределителе установлена 2 ДХ, но работает один или если изначально стоит 1 ДХ.

Катушка тоже может использоваться обычная, без какой-либо сложной схемы. Как правило, ставятся также 2 катушки.

Вот, как выглядит схема двухконтурного зажигания с 1 ДХ на автомобилях обычно:

• 1 ДХ или трамблер с одним работающим датчиком;
• естественно, один распределить;
• две катушки зажигания, поставленные рядом;
• 1 двухканальный коммутатор Астра или 2 обычных (бывает Астра и плюс 1 простой для аварийного питания ДХ).

Ремонт электронных систем зажигания

Любая неисправность сильно будет влиять на работоспособность машины, поэтому её необходимо устранить в кратчайшие сроки. Для этого можно воспользоваться услугами профессионалов либо попытаться выполнить его самостоятельно. В первую очередь необходимо проверить состояние свечей. В среднем свечи заменяются в БСЗ каждые 18 — 20 тысяч километров пробега независимо от их состояния. Если замена выпадает на зимний период, а свечи визуально в рабочем состоянии, то их можно отложить и использовать в весенне-осенний период.

Изношенные свечи, которые имеют изолятор светлого серо-коричневого оттенка свидетельствуют о том, что детали совместимы с данным типом двигателя, а мотор работает исправно и стабильно. Нагар чёрного цвета свидетельствует о том, что свечи не подходят для данного движка либо топливная смесь переобогащена горючим. Выгорание электродов указывает на проблему в работе ДВС.

Неправильная работа может быть вызвана некачественным топливом, неверными пропорциями рабочей смеси, некорректной установкой системы зажигания.

Если не запускается движок, то возможны следующие причины поломки:

1. Электрический ток не поступает на контакты прерывания из-за того, что они загрязнились, окислились либо пригорели.
2. На контактах появились деформации.
3. Обрыв проводов либо их замыкание на массу.
4. Поломка выключателя зажигания из-за чего не происходит замыкание контактов цепи.
5. Выход из строя конденсатора вследствие замыкания.
6. Обрыв в катушке зажигания. Дефект проявляется преимущественно в нарушении целостности первичной обмотки. В некоторых случаях причиной может стать повреждение вторичной обмотки.
7. Утечка электрического тока в роторе распределителя. Данный процесс возможен при попадании во внутрь влаги либо образовании нагара на внутренней стороне крышки.
8. Не поступает питание на свечи. Помимо повреждения целостности проводов причиной такой неисправности может стать неправильная посадка свечей в гнёздах, их замасление либо окислении наконечников.

Все эти причины решаются переборкой системы зажигания и переустановкой некоторых деталей. Иногда может потребоваться регулировка работы движка, которую лучше произвести в специализированном автосервисе.

Другим признаком неисправности может стать неустойчивая работа движка либо остановка его работы на холостом ходе. Причиной такой неисправности чаще всего становится:

• преждевременное зажигание в цилиндрах, что не позволяет полноценно работать мотору;
• увеличенное расстояние между электродами свечей;
• послабление пружины грузиков в регуляторе, который отвечает за контроль за опережением зажигания.

В основном причины данных поломок кроются в неправильной регулировке. Повторная настройка или корректировка положения позволит за короткий срок забыть о проблеме. Все манипуляции удобно проводить самостоятельно, но необходимо заранее подготовить ветошь, так как чаще всего в процессе работы сильно пачкаются руки.

Если в работе двигателя наблюдаются сбои при различной частоте вращения, то причинами такой неисправности со стороны бесконтактной системы зажигания могут стать:

• повреждения проводов, послабление их креплений, окислительные процессы на наконечниках;
• повреждение контактов прерывателя: сгорание, окисление, загрязнение, сдвиги;
• нарушение работоспособности конденсатора;
• ослабление пружинки уголька, её надлом либо износ;
• подгорание контактов в роторе;
• проблемы со свечами.

Если вариант со свечами исключён, то лучше обратиться в автоцентр для проведения комплексной диагностики всего авто и выявления причин нестабильной работы ДВС.

Ещё одной характерной неисправностью, которая появляется из-за неправильной работы зажигания, выступает невозможность развить полную скорость. В таком случае причинами могут выступать:

• неправильный монтаж момента зажигания;
• чрезмерный износ втулки в прерывателе;
• заедание грузиков либо послабление их пружин в регуляторе опережения зажигания.

Если нет уверенности, что ремонт будет проведён качественно, то стоит обратиться в центры, которые специализируются на данных устройствах. Опытные мастера не только восстановят работоспособность авто, но и могут дать несколько советов, которые существенно улучшат качество поездок, а также продлят срок службы деталей.

Какое зажигание лучше: бесконтактное или контактное?

Контактные зажигания устарели, но все же используются в старых автомобилях. На заднеприводных моделях Ваз бесконтактное впервые установили на 2107.

Разберем отличия контактного от бесконтактного зажигания:

Преимущества бесконтактного зажигания:

• так как в распределителе нет контактной группы, искрообразование происходит четко;
• высокий срок эксплуатации катушки;
• при средних оборотах мотора БСЗ создает искру в 4 раза мощнее, чем контактное зажигание. Это особенно полезно, если свечи загрязнились, так как искра все равно будет вырабатываться;
• отлично выполняет свои функции даже в мороз;
• если напряжение в электросети низкое, то искрообразование все равно будет происходить;
• благодаря мощной стабильной искре свечей, воспламенение топливно-воздушной смеси происходит быстрее;
• если установлен БСЗ, то уменьшается расход топлива и повышается мощность мотора;
• улучшается динамика разгона автомобиля;
• БСЗ легче обслуживать, потому что в устройстве нет подвижных деталей.

Назначение и преимущества электронной конструкции

Важную роль системы воспламенения топлива автомобилей не трудно понять, если перечислить основные требования к ее работе:

1. Образование искры в цилиндре для сгорания бензиново-воздушной смеси в конце такта сжатия.
2. Обеспечение своевременного момента подачи искры с учетом того, какая схема работы цилиндров реализована в моторе, и с учетом опережения углов зажигания.
3. Снабжение искры нужным запасом энергии, достаточным для начала процесса горения. Этот параметр зависит от состава смеси, ее плотности и температуры.
4. Сохранение высокого уровня надежности с учетом ресурса двигателя.

Рабочая схема исполнения возможной системы зависит от типа поколения двигателя, и носит следующие названия:

• контактно транзисторная система зажигания;
• бесконтактная система;
• система зажигания на основе микропроцессора.

Особенности различных типов систем

В первом случае импульс тока передается в нужном направлении при соединении любых двух контактов. За счет наличия вращающихся элементов такая система не является надежной. Кроме того, после очередного ремонта приходится проводить точные настроечные действия своими руками.

Так называемое бэсз является следующим поколением в линейке возможных типов системы. Преимущество заключается в возможности передачи импульса большей энергии без потери на нагрев. Также стоит учитывать, что зажигание бесконтактное практически не имеет периодических регулировочных операций.

В конструкцию входят определенные составные устройства:

• устройство выключения зажигания;
• источник питания;
• преобразующая катушка;
• провода и свечи цилиндров.

Устройство электронного типа

Чтобы электронная система зажигания эффективно работала, ею управляет электронный блок. Его назначение выражается в приеме, анализе различных данных, и выдача указаний по формированию актуального режима образования искры. Многочисленные датчики, установленные в разных системах автомобилей, в постоянном режиме собирают следующую информацию:

1. Параметры кривошипно-шатунного механизма. Отслеживается положение коленчатого вала и частота вращения.
2. Параметры газораспределительного механизма. Контролируется положение распределительного вала.
3. Работа системы охлаждения мотора. Уточняется рабочая температура и оценивается нагрузка на мотор.
4. Выхлопная система. Контролируется состав отработанных газов.

Дополнительно производители вводят и другие датчики контроля различных параметров. Например, часто фиксируется процесс детонации, что связывается с низким качеством топлива или указывает на изменившееся октановое число бензина.

Дальнейшее совершенствование автомобилей приводит к появлению таких датчиков:

• положения электронной педали газа;
• массового расхода воздуха;
• давления в топливной магистрали.

Такая разносторонняя информация позволяет не только обеспечить качественный процесс искрообразования, но и значительно улучшает топливную экономичность двигателя. В этом случае вопрос – какое лучше зажигание использовать, отпадает сам собой.

Единственным недостатком совершенного электронного зажигания с множеством датчиков является трудность доработки двигателя под использование электронного блока управления.

Разместить датчики и научить их согласованно работать – непросто. Поэтому стоит рассмотреть более доступную схему – бесконтактного зажигания.

Работа электронного зажигания

Поступающие сигналы датчиков обрабатываются электронным блоком по разработанному алгоритму. В результате система зажигания подает электронный сигнал на воспламенитель. Это устройство производит включение транзистора, что обеспечивает прохождение тока на первичную обмотку катушки зажигания. В нужный момент времени цепь первичного тока разрывается, повышается напряжение накопленного тока на первичной обмотке. Импульс уходит на нужную свечу.

В процессе работы анализируется скорость вращения коленчатого вала и нагрузка на двигатель. Это позволяет при необходимости корректировать угол опережения зажигания, увеличивая отдачу двигателя.

Структура и функции БСЗ

При включении зажигания (2) подается напряжение питания на первичную обмотку катушки зажигания (3). Через первичную обмотку проходит ток, как только коммутатор (4) получит сигнал с датчика зажигания (5), ток первичной обмотки прерывается. Клемма 1 катушки зажигания по средством коммутатора соединяется с массой. Во вторичной обмотке индуцируется высокое напряжение более 20 кВ.

Вторичное напряжение системы зажигания через клемму 4 катушки зажигания передается на датчик-распределитель на соответствующий цилиндр и свечу зажигания.

Блок управления определяет частоту вращения коленчатого вала (сигналы датчика) и на ее основании управляет временем накопления тока первичной обмотки катушки зажигания (длительностью открытого состояния выходного транзистора или тиристора системы зажигания) и его величиной. В соответствии с частотой вращения и напряжением аккумуляторной батареи, незадолго до появления искры зажигания устанавливается заданное значение первичного тока, то есть при увеличении частоты вращения длительность протекания тока увеличивается так же, как при уменьшении напряжения аккумуляторной батареи.

При включенном зажигании и неработающем двигателе (отсутствие сигнала датчика) через некоторое время (как правило, через одну секунду) отключается ток первичной обмотки катушки зажигания. Как только блок управления получит сигнал датчика (например, при запуске), он снова переходит в рабочее состояние.

Для адаптации момента зажигания к разным состояниям нагрузки регулировка осуществляется так же, как и в контактных системах зажигания, механическим способом посредством мембранного механизма вакуумного регулятора, а также центробежного регулятора. В результате сигнал датчика (и вместе с ним момент зажигания) изменяется в зависимости от оборотов и нагрузке двигателя.

Индуктивное формирование сигнала в бесконтактной транзисторной системе зажигания накоплением энергии в индуктивности

В результате вращения ротора датчика управляющих импульсов изменяется магнитное поле и в индукционной обмотке (статоре) создается представленное на рисунке а, б переменное напряжение. При этом напряжение увеличивается по мере приближения зубцов ротора к зубцам статора. Положительный полупериод напряжения достигает своего максимального значения, когда расстояние между зубцами статора и ротора минимальное. При увеличении расстояния магнитный поток резко меняет свое направление и напряжение становится отрицательным.

В этот момент времени (tz) в результате прерывания первинного тока коммутатором инициируется процесс зажигания.

Количество зубцов ротора и статора в большинстве случаев соответствует количеству цилиндров. В этом случае ротор вращается с уменьшенной вдове частотой вращения коленчатого вала. Пиковое напряжение (± U) при низкой частоте вращения составляет прибл. 0,5 В, при высокой — прибл. до 100 В.

Момент зажигания можно проконтролировать только при работающем двигателе, поскольку без вращения ротора изменение магнитного поля не происходит и в результате не создается сигнал.

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.