Контактные системы зажигания, устройство, принцип работы

Схема устройства контактно-транзисторной системы зажигания двигателя ЗИЛ-130 (стрелками указана цепь высокого напряжения):

а – расположение выводов на транзисторном коммутаторе; б – общая схема системы зажигания; 1 – транзисторный коммутатор ТК 102; 2 — резисторы; 3 – блок защиты транзистора; 4 – первичная обмотка; 5 – катушка зажигания; 6 – вторичная обмотка; 7 – свечи зажигания; 8 — крышка; 9 – ротор с электродом; 10 – распределитель зажигания; 11 –подвижный контакт; 12 – неподвижный контакт; 13 – кулачок прерывателя; 14 – добавочные резисторы СЭ 117; 15 – выключатель добавочного резистора; 16 — АКБ; 17 – выключатель зажигания; 18 — стабилитрон; 19 — диод; 20 – импульсный трансформатор; 21 – германиевый транзистор; К, Б, Э – электроды транзистора (коллектор, база, эмиттер).

Контактно транзисторная система ЗИЛ-130 состоит из транзисторного коммутатора1, катушки зажигания 5, свечей зажигания 7, распределителя 10, добавочных резисторов 14, выключателя 15 добавочного резистора, АКБ 16 и выключателя зажигания 17.

Катушка зажигания Б114 – маслонаполненная, выполнена по трансформаторной схеме, т.е. ее первичная и вторичная обмотки не соединены между собой и между ними существует только магнитная связь. Первичная обмотка катушки зажигания имеет два вывода, расположенные на карболитовой крышке. Один вывод обозначен буквой К, другой не имеет обозначения. Один вывод вторичной обмотки присоединен к корпусу, а другой соединен с проводом высокого напряжения, укрепленным в центральном отверстии крышки катушки зажигания. При установке катушки зажигания ее надежно соединяют с массой так, чтобы не было зазоров.

Добавочные резисторы СЭ 107, выполненные в виде двух спиралей, установлены в отдельном кожухе и имеют три выводаВК-Б, ВК и К. Спирали изготовлены из константановой проволоки, сопротивление которой при нагреве не изменяется, и в первичной обмотке катушки зажигания поддерживается постоянное напряжение.

Транзисторный коммутатор ТК 102 состоит из транзистора 21, импульсного трансформатора 20 и блока 3 защиты транзистора. В блок защиты входят резисторы 2, диод 19, стабилитрон 18 и конденсатор.

Все приборы коммутатора размещены в алюминиевом корпусе, имеющем ребра для лучшего отвода теплоты. У транзисторного коммутатора есть четыре вывода, обозначенные М, К, Р, и один без обозначения. Вывод М надежно соединяют с массой автомобиля многожильным неизолированным проводом, вывод К с концом первичной обмотки катушки зажигания, вывод без обозначения – со вторым концом первичной обмотки катушки зажигания, Р с подвижным контактом прерывателя.

Установка зажигания ЗИЛ-130

Устанавливать зажигание при сборке двигателя, а также на двигателях, с которых снимались распределитель и привод распределителя, необходимо в следующем порядке:

1. Установить поршень первого цилиндра в верхней мертвой точке такта сжатия, для чего повернуть коленчатый вал до совмещения отверстия на шкиве коленчатого вала с меткой ВМТ на указателе установки зажигания, расположенном на датчике ограничителя максимальных чисел оборотов (положение а на рисунке).
2. Расположить паз на валу привода распределителя в сборе так, чтобы паз был параллелен риске на верхнем фланце корпуса привода распределителя. В таком положении надо вставить привод распределителя в гнездо блока, причем перед началом указанной операции необходимо расположить отверстия в нижнем фланце корпуса привода точно над резьбовыми отверстиями под болты крепления корпуса распределителя к блоку.После того как привод распределителя станет на свое место, угол между осью паза на валу привода и осью, соединяющей отверстия на верхнем фланце корпуса распределителя, должен быть в пределах ±15°.При большем угле следует переставить шестерню привода относительно шестерни распределительного вала на один зуб, сохраняя величину угла в заданных пределах. При этом паз на валу привода должен быть смещен к переднему концу двигателя.Если при этом корпус привода не удается установить так, чтобы не было зазора между его нижним фланцем и фланцем на блоке (что говорит о несовпадении шипа на валу привода распределителя и паза на валу масляного насоса), необходимо провернуть коленчатый вал двигателя на два оборота с одновременным легким надавливанием на корпус привода распределителя.
3. Повернуть коленчатый вал двигателя на величину установочного угла опережения зажигания; для этого, вращая коленчатый вал двигателя пусковой рукояткой, совместить в конце второго оборота отверстие в шкиве коленчатого вала с риской 9 на указателе установки момента зажигания (положение б на рисунке).
4. Освободить болт крепления пластины к распределителю и вставить распределитель в гнездо привода распределителя так, чтобы октан-корректор был направлен вверх. В этом случае электрод ротора будет находиться против клеммы первого цилиндра на крышке распределителя.
5. Снять крышку с распределителя, устранить зазоры в цепи его привода (взявшись за бегунок, повернуть до упора вал распределителя против часовой стрелки), включить зажигание и поворачивать корпус распределителя против часовой стрелки до появления искры между концом центрального провода, идущего от катушки зажигания, и массой (зазор между концом провода и массой должен быть 2—3 мм). При таком положении корпуса распределителя следует затянуть болт крепления пластины к распределителю.
6. Проверить правильность установки проводов в крышке распределителя в соответствии с порядком зажигания в цилиндрах (1—5—4—2—6—3-7-8).

Перед установкой зажигания проверить и, если требуется, отрегулировать зазор между контактами прерывателя, а также совместить указательную стрелку верхней пластины октан-корректора с риской О на нижнем пластине.

Установку зажигания в двигателях, с которых снимался распределитель для регулировки и ремонта, но не снимался привод распределителя, нужно производить в соответствии с указаниями пп.3-6.

Установку зажигания на двигателях, на которых снимался ни распределитель, ни его привод, необходимо производить в соответствии с указаниями пп.3, 5, 6, немного отвернув перед операцией, указанной в п.5, болт крепления пластины к распределителю.

Установку зажигания на двигателе в соответствии с применяемым сортом топлива необходимо уточнить с помощью шкалы на верхней пластине распределителя (шкала октан-корректора) путем дорожных испытании автомобиля с грузом до появления детонации следующим образом:

1. Прогреть двигатель и двигаться по ровному участку дороги на прямой передаче с установившейся скоростью.
2. Резко нажать до отказа на педаль управления дроссельной заслонкой и держать ее в таком положении до тех пор, пока скорость возрастет до 60 км/ч. При этом надо прислушиваться к работе двигателя.
3. При сильной детонации на указанном в п.2 режим работы двигателя вращением гаек октан-корректора переместить указанную стрелку верхней пластины по шкал в сторону знака «—».
4. При полном отсутствии детонации на указанном в п.2 режиме работы двигателя вращением гаек октан-корректора переместить стрелку верхней пластины по шкале в сторону, о.

В случае правильной установки зажигания при разгоне автомобиля будет прослушиваться легкая детонация, исчезающая при скорости 40-45 км/ч.

Основные виды систем зажигания:

• Контактная система зажигания;
• Бесконтактная система зажигания;
• Микропроцессорная система зажигания.

Бесконтактная система зажигания подразумевает создание импульсов управления специальным электронным транзистором – его называют транзисторное управляющее устройство или коммутатор. Если предположить, что коммутатор генерирует импульсы, то можно сказать, что это генератор импульсов.

Микропроцессорная система зажигания — это электронное устройство, которое служит для управления моментом зажигания горючей смеси. Принцип работы микропроцессорной системы зажигания состоит в создании электродвижущей силы (ЭДС). ЭДС создается при вращении магнита по заднему фронту импульса в катушке зажигания.

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?

17.1k

Иммобилайзер заблокирован, как запустить двигатель

23.5k

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.

Настройка на карбюраторных модификациях ВАЗ 2107

Во всех старых учебниках по обслуживанию классических моделей Жигулей описывается способ установки момента образования искры с помощью лампочки, хотя опытные автомобилисты спокойно обходятся без неё. Почему так происходит, вы поймёте в процессе прочтения данного материала, новичкам же будет полезно ознакомиться со старой проверенной методикой.

Чтобы правильно выставить зажигание «семёрки», нужно обеспечить одновременное выполнение следующих условий:

• насечка на шкиве коленчатого вала стоит напротив длинной риски, нанесённой на крышке газораспределительного механизма;
• при этом круглая метка, нанесённая на шестерёнке цепного привода распределительного вала, совпадает с приливом на его корпусе;
• поршень 4-го цилиндра завершил такт сжатия и находится в верхней мёртвой точке;
• контакты внутри трамблёра разомкнуты;
• подвижный контакт бегунка обращён к неподвижному контакту на крышке распределителя, куда подключён провод от свечи 4-го цилиндра.

На схеме показано, что происходит в цилиндрах при совмещении меток

Лампочка применяется с целью контроля момента зажигания, для чего её нужно подключить одним проводом к контакту «К» высоковольтной катушки, а вторым — к массе автомобиля. Следует знать, что в этот же момент поршень первого цилиндра тоже находится в положении ВМТ, только там происходит не сжатие топливовоздушной смеси, а выпуск отработанных газов после её сгорания. Вот почему несведущие автолюбители часто путают первый цилиндр с четвёртым при установке зажигания.

Схема расположения меток на крышке газораспределительного механизма

Когда перечисленные действия происходят одновременно, на электродах свечи 4-го цилиндра проскакивает искровой разряд, о чём свидетельствует вспышка подключённой лампочки. Чтобы добиться выполнения этих условий и правильно выставить зажигание, следуйте инструкции:

1. Поверните ключом на 36 мм коленчатый вал, совместив насечку на шкиве с длинной риской на крышке ГРМ.
2. Если в этот момент клапанная крышка двигателя снята, то лучше ориентироваться по метке на шестерёнке распредвала, выставив её напротив прилива корпуса.
3. Возьмите распределитель зажигания, снимите крышку и поверните его вал, чтобы поставить бегунок напротив провода, ведущего к цилиндру №4 (на крышке есть маркировка номеров цилиндров). Вставьте трамблёр в отверстие двигателя, удерживая бегунок и корпус в этом положении, после чего зафиксируйте его гайкой под ключ 13 мм.
4. Присоедините провода лампочки и включите зажигание поворотом ключа. Отпустите гайку крепления распределителя и медленно поворачивайте его за корпус, пока лампа не вспыхнет, указав на момент искрообразования. Снова закрепите трамблёр.
5. Выключите зажигание и убедитесь, что в данный момент контакты внутри распределителя разомкнуты. Возьмите щуп на 0,35 мм и проверьте зазор между ними, при необходимости откорректируйте его, ослабив отвёрткой винты крепления.

Метки надо совместить, поворачивая коленвал ключом

Зажигание считается выставленным правильно, если после установки крышки распределителя и подключения проводов вам удастся запустить двигатель, а дальше нужно настраивать угол опережения. Бесконтактная система устанавливается таким же образом, за исключением проверки зазора в контактной группе ввиду её отсутствия.

Метка на шестерёнке распредвала совмещается с приливом на корпусе

Важный момент. В большинстве случаев зажигание выставляется без снятия клапанной крышки, отчего положение метки на шестерёнке не видно. Вы все проделали по инструкции, но мотор не запускается. Значит, искра подаётся в 4-й цилиндр во время такта выпуска, а сжатие в этот момент происходит в первом цилиндре. Проблема решается просто:

• снимите крышку трамблёра;
• открутите гайку его крепления;
• вытащите распределитель из гнезда, поверните бегунок ровно на 180° и вставьте элемент обратно;
• прижмите юбку трамблёра гайкой и поставьте крышку.

Бесконтактный датчик: кто таков и чем полезен?

На самом деле бесконтактная система зажигания принцип работы которой мы сегодня рассматриваем, конструктивно не сильно отличается от своих предшественников.

Алгоритм функционирования остался прежним, но она напрочь лишилась каких-либо механических контактов в низковольтной части. Чтобы разобраться с тем, как всё работает, давайте взглянем на устройство бесконтактной системы. Она состоит из таких элементов:

• аккумуляторная батарея и генератор;
• замок зажигания;
• датчик импульсов;
• транзисторный коммутатор;
• катушка зажигания;
• распределитель;
• регуляторы угла опережения зажигания;
• свечи.

Как Вы могли заметить, многие из этих элементов уже знакомы нам. Принципиально новым в списке узлов бесконтактной системы зажигания является датчик импульсов, который заменил собой прерыватель, присутствующий как в классической контактной схеме, так и в её более совершенном транзисторном варианте.

Он при помощи специального элемента отслеживает частоту вращения коленвала мотора. В роли такого элемента может быть датчик Холла (наиболее распространённый вариант), который генерирует электрические импульсы в зависимости от изменения магнитного поля, оптический датчик или индуктивный.

Созданные им импульсы, генерирующиеся именно в те моменты, когда нужно создать искру в свече, попадают в коммутатор.

Если Вы читали предыдущие статьи, то помните, что основу коммутатора составляет транзистор – электронный прибор, который может управлять большими токами при помощи малых.

Именно на него и воздействуют те самые электрические импульсы от датчика, а он, в свою очередь, контролирует работу катушки зажигания, которая преобразовывает низкое напряжение бортовой сети в гораздо более высокое, необходимое для образования искры (около 30 000 Вольт).

Кстати, датчик импульсов объединён в один корпус с распределителем и вместе они образуют единое устройство, которое называют датчик-распределитель.

Как работает система зажигания автомобиля

Однако по-настоящему на двигателях, потребляющих бензин, прижилась искровая СЗ, отличающаяся тем, что топливо при её работе воспламеняется с помощью разряда. Такого рода устройство представляет собой электроцепь, содержащую набор различных деталей, влияющих на работу всей силовой установки. К основным функциям системы зажигания относятся:

• выдача импульса, когда поршень находится в готовом положении, и все клапаны цилиндра закрыты;
• генерация разряда в нужное время и нужном цилиндре;
• наделение искры достаточной мощностью для того, чтобы топливо загорелось;
• обеспечение активации цилиндров мотора в нужном порядке.

Автомобильные СЗ бывают разных видов, но принцип их работы остаётся похожим. Датчик положения коленчатого вала отмечает позицию этой детали в момент включения первого цилиндра, тем самым устанавливая порядок срабатывания свечей в агрегате. Далее к процессу подключается управляющий элемент, активирующий индукционную катушку, которая при поддержке АКБ передаёт распределителю высоковольтный импульс. Наконец, электроэнергия добирается до свечи зажигания, устраивающей воспламенение в определённом цилиндре.

Важно, что вся эта конструкция функционирует при условии, что зажигание включено. То есть, ключ «даёт добро»

Устройство

Система зажигания автомобиля ГАЗ 53 в настоящее время является бесконтактной. Изучив устройство и принцип действия, можно попутно овладеть навыками поиска и устранения неисправностей. Особенно, это необходимо тем, кто эксплуатирует ГАЗ 53. Ведь часто бывает так, что рядом нет хороших специалистов, которые помогли бы в решении возникших проблем. К тому же за их услуги придётся платить. Качество проделанной работы можно определить иногда спустя некоторое время. Неисправность, возникшая неожиданно и в неподходящий момент, создаст неприятности.

Элементы системы

Система зажигания автомобиля ГАЗ 53 состоит из нескольких элементов, каждый из которых выполняет свою функцию. Зная их, можно гораздо быстрее найти и устранить неисправность. Система состоит из следующих элементов:

• Аккуммуляторная батарея;
• Коммутатор;
• Свечи зажигания;
• Датчика распределитель;
• Высоковольтные и низковольтные провода;
• Катушка зажигания;
• Дополнительное стартерное реле;
• Добавочный и помехоподавляющий резистор;
• Указатель тока;
• Замок зажигания.

Все составляющие элементы можно сгруппировать в зависимости от выполняемых задач. В этом случае, они будут входить в соответствующие группы. Система зажигания автомобиля ГАЗ 53 будет работать правильно, когда соблюдены основные условия:

• Сопоставление момента возникновения искры и работы двигателя;
• Достаточная мощность искры;
• Отсутствие пропусков в искрообразовании.

Для своевременной подачи искры нужно тщательно соотнести такты работы двигателя и появление напряжения на электродах свечи. Нужная мощность искры, в свою очередь, зависит от величины напряжения, зазоров между электродами свечи и исправности цепи. Отсутствие искры приводит к снижению мощности и увеличению расхода топлива, поэтому пропуски недопустимы.

Своевременная искра

Сопоставление определённого такта и подачи напряжения на свечи является задачей датчика-распределителя. Бесконтактная система зажигания автомобиля ГАЗ 53 может быть снабжена магнитоэлектрическим или полупроводниковым датчиком-распределителем, который находится внутри трамблёра. Перечень элементов трамблёра включает в себя:

• Датчик-распределитель;
• Токоразносная пластина (бегунок);
• Центробежный и вакуумный регулятор.

Магнитоэлектрический датчик ГАЗ 53 представляет собой генератор импульсов переменного тока, частота которых зависит от оборотов двигателя. Это устройство имеет восемь полюсов (по числу цилиндров). В процессе вращения распределительного вала, а вместе с ним и ротора датчика происходит последовательное прохождение полюсов постоянного магнита через полюсы обмотки статора. В результате изменяющегося магнитного потока в обмотке наводится ЭДС индукции, которая создаёт управляющий импульс для коммутатора.

Центробежный регулятор поворачивает ротор датчика относительно статора, что, в свою очередь, изменяет угол опережения зажигания ГАЗ 53. Это происходит при увеличении оборотов вращения коленчатого вала двигателя. Грузики регулятора, преодолевая усилие пружин, поворачивают ротор. Таким образом, усилие должно быть определённым, иначе это отразится на работе ГАЗ 53.

Вакуумный регулятор поворачивает статор относительно ротора, изменяя угол. Он работает в зависимости от нагрузки и оборотов двигателя.

Мощность и качество искры

Ни для кого не секрет, что хорошая искра является залогом качественного воспламенения горючей смеси. Система зажигания автомобиля ГАЗ 53 будет иметь хорошую искру если есть следующие условия:

• Правильно отрегулирован зазор между электродами свечи;
• Исправная катушка зажигания;
• Нужная форма импульсов коммутатора;
• Хорошее качество цепи высокого напряжения.

Слишком малый зазор между электродами свечи приведёт к тому, что воспламенение топливовоздушной смеси окажется затруднено. Из-за этого может возникнуть пропуск не в искрообразовании, а в воспламенении. Последствия одинаковые.

Исправность катушки зажигания проявляется в её способности индуцировать необходимое напряжение без перерывов (пропусков). Как правило, неисправная катушка даёт о себе знать по характерному снижению качества работы всех восьми цилиндров. Если установлено, что катушка неисправна, то менять её нужно на однотипную, той же маркировки. Эта деталь ГАЗ 53 представляет собой две обмотки: первичная и вторичная. Последняя содержит гораздо больше витков, чем первая. Обмотки намотаны одна поверх другой на магнитопроводе. Вся конструкция находится в герметичном корпусе, залитым пластмассой. Неисправность этой детали связана с замыканием, которое может быть межвитковым и на корпус.

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?