Распределение зажигания

Устройство

Технически система содержит ряд узлов, расположенных в моторном отсеке, на двигателе или в салоне автомобиля.

Источник питания

Питается система зажигания от бортовой сети автомобиля, обычно без предохранителя, чтобы не снижать надёжность. Включение питания происходит от замка с ключом, который управляет мощным реле, поскольку ток потребляется значительный.

Выключатель

В последнее время выключатель зажигания лишь инициирует рабочий режим электронного блока управления двигателем (ЭБУ), который сам подаёт питание на реле отдельных устройств, платы управления, силовые ключи, бензонасос и вентилятор охлаждения. Если зажигание включено, а двигатель не запущен, то потребление тока автоматически сводится к минимуму.

Накопитель энергии

В качестве накопителя сейчас почти повсеместно используется магнитное поле сердечников катушек зажигания. В нужный момент силовой ключ открывается, по первичной цепи трансформатора начинает протекать нарастающий ток, что вызывает увеличение магнитного потока.

После закрывания транзистора вся накопленная энергия через вторичную обмотку расходуется на искровой разряд в свече.

Свечи

Свеча выступает в роли важнейшего элемента, поскольку трудится в очень сложных условиях. Искру надо обеспечит при высоком давлении в точно определённый момент, при этом выступающие в цилиндр части не должны перегреваться или охлаждаться до такой степени, что их забросает смесью, маслом или продуктами горения. Поэтому свечи подбираются по калильному числу под конкретный двигатель.

Для увеличения срока службы в состав электродов вводятся платина или иридий. Такие свечи могут выполняться с заострённым тонким центральным электродом, что повышает напряжённость поля и улучшает искрообразование. Традиционные сплавы при такой конфигурации быстро изнашиваются от электрической и тепловой эрозии.

Система распределения зажигания

Распределение икры по цилиндрам выполняется различными способами, механическими и электронными. Иногда искра с целью упрощения подаётся одновременно в два цилиндра сразу, но поскольку в одном из них в этот момент происходит такт выпуска, то это ни на что не повлияет.

Распределитель (трамблёр)

Самый простой распределитель содержит бегунок с контактом, вращающийся через привод от коленвала. Синхронизация обеспечивает его положение точно напротив нужного выходного высоковольтного наконечника, куда и уходит разряд. Гальванического контакта тут нет, небольшой промежуток легко пробивается мощным выходом катушки.

Коммутатор

Так принято называть транзисторный блок, принимающий сигнал датчика, установленного вместо контактов прерывателя. На самом деле блок ничего не коммутирует, а просто усиливает слабый сигнал до величины, способной запасти нужную энергию в катушке. Состоит из управляющей электронной схемы и силового транзисторного ключа.

Блок управления

В сложных системах все элементы, кроме катушек и датчиков, объединены в управляющем блоке. Он содержит приёмные усилители сигналов датчиков, микропроцессорное устройство обработки информации, обычно совмещающее управление впрыском и зажиганием, а также драйверы – мощные выходные транзисторные ключи.

Высоковольтные провода

В последние десятилетия от высоковольтных проводов, ранее соединявших выходы катушек с наконечниками свечей зажигания, отказываются.

Ненадёжная изоляция и трудности с обеспечением перезаряда паразитных ёмкостей, поэтому на современном автомобиле этих проводов нет, а на каждую свечу надета персональная одноконтактная катушка.

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.

Что же предприняли изготовители в помощь автовладельцам

Изначально в продажу поступили микропроцессорные варианты зажигания, где был установлен доработанный трамблер, настроенный под совместную работу с датчиком холла и управлением машиной классической марки. И все вроде бы стало неплохо, если не считать что для классики работа распределителя, по-прежнему оставалась проблемной.

Кроме всего прочего в самом начале было понятно, что для электронной системы характеристики уоз для нагретого либо ненагретого мотора явно отличаются. Потому как при настройке уоз на холодную с дальнейшим прогревом двигателя, возникают неизбежные детонации.

Из-за всех неудобных моментов, изготовители систем, решили предпринять следующую доработку. Им пришлось сделать микропроцессорное зажигание для классических авто практически идентичным инжекторному варианту, оставив без изменения лишь управление системы впрыска.

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.

Общий принцип работы

Наличие контактной системы зажигания в автомобиле подразумевает, что зажигание горючего в цилиндрах осуществляется по факту появления искры от свечи зажигания.

При этом сама искра возникает при поступлении импульса высокого напряжения от катушки зажигания.

Ключевую функцию выполняет катушка зажигания, которая по принципу работы напоминает трансформатор.

Она состоит из двух обмоток (первичной и вторичной), намотанных на сердечник из металла.

Сначала напряжение подводится к первичной обмотке, после чего в катушке создается ток.

Как только происходит кратковременный разрыв первичной цепи, магнитное поле нивелируется, но во вторичной обмотке возникает высокое напряжение (около 25000 Вольт).

В этот момент на первичной обмотке также присутствует напряжение, равное 300 Вольтам.

Причина его появления — токи самоиндукции. Именно из-за появления этого тока возникает обгорание и искрение контактов прерывателя.

Из сказанного выше можно сделать вывод, что вторичное напряжение напрямую зависит от следующих аспектов:

• Магнитного поля;
• Уровня интенсивности падения тока в первичной обмотке.

Для роста вторичного напряжения и снижения риска обгорания контактной группы, в цепочку включается конденсатор (устанавливается параллельно). Даже при незначительном размыкании конденсатор заряжается.

Принципиальная схема контактной системы зажигания показана ниже.

Сейчасчитают Почему чернеют свечи зажигания?

16.5k

Иммобилайзер заблокирован, как запустить двигатель

22.8k

Разряд емкости происходит через первичную обмотку, посредством формирования импульсного тока обратного напряжения. Благодаря этой особенности, магнитное поле исчезает, а вторичное напряжение растет.

Оптимальная емкость конденсатора для контактной системы зажигания составляет 0,17-0,35 мкФ. Для примера, в «Жигулях» отечественного производства установлен конденсатор, имеющий емкость в 0,2-0,25 мкФ (при частоте от 50 до 1000 Гц).

Если система зажигания автомобиля работает без сбоев, вторичное напряжение должно постоянно расти. Оно зависит от двух основных параметров — размера зазора между свечными электродами, а также давления в цилиндрах машины.

Для контактной системы зажигания этот параметр (вторичное напряжение) должен находиться на уровне 8-12 Вольт.

Чтобы система работала без сбоев, в момент прерывания упомянутый показатель вырастает до 16-25 кВ. Наличие подобного запаса позволяет избежать неблагоприятных последствий от тех или иных колебаний в системе зажигания.

К упомянутым выше проблемам можно отнести корректировки состава горючей смеси или изменение расстояния между электродами свечи.

К примеру, снижение уровня кислорода в топливно-горючей смеси приводит к росту напряжения до 20 кВ.

Несмотря на ряд проведенных мероприятий, полностью избежать подгорания контактной группы создателям контактной системы зажигания не удалось. Оптимальным способом снижения этого эффекта является четкое выдерживание зазора на минимальном уровне (0,3-0,4 мм).

В качестве примера можно привести отечественные машины ВАЗ, в которых величина зазора в прерывателе равна 0,35-0,45 мм, что соответствует углу в 52-58 градусов (при условии, что контактная группа находится в замкнутом состоянии).

В случае изменения этого угла корректируется и напряжение во вторичной обмотке. В итоге искры появляются не только на контактах, но и на бегунках. По этой причине уменьшается качество искры, и мотор теряет мощность.

Отдельного внимания заслуживает надежность контактной системы зажигания, которая зависит от целого ряда факторов:

• Формы, энергии и времени появления искры;
• Количества искр на определенной площади;
• Вторичного напряжения (одна из наиболее важных характеристик). Чем больше этот параметр, тем меньше зависимость системы от состава горючей смеси и уровня чистоты электродов.

Принцип работы прерывателя-распределителя в двух словах

Принцип работы прерывателя-распределителя не сложный. Контакты размыкаются, и в первичной обмотке зажигания появляется магнитное поле, которое необходимо для образования высоковольтного тока. Он с катушки возвращается на крышку распределителя, в которой есть контакт, касающийся бегунка. Он распределяет ток по контактам крышки и дальше по проводам на свечи зажигания. Прерыватель может прийти в негодность по «старости», из-за попадания влаги внутрь или впоследствии механических повреждений.

Со временем в автомобиле все детали и механизмы изнашиваются, и рассматриваемая конструкция также грешит этим. Например, самая обычная выработка во втулке корпуса уже приведет к неустойчивой работе машины, поскольку вал прерывателя будет болтаться. Во время мойки автомобиля или когда вы попали в большую лужу, на прерыватель может попасть влага, и если он не защищен, то работать перестанет. В случае с механическим повреждением все просто: кто-то что-то уронил, чем-то случайно ударил и повредил механизм.

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.