Ремонт и обслуживание

Виды и назначение систем зажигания автомобиля

Сергей Василенков от 13-03-2024, 22:30 Просмотров: 597 2

Система зажигания играет главную роль в функционировании двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Без нее мотор не сможет завестись и работать должным образом. Главная задача этой системы - обеспечить правильное воспламенение топлива и воздуха, поступающих в цилиндры, точно в срок. Стабильный интервал образования вспышки гарантирует плавность хода, экономичность, экологичность машины.

Эта статья подробно разберет устройство, принцип действия всех видов систем зажигания в автомобилях. Она познакомит с их основными компонентами, особенностями работы и взаимодействия. Будут рассмотрены преимущества, недостатки каждого типа, что поможет лучше понять, как функционирует двигатель автомобиля. Информация окажется полезной не только начинающим, но и всем водителям, желающим расширить свои знания об устройстве машины. Понимание принципов работы зажигания позволит вовремя заметить неполадки, предотвратить поломки.

Принцип действия и устройство

В традиционной системе зажигания задействован ряд компонентов, которые работают слаженно, чтобы обеспечить своевременное появление искры на свечных электродах. Сердце этой системы - аккумуляторная батарея, которая служит источником электричества для всех потребителей в автомобиле. Когда водитель поворачивает ключ в замке, контакты замыкаются, электроэнергия начинает идти по проводам к катушке.

Устройство системы зажигания автомобиляУстройство системы зажигания автомобиля
Устройство зажигания

Катушку называют бобиной. Она накапливает, преобразует электрическую энергию. Внутри корпуса размещена пара обмоток. Когда ток протекает по первичной обмотке, он создает сильное электромагнитное поле. Затем по команде системы управления подача тока прекращается. Магнитное поле "схлопывается", образует во вторичной обмотке высокое напряжение. Вольтаж поднимается до 30-34 тысяч вольт.

Мощный импульс поступает в распределитель (трамблер). Узел нужен для "раздачи" искры между цилиндрами. Распределитель вращается синхронно с коленвалом, что дает возможность точно "дозировать" электроток.

Получив высоковольтный импульс, свеча формирует между своими электродами мощный искровой разряд. Эта искра воспламеняет сжатую в цилиндре смесь бензина и воздуха. Пламя стремительно распространяется по камере сгорания, вызывая резкий скачок давления, температуры. Под действием расширяющихся газов поршень устремляется вниз, проворачивая коленчатый вал. Так возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращение вала, передается на колеса автомобиля, приводя его в движение.

Аккумуляторная батарея, катушка, конденсатор, трамблер и свечи - вот что непосредственно входит в систему автомобильного зажигания. Они работают в тесной взаимосвязи, обеспечивают появление искровых разрядов в нужное время.

Влияние угла опережения зажигания

Инженеры при проектировании силовых агрегатов точно подбирают время, когда искра должна "проскочить" в камере сгорания. Этот период называют углом опережения зажигания (УОЗ). Параметр определяет, насколько раньше или позже надо подать ток на свечу относительно ВМТ - верхней мертвой точки.

Как работает воспламенение смеси при зажиганииКак работает воспламенение смеси при зажигании
Процесс воспламенения смеси

ВМТ - это положение поршня, при котором он достигает самой высокой точки в цилиндре. Казалось бы, логично поджигать топливно-воздушную смесь именно в этот момент. Но на практике искра должна появляться чуть раньше, с некоторым опережением. Это связано с тем, что процесс сгорания топлива занимает время. Если поджечь смесь точно в ВМТ, то пик давления газов придется на тот момент, когда поршень уже пойдет вниз. В результате силовой агрегат будет работать неэффективно, часть энергии сгорания топлива пропадет впустую.

Поэтому угол подбирают так, чтобы максимум давления в камере сгорания приходился на старт рабочего хода поршня, когда он только начинает двигаться вниз из ВМТ. Стандартный угол составляет 11-14 градусов поворота коленвала до поступления поршня в ВМТ. Но этот параметр не постоянный. Он может меняться в зависимости от режима работы мотора, его оборотов, нагрузки, качества топлива. Система управления двигателем постоянно отслеживает эти факторы, динамически корректирует угол опережения, чтобы обеспечить хорошую отдачу, приемистость мотора.

Если угол опережения установлен неправильно, это может привести к серьезным проблемам. Слишком раннее зажигание вызывает детонацию - взрывное сгорание топлива, которое буквально бьет по поршню, постепенно разрушая двигатель. Слишком позднее зажигание приводит к потере мощности, перегреву мотора, повышенному расходу топлива.

Виды систем зажигания автомобиля

Основной параметр для всех видов зажигания - ширина зазора между центральным и боковым электродами свечи. Он влияет на качество искрообразования и детонацию смеси в камерах сгорания. Если зазор отличается от рекомендованного производителем значения, возникают проблемы с воспламенением топливовоздушной смеси.

Зазор свечи зажиганияЗазор свечи зажигания
Зазор между боковым и центральным электродом

При слишком маленьком зазоре искра получается слабой, недостаточной для надежного поджига топлива. Смесь воспламеняется не полностью, часть ее догорает уже во время такта выпуска. Это приводит к потере мощности, повышенному расходу бензина, нестабильным холостым оборотам, перебоям в работе мотора. Увеличенный зазор заставляет катушку зажигания вырабатывать более высокое напряжение, чтобы пробить его, создать искру. Из-за этого катушка и другие компоненты испытывают повышенные нагрузки, что сокращает срок их службы. Искра становится короткой, а процесс воспламенения - неэффективным.

Оптимальный зазор свечи обеспечивает мощную искру правильной формы. Она эффективно поджигает смесь в нужный момент, способствуя ее быстрому, полному сгоранию. В результате двигатель развивает максимальную мощность при низком расходе топлива. Он стабильно работает на всех режимах. Величина зазора указана в руководстве по эксплуатации автомобиля. Обычно она составляет 0,7-1,1 мм в зависимости от типа двигателя и свечей. Проверять, регулировать зазор надо при каждом ТО или замене свечей, используя металлический щуп. Это несложная процедура, которая сильно влияет на эффективность, общее состояние мотора. Есть 4 вида зажигания.

Контактное

Исторически первая - контактная система зажигания. Она появилась на заре автомобилестроения и работала по механическому принципу - за прерывание искрообразования отвечали металлические контакты. Они размыкались при воздействии выступов во время вращения кулачка трамблера.

Контактное зажиганиеКонтактное зажигание
Контактная система

Принцип действия аналогичен тому, что характерен для традиционного зажигания. Ток аккумулятора после поворота ключа идет на первичную обмотку, генерирует магнитное поле. После выключения питания во вторичной обмотке возникают мощные импульсы высокого напряжения. Они поступают в распределитель, а затем на бронепровода. Оттуда ток идет на электрод свечи, появляется искра. Трамблер равномерно распределяет ток между цилиндрами.

Центробежный регулятор во время вращения устанавливает нормальные углы опережения зажигания, чтобы искра попала точно в цель. Чем выше обороты, тем больше углы. Контактная система простая. Она надежна, не зависит от показаний датчиков. Но есть узкое место - контакты в трамблере. Они стачиваются, обгорают, окисляются. Результат - потеря устойчивости работы силового агрегата. Поэтому надо регулярно менять бегунки в распределителе, следить за состоянием контактов. Если механика выходит из строя, остается только менять трамблер на новый.

Контактно-транзисторное

Автомобильные инженеры решили убрать главные недостатки контактного зажигания - быстрое выгорание контактов и недостаток искрообразования на восьмицилиндровых моторах. Так появилась контактно-транзисторная система. В ней транзисторный коммутатор защищает цепь от перегрузки. Он отвечает за выравнивание импульсов в цепи первичной обмотки бобины.

Контактно-транзисторное зажиганиеКонтактно-транзисторное зажигание
Контактно-транзисторная система

По контактам трамблера протекает лишь слабый ток управления. Основной электрический импульс идет через транзистор коммутатора. Такой подход продлевает срок службы системы. Контакты не обгорают из-за постоянного "проскакивания" искры, они защищены от сильного нагрева, окисления. Принцип работы системы прост. Когда ключ поворачивается в замке, на коммутатор поступает управляющий сигнал. Транзистор открывает цепь, ток идет на первичную обмотку катушки. Появляется электромагнитное поле, а потом коммутатор перекрывает питание. Во вторичной обмотке бобины образуется высокое напряжение.

Применение транзисторного коммутатора позволило увеличить мощность искры, что улучшило воспламенение топливо-воздушной смеси и повысило КПД двигателя. Благодаря более мощной искре стало возможным увеличить зазор между электродами свечей, сделав их менее чувствительными к загрязнению, обгоранию. В остальном контактно-транзисторная система аналогична обычной контактной: прерыватель, распределитель, регуляторы угла опережения, свечи, провода высокого напряжения остались без изменений. Такая система долгое время применялась на автомобилях. Но из-за наличия механического распределителя она тоже постепенно уступила место полностью электронным компонентам.

Бесконтактное

Бесконтактная система стала следующим шагом в развитии автомобильного зажигания. Ее главное отличие от предыдущих типов - полное отсутствие механических контактов в прерывателе. Вместо них используют электронные датчики, управляющие коммутатором.

Бесконтактное зажигание автомобиляБесконтактное зажигание автомобиля
Бесконтактная система

Есть три типа датчиков: индуктивный, эффекта Холла и оптический. Индуктивный датчик - катушка с магнитным сердечником. При вращении рядом с ним зубчатого диска в катушке индуцируются импульсы напряжения, которые поступают на коммутатор. Датчик Холла реагирует на изменение магнитного поля. Рядом с ним вращается диск с прорезями, при прохождении которых магнитное поле меняется, датчик вырабатывает сигнал. Оптический датчик работает аналогично, но реагирует на изменение светового потока, прерываемого вращающимся диском.

Сигналы от датчика поступают на электронный коммутатор, который переключает первичную цепь катушки. Когда сигнал от датчика есть, коммутатор открывается. Он пропускает ток через первичную обмотку. Когда сигнал пропадает, коммутатор запирается, ток резко прерывается. Во вторичной обмотке индуцируется высокое напряжение.

Бесконтактная система лучше контактных аналогов. Отсутствие механических контактов повышает надежность, долговечность. Искрообразование не зависит от состояния контактов и стабильно во всем диапазоне работы двигателя. Электронный коммутатор способен работать с большими токами, что позволяет получить более мощную искру на свечах. Недостатком бесконтактной системы становится более высокая сложность и стоимость по сравнению с контактными. Электронные компоненты более чувствительны к влаге, вибрации, перепаду температур. Бесконтактное зажигание успешно применяют на многих автомобилях. Оно остается эффективным, надежным решением.

Электронное

Электронные и микропроцессорные системы зажигания - наиболее современные, технологичные типы. Они полностью избавлены от механических узлов и управляются электронным блоком управления (ЭБУ) двигателя.

Электронное зажиганиеЭлектронное зажигание
Электронная система

В электронной системе зажигания момент искрообразования определяется по сигналам датчиков положения коленчатого и распределительного валов. Датчики фиксируют положение поршней в цилиндрах, передают информацию в ЭБУ. На основе этих данных, а также показаний других датчиков (температуры двигателя, массового расхода воздуха, положения дроссельной заслонки), ЭБУ рассчитывает оптимальный угол опережения зажигания. Он посылает управляющий сигнал на силовой ключ - транзистор или тиристор, который коммутирует первичную цепь катушки.

Микропроцессорная система отличается еще большей гибкостью, адаптивностью. Благодаря большому количеству датчиков и высокой производительности процессора, она способна в реальном времени анализировать много параметров работы ДВС, условий движения автомобиля. Это скорость, нагрузка, детонация, состав топливовоздушной смеси. На основе этого анализа система непрерывно корректирует угол опережения зажигания, добиваясь оптимального сгорания топлива на каждом цикле работы двигателя.

В электронных системах могут быть одна катушка и распределитель высокого напряжения, как в традиционных. Альтернатива - индивидуальные катушки на каждый цилиндр. В последнем случае получается система без распределителя, где каждая катушка управляется независимо по сигналу ЭБУ. Это позволяет еще более точно дозировать энергию искрообразования для каждого цилиндра.

Преимущества электронных и микропроцессорных систем зажигания - высокая точность управления, адаптивность к режимам работы двигателя, возможность интеграции с другими электронными компонентами автомобиля. Они обеспечивают оптимальные характеристики двигателя по мощности, экономичности, токсичности отработавших газов. Недостатки - высокая сложность и стоимость, необходимость специального диагностического оборудования для обслуживания, ремонта. Но несмотря на это, сегодня большинство автомобилей оснащают электронными системами как наиболее современными, перспективными.

Типичные неисправности системы зажигания

Система зажигания двигателя состоит из многих компонентов, каждый из которых может стать источником проблем. Наиболее часто встречаются неисправности свечей - загрязнение, прогорание электродов, трещины в изоляторе, неправильный зазор. Они приводят к пропускам воспламенения. Силовой агрегат трудно запустить, он "троит" под нагрузкой и на холостых.

Еще одно слабое место - бронепровода. Со временем их изоляция трескается, разрушается, провода начинают "пробивать" на массу, что вызывает пропуски искрообразования. Визуально это можно заметить по характерному потрескиванию, искрению в подкапотном пространстве в темноте.

Катушка тоже может выходить из строя. Обычно это происходит из-за межвитковых замыканий в обмотках или пробоя изоляции. Бобина перестает вырабатывать высокий вольтаж. Искра пропадает. ДВС теряет мощность, начинает "троить" и глохнуть. В контактных системах частой проблемой становится износ, прогар контактов прерывателя. Они покрываются нагаром, окисляются, нарушается зазор между ними. В результате искра становится слабой и нестабильной, мотор начинает "плавать" на низких оборотах, при разгоне.

В электронных системах зажигания причиной неисправностей становятся сбои в работе датчиков и ЭБУ. Загрязненные или поврежденные датчики выдают некорректные сигналы, ЭБУ неправильно рассчитывает момент зажигания. Результат - пропуски искрообразования, детонация, потеря мощности, повышенный расход топлива.

Чтобы избавиться от проблем с системой, необходимо своевременно проводить ее диагностику, обслуживание. Надо регулярно менять свечи и провода, следить за состоянием контактов прерывателя, проверять работу датчиков. При первых признаках неполадок лучше обращаться в автосервис для углубленной диагностики, ремонта. Только так можно обеспечить стабильную, эффективную работу двигателя автомобиля.

Похожие публикации


Пропала искра на автомобиле: причины и методы диагностики Отсутствие искры на свече зажигания характеризуется несколькими признаками. В этой статье мы расскажем, как проверить искру на свече, найти и устранить неисправность.
Микропроцессорная (электронная) система зажигания: назначение, принципы построения и работы В чем суть микропроцессорной (электронной) системы зажигания? На каком принципе работает система? Как может комплектоваться МПСЗ?

Комментарии0

Комментариев к статье "Виды и назначение систем зажигания автомобиля" пока нет.

Добавить комментарий