Система зажигания предназначена для воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндрах бензинового двигателя. Топливовоздушная смесь воспламеняется в камере сгорания двигателя посредством электрического разряда между электродами свечи зажигания, установленной в головке цилиндров. Для создания искры между электродами свечи зажигания применяют системы зажигания от магнето и батарейные системы зажигания, источниками высокого напряжения в которых являются индукционные катушки.
Рис. Схема батарейной системы зажигания
Система зажигания состоит из следующих основных элементов:
источник тока ИТ, функцию которого выполняет аккумуляторная батарея или генератор
регуляторы момента зажигания РМЗ, которые задают определенный момент подачи высокого напряжения на свечу в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, разрежения Δрк во впускном трубопроводе и октанового числа бензина
источник высокого напряжения ИВН, содержащий промежуточный накопитель энергии НЭ и преобразователь низкого напряжения в высокое
силовое реле СР, в качестве которого могут служить механические контакты прерывателя или электронный ключ (транзистор или тиристор)
распределитель Р импульсов высокого напряжения по свечам
помехоподавительные устройства ПП (экранирующие элементы системы зажигания или помехоподавительные резисторы)
свечи зажигания СВ, на которые подается высокое вторичное напряжение
В батарейной системе зажигания источником энергии является аккумуляторная батарея или генератор (в зависимости от режима работы двигателя). Система зажигания от магнето принципиально отличается от батарейной тем, что источник электроэнергии в ней — магнитоэлектрический генератор, конструктивно объединенный с индукционной катушкой. Система зажигания от магнето в настоящее время на автомобилях практически не применяется, однако находит применение на пусковых бензиновых двигателях тракторных дизелей.
Система зажигания обеспечивает генерацию импульсов высокого напряжения в нужный момент времени на тактах сжатия в цилиндрах двигателя и их распределение по цилиндрам в соответствии с порядком их работы. Момент зажигания характеризуется углом опережения зажигания УОЗ, который представляет собой угол поворота коленчатого вата от положения в момент подачи искры до положения, когда поршень проходит через верхнюю мертвую точку ВМТ.
Электрическая искра вызывает появление в ограниченном объеме топливовоздушной смеси первых активных центров, от которых начинается развитие химической реакции оксидирования топлива, сопровождающейся выделением теплоты. Процесс сгорания рабочей смеси разделяют на три фазы:
начальная, в которой формируется пламя, инициированное искровым разрядом в свече
основная, в которой пламя распространяется на большую часть камеры сгорания
конечная, в которой пламя догорает у стенок цилиндра
Рис. Система зажигания с накоплением энергии: а — в магнитном поле; б — в электрическом поле
Для бесперебойного искрообразования на свечу зажигания необходимо подать напряжение до 30 кВ.
Высокий уровень напряжения обеспечивает промежуточный источник энергии. По способу накопления энергии в промежуточном источнике различают системы с накоплением энергии в магнитном поле (в индуктивности) или в электрическом поле конденсатора (в емкости). В обоих случаях для получения импульса высокого напряжения используется катушка зажигания, представляющая собой трансформатор (или автотрансформатор), содержащий две обмотки: первичную L1 с малым числом витков и электросопротивлением в доли и единицы ома и вторичную обмотку L2 с большим числом витков и сопротивлением в единицы и десятки килоом.
Автотрансформаторная связь обмоток упрощает конструкцию и технологию изготовления катушки, а также несколько увеличивает вторичное напряжение. Коэффициент трансформации катушек зажигания находится в пределах 50—225.
В системах зажигания с накоплением энергии в катушках зажигания (в индуктивности) первичная обмотка L1 катушки подключается к источнику электроснабжения последовательно через механический или электронный прерыватель S2. В системах зажигания с накоплением энергии в электрическом поле конденсатора (в емкости) первичная обмотка катушки периодически подключается к конденсатору управляемым электронным переключателем S2. Конденсатор предварительно заряжается от источника электроснабжения на автомобиле через статический преобразователь напряжения.
ustroistvo-avtomobilya.ru
Система зажигания и все о ней — DRIVE2
🔎 Систему зажигания, которая обеспечивает работу двигателя, придется рассмотреть в этом разделе, хотя она и является составной частью «Электрооборудования автомобиля». Когда мы с вами изучали рабочий цикл двигателя, то было отмечено, что в самом конце такта сжатия, рабочую смесь необходимо поджечь. А это означает, что между электродами свечи должна проскочить высоковольтная искра.
Система зажигания предназначена для создания тока высокого напряжения и распределения его по свечам цилиндров. Импульс тока высокого напряжения подается на свечи в строго определенный момент времени, который меняется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель. В настоящее время на автомобилях может устанавливаться контактная система зажигания или бесконтактная электронная система.
🔎 Контактная система зажигания.
Источники электрического тока (аккумуляторная батарея и генератор, подробный разговор о которых будет в разделе «Электрооборудование автомобиля») вырабатывают ток низкого напряжения. Они «выдают» в бортовую электрическую сеть автомобиля 12 — 14 вольт. Для возникновения же искры между электродами свечи на них необходимо подать 18 — 20 тысяч вольт! Поэтому в системе зажигания имеются две электрические цепи – низкого и высокого напряжений .
🔎 Контактная система зажигания состоит из:
• катушки зажигания, • прерывателя тока низкого напряжения, • распределителя тока высокого напряжения вакуумного и центробежного регуляторов опережения зажигания, • свечей зажигания, • проводов низкого и высокого напряжения, • включателя зажигания.
🔎 Крышка распределителя и распределитель (ротор) тока высокого напряжения предназначены для распределения тока высокого напряжения по свечам цилиндров двигателя. После того, как в катушке зажигания образовался ток высокого напряжения, он попадает (по высоковольтному проводу) на центральный контакт крышки распределителя, а затем через подпружиненный контактный уголек на пластину ротора. Во время вращения ротора ток «соскакивает» с его пластины, через небольшой воздушный зазор, на боковые контакты крышки. Далее, через высоковольтные провода, импульс тока высокого напряжения попадает к свечам зажигания. Боковые контакты крышки распределителя пронумерованы и соединены (высоковольтными проводами) со свечами цилиндров в строго определенной последовательности.
Таким образом устанавливается «порядок работы цилиндров», который выражается рядом цифр. Как правило, для четырехцилиндровых двигателей, применяется последовательность: 1 – 3 – 4 – 2. Это означает, что после воспламенения рабочей смеси в первом цилиндре, следующий «взрыв» произойдет в третьем, потом в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Такой порядок работы цилиндров установлен для равномерного распределения нагрузки на коленчатый вал двигателя. Подача высокого напряжения на электроды свечи зажигания должна происходить в конце такта сжатия, когда поршень не доходит до верхней мертвой точки примерно 4О — 6О, измеряя по углу поворота коленчатого вала. Этот угол называют углом опережения зажигания.
Необходимость опережения момента зажигания горючей смеси обусловлена тем, что поршень движется в цилиндре с огромной скоростью. Если смесь поджечь несколько позже, то расширяющиеся газы не будут успевать делать свою основную работу, то есть давить на поршень в должной степени. Хотя горючая смесь и сгорает в течение 0,001 – 0,002 секунды, поджигать ее надо до подхода поршня к верхней мертвой точке. Тогда в начале и середине рабочего хода поршень будет испытывать необходимое давление газов, а двигатель будет обладать той мощностью, которая требуется для движения автомобиля. Первоначальный угол опережения зажигания выставляется и корректируется с помощью поворота корпуса прерывателя-распределителя. Тем самым мы выбираем момент размыкания контактов прерывателя, приближая их или наоборот, удаляя от набегающего кулачка приводного валика прерывателя-распределителя. Однако, в зависимости от режима работы двигателя, условия процесса сгорания рабочей смеси в цилиндрах постоянно меняются. Поэтому для обеспечения оптимальных условий, необходимо постоянно менять и указанный выше угол (4О – 6О ). Это обеспечивают центробежный и вакуумный регуляторы опережения зажигания.
🔎 Центробежный регулятор опережения зажигания предназначен для изменения момента возникновения искры между электродами свечей зажигания, в зависимости от скорости вращения коленчатого вала двигателя. При увеличении оборотов коленчатого вала двигателя, поршни в цилиндрах увеличивают скорость своего возвратно-поступательного движения. В тоже время скорость сгорания рабочей смеси остается практически неизменной. Это означает, что для обеспечения нормального рабочего процесса в цилиндре, смесь необходимо поджигать чуть раньше. Для этого искра между электродами свечи должна проскочить раньше, а это возможно лишь в том случае, если контакты прерывателя разомкнутся тоже раньше. Вот это и должен обеспечить центробежный регулятор опережения зажигания
🔎 Вакуумный регулятор опережения зажигания предназначен для изменения момента возникновения искры между электродами свечей зажигания, в зависимости от нагрузки на двигатель. На одной и той же частоте вращения коленчатого вала двигателя, положение дроссельной заслонки (педали газа) может быть различным. Это означает, что в цилиндрах будет образовываться смесь различного состава. А скорость сгорания рабочей смеси как раз и зависит от ее состава. При полностью открытой дроссельной заслонке (педаль газа «в полу») смесь сгорает быстрее, и поджигать ее можно и нужно попозже. То есть угол опережения зажигания надо уменьшать. И наоборот, когда дроссельная заслонка прикрыта, скорость сгорания рабочей смеси падает, поэтому угол опережения зажигания должен быть увеличен.
🔎 Основные неисправности контактной системы зажигания.
❌ Отсутствует искра между электродами свечей из-за обрыва или плохого контакта проводов в цепи низкого напряжения, обгорания контактов прерывателя или отсутствия зазора между ними, «пробоя» конденсатора. Также искра может отсутствовать при неисправности катушки зажигания, крышки распределителя, ротора, высоковольтных проводов или самой свечи. Для устранения этой неисправности необходимо последовательно проверить цепи низкого и высокого напряжения. Зазор в контактах прерывателя следует отрегулировать, а неработоспособные элементы системы зажигания заменить.
❌ Двигатель работает с перебоями и (или) не развивает полной мощности из-за неисправной свечи зажигания, нарушения величины зазора в контактах прерывателя или между электродами свечей, повреждении ротора или крышки распределителя, а также при неправильной установке начального угла опережения зажигания. Для устранения неисправности необходимо восстановить нормальные зазоры в контактах прерывателя и между электродами свечей, выставить начальный угол опережения зажигания в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя, ну а неисправные детали следует поменять на новые.
🔎 Электронная бесконтактная система зажигания.
Преимущество электронной бесконтактной системы зажигания заключается в возможности увеличения подаваемого напряжения на электроды свечи (увеличение «мощности» искры). Это означает, что улучшается процесс воспламенения рабочей смеси. Тем самым облегчается запуск холодного двигателя, повышается устойчивость его работы на всех режимах. И это имеет особое значение для наших суровых зимних месяцев.
Немаловажным фактом является то, что при использовании электронной бесконтактной системы зажигания, двигатель становится более экономичным. Как и у своего «младшего брата» (контактного и не электронного), у бесконтактной системы есть цепи низкого и высокого напряжения. Цепи высокого напряжения у них практически ничем не отличаются. А вот в цепи низкого напряжения, бесконтактная система в отличие от своего контактного предшественника, использует электронные устройства – коммутатор и датчик-распределитель (датчик Холла)
🔎 Электронная бесконтактная система зажигания включает в себя следующие узлы:
• источники электрического тока, • катушку зажигания, • датчик — распределитель, • коммутатор, • свечи зажигания, • провода высокого и низкого напряжения, • выключатель зажигания.
🔎 Основные неисправности электронной бесконтактной системы зажигания.
❌ Если «заглох» и не хочет заводиться двигатель с электронной бесконтактной системой зажигания, то в первую очередь стоит проверить… подачу бензина. Может быть, к вашей радости, причина была именно в этом. Если же с бензином все в порядке, а искры на свече нет, то у вас есть три варианта решения проблемы. Начнем с третьего – надо хлопнуть дверцей машины, сказать нехорошие слова и опоздать на работу, добираясь туда на общественном транспорте. Первый вариант предполагает попытку проверить на практике мнение о том, что «электроника – наука о контактах». Открываем капот и проверяем, зачищаем, подергиваем и подпихиваем на свои места все провода и проводочки, которые попадаются под руку. Если до этих судорожных телодвижений где-то были ненадежные электрические соединения, то двигатель заведется. А если нет, то остается еще и второй вариант.
❌ Для возможности воплощения в жизнь второго варианта, вам следует быть запасливым водителем. Из резерва необходимых вещей, которые вы возите с собой в машине, в первую очередь надо взять запасной коммутатор и заменить им прежний. Как правило, после этой процедуры двигатель оживает. Если же он все еще не хочет запускаться, то имеет смысл, последовательно меняя на новые, проверить крышку распределителя, ротор, бесконтактный датчик и катушку зажигания. В процессе этой «меняльной» процедуры двигатель все-таки заведется, а позже дома, вместе со специалистом вы сможете разобраться, какой конкретно узел вышел из строя и почему.
❌ Из опыта эксплуатации машины в наших условиях могу сказать, что большая часть проблем, возникающих в системе зажигания, связана с «чистотой» родных дорог. Зимой жидкая «каша
www.drive2.ru
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.
Простейшая схема
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.
autoleek.ru
Системы зажигания | Система зажигания
Для принудительного воспламенения топливовоздушной смеси, поступившей в цилиндр бензинового двигателя, используется энергия искры высоковольтного электрического разряда, возникающего между электродами свечи зажигания. Системы зажигания предназначены для того, чтобы увеличить напряжение автомобильной аккумуляторной батареи до величины, необходимой для возникновения электрического разряда и, в требуемый момент, подать это напряжение на соответствующую свечу зажигания. Сведём основные системы в таблицу и опишем работу таких систем.
Обозначение
Описание
Отечественное
Зарубежное
ксз
KSZ
Классическая контактная с прерывателем-распределителем
ктсз
HKZk, JFU4
Электронная с накоплением энергии в системе и контактным датч.
БТСЗ
HKZi, TSZ-2
Бесконтактная транзисторная с индукционным датчиком
БТСЗ
HKZh, EZK,TZ28H
Бесконтактная транзисторная с накоплением энергии в ёмкости с датчиком Холла
КТСЗ
TSZk
Контактная транзисторная с накоплением энергии в индуктивн.
БТСЗ
TSZi
Бесконтактная транзисторная с накоплением энергии в индуктивности с индукционным датчиком
БТСЗ
TSZh
Бесконтактная транзисторная с накоплением энергии в индуктивности с датчиком Холла
МСУД
VSZ, EZL
Электронная система зажигания статического типа
Подробно рассмотрим работу только использующихся в настоящее время систем зажигания.
В первой блок-схеме отдельно выделен Блок Управления Зажиганием (БУЗ). Раскроем этот прямоугольник и приведём несколько структурных схем построения систем зажигания.
В таких системах датчиком первичных импульсов (датчик вращения) являются контакты механического прерывателя, расположенного в распределителе зажигания(трамблёра), который механически связан коленвалом двигателя через шестерни. Один оборот вала трамблёра осуществляется за два оборота коленвала двигателя. Электрический разряд создаётся при помощи механического прерывателя, приводимого в действие двигателем. Для получения высокого напряжения применяется катушка зажигания. В зависимости от способа размыкания первичной цепи катушки зажигания, по которой проходит большой ток, различают классической батарейное зажигание, транзисторное зажигание и тиристорно-конденсаторное зажигание. В таких системах роль силового реле выполняют контакты прерывателя, транзистор или тиристор.
Нa приведённом выше рисунке показана схема самой простой контактной системы зажигания (КСЗ). Устройство катушки зажигания рассмотрим отдельно, а сейчас напомним, что катушка — это трансформатор с двумя обмотками намотанными на специальный сердечник. Вначале намотана вторичная обмотка тонким проводом и большим количеством витков, а сверху на неё намотана первичная обмотка толстым проводом и небольшим количеством витков. При замыкании контактов первичный ток постепенно нарастает и достигает максимального значения, определяемого напряжением аккумуляторной батареи и омическим сопротивлением первичной обмотки. Нарастающий ток первичной обмотки встречает сопротивление э.д.с. самоиндукции, направленное встречно напряжению аккумуляторной батареи.
Когда контакты замкнуты, по первичной обмотке протекает ток и создает в ней магнитное поле, которое пересекает и вторичную обмотку и в ней индуцируется ток высокого напряжения. В момент размыкания контактов прерывателя как в первичной, так и во вторичной обмотках индуцируется э.д.с. самоиндукции. Согласно закону индукции вторичное напряжение тем больше, чем быстрее исчезает магнитный поток, созданный током первичной обмотки, чем больше отношение чисел витков и чем больше первичный ток в момент разрыва.
Для повышения вторичного напряжения и уменьшения обгорания контактов прерывателя параллельно контактам включают конденсатор.
Ниже представлены осциллограммы электрических сигналов в цепях зажигания.
При некотором значении вторичного напряжения между электродами свечи зажигания возникает электрический разряд. Из-за возрастания тока во вторичной цепи вторичное напряжение резко падает до, так называемого, напряжения дуги, которое поддерживает дуговой разряд. Напряжение дуги остается почти постоянным до тех пор, пока запас энергии не станет меньше некоторой минимальной величины. Средняя продолжительность батарейного зажигания составляет 1,4 мс. Обычно этого достаточно для воспламенения топливовоздушной смеси. После этого дуга исчезает, а остаточная энергия расходуется на поддержание затухающих колебаний напряжения и тока. Продолжительность дугового разряда зависит от величины запасённой энерги, состава смеси, частоты вращения коленвала, степени сжатия и пр. При увеличении частоты вращения коленвала время замкнутого состояния контактов прерывателя уменьшается и первичный ток не успевает нарасти до максимальной величины. Из-за этого уменьшается запас энергии, накопленной в магнитной системе катушки зажигания и понижается вторичное напряжение.
Отрицательные свойства систем зажигания с механическими контактами проявляются при очень малых и высоких частотах вращения юленвала. При малых частотах вращения между контактами прерывателя возникает дуговой разряд, поглощающий часть энергии, а при высоких частотах вращения вторичное напряжение уменьшается из-за «дребезга» контактов прерывателя. «Дребезг» возникает когда при замыкании контактов подвижный контакт ударяется о неподвижный с энергией, определяемой массой и скоростью подвижного контакта, а затем после незначительной упругой деформации соприкасающихся поверхностей отскакивает, разрывая уже замкнутую цепь. После размыкания, подвижный контакт под дейсткием пружины, снова ударяется о неподвижный контакт Из-за такого «дребезга» контактов уменьшается действительное время замкнутого состояния и, соответственно, энергия зажигания и величина вторичного напряжения.
Контактные системы зажигания перестали справляться со своими функциями при увеличении оборотов двигателей, числа цилиндров, использовании более бедных рабочих смесей. Появилась необходимость применения электронных систем зажигания. Формирование момента ценообразования может осуществляться как обычной контактной группой (КТСЗ), так и с использованием специальных датчиков(бесконтактные системы).
Рис. Схема контактно-транзисторной системы зажигания: 1 — свечи зажигания, 2 — распределитель зажигания, 3 — коммутатор, 4 — катушка зажигания, К — коллектор, Э — эмиттер, Б — база, R — резистор.
Рассмотрим функциональную схему контактнотранзисторной системы зажигания. На рисунке, приведённом рядом показан фрагмент такой схемы. Механические контакты переключают только управляющий ток базы транзистора, который значительно меньше первичного тока, протекающего между эмиттером и коллектором. Для защиты полупроводникового устройства, названного коммутатором, приходилось уменьшать величину э.д.с. самоиндукции в первичной цепи путём снижения индуктивности первичной обмотки. Индуктивность первичной обмотки уменьшается быстрее, чем сё сопротивление. Уменьшается э.д.с. самоиндукции и меньше препятствует увеличению первичного тока.
Из-за уменьшения индуктивности первичной обмотки и величины э.д.с. самоиндукции для получения неизменного вторичного напряжения увеличивают и коэффициент трансформации катушки зажигания.
Изменение скорости нарастания и максимальной величины первичного тока в классической и транзисторной системах зажигания представлено наследующем графике.
Поскольку контакты прерывателя находятся под напряжением только аккумуляторной батареи, то образующаяся при размыкании незначительная дуга позволяет обойтись без конденсатора. Контакты подвержены механическому износу и сохраняется возможность «дребезга».
Отличие электронных систем зажигания состоит в том, что коммутирование и разрыв тока в первичной обмотке катушки зажигания осуществляется не замыканием и размыканием контактов, а открыванием(проводящее состояние) и запиранием (отсечкой) мощного выходного транзистора. Это позволяет увеличить значение тока разрыва до 8 — 10 А, что позволяет в несколько раз увеличить энергию, запасаемую катушкой зажигания. Бесконтактные системы зажигания используют для подачи сигнала различные типы датчиков. Ниже приведём блок-схемы построения систем зажигания.
В приведенных выше системах зажигания коммутатор находится внутри ЭБУ двигателем.
Приведённые выше схемы систем управления зажиганием применяют многокатушечное построение. Катушки могут быть индивидуальными, вставленными в свечной туннель(СОР) с коммутатором встроенным в ЭБУ двигателем. Иногда одна встроенная в свечной туннель катушка обслуживает два цилиндра (к другой свече идёт ВВ провод). Встречаются системы, в которых коммутатор интегрирован в единый МОДУЛЬ ЗАЖИГАНИЯ, причём такой модуль может быть индивидуальным на цилиндр или отдельным блоком обслуживающим все цилиндры. Встречаются системы у которых на свечи одевается единый модуль, объединяющий в себе систему зажигания и датчики вращения и детонации (СААБ, МЕРСЕДЕС). У каждой системы есть свой достоинства и недостатки и только производитель решает какую систему или симбиоз разных систем применить и создать головную боль диагностам и пользователям автомобилей.
Опишем кратко только основные типы датчиков:
индукционный (генераторного типа)
датчик Холла (на одноимённом эффекте)
оптический датчик
Функциональная схема системы зажигания, построенная на использовании индукционного датчика показана рядом.
Рис. Схема системы зажигания с использованием индукционного датчика: 1 — свечи зажигания, 2 — датчик-распределитель, 3 — коммутатор, 4 — катушка зажигания.
Индукционный датчик представляет собой однофоазный генератор переменного тока с ротором на постоянных магнитах, число которых равно числу цилиндров. Мощность выходного сигнала датчика мала, поэтому выходные сигналы предварительно формируются и усиливаются. Обычно такие датчики устанавливаются в распределителе зажигания. В настоящее время такие датчики не применяются.
Часто применяемым датчиком частоты вращения или положения является датчик на эффекте Холла. Рядом приведён фрагмент электросхемы системы зажигания, использующей такой датчик.
Рис. Схема системы зажигания с использованием датчика на эффекте Холла: 1 — свечи зажигания, 2 — датчик Холла, 3 — коммутатор, 4 — распределитель зажигания, 5 — катушка зажигания.
Принцип действия такого датчика основан на изменении выходного сигнала в результате прерывания магнитного потока (экранирование), воздействующего на чувствительный элемент Холла (электросхема с питающим напряжением 5 или 12 В). Расположен обычно в распределителе зажигания, но может быть установлен и в других местах (маркерный диск коленвала или распредвала).
Распространенными являются и оптические датчики (особенно на а\м производства Японии). Принцип действия оптических датчиков основан на периодическом прерывании светового потока, излучаемого светодиодом. Маркерный диск с отверстиями механически связан с механизмом ГРМ. Отверстия на диске проходят мимо излучателя и поток света попадает на фотодиод. После усиления напряжения фотодиода получается напряжение импульсной формы — обычно прямоугольные импульсы.
Разрабатывалась и ранее использовалась тиристорная система зажигания. Энергия для искрового разряда в тиристорных системах накапливается в конденсаторе, а в качестве силового реле применялся тиристор. Катушка зажигания в этих системах не накапливает энергию, а лишь преобразует напряжение. Тиристорные системы применялись на мощных и высокооборотных двигателях. Скорость нарастания вторичного напряжения в тиристорной системе примерное 10 раз больше, чем в классической или транзисторной системах зажигания, поэтому пробой искрового промежутка свечи надёжно обеспечивается даже при загрязненных и покрытых нагаром изоляторах свечи. Сравнивать различные системы зажигания можно по различным характеристикам:
зависимость вторичного напряжения от частоты вращения коленвала двигателя;
продолжительность электрического разряда;
расход мощности;
надёжность схемы;
потребность в обслуживании;
чувствительность к шунтированию искрового промежутка свечи.
На рядом приведённом графике показано изменение вторичного напряжения U2 в зависимости от частоты следования разрядов f для различных систем зажигания.
При тиристорной системе зажигания вторичное напряжение можно считать постоянным во всём диапазоне частот вращения, а наибольшее снижение вторичного напряжения наблюдается в классической системе зажигания. При сравнении потребляемой мощности различными системами, можно констатировать, что электронные системы потребляют значительно большую мощность, чем классическая система. В классической и транзисторной системах зажигания продолжительность электрического разряда почти одинакова (около 1 мс) и является достаточной, а при конденсаторной (тиристорно-транзисторной) очень мала и составляет около 300 мкс.
Рис. Тирристорная система зажигания — график
Наименее чувствительна к шунтированию искрового промежутка свечи тиристорная (конденсаторная) система благодаря быстрому нарастанию вторичного напряжения.
В современных системах управления система зажигания не выделяется, а является частью единой системы управления двигателем. В таких системах используются индивидуальные или парные (работающие на два цилиндра одновременно) катушки зажигания, позволяющие создавать искровой разряд в цилиндре в конкретный вычисленный момент времени. При расчёте момента ценообразования учитывается температура двигателя, состав отработанных газов, скорость движения и другие параметры двигателя, а также учитывается информация полученная по сетевой шине от других электронных блоков управления. Одновременно с моментом искрообразования ЭБУ двигателем управляет моментом открытия впускных и выпускных клапанов, положением дроссельной заслонки, моментом и длительностью впрыска топлива и другими параметрами.
В заключении общего описания принципов построения систем зажигания отметим, что во всех системах используются катушки зажигания для формирования высоковольтного напряжения на электродах свечи зажигания. Более подробно описание процессов, проходящих в ЭБУ зажиганием, коммутаторах, катушках зажигания и формы осциллограмм будут приведены при описании конкретных элементов систем управления. У каждой системы есть свои преимущества и недостатки, поэтому различные разработчики и производители для конкретных систем управления и конкретных двигателей применяют те или иные системы зажигания. Иногда это синтез различных систем.
ustroistvo-avtomobilya.ru
Виды систем зажигания — DRIVE2
Ещё раз вспомним, что Система зажигания — это совокупность всех приборов и устройств, обеспечивающих появление искры в момент, соответствующий порядку и режиму работы двигателя. Эта система является частью общей системы электрооборудования.
Системы зажигания можно разделить на 3 группы:
1 — Контактные системы зажигания — включает в себя механический прерыватель и создание высокого напряжения и распределение его по цилиндрам в данной системе происходит с помощью контактов. В контактной системе зажигания управление накоплением и распределение электрической энергии по цилиндрам осуществляется механическим устройством — прерывателем-распределителем. Дальнейшим развитием контактной системы зажигания является контактная транзисторная система зажигания, в первичной цепи катушки зажигания которой применен транзисторный коммутатор.
2 — Бесконтактные системы зажигания — включает бесконтактный датчик, который заменил собой контактный прерыватель. Применение бесконтактной системы зажигания позволяет повысить мощность двигателя, снизить расход топлива и выбросы вредных веществ за счет более высокого напряжения разряда (30000В) и соответственно более качественного сгорания топливно-воздушной смеси. В отличие от контактной в бесконтактной системе зажигания для управления накоплением энергии используется транзисторный коммутатор, взаимодействующий с бесконтактным датчиком импульсов. Транзисторный коммутатор в данной системе выполняет роль прерывателя. Распределение тока высокого напряжения осуществляется механическим распределителем.
3 — Электронная система зажигания(микропроцессорная система зажигания) — система, в которой создание и распределение тока высокого напряжения по цилиндрам двигателя осуществляется с помощью электронных устройств. Электронная система зажигания не имеет механических контактов. В электронной системе зажигания используется электронный блок управления, с помощью которого производится управление процессом накопления и распределения электрической энергии. В ранних конструкциях электронной системы зажигания электронный блок одновременно управлял системой зажигания и системой впрыска топлива (т.н. объединенная система впрыска и зажигания). В настоящее время управление зажиганием включено в систему управления двигателем.
Все вышеперечисленные виды систем зажигания похожи между собой, отличаются только методом создания управляющего импульса. Так в систему зажигания входят: Источник питания для системы зажигания, это аккумуляторная батарея (в момент запуска двигателя), и генератор (во время работы двигателя). 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. 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. 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. Емкостный накопитель представляет собой емкость, которая заряжается повышенным напряжением и в нужный момент отдает свою энергию на свечу зажигания 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. 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. 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. 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. 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. Высоковольтный провод — это одножильный провод с повышенной изоляцией. Внутренний проводник может иметь форму спирали, для исключения помех в радиодиапазоне.
www.drive2.ru
Система зажигания
Система зажигания служит для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения и подвода его к свечам для воспламенения рабочей смеси в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. В связи с тем, что воздушный, промежуток между электродами свечи оказывает большое сопротивление электрическому току, необходимо высокое напряжение до 20 000 В, чтобы вызвать искровой разряд. Кроме этого, искровые разряды в цилиндрах должны появляться при определенном положении поршней в цилиндрах и в определенной последовательности в соответствии с установленным порядком работы цилиндров двигателя. Выполнение этих тpeбований обеспечивается системой батарейного зажигания, состоящей из источников тока (аккумуляторная батарея, генератор) и потребителей. В систему зажигания входят две группы приборов: приборы цепи низкого напряжения и приборы цепи высокого напряжения.
Устройство и работа приборов системы зажигания
Катушка зажигания вместе с прерывателем преобразует ток низкого напряжения в ток высокого напряжения. На автобусах устанавливают маслонаполненную катушку Б13. Катушка состоит из сердечника, набранного из отдельных полосок электротехнической стали, изолированных между собой окалиной. Между сердечником и латунной вставкой установлена пружина для надежного контакта с проводником. На сердечник надета изоляционная трубка, на которой намотана вторичная обмотка. На вторичную обмотку надета катушка первичной обмотки, концы которой помещены в изолированные трубки и присоединены один к зажиму Р, второй к зажиму ВК. Вторичная обмотка одним концом соединена с первичной обмоткой, а вторым — с латунной вставкой. Для усиления магнитного поля вокруг вторичной обмотки поверх обмоток установлен кольцевой магнитопровод. Все детали помещены в корпусе и изолированы от него фарфоровым изолятором, а сверху — карболитовой крышкой. Между корпусом и крышкой имеется резиновая прокладка. Внутрь катушки залито трансформаторное масло, которое обладает изоляционными качествами и хорошо отводит тепло.
Последовательно с первичной обмоткой катушки соединен резистор (вариатор), который в двух изоляторах крепится к зажимам ВК и ВК-Б катушки зажигания.
Спираль резистора изготовлена из вольфрамовой проволоки. При длительном замыкании контактов при минимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя спираль нагревается, ее сопротивление увеличивается. Этим ограничивается величина тока в первичной обмотке катушка. При большой частоте вращения период замкнутого состояния контактов незначителен. Спираль остывает, ее сопротивление уменьшается, а следовательно, вариатор почти не препятствует прохождению тока. Таким образом, вариатор выравнивает силу тока, поступающего на первичную обмотку, и этим выравнивает силу искры независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя, предохраняя первичную обмотку от перегрева. При пуске двигателя стартером вариатор через выключатель стартера закорачивается, чем обеспечивается высокое напряжение во вторичной обмотке.
Прерыватель-распределитель. Прерыватель служит для своевременного размыкания контактов и замыкания первичной цепи зажигания, а распределитель — для распределения тока высокого напряжения по свечам зажигания. В корпусе прерывателя закреплен неподвижный диск, на котором через шариковый подшипник установлен подвижной диск с контактами. Подвижкой контакт изолирован от массы и прижимается к неподвижному контакту пластинчатой пружиной. Неподвижный контакт установлен на — регулировочной пластине, соединенной с поворотным диском стопорным и эксцентриковым винтами. Контакты прерывателя изготовлены А�.��.��p/ ��.��.@��.�бежный регулятор соединен с валиком привода.
Рабочая смесь в цилиндре сгорает не мгновенно, а в течение некоторого промежутка времени.
Наибольшая мощность двигателя и экономичность его работы достигаются тогда, когда полное воспламенение смеси совпадает с положением поршня в в. м. т. Поэтому искру в цилиндр необходимо подавать с некоторым опережением до прихода поршня в в. м. т. Это опережение измеряют в градусах поворота коленчатого вала и называют углом опережения зажигания. Для изменения угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя служит центробежный регулятор. При увеличении частоты вращения грузики, установленные на штифтах, под действием центробежных сил расходятся и через траверсу, в прорези которой входят пальцы двух грузиков, поворачивают втулку с кулачком по направлению вращения кулачка на некоторый угол. При этом размыкание контактов происходит раньше, угол опережения зажигания увеличивается.
При уменьшении частоты вращения грузики под действием пружин возвращаются в исходное положение и угол опережения зажигания уменьшается. Кроме того, угол опережения зажигания необходимо менять в зависимости от нагрузки на двигатель, т. е. от величины открытия дроссельной заслонки.
При незначительном открытии дроссельной заслонки (немного больше чем на частоте вращения в режиме холостого хода) ухудшается наполнение цилиндров горючей смесью и в цилиндрах остается большое количество отработавших газов.
Смесь в данном режиме, как мы знаем по работе карбюратора, приготовляется обедненная, горит медленнее обогащенной а наличие остаточных газов еще более замедляет горение. Поэтому необходимо подать искру раньше.
Опережение зажигания на данном режиме выполняет вакуумный регулятор, который состоит из корпуса с крышкой, диафрагмы, соединенной тягой с подвижным диском прерывателя и пружины. Полость крышки соединена со смесительной камерой карбюратора, а полость корпуса — с атмосферой.
В нижнем патрубке карбюратора выполнено отверстие, куда ввертывается штуцер соединительной трубки вакуумного регулятора. Когда коленчатый вал двигателя работает при минимальной частоте вращения холостого хода, это отверстие оказывается выше кромки дросселя и вакуумный регулятор не работает, так как на данном режиме приготовляется обогащенная смесь, которая горит быстрее. При незначительном нажатии на педаль управления дроссельными заслонками при малых нагрузках они открываются чуть больше, чем при частоте вращения в режиме холостого хода. В этот момент верхняя кромка дроссельной заслонки поднимается выше отверстия в патрубке, под ним создается разрежение, которое передается по трубке на диафрагму. Диафрагма прогибается и через тягу поворачивает диск вместе с контактами навстречу грани кулачка. Зажигание становится ранним. При увеличении открытия дроссельных заслонок условия очистки цилиндров улучшаются, разрежение под дроссельными заслонками снижается, вакуумный регулятор выключается под действием пружины и зажигание становится поздним. Если при этом увеличится частота вращения коленчатого вала, в работу вступит центробежный регулятор. Для изменения угла опережения зажигания в зависимости от сорта топлива и для уточнения правильности установки зажигания на ходу служит октан-корректор. Применяя топливо с повышенным октановым числом, угол опережения зажигания следует увеличивать, а применяя топливо с пониженным октановым числом — уменьшать.
Ток высокого напряжения подводится через центральный электрод к пластине ротора. Через контактный уголек с пружиной и через вращающийся ротор поступает к боковым электродам крышки распределителя, а по проводам — к свечам.
Свечи зажигания. На современных двигателях применяют неразборные свечи. Свечи работают в тяжелых условиях, поэтому изолятор обладает высокой механической прочностью. На двигателях ЗИЛ-130 и ЗИЛ-375 устанавливают свечи А15Б и А13Б. Буква А в маркировке свечей обозначает диаметр ввертываемой части 14 мм, цифры 15, 13 указывают высоту теплового конуса (юбки) в миллиметрах, буква Б — материал изолятора — бор корунд. Наружная цилиндрическая часть изолятора покрыта глазурью для улучшения изоляционных свойств. Внутри изолятора при помощи термоцемента токопроводящего стеклогерметика крепится центральный электрод, который делают составным. В одном случае верхняя часть его выполнена из малоуглеродной стали и приварена к нижней, в другом — она изготавливается отдельно от центрального электрода для бесперебойной работы свечи рабочая темпер тура центрального электрода и юбки изолятора должна быть в пределах 500—600° С. Такая температура исключает появление калильного зажигания и обеспечивает сгорание нагара на электродах.
Для обеспечения бесперебойной работы зазор между электродами свечи должен быть 10 — 12 мм при транзисторном зажигании и 0,7 — 6,8 мм при обычном. Зазор регулируют, подгибая боковой контакт — электрод, проверяют — круглым щупом.
Приспособление для уменьшения радиопомех. Искрение между контактами и электродами приборов электрооборудования, между щетками и коллекторами электродвигателей является причиной возникновения электромагнитных волн высокой частоты, которые, пересекая антенны, создают помехи, ухудшающие радиоприем, прием телевизионных передач, и мешают радиолокационным установкам. Поэтому каждый автомобиль должен быть оборудован приспособлениями для уменьшения радиопомех. На автобусах устанавливают провода высокого напряжения марки ПВВО, которые имеют изоляцию из полихлорвинилового пластика и неметаллическую жилу с распределенным сопротивлением, чем обеспечивается эффективное подавление радиопомех. Кроме того, для уменьшения радиопомех на автомобилях блокируют искрящие контакты включением проходных конденсаторов параллельно искрящим контактам (контактам реле-регулятора, щеткам генератора и т. д.).
Выключатель зажигания служит для включения и выключения системы зажигания, стартера, контрольно-измерительных и других приборов. Он расположен на панели приборов. Выключатель состоит из замка с индивидуальным ключом и выключателя. Все детали выключателя расположены в общем цилиндрическом корпусе, закрытом крышкой, которая представляет собой панель из изоляционного материала. На панели установлены контактные винты для зажимов AM, КЗ, ПР, СТ (амперметр, катушка зажигания, приемник, стартер).
В корпусе включателя установлены ротор с возвратной пружиной, поводок с пружиной поворота и шариками фиксатора. Поводок своим выступом связан с контактной пластиной, при измении положения которой происходит включение или выключение различных цепей.
Ротор выключателя при различных положениях ключа может иметь четыре различных положения. Ключ вставлен вертикально нулевое положение — под током находится один зажим AM.
При повороте ключа направо в первое фиксированное положение ток с зажима AM через контактную пластину поступает на зажимы КЗ и ПР.
При повороте ключа направо во второе фиксированное положение ток поступает с зажима AM на зажимы КЗ и СТ.
При повороте ключа налево от нулевого положения ток поступает с зажима AM на зажим ПР.
Контактно-транзисторная система зажигания. Достоинством транзисторной системы зажигания является то, что напряжение во вторичной цепи повышается на 30% по сравнению с обычной системой зажигания, не обгорают контакты прерывателя, повышается экономичность работы двигателя, облегчается пуск двигателя. В реальной схеме транзисторного зажигания установлены дополнительные приборы, которые служат для улучшения работы транзистора и предохранения его от пробоя. В контактно-транзисторную систему зажигания двигателей ЗИЛ-130 и ЗИЛ-375 входят следующие приборы.
Распределитель Р13-Д. Распределитель отличается от стандартного тем, что не имеет конденсатора.
Катушка зажигания Б114. Особенностью катушки Б114 по сравнению с катушкой Б13 является то, что первичная обмотка этой ка тушки имеет меньше витков (180), но больший диаметр провода (1,25 мм), что позволяет увеличить силу тока в цепи. Вторичная же обмотка катушки Б114 имеет гораздо большее число витков (41500), чем вторичная обмотка катушки Б13.
Добавочные резисторы СЭ107 (R4, R3). Резистор R4 при пуске двигателя стартером закорачивается, что позволяет увеличить ток в первичной цепи катушки зажигания: резистор R3 постоянно ограничивает силу тока, поступающего в первичную обмотку катушки зажигания.
Транзисторный коммутатор ТК102 состоит из транзистора Т диода Д, стабилитрона СТ, резисторов R1 и R2 конденсаторов С1 и С2 и импульсного трансформатора ИТ. При включении зажигания выключателем ВЗ и при сомкнутых контактах прерывателя П в цепи управления транзистора Т появится ток, равный 0,3-0,6 А. Путь тока: плюсовый зажим аккумуляторной батареи — выключатель зажигания ВЗ — резисторы R4, R3 — первичная обмотка 1 катушки зажигания КЗ — электроды Э и Б транзистора — первичная обмотка 1 импульсного трансформатора ИТ — контакты прерывателя — масса автомобиля — отрицательный зажим аккумуляторной батареи автомобиля.
При прохождении тока с эмиттера на базу происходит резкое снижение сопротивления перехода эмиттер – коллектор, транзистор открывается и включает цепь рабочего тока низкого напряжения. Минуя контакты прерывателя, через первичную обмотку катушки пройдет ток от 3 до 8 А.
Путь рабочего тока: плюс аккумуляторной батареи — выключатель зажигания ВЗ — резисторы R4, R3 — первичная обмотка катушки зажигания КЗ — электроды Э и К транзистора – масса — отрицательный зажим аккумуляторной батареи. При прохождении тока (равного 8 — 13 А) по первичной обмотке катушки зажигания создается сильный магнитный поток. При размыкании контактов прерывателя ток управления прерывается, транзистор запирается. Резкое падение магнитного поля вокруг первичной обмотки вызывает ток индукции во вторичной обмотке напряжением около 30 000 В. Одновременно возникает и ток самоиндукции в первичной обмотке напряжением около 80 – 110В. Ток высокого напряжения со вторичной обмотки 11 катушки зажигания КЗ подводится к ротору распределителя, где распределяется по свечам и возвращается во вторичную обмотку катушки зажигания, так как один конец вторичной обмотки выведен на массу ЭДС самоиндукции первичной обмотки 1 идет на заряд конденсатора С1 и на нагрев резистора R1. При отсоединении провода высокого напряжения от свечи или от крышки распределителя напряжение тока самоиндукции в первичной обмотке может превысить 400 В. Это напряжение может пробить транзистор. Для предохранения транзистора от пробоя в схему включены диод Д и стабилизатор С1. При увеличении напряжения тока самоиндукции в первичной обмотке катушки зажигания более 100 В стабилитрон пробивает и он пропускает через себя ток самоиндукции, предотвращая пробой транзистора. Для отсечки запирания транзистора служит импульсный трансформатор. Ток самоиндукции вторичной обмотки 11 трансформатора ИТ направлен против тока, идущего на эмиттер от аккумуляторной батареи, и этим отсекающе запирает транзистор. Ток самоиндукции обмотки 1 импульсного трансформатора ИТ расходуется на нагрев резистора R2. Электрический конденсатор С2 емкостью 50 мкФ включен параллельно генератору и аккумуляторной батарее и защищает транзистор от импульсных перенапряжений в случаях выключения аккумуляторной батареи, обрыва одной из фаз обмотки статора генератора переменного тока, обрыва проводника, соединяющего корпусы генератора и реле — регулятора. При возникновении импульса напряжения в цепи источника тока конденсатор С2 будет заряжаться, что уменьшит напряжение в цепи приборов. Все приборы коммутатора установлены в оребренном алюминиевом корпусе для лучшего охлаждения.
Для включения коммутатора в цепь необходимо зажим М надежно соединить с массой. Зажим К соединить с одноименным зажимом катушки, средний зажим — с безымянным зажимом катушки, а зажим Р — с изолированным зажимом прерывателя.
aboutavtobus.ru
Система зажигания автомобиля | Система зажигания
Основными условиями воспламенения смеси являются превышение высокого (вторичного) напряжения над напряжением пробоя и достаточность энергии искрового разряда, выделяемой в искровом промежутке зажигательной свечи. Искровой разряд имеет емкостную и индуктивную фазы. Длительность емкостной фазы невелика и составляет 1—3 мкс. Поэтому энергия, выделяемая в данной фазе искрового разряда, обеспечивает воспламенение лишь однородной и полностью газифицированной рабочей смеси. При пуске холодного двигателя, когда паровой части топлива в смеси недостаточно, а температура ее низка, для воспламенения рабочей смеси кроме емкостной фазы разряда требуется индуктивная. Длительность индуктивной фазы искрового разряда существенно больше, чем емкостной, что способствует улучшению прогрева смеси и ее испарению. Это обеспечивает более качественное воспламенение смеси, находящейся по своему составу у границ воспламеняемости.
У систем зажигания, предназначенных для двигателей с Э > 9, энергия искрового разряда достигает 0,05 Дж, а длительность 2,5 мс. При этом повышение вторичного напряжения над напряжением пробоя, характеризуемого коэффициентом запаса, составляет 1,4-1,5.
Величина напряжения пробоя при пуске двигателя (особенно холодного) всегда больше, чем на его рабочих режимах. Это связано с низкой температурой электрода свечи и рабочей смеси в цилиндре. Напряжение пробоя зависит от давления сжатия в момент пробоя искрового промежутка и расстояния между электродами свечи. На величину напряжения пробоя влияет форма электродов свечи (результат электрической эрозии), при изменении которой оно увеличивается на 3-4 кВ за первые 25 тыс. км пробега автомобиля.
Величина вторичного напряжения, развиваемого системой зажигания, зависит от конструктивных и эксплуатационных факторов.
При пусковых частотах вращения коленчатого вала двигателя время замкнутого состояния контактов прерывателя достаточно велико, и сила тока в первичной электроцепи достигает максимального значения. При малой частоте размыкания контактов и большой силе тока разрыва, индуктируемого в первичной обмотке катушки, возможен пробой искрового воздушного промежутка между контактами, что вызывает ухудшение параметров искрового разряда.
Вторичное напряжение уменьшается при снижении напряжения на зажимах аккумуляторной батареи, которое обусловливается низкой температурой аккумуляторной батареи и степенью ее разряженности. Для компенсации снижения напряжения в первичную электроцепь систем зажигания у отечественных автомобилей вводится дополнительный резистор, замыкаемый накоротко в момент включения стартера.
Необходимо отметить влияние неравномерности электрострартерного прокручивания коленчатого вала на снижение вторичного напряжения систем зажигания. Вторичное напряжение падает при неравномерном прокручивании коленчатого вала на 0,2-1,5 кВ по сравнению с равномерным прокручиванием. Уменьшение вторичного напряжения возможно и при увеличении шунтирующего сопротивления и зазора между электродами зажигательной свечи. Шунтирование свечей при пуске двигателя происходит в результате переобогащения смеси и попадания между электродами влаги и остатков продуктов сгорания. Наибольшее шунтирование свечей наблюдается у роторно-поршневых двигателей (в силу конструктивных особенностей расположения свечи) и у двухтактных двигателей из-за плохой организации процесса смесеобразования и плохой очистки цилиндров от остаточных газов. Увеличить энергию искрового разряда и величину вторичного напряжения у систем зажигания можно только увеличением силы тока разрыва первичной электроцепи катушки зажигания. В классических электромеханических системах такая возможность ограничивается сроком службы контактов прерывателя. Наибольшая эксплуатационная надежность контактов имеет место при силе тока 1 А.
Проблема роста вторичного напряжения и энергии искрового разряда за счет увеличения силы тока разрыва первичной цепи решается с помощью схем контактно-транзисторных и бесконтактных систем зажигания.
Контактно-транзисторные системы зажигания обеспечивают более легкие условия работы контактов прерывателя при одновременном повышении силы тока разрыва первичной цепи.
Вторичное напряжение, развиваемое контактно-транзисторной системой зажигания двигателя ЗИЛ-508.1000400, составляет 25 кВ, что обеспечивает коэффициент запаса 1,7-1,8 (1,35 для классической системы). Сила тока в первичной цепи катушки зажигания составляет около 7 А и разрываемого контактами прерывателя — 0,7-0,9 А. Положительным качеством контактно-транзисторной системы является увеличение по сравнению с классической длительностью и энергии искрового разряда (энергия до 0,024-0,025 Дж и длительность до 2,0-2,3 мс). К недостаткам данных систем относится влияние на их характеристики напряжения в первичной цепи и л, хотя оно несколько меньше, чем у классической системы.
Лучшими системами с точки зрения пуска являются электронные бесконтактные системы с электронными или электромеханическими автоматами опережения зажигания, имеющие бесконтактное управление моментом зажигания с нормированным временем накопления энергии в магнитном поле. В таких системах время накопления энергии почти не зависит от п, что улучшает условия пуска двигателя. Энергия индуктивной фазы на пусковых режимах двигателя для отечественных электронных систем (бесконтактной и микропроцессорной) составляет от 0,03 до 0,05 Дж, а длительность разряда от 2,0 до 1,7 мс.
Широко применяются электронные системы с накоплением энергии в электростатическом поле конденсатора и коммутирующем элементе (тиристоре). Резкий рост вторичного напряжения обеспечивает малую чувствительность к шунтированию свечей зажигания. Такой характер возрастания напряжения тиристорной системы, несмотря на малую длительность индуктивной составляющей, позволяет повысить надежность воспламенения топливомасляных смесей двухтактных и роторно-поршневых двигателей, а также газовоздушных смесей газовых двигателей.
Двухтактные пусковые двигатели оборудуются системами зажигания от магнето, особенностью которых являются более низкие вторичное напряжение и энергия искрового разряда по сравнению с батарейной системой зажигания, особенно в интервале пусковых частот вращения коленчатого вала 200-300 мин-1. Для повышения коэффициента запаса по вторичному напряжению приходится повышать пусковую частоту вращения коленчатого вала, что ухудшает экономические показатели пусковой системы.
Неравномерность вращения коленчатого вала пусковых двигателей при электростартерном пуске (5 достигает 1,85-1,90) приводит к снижению вторичного напряжения на 0,3-4,5 кВ. Это необходимо учитывать при выборе параметров систем зажигания от магнето.
Улучшить пуск пусковых двигателей можно за счет применения электронных систем зажигания, минимальная частота устойчивого искрообразования которых должна составлять не более 100-150 мин
ustroistvo-avtomobilya.ru
Распределитель зажигания (трамблер) | Система зажигания
Прерыватель-распределитель зажигания — механизм, определяющий момент формирования высоковольтных импульсов в системе зажигания и используется для распределения электрического зажигания по цилиндрам карбюраторных и ранних инжекторных бензиновых двигателей внутреннего сгорания.
Распределитель зажигания типа Р107 предназначен для прерывания тока низкого напряжения в цепи катушки зажигания, распределения импульсов тока высокого напряжения по свечам цилиндров двигателя и обеспечения требуемого момента зажигания смеси в зависимости от числа оборотов и от нагрузки двигателя.
Распределитель установлен над головкой блока цилиндров двигателя в специальной втулке и закреплен в ней болтом при помощи пластины октан-корректора.
Распределитель зажигания состоит из:
прерывателя тока низкого напряжения
распределителя тока высокого напряжения
центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания
октан-корректора
Приводной вал 1 распределителя соединен с валиком масляного насоса и от него приводится во вращение.
Прерыватель распределителя состоит из стальной пластины 14 с неподвижным контактом 20, рычажка 18 прерывателя с подвижным контактом 19 и четырехгранного кулачка 4, который вращается от вала 1 распределителя и размыкает контакты гранями, набегающими на текстолитовую подушечку 21 рычажка. Поверхность кулачка смазывается пропитанным в масле фильцем 24, укрепленным на пластине прерывателя. Зазор между контактами прерывателя регулируется поворотом эксцентрика 23, установленного на пластине прерывателя. Зазор между контактами прерывателя равен 0,35—0,45 мм; усилие натяжения пружины рычажка 400—600 Г.
Параллельно контактам прерывателя включен конденсатор 22 емкостью 0,17—0,25 мкф, укрепленный на корпусе распределителя.
Валик распределителя вращается в двух скользящих подшипниках 12, запрессованных в хвостовике корпуса распределителя. Подшипник смазывается колпачковой масленкой 25.
Распределитель тока высокого напряжения состоит из бегунка (ротора) 9 с контактной пластиной 5 и крышки 6 с электродами, которые соединяются проводами с катушкой и свечами зажигания.
В центральный электрод крышки распределителя вмонтирован комбинированный уголек 8, состоящий из контактного уголька и сопротивления, служащего для подавления помех радиоприему.
Контактный комбинированный уголек под действием пружины 7 прижат к контактной пластине бегунка. Бегунок распределителя, вращаясь, передает ток высокого напряжения от катушки зажигания через центральный электрод крышки на боковые электроды и далее на электроды свечей в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя.
Центробежный регулятор опережения зажигания изменяет угол опережения зажигания в зависимости от чисел оборотов коленчатого вала двигателя. На верхнем конце валика распределителя закреплена пластина с осями грузиков. Под действием центробежной силы грузики 2 расходятся и поворачивают кулачок 4. Пружины 11 удерживают грузики в исходном положении.
При увеличении числа оборотов коленчатого вала двигателя грузики поворачивают кулачок по направлению вращения, вследствие чего обеспечивается более раннее размыкание контактов прерывателя т. е, увеличение угла опережения зажигания. При уменьшении числа оборотов коленчатого вала двигателя грузики под действием пружин перемещают кулачок в обратном направлении, и угол опережения зажигания уменьшается.
Вес грузиков и усилие натяжения пружины подобраны таким образом, чтобы обеспечивалось изменение момента зажигания в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя в следующих соотношениях:
Число оборотов вала распределителя в минуту — Угол опережения в град
500 — 5,5—8,5
900 — 9—12
1300 — 12,5—15,5
1700 — 16—19
2000 — 16—19
Вакуумный регулятор опережения зажигания изменяет угол опережения зажигания в зависимости от нагрузки двигателя. С увеличением или уменьшением нагрузки двигателя изменяется разрежение во впускной системе двигателя и соответственно в полости корпуса вакуумного регулятора, соединенной латунной трубкой со смесительной камерой карбюратора.
В корпусе вакуумного регулятора находится диафрагма 15, изготовленная из специальной ткани. Металлической тягой 17 диафрагма шарнирно соединена с пластиной прерывателя. С противоположной стороны на диафрагму нажимает спиральная пружина 16.
Когда двигатель работает с малой нагрузкой, во впускной системе создается большое разрежение, под действием которого диафрагма выгибается и тянет за собой пластину прерывателя. Пластина прерывателя поворачивается вместе с рычажком против направления вращения распределителя, и тем самым угол опережения зажигания увеличивается.
С увеличением нагрузки двигателя разрежение во впускной системе уменьшается, и пружина 16, отжимая диафрагму, поворачивает пластину прерывателя по направлению вращения распределителя. Вследствие этого угол опережения зажигания уменьшается. Усилие пружины подобрано таким образом, чтобы обеспечивалось требуемое изменение момента зажигания в зависимости от изменения нагрузки двигателя. Ниже дана характеристика вакуумного регулятора опережения зажигания:
Разрежение в мм рт. ст — Угол опережения зажигания в град
80 — 0—2
120 — 3—5,5
150 — 5,5—8
180 — 7—10
300 — 7—10
Октан-корректор предназначен для изменения угла опережения зажигания в зависимости от октанового числа бензина. Чем выше октановое число применяемого бензина, тем больше должен быть угол опережения зажигания. Угол опережения зажигания изменяют поворотом корпуса распределителя путем вращения накатных гаек 26 (отвертывая одну и довертывая другую). При этом необходимо предварительно ослабить гайку шпильки, скрепляющей между собой пластины октан-корректора.
На неподвижной пластине октан-корректора имеются обозначения плюс, т. е. опережение зажигания, и минус — запаздывание зажигания, определяющие направления перемещений стрелки подвижной пластины. Наибольший угол опережения (или запаздывания) зажигания, обеспечиваемый ручной регулировкой с помощью октан-корректора, составляет 10° относительно начальной установки (10° до в. м. т.).
После установки требуемого угла опережения зажигания накатные гайки и гайки шпильки, скрепляющей пластины октан- корректора, должны быть плотно затянуты для предотвращения самопроизвольного нарушения установки зажигания.
Регулировка зазора между контактами прерывателя. Для обеспечения нормальной работы системы зажигания зазор между контактами прерывателя должен быть отрегулирован в пределах 0,35—0,45 мм.
Порядок регулировки зазора
Снять крышку распределителя и бегунок и, медленно проворачивая пусковой рукояткой коленчатый вал двигателя, установить кулачок 4 в положение, когда зазор между контактами прерывателя будет наибольшим, т. е. когда подушечка рычага прерывателя установится на вершине грани кулачка. После этого плоским щупом проверяют зазор между контактами. Если зазор не соответствует указанной выше величине, необходимо ослабить стопорный винт и, поворачивая эксцентрик 23, установить требуемый зазор; далее закрепить винт и снова проверить зазор. Затем нужно поставить крышку на место и закрепить ее защелками 10. После регулировки зазора между контактами прерывателя нарушается правильность установки момента зажигания. Поэтому установку зажигания надо проверить и, если требуется, уточнить.
Установка момента зажигания
Момент зажигания на двигателе необходимо устанавливать следующим образом.
Вывернуть свечу первого (считая от радиатора) цилиндра и закрыть отверстие для свечи в головке блока пробкой из смятой бумаги. Далее следует открыть крышку смотрового окна на картере сцепления и медленно вращать коленчатый вал двигателя пусковой рукояткой до начала такта сжатия в первом цилиндре, которое определяют по выталкиванию бумажной пробки, закрывающей отверстие для свечи. Продолжая вращать коленчатый вал двигателя, установить поршень первого цилиндра в положение, соответствующее моменту проскакивания искры на электродах свечи (10° до в. м. т.), при котором метка МЗ на маховике (запрессованный в обод шарик) совпадает с острием штифта, закрепленного в смотровом окне картера сцепления. В этом положении коленчатого вала ослабить гайку шпильки, скрепляющей пластины октан-корректора, и установить октан-корректор в среднее положение, совместив стрелку подвижной пластины с нулевой отметкой шкалы октан-корректора. Затем гайку шпильки, скрепляющей пластины октан-корректора, плотно затянуть.
После того как двигатель и распределитель зажигания подготовлены, снимают крышку распределителя и присоединяют проверенную заранее контрольную лампу напряжением 12 е с патроном (например, переносную, прилагаемую к автомобилю) концом одного провода к клемме 3, соединенной с рычажком прерывателя, а концом другого провода — к массе. Далее, ослабив болт крепления неподвижной пластины к двигателю и включив зажигание, поворачивают корпус распределителя против часовой стрелки до замыкания контактов прерывателя, нажимают пальцем на бегунок 9 в направлении часовой стрелки (для устранения зазоров в механизме привода) и в направлении по часовой стрелке медленно поворачивают корпус распределителя до тех пор, пока не загорится контрольная лампочка.
Для проверки точности установки контактов прерывателя на размыкание нужно снять бегунок и провернуть кулачок 4 по часовой стрелке, одновременно слегка прижимая пальцем рычажок 18. При этом контрольная лампочка должна погаснуть или должно уменьшиться свечение нити. Если проверка показывает, что установка момента зажигания сделана правильно, то, не меняя положения корпуса распределителя, надо затянуть болт крепления пластины распределителя к двигателю.
Затем следует поставить на место и закрепить защелками крышку распределителя, ввернуть на место свечу первого цилиндра и вставить наконечник ее провода в гнездо клеммы крышки, расположенное над клеммой корпуса распределителя. Провода остальных свечей присоединить к распределителю в соответствии с порядком работы цилиндров (1—3—4—2), учитывая, что бегунок вращается против часовой стрелки. После этого закрыть крышку смотрового окна на картере сцепления.
Если вследствие какой-нибудь причины после установки коленчатого вала двигателя в положение, соответствующее концу такта сжатия в первом цилиндре (по метке МЗ на маховике), распределитель зажигания будет снят, то при обратной его установке нужно обеспечить правильное положение валика кулачка 4. Для этого перед установкой распределителя на двигатель надевают на кулачок бегунок и поворачивают валик так, чтобы контактная пластина бегунка была обращена точно по направлению и в сторону клеммы, служащей для присоединения провода низкого напряжения. Не меняя положения валика, вставляют распределитель в его гнездо на головке блока цилиндров и закрепляют болтом.
После установки распределителя на двигатель важно не забыть присоединить трубопровод к штуцеру камеры вакуумного регулятора. Следует иметь в виду, что установка зажигания по метке МЗ на маховике при среднем положении октан-корректора обеспечивает наивыгоднейшие мощностные и экономические показатели двигателя лишь при условии, что для его питания применяется бензин А-76.
При применении для двигателя бензина с октановым числом ниже 76, но не ниже 72, окончательно корректировать установку зажигания нужно на ходу автомобиля после предварительного прогрева двигателя до нормальной эксплуатационной температуры.
Наиболее выгодным опережением зажигания будет такое, при котором во время резкого разгона полностью нагруженного автомобиля на горизонтальной дороге с начальной скорости 30—40 км/ч на прямой передаче будут едва прослушиваться единичные детонационные стуки в цилиндрах двигателя. Если при интенсивном разгоне автомобиля стуки отсутствуют, это значит, что зажигание установлено поздно; наоборот, появление ряда последовательных отчетливых стуков свидетельствует о слишком раннем зажигании.
При необходимости некоторого корректирования установки момента зажигания используют октан-корректор. Момент зажигания необходимо устанавливать с особой тщательностью, так как даже при небольших отклонениях в установке зажигания уменьшается мощность двигателя и значительно увеличивается расход бензина.
ustroistvo-avtomobilya.ru
Система зажигания автомобиля: предназначения, устройство, принцип работы
Система зажигания авто предопределена для создания искрового разряда, распределения его по свечам зажигания и все это в подходящий момент работы мотора. В определенных моделях авто импульсы системы поступают на блок управления с помощью погружного топливного насоса. В дизельных моторах зажигание случается во время впрыска топливной смеси при такте сжатия.
Система зажигания бывает трех типов:
Контактная. Появление импульсов осуществляется в тот миг, когда контакты находятся в стадии разрыва.
Микропроцессорная. Механизм представляет собой электронный прибор, управляющий моментом воспламенения искры, а также и другими системами транспортного средства.
В двухтактных силовых агрегатах, для работы которых не нужен внешний источник питания, устанавливают системы от магнето. Магнето – это самостоятельное устройство, которое объединяет источник тока и катушку зажигания.
Все эти системы используют единый принцип для своей работы, а отличаются лишь методом образования управляющего импульса.
Строение системы зажигания:
Источник питания. Во время запуска двигателя машины источником питания служит аккумулятор, а во время его эксплуатации – генератор авто.
Замок зажигания – приспособление, благодаря которому осуществляется передача напряжения. Выключатель (замок зажигания) есть механический либо электрический.
Накопитель энергии. Это устройство, главная роль которого в накоплении и преобразовании энергии в достаточном количестве для образования разряда меж электродами свечки зажигания. В устройстве современных автомобилей применяются такие накопители: емкостные, индуктивные. Первый вид накопителя представлен в виде емкости, использующей высокое напряжение для накапливания заряда, который в виде энергии поступает в определенное время на свечку. Второй вид накопителя, то есть накопитель индуктивный имеет вид катушки зажигания. Сначала первичная обмотка подсоединяется к плюсовому полюсу, а через прибор разрыва – к минусовому. Работающее устройство разрыва способствует появлению напряжения самоиндукции в обмотке. Относительно вторичной обмотки, то в ней появляется напряжение в количестве достаточном для того чтобы пробить воздушный зазор свечки.
Свечки зажигания. Каждая свеча – это приспособление в виде изолятора из фарфора, накрученного на металлическую резьбу и имеющего два электрода, расположенные в интервале от 0,15 до 0,25 мм один от другого. Первым электродом является центральный проводник, а вторым – резьба металлическая.
Система распределения зажигания. Предназначение системы – снабжение в необходимое мгновение энергией свечки зажигания. Она состоит из: распределителя (коммутатора), а также блока управления.
Распределитель зажигания – это приспособление, распределяющее высокое напряжение по электропроводам, подсоединенным к свечкам цилиндра. Этот процесс может иметь статическую или механическую природу. Статический распределитель не имеет в своей конструкции вращающихся деталей. В этом случае катушка зажигания прикрепляется прямо к свечке, а управление процессом осуществляется не чем иным как блоком управления зажиганием. Силовой агрегат, имеющий четыре цилиндра, будет иметь в своей конструкции и 4 катушки. Высоковольтные провода в этой системе не применяются. Что касается механического распределителя зажигания, то это устройство представлено в виде вала, запуск которого осуществляется при запуске двигателя, а распространение напряжения по проводам осуществляется с помощью специального «бегунка».
Коммутатор – это электронное приспособление, которое применяется для создания импульсов, приводящих в действие автотрансформатор (катушку).
Блок управления системой зажигания существует в виде микропроцессорного механизма, который устанавливает тот момент, когда нужно подать импульс в катушку. При этом учитываются показатели лямбда-зондов, коленвала, распредвала, температурные показатели.
Особенность функционирования
Система зажигания классическая функционирует следующим образом. Кулачки, активировавшиеся с помощью обращения вала привода трамблера, создают «разрыв», передаваемый на первичную обмотку авторансформатора заряд в размере 12 вольт. После исчезновения напряжения в обмотке образовывается ЭДС самоиндукции, а в обмотке вторичной зарождается напряжение в размере около 30 тысяч вольт. Далее высокое напряжение появляется в распределителе, а потом расходится на свечки в том количестве, которое требуется во время периода работы силового агрегата. В этом случае такого напряжения вполне достаточно для того чтобы пробить искровым зарядом зазор воздуха между электродами свечек зажигания.
Для полного перегорания топлива необходим процесс опережения зажигания. Учитывая то, что топливная смесь перегорает не сразу, ее нужно зажечь немного заранее. Миг подачи искры должен быть четко отрегулирован, ведь в случае несвоевременного зажигания может иметь место потеря мощности двигателя, повышенная детонация.
qvarto.ru
Контактно-транзисторная система зажигания автомобилей | Система зажигания
Для увеличения долговечности контактов прерывателя и обеспечения бесперебойного зажигания в настоящее время на автомобилях ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, ЗИЛ-131А устанавливают контактно-транзисторную систему зажигания. Она состоит из аккумуляторной батареи GВ, включателя зажигания ВЗ, блока добавочных резисторов С.Э-107, транзисторного коммутатора ТК-102, катушки зажигания Б-114, прерывателя-распределителя Р4-Д для автомобилей ЗИЛ или Р13-Д для ГАЗ-53А (без конденсатора) и свечей зажигания.
Блок добавочных резисторов ограничивает ток в катушке и состоит из двух резисторов R3 и R4 . Резистор 3 при пуске двигателя закорачивается.
Рис. Схема контактно-транзисторной системы зажигания
Катушка зажигания маслонаполненная. Она имеет повышенный коэффициент трансформации и пониженную индуктивность первичной обмотки Один конец вторичной обмотки соединен с корпусом катушки.
Основное назначение транзисторного коммутатора — включение и выключение тока низкого напряжения в первичной обмотке индукционной катушки.
Контакты прерывателя Пр служат для управления транзисторным коммутатором (отпирания и запирания транзистора).
В транзисторном коммутаторе установлены:
мощный германиевый транзистор
первичная обмотка W1 которого соединена с базой транзистора и прерывателем
вторичная обмотка W2, зашунтированная резистором R2, соединенная с эмиттером транзистора
конденсатор С1 с резистором R1
кремниевый стабилитрон V3 с германиевым диодом V2
электролитический конденсатор С2
При включенном зажигании и замкнутых контактах прерывателя через транзистор текут два тока:
Ток управления течет по цепи: «+» аккумуляторной батареи, выключатель зажигания, добавочные резисторы R3 и R4, первичная обмотка индукционной катушки, переход эмиттер — база транзистора, первичная обмотка импульсного трансформатора, контакты прерывателя, «масса» двигателя, минусовая клемма аккумуляторной батареи. Ток управления, проходя в прямом направлении через эмиттерный переход и базу, отпирает транзистор (резко уменьшает сопротивление коллекторного перехода) и открывает путь основному току первичной обмотки индукционной катушки.
Основной ток первичной обмотки течет от плюсовой клеммы аккумуляторной батареи через выключатель зажигания, добавочные резисторы, первичную обмотку катушки, эмиттерный и коллекторный переходы транзистора и далее на «массу» и «—» аккумуляторной батареи.
В момент размыкания контактов прерывателя ток в цепи управления транзистором исчезает и сопротивления эмиттерного и коллекторного переходов резко увеличиваются, при этом транзистор запирается и выключает ток первичной обмотки индукционной катушки. Исчезающее магнитное поле первичной обмотки индукционной катушки создает во вторичной обмотке высокое напряжение, которое через распределитель подводится к свече зажигания.
Импульсный трансформатор ИТ служит для ускорения запирания транзистора при размыкании контактов прерывателя. В момент размыкания контактов исчезающее магнитное поле первичной обмотки трансформатора ИТ пронизывает витки вторичной обмотки ИТ и индуктирует в них ЭДС, которая создает на эмиттерном переходе транзистора обратное (отрицательное) напряжение, способствующее быстрейшему запиранию транзистора.
Для предохранения транзистора от нагревания и пробоя токами самоиндукции первичной обмотки индукционной катушки, возникающими при запирании транзистора, предусмотрены цепи защиты. Цепь С1, R1 поглощает энергию самоиндукции и отводит ее в виде тепла через алюминиевые теплоотводы. Токи самоиндукции заряжают конденсатор, затем происходит затухающий колебательный разряд его через первичную обмотку индукционной катушки. Этим увеличивается продолжительность искрового разряда между электродами свечей.
Цепь, состоящая из диода V2 и стабилитрона V3, предохраняет транзистор от перенапряжения и пробоя токами самоиндукции первичной обмотки катушки.
Для лучшего отвода тепла корпус прибора отлит из алюминиевого сплава с ребристой поверхностью, а транзистор и элементы цепей защиты (С1 R1, V2, V3) закреплены на теплоотводах, соединенных с корпусом. Транзистор с элементами цепей защиты залиты эпоксидной смолой.
Плюсы контактно-транзисторных систем зажигания:
большие выходные напряжения за счёт увеличения силы тока в первичной обмотке и меньшая электрическая нагрузка на контакты прерывателя
зазор между электродами свечей увеличен до 0,85…1,0 мм, что даёт возможность работать на обеднённых рабочих смесях и за счёт этого уменьшить токсичность выхлопных газов
облегчённый пуск и повышенная надёжность работы двигателя на малых и больших частотах вращения
большая долговечность контактов прерывателя
средние эксплуатационные расходы топлива ниже
ustroistvo-avtomobilya.ru
Устройство и принцип работы батарейного зажигания
Развернутая схема батарейного зажигания показана на рисунке. Она представляет собой типичную автомобильную однопроводиую систему соединения источников тока с потребителями, когда вторым проводом служит металлическая масса агрегатов самого автомобиля. Источники питания — генератор и аккумуляторная батарея — обычно включаются параллельно. При пуске и на режиме работы с малыми оборотами вала питание осуществляется от батареи, а на средних и больших скоростях включается генератор, который питает потребителей тока и одновременно обеспечивает подзарядку аккумулятора 22.
Своевременное подключение того или иного источника питания и поддержание необходимого режима работы системы при изменении оборотов вала достигается с помощью двух реле, регулирующих напряжение и ограничивающих силу тока в сети и реле обратного тока, которое защищает батарею от разрядки через якорь генератора, что опасно также и для последнего. Все три реле обычно объединяют в один прибор, называемый реле-регулятором.
Пусковой электродвигатель постоянного тока (стартер), обеспечивающий проворачивание коленчатого вала, не относится к элементам системы зажигания, но электромагнитный включатель его (тяговое реле) входит в сеть зажигания и управляется через замок (выключатель) 15. Связано со стартером и устройство для закорачивания добавочного сопротивления 18 катушки зажигания. Сила тока, потребляемого стартером, при пуске двигателя возрастает до 200—500 а и более. Поэтому аккумуляторная батарея для автомобилей подбирается в зависимости от мощности стартера с учетом специфики ее работы. А так как большие разрядные токи при относительно умеренном падении напряжения на зажимах лучше Других выдерживают свинцовые (кислотные) аккумуляторы, то эти так называемые стартерные батареи в основном и применяются для систем зажигания автомобилей. Плюсовая клемма их соединяется с сетью, а минусовая — на массу (в старых моделях автомобилей на массу соединяли клемму со знаком плюс).
Рис. Схема батарейного зажигания 8-цилиндрового двигателя
Катушка зажигания 14 представляет собой сердечник, набранный из отдельных пластин трансформаторного железа, изолированных друг от друга окалиной, и двух обмоток: толстой (d=0,72 мм) первичной 13 с небольшим числом витков и тонкой (d=0,07 мм) вторичной 12 с большим числом витков. Первичная обмотка одним концом через клемму Р соединена с клеммой 11 прерывателя, а другим — через клемму ВК, добавочное сопротивление 18, клемму ВКБ и контакты 16, 17 замка 15 с источником тока. Вторичная обмотка 12 одним концом присоединена к первичной, а вторым — выведена к разносной пластине 4 бегунка (ротора) распределителя через его центральный ввод.
Прерыватель тока низкого напряжения имеет два контакта: неподвижный 7 и подвижный 8. Первый из них приклепан к стойке (наковальне), соединенной с массой, а второй закреплен на рычажке (молоточке) 10, изолированном от массы. Молоточек нагружен пластинчатой пружиной и соединен с клеммой 11 сети зажигания. Размыкание контактов осуществляется кулачком 6, скорость вращения которого в четырехтактных двигателях в два раза меньше скорости вращения коленчатого вала. Вследствие вращения кулачка 6 контакты 7 и 8 периодически размыкаются и замыкаются.
Когда зажигание включено и контакты прерывателя замкнуты, ток от плюсовой клеммы батареи 22 идет через зажим 19, выключатель зажигания 15 и добавочное сопротивление 18 в первичную обмотку катушки 14. Далее на замкнутые контакты прерывателя и массу, по которой он возвращается к минусовой клемме батареи 22, как показано стрелками на проводах схемы. В результате прохождения тока по первичной обмотке 13 в катушке возникает магнитное поле, силовые линии которого замыкаются через ее сердечник и пронизывают витки обеих обмоток. При замкнутых контактах магнитное поле постоянно и ток во вторичной обмотке не индуктируется. Но в момент размыкания контактов силовые линии исчезающего магнитного поля пересекают витки обмоток, вследствие чего в них индуктируется ток, величина электродвижущей силы которого пропорциональна скорости изменения магнитного потока. Число витков вторичной обмотки подбирают так, чтобы общая э. д. с. тока достигала в ней 18 тыс. в и гарантировала пробой искрового зазора между электродами свечи.
Ток высокого напряжения из вторичной обмотки 12 по центральному проводу высокого напряжения, как показало пунктирными стрелками на схеме, через подавителыюе сопротивление 5 поступает на разносную пластину 4 бегунка распределителя, проскакивает в виде искры на соответствующий (ближайший) неподвижный электрод 3 и через сопротивление 2 поступает на центральный электрод свечи L откуда, пробивая искровой промежуток, проскакивает на боковой ее электрод и через массу автомобиля, батарею 22, выключатель 15, сопротивление 18 по первичной обмотке 13 возвращается во вторичную обмотку 12.
При размыкании контактов прерывателя и исчезновении магнитного потока в сердечнике катушки зажигания в первичной обмотке возникает ток самоиндукции, э. д. с. которого достигает 200—300 в. Ток самоиндукции имеет при этом одинаковое направление с первичным током, что затягивает время его исчезновения и вызывает появление дуги между контактами прерывателя. Образование «мостика» между контактами не только снижает скорость убывания тока в первичной цепи, но вызывает еще и быстрое обгорание контактов, нарушая работу системы зажигания. Чтобы устранить вредное действие э. д. с. самоиндукции, параллельно контактам прерывателя включают конденсатор 9.
Конденсатор выполняется из двух тонких алюминиевых лент (обкладок), изолированных друг от друга специальной бумажной лентой и скатанных в трубочку. Одна из обкладок присоединяется к металлическому кожуху конденсатора, а вторая выводится на изолированный контакт 11 прерывателя-распределителя. При размыкании контактов ток самоиндукции из первичной обмотки отводится в конденсатор и заряжает его. Вследствие этого образование дуги почти полностью устраняется, а скорость убывания тока в первичной обмотке резко возрастает. Разряжается конденсатор через первичную обмотку при разомкнутых контактах.
Конденсаторы трудно герметизировать, а в случае проникновения влаги и пробоя их система зажигания прекращает работу. Чтобы повысить надежность системы, в последнее время стали применять самовосстанавливающиеся конденсаторы. Они представляют собой свернутые в рулончик две полоски бумаги, одна сторона которых наметаллизирована слоем цинка толщиной около 1,5 мкм. При пробое бумаги тепло дуги испаряет с нее металл, поэтому вблизи повреждения она очищается от покрытия и электрическая прочность конденсатора восстанавливается. Такие конденсаторы имеют сравнительно небольшие габариты и могут размещаться внутри корпуса прерывателя-распределителя.
Добавочное сопротивление 18 чаще всего применяют в системах зажигания напряжением 12 е. Изготовляют его из тонкой нихромовой или никелевой проволоки в виде спирали п включают последовательно с первичной обмоткой катушки. При пуске двигателя стартером, когда падение напряжения на зажимах батареи неизбежно, сопротивление автоматически отключается с помощью пружинной контактной пластины 20 и подвижного контакта 21, вмонтированных в тяговое реле стартера. Благодаря этому ток от батареи подводится непосредственно к клемме ВК катушки зажигания 14 и рабочее напряжение в ее обмотках повышается, что особенно необходимо для успешного пуска холодного двигателя, когда требуется повышенное пробивное напряжение на электродах свечи.
Добавочное сопротивление может быть использовано также в качестве вариатора, обеспечивающего автоматическое регулирование сопротивления первичной цепи зажигания при изменении числа оборотов вала двигателя. С этой целью спираль изготовляют из тонкой стальной проволоки, которая легко прогревается до высокой температуры, и сопротивление ее возрастает. А так как время замкнутого состояния контактов прерывателя изменяется обратнс пропорционально скорости вращения вала, то с уменьшениек оборотов нагрев спирали, а следовательно, ее сопротивление и общее сопротивление цепи повышаются, а по мере увеличения оборотов вала — снижаются. В результате сила тока в первичной цепи возрастает на больших оборотах вала и уменьшается на малых, чте предохраняет катушку зажигания от перегрева.
