Контактная система зажигания автомобиля

Контактная система зажигания автомобиля

Система зажигания обеспечивает воспламенение рабочей смеси в камерах сгорания в строго определенные моменты в соответствии с порядком работы цилиндров и режимом работы двигателя. В карбюраторных и газовых двигателях воспламенение рабочей смеси происходит электрической искрой, проходящей между электродами свечи.

Система зажигания должна обеспечивать на электродах свечи высокое напряжение (не менее 12 кВ) на всех режимах работы двигателя. В зависимости от источника питания системы подразделяются на системы батарейного зажигания и системы зажигания от магнето. На автомобилях и автобусах получила распространение батарейная система зажигания, которая по способу прерывания тока может быть контактной, контактно-транзисторной и бесконтактной системой зажигания.

Принципиальная схема контактной системы батарейного зажигания примерно одинакова для всех двигателей.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

В систему батарейного зажигания (рис. 1) входят: аккумуляторная батарея и генератор с реле-регулятором, катушка зажигания, добавочный резистор, прерыватель, распределитель, конденсатор, свечи зажигания, подавительные резисторы, выключатель зажигания и провода низкого и высокого напряжения.

На схеме батарейного зажигания приборы соединены между собой проводами и образуют цепи низкого и высокого напряжения.

Ток высокого напряжения получается в результате совместной работы прерывателя и катушки зажигания. Кулачок прерывателя, вращаясь, размыкает и замыкает цепь низкого напряжения, в результате чего в первичной обмотке катушки зажигания получается прерывистый ток. Этот ток создает меняющееся магнитное поле. При размыкании контактов ток в цепи низкого напряжения прерывается и созданное им магнитное поле быстро исчезает. При исчезновении магнитное поле пересекает витки первичной и вторичной обмоток, в которых индуктируется э.д.с. Э.д.с, индуктируемая во вторичной обмотке, будет тем выше, чем больше ток в первичной обмотке, скорость исчезновения магнитного поля и число витков вторичной обмотки. Эта э.д.с. может достигнуть 17—24 кВ, что достаточно для пробоя искрового промежутка между электродами свечи.

При размыкании контактов прерывателя рычажком и кулачком в первичной обмотке индуктируется э.д.с. самоиндукции, достигающая 200—300 В. Под действием этой э.д.с., направленной в сторону исчезновения тока, между контактами создается дуговой разряд («искра»). При этом сильно разрушаются рабочие поверхности контактов. Искрение в контактах при размыкании уменьшает быстроту исчезновения магнитного поля и резко снижает индуктируемую э.д.с. во вторичной обмотке.

Для увеличения скорости прерывания тока в первичной обмотке и уменьшения (подгорания) контактов прерывателя параллельно им подключают конденсатор, который в момент размыкания контактов заряжается, что резко уменьшает искрение между контактами. Затем при разомкнутых -контактах заряженный конденсатор разряжается через первичную обмотку катушки зажигания, добавочный резистор и аккумуляторную батарею, создавая импульс тока обратного направления, что ускоряет исчезновение магнитного поля, в результате чего э.д.с., индуктируемая во вторичной обмотке значительно повышается и достигает предельного значения.

При включенном зажигании и замкнутых контактах прерывателя под действием э.д.с. аккумуляторной батареи (или генератора) в цепи низкого напряжения течет ток (показан стрелками на проводниках) низкого напряжения. Путь тока низкого напряжения: « + » аккумуляторной батареи — зажим тягового реле стартера — зажим AM выключателя зажигания — контактная пластина ротора выключателя — пружинящая пластина — зажим КЗ выключателя — добавочный резистор — первичная обмотка катушки зажигания — зажим прерывателя — рычажок прерывателя — контакты 8 и 7 прерывателя — масса (корпус) автомобиля—«—» аккумуляторной батареи.

Возникший во вторичной обмотке ток высокого напряжения подводится к распределителю, а от распределителя — к свечам зажигания. Появившаяся между электродами свечи «искра» воспламеняет рабочую смесь в цилиндре. Путь тока высокого напряжения (указан пунктирными стрелками): вторичная обмотка катушки зажигания — подовительный резистор — электрод ротора распределителя — электрод крышки — подовительный резистор — центральный и боковой электроды свечи зажигания масса (корпус) автомобиля—«—» аккумуляторной батареи — « ( » аккумуляторной батареи — зажим 19 тягового реле стартера — зажим AM выключателя зажигания — контактная пластина ротора выключателя — пружинящая пластина — зажим КЗ выключателя — дополнительный резистор — первичная обмотка катушки зажигания — вторичная обмотка катушки зажигания.

Контактная система зажигания имеет ряд существенных недостатков. К ним относятся: недостаточное напряжение во вторичной цепи, особенно при увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя; ограничение увеличения степени сжатия и частоты вращения коленчатого вала двигателя; быстрый износ контактов прерывателя, что снижает надежность работы системы зажигания и, как следствие, ухудшает экономичность двигателя.

Контакты прерывателя приходится часто зачищать и одновременно корректировать угол замкнутого состояния их, а также угол опережения зажигания.

Источником электрической энергии для системы зажигания на первых автомобилях являлась аккумуляторная батарея. Затем параллельно с батареей стали использовать генератор. Однако до сих пор еще широко используется термин «батарейное зажигание» в отличие от тракторной техники, где зажигание осуществляется от магнето. Батарейное зажигание практически в том виде, в котором оно появилось на первых автомобилях, долгое время являлось единственным типом системы зажигания. В результате эту систему стали называть классической. Применение полупроводниковых приборов привело к появлению систем зажигания, которые имеют ряд основных признаков классической системы и в то же время имеют принципиальные особенности. Поэтому наряду с термином «классическая» все чаще употребляется термин «контактная». Этот термин наиболее полно отражает конструктивные особенности классической системы зажигания в сравнении с более современными полупроводниковыми системами зажигания.

Рассмотрим принцип действия контактной (классической) системы зажигания (рис. 2), основными элементами которой являются катушка зажигания, прерыватель, конденсатор и свечи зажигания.

Катушка зажигания имеет сердечник, на котором намотаны первичная, состоящая из небольшого числа витков сравнительно толстой проволоки, и вторичная, состоящая из очень большого числа витков тонкой проволоки, обмотки. Таким образом, катушка зажигания представляет собой трансформатор. Один конец первичной обмотки соединен через выключатель зажигания S с положительным выводом аккумуляторной батареи. Другой конец первичной обмотки соединен с вторичной обмоткой, второй конец которой соединен со свечкой зажигания. Схему соединения, когда вторичная обмотка является как бы продолжением первичной, называется автотрансформаторной.

Обязательным элементом системы зажигания является прерыватель. В классической системе зажигания он представляет собой механическое устройство, состоящее из вращающегося кулачка, который при вращении размыкает и замыкает контакты К прерывателя.

При замкнутых контактах выключателя S в момент замыкания контактов прерывателя от положительного вывода аккумуляторной батареи через первичную обмотку, контакты прерывателя, массу (корпус автомобиля) и отрицательный вывод батареи пойдет ток. Ток, протекающий по первичной обмотке (первичный ток), создает магнитное поле, силовые линии которого, замыкаясь через сердечник, пересекают витки обеих обмоток. Когда вращающийся кулачок разомкнет контакты К, первичный ток и вызванный им магнитный поток начнут резко уменьшаться. При исчезновении магнитного поля в обеих обмотках согласно закону электромагнитной индукции наводится э. д. е., пропорциональная скорости уменьшения магнитного потока и числу витков в обмотках. Так как вторичная обмотка имеет очень большое число витков, э. д. с. на ней достигает 24 кВ, чего достаточно для пробоя искрового промежутка свечи. Ток высокого напряжения проскакивает в виде искры между электродами свечи и через корпус автомобиля, аккумуляторную батарею и первичную обмотку возвращается на вторичную обмотку катушки зажигания.

Э. д. с. самоиндукции, индуктируемая при размыкании контактов К в первичной обмотке, достигает 300 В. Направлена она в ту же сторону, что и первичный ток, и как бы стремится задержать его исчезновение. В результате между размыкающимися контактами появляется сильный дуговой разряд, разрушающий контакты. Для нейтрализации этого вредного явления параллельно контактам прерывателя включают конденсатор С. При наличии конденсатора ток самоиндукции идет на заряд конденсатора и искрения почти нет. В последующем конденсатор разряжается через первичную обмотку и аккумуляторную батарею.

Реальная система зажигания содержит еще целый ряд устройств, наличие которых определено требованиями надежной и экономичной работы автомобильного двигателя. Рассмотрим влияние особенностей работы двигателя внутреннего сгорания на характеристики и параметры системы зажигания.

Напряжение, необходимое для пробоя искрового промежутка свечи, зависит от ряда факторов. На него оказывают влияние: давление, температура и состав рабочей смеси; расстояние между электродами свечи; материал и температура электродов; полярность высокого напряжения. Так, при пуске холодного двигателя пробивное напряжение достигает 16 кВ и более, а при работе прогретого двигателя достаточно 12 кВ.

Воспламенение смеси в цилиндре должно происходить в определенный момент по отношению к приходу поршня в верхнюю мертвую точку (в. м. т.). Это обусловлено тем, что сгорание смеси происходит не мгновенно, а по условиям достижения максимальной эффективности в работе двигателя максимум давления газов (продуктов сгорания) должен быть после перехода поршнем в. м. т. на 10—15° угла поворота коленчатого вала.

Если воспламенение смеси происходит позднее, чем это необходимо, ее сгорание происходит в такте расширения. Смесь не успевает сгореть полностью в цилиндре и догорает в выпускном трубопроводе. В результате снижается максимальное давление газов и мощность двигателя. Кроме того, происходит перегрев системы выпуска отработавших газов двигателя и увеличивается количество вредных компонентов, выбрасываемых в атмосферу.

При слишком раннем воспламенении сгорание смеси происходит в такте сжатия и максимум давления газов в цилиндре возникает до прихода поршня в в. м. т. В результате поршень получает сильные встречные удары, определяемые на слух как металлический стук. Раннее воспламенение смеси также приводит к уменьшению мощности двигателя и быстрому износу его деталей.

Угол между положением коленчатого вала, соответствующим моменту искрового разряда между электродами свечи, и положением, при котором поршень находится в в. м. т., называется углом опережения зажигания.

Оптимальный угол опережения зажигания зависит от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя. В первом случае увеличивается скорость движения поршня, и чтобы рабочая смесь успела сгореть, необходимо увеличивать опережение зажигания. Рост нагрузки обусловлен увеличением открытия дроссельной заслонки и характеризуется увеличением наполнения цилиндров. В результате продолжительность сгорания смеси уменьшается и, следовательно, необходимо уменьшать угол опережения зажигания.

Автоматическое регулирование угла опережения зажигания при изменении частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя осуществляется центробежным и вакуумным регуляторами. Центробежный регулятор изменяет угол опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, вакуумный регулятор — в зависимости от степени открытия дроссельной заслонки.

Кроме рассмотренных, система зажигания должна обеспечивать еще одну очень важную функцию. Она определяется тем, что автомобильные двигатели выполняются многоцилиндровыми (4-, 6-, 8-цилиндровые и т. д.). Рабочие процессы, происходящие в цилиндрах двигателя, сдвинуты по времени. Поэтому искрообра-зование между электродами свечей, установленных в разных цилиндрах одного двигателя, также должно происходить со сдвигом во времени. Другими словами, система зажигания должна обеспечивать определенное чередование искрообразования, определяемое конструкцией двигателя. Указанные функции выполняют совместно прерывательный и распределительный механизмы. Они, а также центробежный и вакуумный регуляторы скомпонованы в едином узле, который носит название распределитель зажигания.

Рассмотренные особенности работы двигателя внутреннего сгорания и определяют основные требования к характеристикам систем зажигания. Особое среди них место занимают требования к стабильности параметров и регулировочных характеристик системы зажигания, так как самое небольшое их изменение немедленно отражается на мощностных показателях двигателя, резко ухудшает его экономичность и увеличивает содержание токсичных продуктов в составе отработавших газов.

Устройство автомобилей

Контактная (батарейная) система зажигания

Система зажигания двигателя с принудительным воспламенением рабочей смеси должна обеспечить увеличение напряжения аккумуляторной батареи или генератора (в зависимости от режима работы двигателя) до величины, необходимой для возникновения электрического разряда между электродами свечи зажигания, и в требуемый момент (момент зажигания) подать это напряжение на соответствующую свечу. Момент зажигания характеризуется углом опережения зажигания, который представляет собой угол поворота коленчатого вала двигателя, отсчитываемый от положения вала в момент подачи искры до положения, когда поршень приходит в верхнюю мёртвую точку (ВМТ).

Применявшиеся ранее и применяемые в настоящее время системы зажигания получают необходимую высоковольтную энергию не непосредственно от аккумуляторной батареи, поскольку для пробоя электрической дугой воздушного зазора между электродами свечи зажигания напряжения 12-вольтовой батареи явно не хватит.
Для возникновения дуги между электродами свечи зажигания требуется напряжение не менее 8000 В, а при многих режимах работы двигателя значительно большее. По этой причине необходимо существенно увеличить напряжение аккумуляторной батареи посредством промежуточного преобразователя и накопителя энергии, который, в зависимости от способа преобразования и аккумулирования энергии, может быть индуктивным или емкостным.

В системах зажигания автомобильных двигателей наиболее широко используются индуктивные накопители электрической энергии, использующие в своей работе явление самоиндукции, возникающее в трансформаторе при прохождении через одну из его обмоток переменного тока.
Возникает вопрос – откуда в бортовой сети автомобиля с неработающим двигателем, может появиться переменный ток? Ведь аккумуляторная батарея – источник постоянного тока.

Для ответа на этот вопрос следует вспомнить – что, по определению, называется переменным электрическим током? Это ток, который с течением времени изменяется по величине и (или) по направлению. Следовательно, если цепь, соединяющую выводы аккумуляторной батареи, периодически выключать и включать, то в периоды нарастания тока и его исчезновения (которые характеризуются определенными временными отрезками) в цепи протекает именно переменный ток, изменяющийся с течением времени по величине (от нуля до 12 вольт и наоборот). А раз в цепи присутствует переменный ток, то посредством явлений индукции и самоиндукции его напряжение можно изменять по величине до требуемого значения.

Именно это свойство переменного тока используется во всех известных системах зажигания. Разница заключается лишь в использовании прерывателей и накопителей электроэнергии различных принципиальных конструкций, способных эффективно отдать накопленную энергию для возникновения дуги между электродами свечи.

Контактная система зажигания использует для своей работы механические прерыватели тока, принцип действия которых основан на включении и отключении контактов посредством механического датчика кулачкового типа, приводимого в действие от распределительного вала ГРМ.

Принцип работы контактной системы зажигания

Батарейное зажигание в том виде, в котором оно появилось на первых автомобилях, долгое время было единственным способом воспламенения рабочей смеси в цилиндрах бензиновых и газовых двигателей.

Рассмотрим принцип действия контактной (классической) системы зажигания, в которую обязательно входят катушка зажигания, прерыватель, распределитель, конденсатор, свечи зажигания, ну и, конечно же, электрические провода – низковольтные и высоковольтные.

Катушка зажигания представляет собой простейший трансформатор, состоящий из сердечника, на который намотаны две обмотки — первичная и вторичная, имеющие различное количество витков.
Первичная обмотка содержит относительно небольшое количество витков сравнительно толстой проволоки, а вторичная – очень большое число витков тонкой проволоки. Напряжение, возникающее на выводах вторичной обмотки, пропорционально соотношению числа витков вторичной и первичной обмоток.

Известный закон М. Фарадея о явлении электромагнитной индукции утверждает, что если первичная обмотка трансформатора содержит, например, 10 витков, а вторичная обмотка этого трансформатора – 100 витков (т. е. в десять раз больше), то напряжение на выводах вторичной обмотки при протекании через первичную обмотку переменного тока будет в десять раз больше, чем напряжение в первичной обмотке. И если правильно подобрать соотношение числа витков первичной и вторичной обмоток, напряжение на выходе из катушки будет достаточным для возникновения электрической дуги (искры) между электродами свечи зажигания, поджигающей рабочую смесь в цилиндре двигателя.

Описанное выше свойство трансформатора напряжения лежит в принципиальной основе работы накопителей энергии, используемых в системах зажигания двигателей всех известных типов.

Простейший прерыватель контактной системы зажигания представляет собой устройство, состоящее из вращающегося кулачка, на который опирается подвижный контакт, соединенный с положительным выводом электрической цепи, и неподвижного контакта, соединенного с массой (отрицательным выводом) аккумуляторной батареи.
При вращении кулачка контакты размыкают и замыкают цепь первичной обмотки катушки зажигания, питаемой от аккумуляторной батареи или генератора. При замыкании и размыкании контактов в первичной обмотке катушки зажигания возникает переменный ток, в результате чего во вторичной обмотке индуцируется очень большое напряжение, достигающее нескольких тысяч (и даже десятков тысяч) вольт. Этого напряжения достаточно для пробоя искрового промежутка между электродами свечи зажигания.

Возникает вполне предсказуемый вопрос — зачем в описанной выше системе зажигания используется конденсатор?
Ответ достаточно прост — для спасения сопрягаемых поверхностей контактов механического прерывателя от электромеханической эрозии, и для поглощения высокочастотных импульсов, способных стимулировать радиопомехи.
ЭДС самоиндукции, индуктируемая при размыкании контактов в первичной обмотке катушки зажигания, достигает внушительных значений (порядка нескольких сотен вольт) и направлена в ту же сторону, что и первичный ток, стремясь задержать его исчезновение.
В результате между размыкающимися контактами прерывателя возникает сильный дуговой разряд, интенсивно разрушающий контакты посредством электротехнической эрозии и механического износа.
Для уменьшения вредного воздействия ЭДС самоиндукции параллельно контактам прерывателя включают конденсатор , который поглощает ток самоиндукции, а затем разряжается через цепь первичной обмотки катушки зажигания в аккумуляторную батарею.
Таким образом, конденсатор служит для уменьшения дугового разряда возникающего между контактами прерывателя и пагубно сказывающегося на сроке их службы.

В общем случае работу контактной системы зажигания можно разделить на три этапа:

• Замыкание контактов прерывателя и нарастания первичного тока;
• Размыкание контактов прерывателя и индуцирование вторичного напряжения;
• Искровой разряд между электродами свечи зажигания.

Замыкание контактов прерывателя (первый этап)

В этот период первичная обмотка катушки зажигания (накопителя) подключается к источнику тока (аккумулятору или генераторной установке). Данный этап характеризуется нарастанием первичного тока и, и как следствие этого, накоплением электромагнитной энергии, запасаемой в магнитном поле катушки зажигания.

Процесс нарастания первичного тока (напряжения аккумуляторной батареи), в соответствии со вторым законом Кирхгофа, пропорционален индуктивности первичной цепи, току в первичной цепи и омическому сопротивлению первичной цепи. При этом скорость нарастания первичного тока не зависит от сопротивления первичной цепи.

Очевидно, что количество аккумулируемой в период замкнутого состояния контактов энергии пропорционально величине напряжения и тока в первичной цепи, а также времени замкнутого состояния контактов прерывателя. Время замкнутого состояния контактов зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя и от формы кулачка прерывателя.

Размыкание контактов прерывателя (второй этап)

В какой-то момент времени контакты прерывателя размыкаются, и источник тока отключается от катушки зажигания. Первичный ток исчезает, в результате чего накопленная электромагнитная энергия превращается в электростатическую энергию, вызывающую ЭДС высокого напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания.

Величина тока разрыва при прочих равных условиях зависит от времени замкнутого состояния контактов прерывателя. Это время, в свою очередь, зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя, числа цилиндров двигателя (т. е. профиля кулачка), а также соотношения между углами замкнутого и разомкнутого состояния контактов.

Таким образом, ток разрыва в первичной цепи уменьшается с увеличением частоты вращения коленчатого вала и числа цилиндров двигателя, и увеличивается с увеличением времени замкнутого состояния контактов, которое определяется формой кулачка.

Искровой разряд между электродами свечи зажигания (заключительный, третий этап)

В рабочих условиях при определенном значении напряжения происходит пробой воздушного промежутка (зазора) между электродами свечи зажигания с последующим разрядным процессом в виде электрической дуги, воспламеняющей рабочую смесь в камере сгорания двигателя.

Общее устройство батарейной системы зажигания

Батарейная система зажигания с накоплением энергии включает в себя следующие элементы:

• Источник тока, функцию которого выполняет аккумуляторная батарея или генератор;
• Выключатель цепи питания, функцию которого выполняет замок зажигания;
• Датчик-синхронизатор, который механически связан с коленчатым или распределительным валом ГРМ двигателя, и определяет положение поршней и клапанов каждого цилиндра двигателя в данный момент времени;
• Регулятор момента зажигания, который механическим, пневматическим или электрическим способом определяет момент подачи искры в зависимости от частоты коленчатого вала или нагрузки двигателя;
• Источник высокого напряжения, содержащий накопитель энергии и преобразователь низкого напряжения в высокое, функцию которых выполняет катушка зажигания или преобразователь напряжения (в тиристорных системах зажигания);
• Силовое реле, которое представляет собой электромеханический ключ (контакты прерывателя) или электронный ключ (мощный транзистор, микросхема или тиристор), управляемый регулятором момента зажигания и служащий для подключения и отключения источника тока к накопителю, т. е. управляет процессами накопления и преобразования энергии;
• Распределитель импульсов высокого напряжения, который механическим, электромеханическим либо электронным способом распределяет высокое напряжение по соответствующим цилиндрам двигателя;
• Элементы помехоподавления, функции которых выполняют экранированные провода, конденсаторы или резисторы, размещенные либо в распределителе, либо в наконечниках свечей зажигания, либо в высоковольтных проводах, и служащие для угнетения помех, препятствующих нормальной работе радиоаппаратуры и электронных блоков управления (ЭБУ) системами двигателя и автомобиля;
• Свечи зажигания, которые служат для образования искрового разряда и поджигания рабочей смеси в камерах сгорания цилиндров двигателя.

Особенности устройства тиристорной системы зажигания

Конденсаторные (тиристорные) системы зажигания отличаются от рассмотренных выше тем, что для аккумулирования высоковольтной электрической энергии в них используются емкостные накопители – конденсаторы. В отличие от индуктивных (трансформаторных) накопителей емкостные накопители обладают высоким быстродействием. Индукторные накопители подвержены воздействию инерционных факторов, замедляющих процессы накопления энергии в катушке зажигания.

Для высокооборотистых двигателей (например, двигателей спортивных и гоночных автомобилей) это свойство индукторных накопителей неприемлемо по понятным причинам – высоковольтная электроэнергия здесь должна преобразовываться и аккумулироваться очень быстро, и моментально отдаваться для получения искры, поджигающей горючую смесь.
Емкостные накопители лишены инертных недостатков – энергия в конденсаторе накапливается практически мгновенно, и так же быстро отдается в высоковольтную цепь системы зажигания. При этом величина накопленной таким образом энергии совершенно не зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя из-за высокой скорости накопления энергии конденсатором.

Но, как говорится, не бывает добра без худа.
Искровой разряд, возникающий на электродах свечей в конденсаторных системах зажигания, имеет очень короткий период действия, из-за чего не всегда успевает поджечь рабочую смесь должным образом. Результат – неполное сгорание рабочей смеси, снижение КПД и эффективной мощности двигателя, снижение его экологической чистоты. По этой причине контактные системы зажигания с емкостными накопителями (тиристорные, конденсаторные) имеют узкий спектр применения (высокооборотистые двигатели – роторные, роторно-поршневые, поршневые двигатели спортивных автомобилей, мотоциклов и т. п.).
На следующей странице тиристорные системы зажигания описаны более подробно.

Сайт о внедорожниках УАЗ, ГАЗ, SUV, CUV, кроссоверах, вездеходах

Контактная система зажигания автомобилей УАЗ с обычным электрооборудованием могла включать в себя распределитель зажигания Р119-Б, катушку зажигания Б115-В, свечи зажигания А11-У и выключатель зажигания ВК330.

Контактная система зажигания УАЗ с экранированным электрооборудованием могла включать в себя распределитель зажигания Р132 или Р103, катушку зажигания Б5-А или Б102-Б, свечи зажигания СН302-Б или СН433, выключатель зажигания ВК330 и дополнительный резистор СЭ40-А.

Контактная система зажигания УАЗ, состав и общее устройство.

Принципиальная схема контактной системы зажигания УАЗ.

Схемы контактных систем зажигания автомобилей УАЗ с обычным и экранированным электрооборудованием.

Распределитель зажигания Р119-Б.

Контактная система зажигания включает в себя распределитель зажигания который служит для прерывания тока в первичной цепи катушки зажигания, распределения высокого напряжения по свечам зажигания и изменения угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя. Он состоит из прерывателя, распределителя, центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания, конденсатора и октан корректора.

Прерыватель включает в себя корпус, приводной валик с четырехгранным кулачком и подвижную пластину с установленными на ней контактами. Неподвижным, соединенным с массой, и подвижным в виде молоточка, изолированного от массы и соединенного проводником с изолированным выводом низкого напряжения, а также фетровой вставкой для смазки кулачка.

Подвижная пластина соединена тягой с вакуумным регулятором, предназначенным для изменения угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки двигателя. Регулировка зазора между контактами осуществляется перемещением стойки неподвижного контакта прерывателя с помощью отвертки, устанавливаемой в паз регулировочного винта.

Распределитель включает в себя ротор с токоразносной пластиной и крышку с боковыми и центральным электродами. Центральный электрод содержит контактный уголек. Ротор вращается вместе с кулачком прерывателя. Центральный электрод соединен высоковольтным проводом с катушкой зажигания. Боковые электроды соединены высоковольтными проводами со свечами зажигания в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя.

Ток высокого напряжения от катушки зажигания поступает через контактный уголек на разносную пластину ротора, а от нее через боковые электроды по проводам высокого напряжения на свечи зажигания. С помощью октан-корректора установленного на корпусе прерывателя, производится ручная корректировка угла опережения зажигания.

Распределитель зажигания Р132.

Имеет одинаковую с распределителем Р119-Б конструкцию и отличается от него наличием защитного экрана и характеристикой центробежного регулятора.

Центробежный, вакуумный регуляторы и октан-корректор.

Служат для регулировки угла опережения зажигания. Опережением зажигания называется воспламенение рабочей смеси до момента достижения поршнем верхней мертвой точки ВМТ в такте сжатия. Поскольку время горения рабочей смеси практически неизменно, то с увеличением частоты вращения коленчатого вала поршень за время сгорания смеси успевает после прохождения ВМТ, отойти от ВМТ на большую величину, чем при малой частоте вращения коленчатого вала.

Смесь будет сгорать в большем объеме, давление газов на поршень уменьшится, двигатель не будет развивать полной мощности. Поэтому с увеличением частоты вращения коленчатого вала рабочую смесь нужно воспламенять раньше, до подхода поршня к ВМТ, чтобы обеспечить полное сгорание смеси к моменту перехода поршнем ВМТ при наименьшем объеме. Кроме того, при одной и той же частоте вращения коленчатого вала опережение зажигания должно уменьшаться с открытием дроссельных заслонок и увеличиваться при их закрытии.

Это объясняется тем, что при открытии дроссельных заслонок увеличивается количество смеси, поступающей в цилиндры, и одновременно уменьшается количество остаточных газов, вследствие чего повышается скорость сгорания смеси. И наоборот — при закрытии дроссельных заслонок скорость сгорания смеси уменьшается.

Опережение зажигания автоматически изменяется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала с помощью центробежного регулятора. Он состоит из двух грузиков, которые надеваются на оси, укрепленные на пластине валика, и стягиваются двумя пружинами. При повышении частоты вращения вала грузики под действием центробежной силы расходятся в стороны и поворачивают планку с кулачком в сторону его вращения на некоторый угол, чем и обеспечивается более раннее размыкание контактов прерывателя, то есть большее опережение зажигания.

Автоматическое регулирование опережения зажигания в зависимости от степени открытия дроссельных заслонок осуществляется с помощью вакуумного регулятора. Диафрагма регулятора отжимается в сторону прерывателя пружиной. Полость с одной стороны диафрагмы сообщена с атмосферой, а с другой с помощью штуцера и трубопровода — с карбюратором.

При закрытии дроссельных заслонок разрежение в корпусе вакуумного регулятора увеличивается. Диафрагма преодолевая сопротивление пружины, прогибается наружу и через тягу поворачивает подвижную пластину в сторону увеличения опережения зажигания. При открытии заслонок диафрагма выгибается в другую сторону, поворачивая пластину в сторону уменьшения опережения зажигания.

Для ручной регулировки опережения зажигания в зависимости от октанового числа топлива применяется октан-корректор. Угол опережения зажигания изменяется при повороте корпуса распределителя относительно валика распределителя с помощью гаек. На неподвижной пластине октан-корректора имеются деления с обозначениями +10, -10. При перемещении подвижной пластины вместе с корпусом распределителя в сторону «плюс», устанавливается более раннее зажигание. При перемещении в сторону «минус» — более позднее.

Катушки зажигания Б115-В и Б5-А.

Контактная система зажигания УАЗ может быть оснащена одной из этих катушек. Они имеют одинаковую конструкцию и отличаются друг от друга отсутствием у катушки Б5-А дополнительного резистора, размещенного на корпусе катушки Б115-B. Кроме того, катушка Б5-А имеет экран. Катушка зажигания состоит из сердечника с надетой на него изолирующей втулкой, на которую наматывается вторичная и поверх нее первичная обмотки, фарфорового изолятора, крышки с выводами и корпуса с магнитопроводом. Внутренняя полость катушки заполняется трансформаторным маслом, что улучшает изоляцию моток и уменьшает нагрев катушки.

Свеча зажигания А11У.

Состоит из стального корпуса, керамического изолятора, внутри которого размещен центральный электрод, уппотнителя и бокового электрода. В наконечнике высоковольтного провода, подключаемого к свече, установлен резистор для подавления радиопомех.

Экранированная свеча зажигания СН302-Б.

В комплект экранированной свечи зажигания СН302-Б входят уппотнительная резиновая втулка, герметизирующая ввод провода в свечу, керамическая изоляционная втулка экрана и керамический вкладыш со встроенным резистором для подавления радиопомех. Соединение высоковольтного провода с эпектродом вкладыша осуществляется следующим образом.

На конец провода высокого напряжения, выходящего из экранирующей оплетки, надевается резиновая уплотнительная втулка свечи, а затем провод вводится в контактное устройство. Жила провода, оголенная по длине на 8 мм, вставляется в отверстие втулки, развальцованной в донышке керамического стаканчика контактного устройства, и распушается так, чтобы контактное устройство было зажато на проводе.

Система зажигания автомобиля

Основным назначением системы зажигания автомобиля является подача искрового разряда на свечи зажигания в определённый такт работы бензинового двигателя. Для дизельных двигателей под зажиганием понимают момент впрыска топлива в такт сжатия. В некоторых моделях автомобилей система зажигания, а именно ее импульсы, подаются на блок управления погружным топливным насосом.

Систему зажигания, по мере своего развития, можно разделить на три типа. Контактная система зажигания , импульсы у которой создаются во время работы контактов на разрыв. Бесконтактная система зажигания , управляющие импульсы создаются электронным транзисторным управляющим устройством – коммутатором, (хотя правильно его назвать генератором импульсов). Микропроцессорная система зажигания — это электронное устройство, которое управляет моментом зажигания, а также другими системами автомобиля. Для двухтактных двигателей, без внешнего источника питания используются системы зажигания типа магнето. Основана на принципе создания ЭДС при вращении постоянного магнита в катушке зажигания по заднему фронту импульса.

Устройство системы зажигания

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 принцип действия классической системы зажигания. При вращении вала привода трамблёра в действие приводятся кулачки, которые «разрывают» подаваемые на первичную обмотку автотрансформатора (бобину) 12 вольт. При пропадании напряжения на трансформаторе, в обмотке появляется ЭДС самоиндукции, соответственно на вторичной обмотке возникает напряжение порядка 30000 вольт. Высокое напряжение подается в распределитель зажигания (бегунок), который вращаясь попеременно подает напряжение на свечи в зависимости от такта работы двигателя внутреннего сгорания. Высокого напряжения достаточно для пробоя искровым разрядом воздушного зазора между электродами свечи зажигания.

Опережение зажигания нужно для более полного сгорания топливной смеси. Из-за того, что топливо сгорает не сразу, поджечь его необходимо немного раньше, до прихода в ВМТ. Момент подачи искры должен быть точно отрегулирован, потому что в ином случае (раннее или позднее зажигание) двигатель потеряет свою мощность, возможна повышенная детонация.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Контактная система зажигания

21 0 29k

39 0 56k

Система зажигания бензинового двигателя предназначена для воспламенения воздушно-топливной смеси. Возгорание этой смеси происходит благодаря искре.

В зависимости от того каким способом происходит управления процессом, систему зажигания разделяют на 3 типа:

• контактная;
• бесконтактная (как ее установить на примере ВАЗ 2101-2107 классика смотрите здесь);
• электронная.

В контактной системе управление накапливанием и распределением искры по цилиндрам осуществляется устройством механического типа — прерыватель-распределитель (трамблер).

В бесконтактной системе зажигания такую функцию выполняет транзисторный коммутатор.

При электронной системе зажигания распределением электрической энергии управляет электронный блок управления (ЭБУ).

Схема контактной системы зажигания

• Замок зажигания. Замок зажигания обычно располагается на рулевой колонке или панели управления. Он контролирует протекание тока между аккумулятором и системой зажигания.
• Аккумулятор. Когда двигатель не работает, источником электричества является аккумулятор. Он также дополняет электричество, вырабатываемое генератором,если тот выдает менее 12 вольт. Как правильно выбрать надежный АКБ смотрите здесь.
• Распределитель. Распределитель направляет поток тока высокого напряжения от катушки через ручку распределителя зажигания по очереди к каждой из свечей зажигания.
• Конденсатор. На корпусе распределителя зажигания крепится устройство под названием конденсатор. Оно обеспечивает отсутствие искры между разомкнутыми контактами прерывателя, что привело бы к обгоранию поверхности контактов.
• Свеча зажигания. Ток высокого напряжения проходит по центральному электроду свечи. Затем, в зазоре между центральным и боковым электродами образуется искра, поджигающая топливную смесь в цилиндре.
• Привод. Обычно распределитель приводится напрямую от распредвала. Скорость его вращения составляет 1/2 скорости вращения коленвала.
• Катушка. Катушка состоит из металлического корпуса, в котором находятся 2 изолированных обмоточных провода, намотанных на сердечник из мягкой стали. Сжатие магнитных полей вокруг первичной обмотки создает во вторичной обмотке ток высокого напряжения, который через распределитель идет к свечам зажигания.

Принцип работы контактной системы зажигания

Принцип работы контактной системы заключается в осуществлении сбора и преобразования катушкой зажигания низкого напряжения (12V) электросети авто у высокое напряжение (до 30 тыс.вольт), после чего осуществлять передачу и распределение напряжения к свечам зажигания, дабы в нужный момент создать искрообразование на свече. Перераспределение большого напряжения по цилиндрам производится через контакты.

Механическим прерывателем осуществляется непосредственное управление процессом накопления энергии (первичного контура) и замыкание/размыкание питания первичной обмотки.

Использование такого вида зажигания осуществляется на классических отечественных авто и некоторых старых иномарках.

Неисправности контактной системы зажигания

1. Нет искры на свечах

Возможные причины:

• плохой контакт или его обрыв в цепи низкого напряжения;
• недостаточный зазор между контактами прерывателя (обгорают);
• выход из строя катушки зажигания, конденсатора, крышки распределителя (трещины или обгорание), пробой ВВ проводов или самих свечей.

Методы устранения поломки:

• проверка цепей высокого и низкого напряжения;
• регулирование зазора контактов прерывателя;
• произведение замены неисправных элементов системы зажигания.

2. Двигатель работает с перебоями

Возможные причины:

• выход из строя свечи;
• нарушение зазора между электродами свечи или в контактах прерывателя;
• повреждена крышка распределителя или его ротор;
• неправильно установлен или сбился угол опережения зажигания.

Методы устранения поломки:

• проверка и регулировка угла зажигания (как правильно отрегулировать угол опережения зажигания на примере ВАЗ 2103 можно посмотреть в этом видео);
• замена неисправных элементов;
• установка требуемых зазоров на свечи и контактах прерывателя.

Контактная Система Зажигания

Предназначение системы зажигания – образование и передача искры на свечи за­жи­га­ния в строгом соответствии с работой цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Система зажигания эволюционировала вместе с усовершенствованием технологий в ав­то­мо­би­ле­стро­е­нии и на данный момент существуют несколько принципиально различных систем зажигания современных автомобилей:
Контактная
Контактно-транзисторная
Конденсаторная
Электронная
Бесконтактно-транзисторная

Один из давнейших видов системы зажигания – это система контактного типа или кон­такт­ная система зажигания. В контактной системе зажигания создание, последующее пе­ре­рас­пре­де­ле­ние по цилиндрам высокого напряжения производится через контакты.

Также существует единая система управления как зажиганием, так и подачей топ­лив­ной смеси при помощи компьютерного микропроцессора, и эта система получила название микропроцессорной системы управления двигателем, а отличается от других систем отсутствием кулачка и ротора. Кроме того в этой системе каждой свече соответствует своя катушка, а, соответственно, количество коммутаторов равно количеству цилиндров. Такая система на сегодняшний день устанавливается практически на все новые марки автомобилей. Однако параллельно продолжают существовать и успешно выполнять свои функции и другие системы зажигания.
Рассмотрим общие характеристики систем зажигания:
КСЗ (KSZ) — самая распространенная контактная система зажигания. В прин­ци­пи­аль­ной схеме этой системы имеется катушка, распределитель и прерыватель.
КТСЗ (HKZk, JFU4, HKZ-2) — у этой системы имеется контактный датчик, в то время как энергия в этой системе предварительно накапливается.
БТСЗ (HKZh, EZK)— в этой системе используются транзисторы, а контакты от­сутст­ву­ют, в схему включен индукционный датчик.
БТСЗ (TSZk) — также бесконтактная система, имеющая в основе транзисторную схему, однако в системе установлен датчик Холла и система накопления емкости.
КТСЗ (TSZi) — система, имеющая контакты и транзисторы, а также накопитель энергии за счет индукции.
БТСЗ (TSZh) — система бесконтактная, снабженная датчиком индуктивности.
БТСЗ (VSZ, EZL) — работает без контактов, однако имеет датчик Холла и работает за счет накопленной индуктивности энергии.
МСУД — система работает под управлением микропроцессора, вращающиеся детали отсутствуют.

Самой простой МСУД была оборудована небольшая часть автомобилей оте­чест­вен­но­го производства ВАЗ 2108 (ВАЗ 21088-02).

Если в автомобиле используется контактная система зажигания – это означает, что рабочая смесь в камере сгорания воспламеняется в принудительном порядке искрой, которая возникает на свече зажигания. Сама же искра возникает на электродах свечи вследствие подачи тока высокого напряжения, который, в свою очередь, генерирует катушка за­жи­га­ния. По сути, эта катушка является трансформатором, у нее имеется первичная и вторичная обмотки, намотанные на железный сердечник. Соответственно, при прохождении тока через первичную обмотку в катушке генерируется ток. При размыкании цепи в первичной обмотке (это функция прерывателя) магнитное поле исчезает, но силовые линии направлены на вторичную обмотку, где и возникает ток с высоким (до 25 000 вольт) напряжением. В то же время в первичной обмотке возникает ток до 300 вольт, он имеет определение как «ток самоиндукции». Этот ток и вызывает искры и обгорание контактов прерывателя. Таким образом, величина вторичного напряжения находится в прямой зависимости от собственно величины магнитного поля, а также степени интенсивности уменьшения тока в первичной обмотке катушки зажигания. Для того, чтобы повысить вторичное напряжение и уменьшить степень обгорания контактов прерывателя, подключают конденсатор (параллельно контактам). Таким образом, в процессе размыкания контактов при самом минимальном зазоре идет подзарядка конденсатора. Разрядка же конденсатора происходит через первичную обмотку, через создание импульса тока обратного напряжения. Это спо­собст­ву­ет исчезновению магнитного поля и ведет к заметному росту вторичного напряжения. Совершенно очевидно то, что для каждой системы зажигания подбирается свой конденсатор. Как правило, емкость конденсаторов находится в диапазоне от 0,17 до 0,35 микро Фарад. К примеру, в отечественных «Жигулях» емкость конденсатора, обес­пе­чи­ва­ю­щая рабочую частоту тока в 50-1000 Герц, равна 0,2-0,25 микро Фарад. При нормальном функционировании системы зажигания вторичное напряжение должно возрастать с увеличением величины зазора между электродами свечи и с увеличением давления в камере сгорания. Нормальным при контактной системе считается вторичное напряжение величиной от 8 до 12 кВ, однако, для надежности системы этот показатель увеличивают до 16-25 кВ. Этот почти двукратный запас предназначен для того, чтобы перекрыть возможные изменения в работе самой системы зажигания (к примеру, изменения зазора между электродами) или же изменения в составе рабочей смеси, поступающей в двигатель. Обеднение смеси ведет к необходимому повышению напряжения до 20 кВ. Но как ни старались разработчики полностью избежать искры на контактах, а значит и их подгорания, им это не удалось. Единственный вариант уменьшить этот эффект (кроме установки конденсатора) – соблюдение минимального зазора в диапазоне от 0,3 до 0,4 миллиметра.

В отечественных автомобилях ВАЗ зазор варьирует от 0,35 до 0,45 миллиметра, а это отвечает углу 52-58 градусов при замкнутых контактах. Если этот угол увеличить (или уменьшить), уменьшается вторичное напряжение, и искрят не только контакты, но и бегунки, а значит идет снижение качества искры и двигатель теряет свою мощность. С технической точки зрения надежность системы зажигания, проявляющаяся в сгорании смеси в камере сгорания, зависит от ряда факторов. Это энергия, которой обладает искра, время, которое искра существует, форма самой искры, ее длина и даже число искр на единицу площади, но одной из самых важных характеристик определяющих все вышеизложенные показатели, является вторичное напряжение. Чем выше этот показатель, тем меньше система зависит от состава смеси и степени чистоты электродов свечи.
Устройство контактной системы зажигания
В устройстве контактной системы зажигания можно выделить следующие эле­мен­ты:
— аккумуляторная батарея ( см. устройство автомобильного аккумулятора );
— механический распределитель (ток высокого напряжения);
— механический прерыватель (ток низкого напряжения);
— замок зажигания;
— катушка зажигания ( см. катушка зажигания двигателя );
— свечи зажигания ( см. свечи зажигания для двигателя );
— центробежный регулятор опережения зажигания;
— вакуумный регулятор опережения зажигания;
— высоковольтные провода;

Распределитель необходим для раздачи тока на свечи цилиндров дви­га­те­ля. Конструкция распределителя: ро­тор и крышка, в которой размещены контакты. Напряжение от катушки по­да­ет­ся сначала на центральный контакт, а затем через боковые контакты пос­ту­па­ет на свечи.
Прерыватель нужен для разъ­е­ди­не­ния цепи низкого напряжения. Во вторичной цепи катушки зажигания при осуществлении разъединения контактов наводится высокое напряжение. Чтобы предотвратить обгорание контактов пре­дусмотрен конденсатор, раз­ме­ща­е­мый параллельно контактам.
Предназначение катушки зажигания — ток низкого напряжения с ее помощью пре­об­ра­зу­ет­ся в ток высокого напряжения. Также она имеет обмотку высокого напряжения и низ­ко­го.
Распределитель, прерыватель тока размещены в одном корпусе. Их приводит в работу коленвал двигателя. Устройство подобного типа получило название «трамблер».
Предназначение вакуумного регулятора — изменение угла опережения в результате изменений нагрузки на двигатель, которая определяется расположением педали газа. Регулятор соединяется с полостью за дросселем и меняет угол опережения в зависимости от уровня (степени) разряжения.
Угол опережения зажигания — величина угла поворота коленвала, при котором на свечи зажигания производится подача тока. Для обеспечения полного сгорания топливной смеси зажигание осуществляется с опережением.
Предназначение центробежного регулятора — в зависимости от числа оборотов коленвала двигателя обеспечивает смену угла опережения. Регулятор представляет собой два грузика, которые оказывают воздействие на пластину с размещенными на ней кулачками прерывателя (пластина сама по себе подвижна). Угол опережения устанавливается за счет положения «трамблера» двигателя.
Функция свечи зажигания – обеспечение воспламенения топливной смеси.
Назначение высоковольтных проводов — по ним осуществляется подача тока от катушки к распределителю, а далее на свечи зажигания.

Работа контактной системы зажигания
Рассмотрим работу контактной системы зажигания. При замкнутом контакте пре­ры­ва­те­ля ток низкого напряжения нап­рав­ля­ет­ся по первичной обмотке катушки. При разъединении контактов во вторичной обмотке ток низкого напряжения ин­ду­ци­ру­ет­ся в ток высокого напряжения, ко­то­рый далее по высоковольтным про­во­дам направляется на крышку ме­ха­ни­чес­ко­го распределителя тока, а уже от нее разделяется по свечам зажигания с не­ко­то­рым углом опережения.
При большем количестве обо­ро­тов коленвала двигателя, обороты рас­пред­ва­ла также увеличиваются. Грузики центробежного регулятора расходятся под воз­дейст­ви­ем центробежной силы, перемещают передвижную пластину с кулачками. Разъе­ди­не­ние контактов прерывателя осуществляется ранее, при этом угол опережения становится больше. При уменьшении оборотов коленвала двигателя происходит уменьшение угла опе­ре­же­ния.
Последующее продолжение системы зажигания контактного типа — контактно-тран­зис­тор­ная система зажигания. В данном случае в цепи первичной обмотки катушки ис­поль­зу­ет­ся транзисторный коммутатор, управление которым производится контактами прерывателя. В подобной системе за счет использования транзисторного коммутатора сила тока в цепи уменьшена, в результате чего срок эксплуатации контактов прерывателя увеличен.
Частые неисправности контактной системы зажигания
1. Между электродами свечей нет искры
Возможные причины:
— в цепи низкого напряжения не­дос­та­точ­ный контакт проводов или вообще их обрыв;
— контакты прерывателя обгорели, между ними отсутствует зазор;
— поломка катушки зажигания, ро­то­ра, конденсатора, крышки распределителя, высоковольтных проводов, а также самой свечи.
Методы устранения поломки:
— проверка цепи высокого и низкого напряжения;
— регулирование зазора контактов прерывателя;
— произведение замены неисправных компонентов системы зажигания.
2. Двигатель работает не на полную мощность или с постоянными перебоями
Возможные причины:
— свеча зажигания вышла из строя;
— между электродами свечей, в контактах прерывателя нарушен не­об­хо­ди­мый зазор;
— повреждена крышка рас­пре­де­ли­те­ля, ротор;
— произведена неверная установка угла опережения зажигания.
Методы устранения поломки:
— регулирование первоначального угла опережения;
— замена неисправных элементов;
— установление между электродами свечей, в контактах прерывателя необходимых зазоров.

Контактно-транзисторная система зажигания
В контактно-транзисторной системе зажигания основным компонентом является транзистор, благодаря применению которого новая схема имеет намного лучшие ха­рак­те­рис­ти­ки в сравнении со стандартной системой зажигания. По причине использования тран­зис­то­ра в системе зажигания появился новый узел — коммутатор.
Главная отличительная черта транзистора — это то, что ток небольшой величины, который направлен в базу (на управление), дает возможность управлять большим по ве­ли­чи­не током, проходящим через устройство.
Контактно-транзисторная система зажигания на первый взгляд незначительно от­ли­ча­ет­ся от классической системы зажигания, имеет тот же принцип работы, но все-таки приобрела некоторые характеристики, которые недоступны стандартной системе за­жи­га­ния. Перед тем, как давать оценку преимуществам и недостаткам, которые присущи контактно-транзисторной системе зажигания, нужно разобрать отличия в работе от стан­дарт­ной системы зажигания ( см. система зажигания двигателя ).
Основным отличием контактно-транзисторной системы зажигания является то, что воздействие прерывателя осуществляется на базу транзистора, а не на бобину. В остальном контактно-транзисторная система зажигания работает аналогично стандартной системе зажигания. При остановке тока в первичной обмотке бобины во вторичной обмотке происходит настройка высоковольтного напряжения. Не обращая внимания на элементы внутренней конструкции коммутатора, а также его подключения, необходимо отметить, что схема зажигания транзисторного типа даже в подобном упрощенном виде имеет следующие положительные характеристики: управление контактно-транзисторным способом про­цес­са­ми, которые происходят в катушке зажигания, дают возможность повысить значение тока в первичной обмотке, в результате чего можно:
— увеличить вторичное напряжение;
— сделать больше зазор (промежуток) между электродами свечи;
— улучшить и сделать наиболее устойчивым процесс искрообразования;
— улучшить при пониженной температуре запуск двигателя;
— увеличить число оборотов двигателя;
— увеличить мощность двигателя.
Контактно-транзисторная схема подобного типа требует применения катушки за­жи­га­ния с индивидуальной первичной, а также вторичной обмоткой.
Контактно-транзисторная система зажигания дает возможность уменьшить в зна­чи­тель­ной степени нагрузку на контакты прерывателя, в результате значение протекающего через них тока намного меньше, вследствие чего контакты подгорают меньше. Данный факт характеризует повышение надежности системы в целом.
Но, не смотря на множество положительных характеристик, контактно-тран­зис­тор­ной системе зажигания присущи и собственные недостатки, которые вызваны применением прерывателя (система с началом работы формирует искру, когда цепь протекания тока в обмотке бобины контактно разрывается). Величина тока, который поступает в базу транзистора, в зна­чи­тель­ной степени оказывает влияние на его работу, и снижение тока по причине качества кон­так­тов сказывается на эксплуатационных характеристиках контактно-транзисторной системы зажигания в целом.

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.

1. Устройство и принцип действия типовой системы зажигания
2. Виды систем зажигания
3. Характерные особенности контактной системы
4. В чем отличия контактно-транзисторной системы зажигания
5. Принцип работы бесконтактной системы
6. Электронная и микропроцессорная системы

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.

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.

Электронный стенд «Контактная система зажигания автомобиля»

На изучаемых автомобилях применяются контактные и контактно-транзисторные системы зажигания, в которую входит источник тока — свинцовый аккумулятор, катушка зажигания, прерыватель тока или транзисторный коммутатор, распределитель высокого напряжения и свечи зажигания.

Действующая модель стенда:
Систему зажигания автомобиля удобно рассмотреть на действующей модели стенда.
Аккумулятор (8) представляет собой источник питания автомобиля с напряжением 12 Вольт. Ёмкость аккумулятора его вес и размеры зависят от мощности двигателя внутреннего сгорания. В грузовых автомобилях используется для запуска двигателя цепь из двух последовательно соединённых аккумуляторов с суммарным напряжением 24 вольта. Напряжение 12 вольт используется для зажигания и питания электронного оборудования, 24 вольта для заводки стартером и питания фар освещения.

Катушка зажигания (7) состоит из металлического сердечника на который, на втулке, намотана вторичная обмотка — высоковольтная обмотка с большим количеством витков эмалированного медного провода.
Поверх вторичной обмотки намотана первичная низковольтная обмотка с небольшим количеством витков толстого провода.
Когда по первичной обмотке проходит ток низкого напряжения, сердечник намагничивается и вокруг обмоток создаётся сильное магнитное поле.

При размыкании контактов прерывателя (4) ток в первичной обмотке прекращается, созданное им магнитное поле, исчезая, пересекает витки вторичной обмотки и создаёт в ней высокое напряжение, достигающее 12-24 кВ.
Прерывание контактов прерывателя (4) происходит за счёт вращение валика и повороте кулачка (5) от распределительного вала механизма двигателя.
Распределитель зажигания (6) состоит из объединённых в одном корпусе прерывателя тока низкого напряжения, центробежного регулятора и распределителя (бегунка 3) тока высокого напряжения.

С распределителя зажигания высокое напряжение в определённом порядке поступает на свечи зажигания (2).
В контактно- транзисторную схему зажигания добавлен транзисторный коммутатор.

Электронная модель зажигания:
Для того чтобы показать на действующей модели стенда порядок подачи тока по цепям питания и действие в работе, выполнена электронная схема на цифровых микросхемах и светодиодах.
Схема состоит из генератора импульсов на цифровой микросхеме DD1.1, DD1.2 и счётчика импульсов на микросхеме DD2, Скорость переключения светодиодов в электронной схеме стенда зависит о резистора R1 и ёмкости конденсатора С1.
Выключатель SA1 позволяет остановить работу схемы в любом состоянии переключения, что даёт возможность наиболее подробно ознакомиться с положением устройства.

Десятичный счётчик — делитель имеет десять дешифрованных выходов Q0-Q9, схема счётчика имеет высокоскоростной счётчик и дешифратор, преобразующий двоичный код в сигнал на одном из десяти выходов.
Если на входе разрешения счёта С2 присутствует низкий уровень, счётчик выполняет свои операции синхронно с положительным перепадом на тактовом входе С1. При высоком уровне на входе сброса R счётчик очищается до нулевого отсчёта.
Счётчик имеет выход переноса CR, положительный фронт выходного сигнала появляется на нём через десять тактов.

Поскольку имеется четыре свечи и четыре паузы в работе распределителя то используется 8 выходов счётчика DD2. Для сброса счёта в нулевое состояние выполнен триггер на микросхеме DD1.3, DD1.4 действие которого приводит к появлению высокого уровня на входе R и очищения до нулевого отсчёта.
Звуковой прибор BF1 регистрирует одиночные переключения импульсов на выходе генератора.
Питание схемы контактного зажигания автомобиля выполнено на выносном адаптере с напряжением 12 Вольт и током 100 мА.