Классическая система зажигания легковых автомобилей. Машины зажигания
Грузовые автомобили. Система зажигания. Грузовые автомобили. Система зажигания
Грузовые автомобили. Система зажигания
Сжатая рабочая смесь в цилиндре двигателя зажигается электрическим разрядом – искрой, образующейся между электродами свечи зажигания. Для получения надежного искрового разряда при расстоянии между электродами свечи зажигания 0,5 – 0,7 мм и давлении сжатой в цилиндре рабочей смеси, достигающем 1,0 – 1,2 Мн/м2 (10-12 кгс/см2), к электродам должен быть подведен ток напряжением не ниже 10 000 – 12 000 В. Ток высокого напряжения, необходимый для создания искрового разряда, получают от приборов системы батарейного зажигания, в которой используется электрическая энергия аккумуляторной батареи и генератора автомобиля. Преобразование тока низкого напряжения в ток высокого напряжения и распределение его по цилиндрам двигателя осуществляется приборами батарейного зажигания.
В систему батарейного зажигания входят: катушка зажигания, прерыватель – распределитель, конденсатор, свечи зажигания, выключатель зажигания(замок), и провода низкого и высокого напряжения. В системе батарейного зажигания имеются две цепи – низкого и высокого напряжения.
Действует система зажигания следующим образом. При включенном зажигании и замкнутых контактах прерывателя 8 по цепи низкого напряжения проходит ток от аккумуляторной батареи.
Рис. Схема контактной системы зажигания 1 – аккумуляторная батарея, 2 – включатель стартера, 3 – включатель зажигания, 4 – первичная обмотка, 5 – вторичная обмотка, 6 – катушка зажигания, 7 – распределитель, 8 – прерыватель, 9 – конденсатор, 10 – искровая свеча зажигания, ВК – выводная клемма от первичной обмотки, ВКБ – выводная клемма от батареи.Цепь низкого напряжении: положительный выводной штырь батареи 1 – зажим тягового реле, 2 включателя стартера – включатель зажигания, 3 – зажим ВКБ катушки зажигания 6 с добавочным резистором – зажим ВК катушки зажигания, 6 – подвижной контакт прерывателя, 8 – неподвижный контакт – масса – отрицательный штырь батареи 1.
При замкнутых контактах прерывателя 8, ток низкого напряжения, протекающий (первичный ток) по первичной обмотке 4 катушки зажигания 6 , создает в ее сердечнике магнитное поле, пронизывающее витки обеих обмоток.
Когда выступ вращающегося кулачка , нажимая рычаг подвижного контакта прерывателя 8, отведет этот контакт от неподвижного контакта прерывателя 8, цепь первичного тока прервется и сердечник катушки размагнитится. Вследствие этого во вторичной обмотке 5 катушки зажигания 6 индуцируется ЭДС, величина которой благодаря быстрому уменьшению потока в сердечнике и большому числу витков этой обмотки достигает 16 000 – 20 000 В. Под действием индуцированной во вторичной обмотке ЭДС на электродах свечи возникает искровой разряд и в цепи вторичной обмотки 5 появляется ток высокого напряжения (вторичный ток).
Цепь высокого напряжения : вторичная обмотка 5 катушки зажигания 6 – распределитель 7 – провода высокого напряжения и искровые свечи зажигания 10.
В момент размыкания цепи тока низкого напряжения в первичной обмотке 4 катушки 6 индуцируется ЭДС самоиндукции величиной 200 – 300 В. Под ее действием в цепи низкого напряжения возникает ток самоиндукции. Поскольку направление тока самоиндукции совпадает с направлением прерванного первичного тока, он противодействует размагничиванию сердечника катушки и при этом снижает напряжение вторичного тока. Кроме того, ток самоиндукции, проходя через начинающие размыкаться контакты прерывателя, вызывает искрение между ними и быстрое подгорание контактов.
Это вредное влияние тока самоиндукции устраняет конденсатор 9 . Конденсатор представляет собой цилиндрический металлический корпус, внутри которого размещены две тонкие алюминиевые ленты (обкладки), изолированные друг от друга конденсаторной бумагой, пропитанной трансформаторным маслом. Роль обкладок в таких конденсаторах выполняют очень тонкие слои олова, покрытого цинком. Нанесенного с одной стороны на ленты лакированной конденсаторной бумаги. Алюминиевые и бумажные или металлизированные ленты свернуты в рулон. Крепится конденсатор на корпусе снаружи или на подвижном диске прерывателя. Конденсаторы из металлизированной бумаги обладают способностью самовосстанавливаться при пробое изоляции между обкладками, поскольку слой металла около места пробоя выгорает и замыкание устраняется, а отверстие заполняется маслом маслом. Единица измерения емкости конденсатора – фарады.. Емкость конденсатора 0,17….0,25 м кФ.
Большое значение для работы батарейного зажигания имеет зазор между контактами прерывателя. Для нормальной работы зазор должен варьироваться в пределах 0,35 – 0,45 мм.
Если зазор будет большим, то уменьшается время замкнутого состояния подвижного и неподвижного контактов, а следовательно и сила тока в первичной обмотке катушки не успеет достигнуть требуемой величины – ЭДС вторичной цепи не будет достаточной. Коленчатый вал будет вращаться с большой частотой и могут возникнуть проблемы в работе двигателя.
Если зазор будет маленьким, то будет происходить сильное искрение между контактами, обгорание и перебои во всех режимах работы двигателя. Зазор между контактам прерывателя регулируют перемещением пластины с неподвижным контактом при помощи эксцентрика. Замеряют зазор при полностью разомкнутых контактах пластинчатым щупом.
Возникающий в момент начала размыкания контактов прерывателя кратковременный ток самоиндукции заряжает конденсатор. Так как конденсатор включен параллельно контактам прерывателя 8, они почти не подгорают.
Конденсатор разряжается через первичную обмотку катушки зажигания. При этом разрядный ток конденсатора, протекая по этой обмотке в направлении, противоположном направлению первичного тока, способствует более резкому исчезновению магнитного поля, созданного первичным током, благодаря чему повышается напряжение вторичного тока.
От вторичной обмотки катушки зажигания через центральный провод высокого напряжения, распределитель 7 и провода ток высокого напряжения поступает к искровым свечам зажигания10, где между электродами происходит искровой разряд, который зажигает рабочую смесь.
Катушка зажигания, преобразующая ток аккумуляторной батареи (ток низкого напряжения) в ток высокого напряжения, поступающий к свечам (вторичный ток), состоит из стального корпуса 8, сердечника 4, первичной обмотки 6 (из 250 – 400 витков толстого изолированного провода диаметром 0,8 мм, намотанной поверх вторичной обмотки и изолированного от нее слоем специальной бумаги), вторичной обмотки 5 (состоящей из 18 000 – 20 000 витков изолированного провода диаметром 0,07-0,1 мм и намотанного на картонную трубку, установленную на сердечнике), краболитовой крышки 2 с центральными контактами и зажимами ВКБ, ВК и добавочного резистора 3.
Чтобы повысит надежность изоляции, обе обмотки пропитаны трансформаторным маслом 10. С этой же целью все свободные полости в корпусе 8 катушки залиты специальной изоляционной массой, у некоторых катушек зажигания заполнены трансформаторным маслом.
Концы первичной обмотки выведены на клеммы карболитовой крышки. Один конец вторичной обмотки соединен с первичной обмоткой, а Второй выведен на центральную клемму карболитовой крышки.
Сердечник 4 изготовляют из отдельных изолированных друг от друга полосок трансформаторной стали, чтобы уменьшить воздействие вихревых токов. Нижний конец сердечника помещают в фарфоровый изолятор 9.
Добавочный резистор 3 состоит из спирали, керамических гнезд и двух шин, подсоединен к зажимам ВК и ВКБ. Добавочный резистор улучшает работу катушки зажигания при больших числах оборотов коленчатого вала двигателя, облегчает пуск двигателя стартером, предохраняет катушку зажигания от перегрева при малой частоте вращения коленчатого вала..В этом случае контакты прерывателя остаются замкнутыми сравнительно длительное время, в течение которого сила тока в первичной цепи возрастает и успевает достигнуть максимальной величины, что приводит к возрастанию сопротивления резистора и его нагреву. При работе на большой частоте вращения коленчатого вала, время замкнутого состояния уменьшается, сила тока в первичной обмотке не успевает возрасти до предельного значения, нагрев резистора и сопротивление уменьшаются. Напряжение вторичного тока остается достаточно высоким.
При включении стартера резистор закорачивается и пуск двигателя облегчается, так как несмотря на падение напряжения в аккумуляторной батарее в момент включения стартера, сила тока в первичной обмотке катушки зажигания и напряжение во вторичной обмотке сохраняют достаточную величину.
Прерыватель – распределитель .
Рис. Прерыватель – распределитель а – распределитель, б – прервыватель, в – центробежный регулятор опережения зажигания, 1 – крышка, 2 – зажим, 3 – центробежный контакт, 4 – ротор, 5 – рычажок, 6 – кулачок, 7 – подвижный контакт прерывателя, 8 – неподвижный контакт, 9 – пластина кулачка, 10 – корпус, 11 – валик, 12 – регулировочные гайки, 13 – пластина октан – корректора, 14 – масленка, 15 – подвижный диск, 16 – пружина, 17 – вакуумный регулятор опережения зажигания, 18 – диафрагма, 19 – грузик, 20 – подшипник, 21 – неподвижный диск.Прерыватель состоит из чугунного корпуса10, приводного валика 11, неподвижного опорного диска 21 и подвижного 15, кулачка 6, центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания и октан-корректора.
Корпус прерывателя – распределителя удерживается неподвижно пластиной 13, привертываемой одним или двумя болтами к блоку цилиндров или корпусу привода. Валик прерывателя приводится во вращение либо от коленчатого вала, либо от распределительного вала двигателя (вместе с валиком масляного насоса). В любом случае частота вращения валика прерывателя в два раза меньше частоты вращения коленчатого вала двигателя. Вращающийся кулачок 6, установленный на валике 11 сверху, связан с центробежным регулятором (рис а). Вращающийся кулачок нажимает выступом на изолированный рычажок прерывателя и за один оборот размыкает контакты столько раз, сколько выступов на кулачке. Число выступов на боковой поверхности кулачков равно числу цилиндров двигателя.
Соединенный с массой неподвижный контакт 8 и изолированный от массы качающийся рычажок (молоточек) 5 с подвижным контактом 7 смонтированы на подвижнлом диске 15, установленном на диске на шариковом подшипнике. Рычаг 5 через гибкий проводник, зажим 2 прерывателя и наружный провод соединен с зажимом первичной обмотки катушки зажигания.
Действующая на рычаг пластинчатая пружина 9 стремится удержать контакты замкнутыми. За два оборота коленчатого вала кулачок прерывателя сделает один оборот и его выступы разомкнут контакты, а следовательно. Прервут цепь тока низкого напряжения столько раз, стколько двигатель имеет цилиндров. При каждом размыкании во вторичной обмотке катушки индуцируется ток высокого напряжения.
Сверху на корпусе прерывателя установлен распределитель. Он состоит из ротора 4 и карболитовой крышки 1. Распределитель служит для распределения тока высокого напряжения по свечам в соответствии с порядком работы цилиндров. Ротор также изготовлен в виде грибка из карболита, в него вмотнирована контактная пластина. Крышку 1 крепят к корпусу прерывателя пружинными застежками. На наружной ее части по окружности выполнены гнезда по числу цилиндров, с зажимами 2, в которые подсоединяют к боковым контактам в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Так, если порядок работы цилиндров 1-5-4-2-6-3-7-8, то провод от первой свечи присоединяют к первому по вращению ротора боковому контакту распределителя, провод от пятой свечи – ко второму контакту, от четвертой – к третьему контакту, от второй к четвертому, от шестой к пятому, от третьей к шестому, от седьмой к седьмому и от восьмой свечи к восьмому контакту. В гнездо центрального контакта 3 крышки распределителя вставляют провода высокого напряжения соединяющие распределитель со вторичной обмоткой катушки зажигания.
Ток высокого напряжения, индуцированный во вторичной обмотке катушки в момент размыкания контактов прерывателя, поступает к свече через центральный контакт 3 распределителя, угольный контакт прижатый к ротору 4 пружиной, металлическую пластину ротора, воздушный промежуток между этой пластиной и боковой контакт и провод соединенный со свечой.
При следующем размыкании контактов прерывателя ротор вместе с кулачком повернется и расположится против сегмента следующего бокового контакта, ток высокого напряжения пойдет к свече очередного цилиндра и т.д.
Опережение зажигания . Давление расширяющихся газов после воспламенения рабочей смеси наиболее полно используется только при условии, если смесь полностью сгорит, как только поршень перейдет в верхнюю мертвую точку (10-15 градусов поворота коленчатого вала после верхней мертвой точки). Так как смесь горит определенный промежуток времени, то ее следует зажигать с опережением – до подхода поршня в верхнюю мертвую точку. Величина угла поворота коленчатого вала с момента зажигания рабочей смеси до верхней мертвой точки называется углом опережения зажигания.
Этот угол должен изменяться в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, нагрузки двигателя и октанового числа топлива. Время отводимое для сгорания смеси и скорость сгорания не всегда одинаковы. Чем выше частота вращения коленчатого вала, тем меньше время отводимое для сгорания смеси, тем больше угол опережения.
При чрезмерно большом угле опережения (раннее зажигание), мощность двигателя снижается за счет действия расширяющих газов навстречу движению поршня, возникают детонационные стуки, а при пуске двигателя возникают обратные удары, что особенно опасно при пользовании рукояткой.
Чрезмерное уменьшение угла опережения (позднее зажигание), двигатель не развивает полной мощности, сгорание смеси будет продолжаться при движении поршня вниз, двигатель перегревается, расходует много топлива, иногда наблюдаются вспышки в карбюраторе.
Чем выше частота вращения коленчатого вала, тем больше должен быть угол опережения зажигания, так как за время (примерно 0,002 сек), необходимое для воспламенения всего объема рабочей смеси в цилиндре, при больших оборотах коленчатый вал успевает повернуться на больший угол, чем при малых оборотах. Угол опережения зажигания при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя автоматически изменяет центробежный регулятор.
Рис. Центробежный регулятор опережения зажигания
а – детали регулятора, б – действие грузиков, 1 – войлочная шайба, 2 – винт, 3 – кулачок, 4 – ведомая пластина, 5 – штифт грузика, 6 – грузики, 7 – ось грузика, 8 – ведущая пластина, 9 – валик прерывателя, 10 – пружина, 11 – вырез пружины.На валике 9 прерывателя жестко укреплена ведущая пластина 8 с грузиками 6, шарнирно установленными на запрессованных в пластину осях 7. сверху на валик надет кулачок 3, который удерживает от перемещения вверх винт 2, над которым в отверстие кулачка вставлена войлочная шайба 1. на выступы грузиков надета ведомая пластина 4. Вращение валика сообщается кулачку через ведущую пластину 8, грузики 6, их штифты 5, и ведомую пластину 4. При малых числах оборотов коленчатого вала грузики удерживаются пружинами 10 вблизи оси валика 9. С увеличением частоты вращения коленчатого вала, грузики регулятора расходятся. Каждому числу оборотов соответствует определенная степень расхождения грузиков. Штифты грузиков перемещаясь в прорезях пластины, поворачивают ее и соединенный с ней кулачок в сторону вращения ведущего валика на определенный угол, зависящий от числа оборотов. В результате кулачок раньше размыкает контакты прерывателя и угол опережения зажигания увеличивается. Угол опережения зажигания, достигаемый за счет действия центробежного регулятора опережения, составляет 0,2 – 0,25 рад (10 – 15 градусов).
С увеличением нагрузки двигателя в цилиндры поступает больше горючей смеси, давление при ее сжатии и скорость горения возрастают, поэтому угол опережения зажигания должен уменьшаться.
При уменьшении нагрузки угол опережения зажигания должен уменьшаться. Уменьшается угол опережения зажигания и увеличивается также автоматически вакуумным регулятором в зависимости от нагрузки двигателя.
Вакуумный регулятор 17 прикреплен винтами к корпусу прерывателя – распределителя. Состоит вакуумный регулятор опережения зажигания из корпуса, диафрагмы, тяги, крышки со штуцером и пружиной. Между завальцованными частями корпуса регулятора зажата диафрагма 18 из специальной ткани, соединенная тягой с подвижным диском 15 см.
Полость наружной (правой) части вакуумного регулятора соединена через штуцер и трубку с нижней частью смесительной камеры карбюратора, поэтому в этой полости во время работы двигателя создается разрежение.
При уменьшении нагрузки на двигатель дроссельная заслонка прикрывается, и под действием разрежения, передаваемого по трубке от карбюратора, диафрагма 18 перемещается с тягой влево и поворачивает подвижный диск прерывателя навстречу вращению кулачка. В результате контакты размыкаются раньше и угол опережения зажигания увеличивается. С возрастанием нагрузки разрежение становится меньше, пружина выгибает диафрагму в обратную сторону, вследствие чего угол опережения зажигания становится меньше.
В зависимости от нагрузки вакуумный регулятор опережения зажигания изменяет угол опережения на величину до 0,2 рад (11градусов).
Высокое октановое число бензина позволяет устанавливать больший угол опережения зажигания и этим повышать мощность двигателя без появления детонации. При низком октановом числе бензина угол опережения необходимо уменьшить. Совместная работа центробежного и вакуумного регуляторов обеспечивает нужный угол опережения.
Угол опережения изменяют в зависимости от антидетонационных свойств топлива вручную при помощи октан – корректора .
Октан – корректор изменяет угол опережения зажигания в пределах ± 12? по углу поворота коленчатого вала. Октан – корректор состоит из двух пластин, одна из них крепится к корпусу прерывателя – распределителя, а другая – к блоку цилиндров. Пластины соединены между собой регулировочным винтом и двумя гайками. На нижней пластине нанесена шкала с пятью делениями от нуля в обе стороны. А на верхней имеется указательная стрелка. Чтобы изменить угол опережения зажигания, отпускают болт, крепящий пластины 13, и вращением регулировочных гаек 12 поворачивают верхнюю пластину вместе с корпусом и диском относительно кулачка прерывателя. Угол опережения зажигания изменяется. Одно деление шкалы октан – корректора соответствует изменению угла опережения зажигания на 2 (.Чтобы уменьшить угол опережения, корпус кулачка поворачивают в сторону вращения кулачка, чтобы увеличить – в противоположную сторону.
Таким образом, в прерывателе – распределителе действуют независимо три устройства изменения угла опережения зажигания: центробежный регулятор поворачивает кулачок, вакуумный регулятор – подвижный диск прерывателя, октан – корректор – корпус.
Свечи зажигания служат для образования искрового зазора в камере сгорания, где проскакивает электрическая искра.
Рис. Свеча зажигания. 1 – контактный наконечник центрального электрода, 2 – изолятор центрального электрода, 3 – завальцованная кромка, 4 – уплотняющие прокладки, 5 – корпус, 6 – уплотнительное кольцо, 7 – резьбовая часть корпуса, 8 – центральный электрод, 9 – боковой электрод.В стальном корпусе 5 помещен керамический изолятор 2, с центральным электродом 8. Изолятор зажат между медными кольцевыми прокладками 4 и укреплен путем завальцовывания верхней кромки корпуса свечи 3. В нижнюю часть корпуса запрессован боковой электрод 9. Нижняя часть центрального электрода и боковой электрод изготовлены из сплава никеля с марганцем. Между электродами должен быть зазор 0,6-0,8 мм, для его изменения нужно подогнуть боковой электрод. В корпусе свечи выполнена нарезная часть 7, по которой свечу ввертывают в отверстие головки цилиндров (резьба М14 х 1,25).Для уплотнения под заплечики ее корпуса ставят медноасбестовое уплотнительное кольцо 6. К наконечнику центрального электрода присоединяют провод с распределителя.
В верхней части корпус свечи имеет грани под ключ. Свечи зажигания неразборные, их маркировка А11, А11У, А 7,5 СС, М12У и т.д.
Буква вначале определяет диаметр резьбовой части корпуса М-18 мм, А – 14 мм. Числа указывают длину нижней части изолятора в миллиметрах. Буква в конце обозначает материал изолятора: У – уралит, Б – борокорунд, С – герметизированный стеклопластиком центральный электрод, вторая С – специальная.
Для двигателей применяют только указанные в техническом паспорте свечи, так как у разных свечей разные тепловые характеристики. Неправильно подобранная свеча может перегреваться или переохлаждаться, В том и другом случае свеча быстро выходит из строя. Поделитесь на страничкеСледующая глава >
tech.wikireading.ru
Устройство системы зажигания на современных иномарках
Ремонт системы зажигания автомобилей – сложный процесс, ведь современные иномарки оснащенны различными системами и агрегатами, управляемыми электроникой. Одной из составных частей электрооборудования автомобиля, заслуживающей отдельного разговора, является система зажигания.
Системы зажигания: типы и назначение
Система зажигания нашла применение в бензиновых и газовых двигателях. Ее основное назначение – воспламенение топливовоздушной смеси в цилиндре в конце такта сжатия. Воспламенение рабочей смеси в цилиндре происходит от высоковольтной искры на электродах свечи зажигания, образующейся при подаче на нее напряжения до 20 тысяч вольт, на некоторых марках до 70 тысяч вольт.
Системы зажигания делятся на три типа: контактная, бесконтактная и электронная. Последнюю систему часто называют микропроцессорной. Контактная система зажигания появилась вместе с первым автомобилем и была широко распространена. В состав контактной системы зажигания входят:
- Катушка зажигания;
- Прерыватель-распределитель зажигания;
- Вакуумный и центробежный регуляторы опережения зажигания;
- Выключатель (замок) зажигания.
Подобные системы зажигания производители иномарок перестали устанавливать на автомобили еще в 80-х годах прошлого века.
Бесконтактная система зажигания, в отличие от контактной системы, не имеет прерывателя, во время размыкания контактов которого образовывался ток высокого напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания. Вместо прерывателя в бесконтактной системе зажигания применяется коммутатор – датчик, который посылает импульсы тока низкого напряжения и распределяет ток высокого напряжения соответственно порядку работы цилиндров двигателя.
Наиболее широкое распространение в современном автомобилестроении получила электронная (микропроцессорная) система зажигания, которая входит в систему управления инжекторных двигателей как составная часть. Особенностью электронной системы зажигания является полное отсутствие механических элементов.
Устройство системы зажигания иномарки
Электронная система зажигания состоит из модуля зажигания, свечей зажигания и высоковольтных проводов. Модуль зажигания может представлять собой автономно работающий микропроцессорный блок, либо входить в состав блока управления двигателем. Момент зажигания рассчитывается в таких системах автоматически путем алгоритмической обработки данных о работе двигателя (частоте вращения коленчатого вала, положении распределительного вала, нагрузке на двигатель, данные датчика детонации, температуре ОЖ и др.) и передается на коммутатор, который управляет накопителем энергии (катушка зажигания). Конструктивно электронная система зажигания может либо иметь один общий коммутатор, либо отдельный коммутатор на каждую катушку, если таковых в системе зажигания присутствует несколько. Опережение зажигания регулируется программой, заложенной в электронный блок управления (ЭБУ, PCM,ECU), играющий главную роль в работе системы. ЭБУ сбирает и обрабатывает информацию от датчиков, рассчитывает оптимальный момент зажигания и время зарядки катушки, а также управляет первичной цепью катушки через коммутатор (воспламенитель).
Датчики положения распределительного и коленчатого валов передают на ЭБУ сведения о текущих оборотах двигателя и положении распределительного вала. При работающем силовом агрегате датчик детонации, установленный на блоке двигателя, генерирует данные, зависящие от амплитуды и частоты вибрации двигателя. Если возникает детонация, блок управления моментально корректирует угол опережения зажигания. Нагрузку на силовой агрегат определяет датчик, контролирующий положение дроссельной заслонки.Коммутатор (воспламенитель) – представляет собой транзисторные ключи, которые регулируют работу первичной обмотки катушки зажигания, исходя из значения сигнала, полученного от ЭБУ, включая и отключая ее питание.
В зависимости от расположения ключей, на иномарки устанавливают несколько типов систем зажигания:
- ключи объединены с ЭБУ в один блок;
- ключи не входят в объединение ни с ЭБУ, ни с катушками и установлены отдельно для каждой катушки;
- ключи установлены отдельно от катушек и ЭБУ, но объединены в отдельный блок;
- ключи объединены с катушками соответствующих цилиндров.
Накопители энергии, которые используются в микропроцессорных системах зажигания, делятся на две группы по способу аккумулирования энергии:
• энергия накапливается в индуктивности – происходит накопление энергии в первичной обмотке катушки зажигания. При ее размыкании во вторичной обмотке индуцируется подаваемое на свечи высокое напряжение;• накопление энергии в емкости – энергия накапливается в конденсаторе и в нужный момент проходит по катушке зажигания, словно через трансформатор. Главное отличие этой системы – число оборотов двигателя никак не влияет на энергию искры.
В современных иномарках наибольшее распространение получила первая система.Искровой разряд, необходимый для поджигания топливовоздушной смеси в цилиндрах создается с помощью свечи зажигания, состоящей из контактного стержня с центральным электродом, который отделен изолятором от «массы» и бокового электрода, контактирующего через корпус свечи с «массой».
Свечи зажигания имеют различные тепловые характеристики и характеризуются калильным числом. Чем это число выше, тем надежнее свеча работает в двигателе, имеющем высокую степень сжатия.
Современные электронные системы зажигания имеют высокую надежность в течение всего срока службы и не требуют дополнительных регулировок и настроек. Другим большим плюсом этих систем является надежный пуск и стабильная работа двигателя независимо от климатических условий. Конечно, это правило действует в том случае, когда другие системы двигателя функционируют в нормальном режиме.
www.autopride.ru
Классическая система зажигания легковых автомобилей
В автомобилях необходимость системы зажигания заключается в том, чтобы принудительно воспламенить рабочую топливовоздушную смесь в камерах сгорания. Воспламенение осуществляется при помощи электрической искры, которая возникает между электродами свечей. Образование искры происходит после того, как будет подано высокое напряжение на электроды.
Катушка зажигания
Генератором импульсов является катушка. По сути, это обычный трансформатор, у которого имеется первичная и вторичная обмотки. Сердечник изготовлен из железа, на него сначала наматывается первичная обмотка очень толстым проводом с небольшим количеством витков. Поверх нее произведена намотка вторичной обмотки очень тонким проводом и большим количеством витков.
В то время, когда по первичной обмотке протекает ток, начинает создаваться вокруг сердечника магнитное поле. После размыкания цепи питания катушки зажигания магнитное поле исчезает. Но силовые линии все еще продолжают пересекать обе обмотки. При этом во вторичной обмотке происходит вырабатывание тока с высоким напряжением.
В контактных (классических) системах зажигания напряжение составляет около 25 кВ. В первичной обмотке возникает ток самоиндукции. Напряжение при этом возрастает примерно до 300 В. С вторичной обмотки можно снять напряжение, которое будет напрямую зависеть от того, какая величина магнитного поля, а также от того, с какой интенсивностью происходит его убывание.
Другими словами, напряжение во вторичной обмотке зависит от скорости и силы убывания тока в первичной цепи. Вот здесь вот можно выделить одну особенность контактной системы зажигания. В момент, когда исчезает магнитное поле, в первичной обмотке ток самоиндукции начинает вызывать искренние контактной группы прерывателя в трамблере. Из-за этого происходит обгорание контактной группы.
Несколько слов о контактной группе
Чтобы увеличить вторичное напряжение, а, следовательно, уменьшить обгорание этой группы, необходимо произвести подключение конденсатора. Его вы можете увидеть в нижней части корпуса трамблера на любом автомобиле, оснащенном классической системой зажигания.
Когда контакты начинают размыкаться, а зазор в них очень маленький, в этот момент между ними может образоваться небольшая, но очень сильная искра. Именно в это время конденсатор заряжается. После того, как контакты полностью разомкнутся, риск образования искры минимальный, а конденсатор начинает процесс разрядки. Происходит отдача тока в катушку зажигания, в ее первичную обмотку.
При этом создается импульс тока, который позволяет исчезнуть магнитному потоку, а самое главное – с его помощью можно добиться более высокого напряжения на вторичной обмотке. Стоит отметить, что в разных автомобилях емкость конденсатора может меняться. Как правило, она находится в диапазоне 0,17..0,35 мкФ. Если говорить про автомобили ВАЗ классической серии, то у них емкость этого конденсатора колеблется в диапазоне 0,2..0,25 мкФ.
Если увеличить или уменьшить значение емкости этого конденсатора, то это неизбежно приведет к тому, что на вторичной обмотке упадет напряжение. Во время заряда и разряда конденсатора во вторичной обмотке напряжение составляет порядка 5 кВ (максимум).
Вторичное напряжение
Теперь нужно немного поговорить о вторичном напряжении, ведь именно от него зависит то, насколько качественно будет воспламеняться топливовоздушная смесь. Само собой, напряжение пробоя должно быть высоким, если в электродах свечей зазор большой. Также нужно обращать внимание на то, какое в камерах сгорания давление. Как правило, напряжение пробоя колеблется в интервале 8..12 кВ. Это минимальное значение, при котором топливовоздушная смесь должна воспламеняться.
Для того чтобы она загорелась наверняка, необходимо повысить напряжение в два раза. В итоге получается, что во вторичной цепи развивается напряжение в интервале 16..25 кВ. Запас очень большой, ведь при эксплуатации автомобиля постоянно происходят какие-либо изменения. В частности, зазор в свечах зажигания может постепенно увеличиваться, так как центральный электрод начинает выгорать. Также может изменяться состав топливовоздушной смеси.
Если она окажется слишком бедной, то для воспламенения в камерах сгорания бензина необходимо развить напряжение как минимум 20 кВ. На фото приведены катушки зажигания, которые используются в автомобилях ВАЗ классической серии. Они могут быть с тремя выводами или с четырьмя. Наиболее надежными являются последние, в которых имеется один вывод, с которого снимается высокое напряжение, а также три для подключения к низковольтной цепи.
Подключение катушки и ее работа
Надежность запуска в этом типе катушек довольно высокая. У неё один вывод идет к аккумуляторной батарее, второй – к выключателю стартера, третий – питание от замка зажигания. Другими словами, эта катушка будет работать тогда, когда происходит запуск двигателя, более усердно. Причина выбора именно такой схемы подключения заключается в том, что во время запуска двигателя в первичной цепи протекает очень большой ток.
Следовательно, на вторичной обмотке происходит вырабатывание высокого напряжения. Но в таком «жестком» режиме функционировать очень мало будет катушка зажигания. Происходит чрезмерный нагрев и, как правило, более быстрый выход из строя. После того, когда двигатель запустится, на катушку зажигания подается питание через понижающий резистор, который способен уменьшить величину поступающего тока. Кроме того, этот резистор может изменять свое сопротивление, в зависимости от температуры внутри катушки.
Когда обороты двигателя очень маленькие, ток в первичной цепи возрастает, а это для нормального функционирования трамблера и всей системы зажигания крайне нежелательно. В трамблере зажигания контактная группа обгорает, усиливается ее износ. Кроме того, во вторичной цепи происходит увеличение напряжения, это может привести к тому, что в самом незащищенном месте распределителя произойдет пробой.
Искрение контактной группы
К сожалению, избавиться от искры между в контактом переключателе не получается полностью. Но, как было сказано ранее, значительное уменьшение искрения достигается путем подключения небольшого конденсатора. Кроме того, необходимо устанавливать нормальный зазор. Контакты должны размыкаться максимум на 0,4 мм. Если говорить про автомобили ВАЗ классической серии, то у них максимальный зазор контактов прерывателя – это 0,45 мм. В том случае, если этот зазор изменить в любую сторону, происходит уменьшение вторичного напряжения.
Конечно, если сделать зазор намного больше, чем рекомендуется, вы избавитесь от искрения. Но при этом значительно уменьшится угол, при котором контактная группа замкнута. Вследствие этого в первичной цепи уменьшается ток, вторичное напряжение тоже падает. Если же установить зазор намного меньше, нежели рекомендуется, то в первичной цепи начнет возрастать ток. Но очень сильное искрение будет наблюдаться между контактами прерывателя.
Именно по этой причине во вторичной цепи напряжение будет становиться меньше, так как магнитное поле не может достичь максимального значения, ведь не происходит резкого падения тока питания. Стоит заметить, что искрение наблюдается не только в контактах прерывателя. На роторе, а именно, на его бегунке, имеется два контакта. Первый находится в самом центре, а второй с краю.
Когда ротор вращается, от центрального контакта к крайнему передается ток с высоким напряжением. Вторичная цепь катушки зажигания соединена с центральным выводом крышки распределителя. Если вы задались целью произвести значительное уменьшение искрения в группе контактов, это приведет к тому, что на первичную обмотку катушки будет подаваться значительно меньший ток. Как следствие – во вторичной цепи напряжение уменьшается.
Замок зажигания
Нужно также обратить внимание на то, что в случае с классической системой зажигания через замок, расположенный в салоне автомобиля, протекает очень большой ток. Причем максимальная сила тока может достигать почти 12 А. Поэтому если у вас установлена контактная система зажигания, необходимо следить внимательно за состоянием замка. На некоторых автомобилях, начиная со второй половины 80-х годов, производится установка электромеханического реле. При этом через замок зажигания пропущен ток с небольшим значением, он необходим исключительно для целей управления реле.
Помехи для электроприборов
Также стоит учитывать, что в системе зажигания автомобиля происходит многократное размыкание и замыкание различных контактов, постоянно проскакивают искры, генерируются электромагнитные колебания.
Само собой, все это распространяется вокруг автомобиля, могут создаваться помехи для радиоприема и телевидения, а также для любой другой бытовой техники. Конечно, максимальное расстояние, на которое способно распространиться такое электромагнитное колебание, не очень большое. Наверняка, вы помните, какие помехи по телевизору создавали старые мопеды и мотоциклы. Но все зависит от частоты.
Если она от 15 МГц и выше, то вполне возможно, что радиус излучения будет составлять несколько сотен метров или даже пару километров. А это довольно много. Причем самые мощные помехи вырабатывает именно вторичная цепь в системе зажигания. Генератор и различные электродвигатели тоже являются источниками помех, но в меньшей степени. Что касается стартера или указателей поворотов, звукового сигнала, то радиопомех от них практически нет.
В контактной системе зажигания имеется несколько мест, в которых производится искрение. Во-первых, в самом прерывателе, который включает и отключает питание на обмотку катушки. Во-вторых, в распределителе, который направляет высокое напряжение на свечи зажигания. В-третьих, как было уже сказано, сам ротор трамблера может искрить. В-четвертых, непосредственно в свечах зажигания.
Кстати, а вы знаете выбрать лучшие свечи зажигания для своего авто? Все подробно рассказано в этой статье: http://avtomotoprof.ru/obsluzhivanie-i-uhod-za-avtomobilem/luchshie-svechi-zazhiganiya-dlya-avtomobiley-vaz/
Причем частота этих помех очень высокая, порой она может достигать 100 МГц. Это самый мощный источник радиопомех, следующим по списку идет низковольтная цепь, так как в ней происходит искрение контактов группы во время прерывания подачи напряжения. Лучше всего помогает избавиться от помех экранирование абсолютно всех источников. Для этого необходимо использовать специальные элементы, которые изготовлены из металла.
Защита от помех
Все бронепровода, крышка распределителя, его корпус, катушка, свечи зажигания, они имеют в своей конструкции специальные экраны. Отдельно стоит сказать про высоковольтные провода. Чтобы исключить возникновение помех, они изготавливаются специальным образом, при котором происходит распределение по всей длине сопротивления.
Внутри распределителя зажигания, а именно на бегунке, между центральным и крайним контактом включено постоянное сопротивление, которое позволяет существенно снизить уровень помех. Даже угольный контакт, который находится на пружине в крышке трамблёра, позволяет нам существенно снизить уровень радиопомех.
Недостатки классической контактной системы зажигания
Среди недостатков классических систем зажигания можно выделить то, что через контактную группу прерывателя проходит большой по величине ток. Следовательно, происходит очень быстрый износ этого элемента. Также происходит искрение высоковольтных контактов непосредственного корпуса распределителя зажигания. На других системах такое не наблюдается.
Все это в сумме значительно снижает ресурс, а самое главное – надежность всей конструкции. Что касается надежности, то она зависит от многих составляющих. В частности, на нее влияет энергия искры, вторичное напряжение, форма и длина ее. А так же время, в течение которого происходит горение искры. Энергию можно вычислить, если знать три параметра:
- напряжение;
- силу тока;
- время пробоя.
Но надежность можно определить по напряжению. В том случае, если в цилиндрах двигателя нормальные условия для горения, топливовоздушная смесь воспламеняется от искры, которая имеет энергию всего 10 мДж.
Надежность классической системы
Но на всех автомобилях с классической системой зажигания происходит увеличение энергии искры, дабы добиться максимальной надежности. Например, в «классических» автомобилях ВАЗ этот показатель порой доходит до 23 мДж. Но это при средних оборотах двигателя. Энергия постепенно уменьшается, когда частота вращения коленвала увеличивается.
Опять же, если в цилиндре условия нормальные, то в окончании такта сжатия можно заметить одну особенность. При условии, что в этот момент давление возрастает до 10. Зазор в электродах свечей примерно 1 мм. В этом случае необходимо напряжение значением около 10 кВ. Опять же, чтобы увеличить надежность всей системы, искусственно происходит увеличение этого значения в два с половиной раза, а иногда больше.
Отсюда можно сделать разумный вывод, что при увеличении напряжения вся система становится менее чувствительной к тому, какое состояние имеют электроды свечей, либо к качественному составу топливо-воздушной смеси. Известно, что через контактную группу прерывателя зажигания протекает определенный ток. Если он становится менее чем 1 А, то самоочищения контактов не происходит.
Конечно, бензиновые двигатели внутреннего сгорания постепенно совершенствовались. Постоянно происходило увеличение оборотов двигателя, увеличивалась степень сжатия, приходилось специально обеднять топливовоздушную смесь. В результате всего этого контактная система зажигания попросту стала одним большим недостатком, она только стопорила развитие автомобильной техники.
Пример работы системы зажигания
Нужно привести пример. Если увеличить частоту вращения двигателя, а также число цилиндров, происходит значительное снижение энергии искры. Другими словами, если взять двигатель ВАЗ 2106, модернизировать его, облегчив все узлы, в результате чего он начнет развивать обороты намного выше, нежели было задумано проектировщиками, а после установить систему зажигания, которая была смонтирована на моторе ранее, то попросту не получится достичь нормального режима работы.
Нужна очень большая энергия искры. Также необходимо выполнить два основных требования, которые друг другу противоречат. Во-первых, нужно произвести увеличение первичного тока. Во-вторых, нужно значительно снизить ток, который проходит через контактную группу прерывателя зажигания. Сделать это одновременно попросту не получается. Поэтому в случае с более высокооборотистыми двигателями, в которых высокая компрессия, необходимо использовать любую другую систему, но не классическую.
В заключение хотелось бы сказать, что по контактам прерывателя необходимо пропускать ток с минимальным значением, который будет управлять, а не производить переключение в первичной цепи. Но намного эффективнее, конечно же, вообще отказаться от контактов, произвести установку датчика Холла или другого бесконтактного устройства.
Читайте также:
vaz-remzona.ru
