Виды, устройство и принцип работы системы зажигания

Схема устройства контактной системы батарейного зажигания:

а) схема; б) положения ключа выключателя зажигания и стартера; 1 – рычажок прерывателя; 2 – подвижный контакт; 3 – неподвижный контакт; 4 — кулачок; 5 – прерыватель низкого напряжения; 6 — конденсатор; 7, 14, 23 – провода; 8 – выключатель зажигания; 9 – добавочный резистор; 10 – первичная обмотка; 11 – вторичная обмотка; 12 – катушка зажигания; 13 — магнитопровод; 15 – выключатель добавочного резистора; 16 — амперметр; 17 – аккумуляторная батарея (АКБ); 18 – выключатель электродом; 19 – ротор с электродом; 20 — распределитель; 21, 24 – подавительные резисторы; 25 – свеча зажигания; 26 – ключ выключателя зажигания.

Контактная система батарейного зажигания состоит изаккумуляторной батареи 17, катушки зажигания 12, прерывателя 5 низкого напряжения с конденсатором 6, распределителя импульсов высокого напряжения 20, свечей зажигания 25, выключателя зажигания 8, амперметра 16. Прерыватель 5 имеет два контактанеподвижный 3 соединенный с массой и подвижный 2, расположенный на рычажке 1 и соединенный с проводом 7 с первичной обмоткой 10 катушки зажигания. В прерывателе установлен вращающийся валик с кулачком 4, при помощи которого размыкаются контакты. В системе зажигания в качестве источника электрического тока используется генератор переменного тока.

При замыкании контактов прерывателя ток от АКБ проходит по первичной обмотке катушки зажигания, создавая вокруг нее магнитное поле.

Цепь низкого напряжения следующаяположительный вывод АКБ 17 – амперметр 16 – выключатель зажигания 8 добавочный резистор 9 – первичная обмотка 10 — провод 7 – подвижный контакт 2 – неподвижный контакт 3 – масса – выключатель 18 цепи АКБ – отрицательный вывод АКБ.

При размыкании контактов прерывателя обесточивается первичная обмотка катушки зажигания и резко уменьшается магнитное поле. Магнитный поток исчезающего поля пересекает витки вторичной и первичной обмоток, при этом индуктируется электродвижущая сила (ЭДС) высокого напряжения во вторичной и ЭДС самоиндукции в первичной обмотках. Возникающие во вторичной обмотке импульсы высокого напряжения подводятся к свечам зажигания в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Вращающийся ротор 19 своим электродом распределяет импульсы высокого напряжения по электродам крышки распределителя. Частота вращения ротора в 2 раза меньше частоты вращения коленчатого вала и, таким образом, совпадает с частотой вращения кулачка прерывателя.

Положение пластины ротора напротив каждого из электродов крышки распределителя соответствует разомкнутому состоянию контактов прерывателя.

Цепь высокого напряжениявторичная обмотка11 – провод 14 высокого напряжения – подавительный резистор 21 – электрод ротора 19 – один из электродов крышки распределителя 20 – провод 23 — подавительный резистор 24 – свеча зажигания 25 – центральный электрод свечи – боковой электрод свечи – масса – выключатель 18 цепи АКБ – отрицательный вывод АКБ 17 – положительный вывод АКБ 17 – амперметр 16 — выключатель зажигания 8 – добавочный резистор 9 – первичная обмотка 10 – вторичная обмотка катушки зажигания 12.

В первичной обмотке ток самоиндукции возникает при замыкании контактов прерывателя. Ток самоиндукции замедляет процесс исчезновения тока в первичной обмотке, нежелательно, так как при размыкании контактов увеличивается период искрообразования между ними, снижаются эффективность и надежность системы зажигания. Параллельно контактам прерывателя включен конденсатор 6. В момент размыкания цепи низкого напряжения конденсатор заряжается током самоиндукции, а затем при разомкнутых контактах разряжается через первичную обмотку.

Выключатель зажигания 8 необходим для остановки работающего двигателя размыканием первичной обмотки катушки зажигания. Он нужен и для включения зажигания перед пуском двигателя. Ключ 26 выключателя зажигания может занимать четыре положения 0 – зажигания выключено; 1 – зажигание включено; 2 – включены зажигание и стартер; 3 – подведено питание к радиоприемнику. В положении 0 ключ можно вставить и вынуть из замка зажигания. После пуска двигателя ключ выключателя зажигания переводят в положение 1.

Выключатель 18 цепи АКБ нужен для отключения батареи от массы при выполнении электротехнических работ и для остановки автомобиля на длительное время. Выключатель 18 защищает электрооборудование от короткого замыкания или от пожара при неисправной проводке, а также позволяет отключить батарею от всех потребителей электрической энергии, непосредственно не отсоединяя провода, отходящие от нее. В этом случае остается включенным аварийное освещение – плафон кабины и розетка переносной лампы.

Каким может быть коммутатор в автомобиле?

Современные
коммутаторы эффективны и надежны благодаря
микропроцессорам. Сейчас в магазинах продают разные модели. Все коммутаторы
можно поделить на:

1. Транзисторные. Имеют контакты, которые могут обгореть или просто
   износиться. Это значит, что срок службы у них небольшой.
2. Тиристорные. Похожи на транзисторные, но имеют одно отличие —
   высокое напряжение возникает в конденсаторе. Когда система активируется,
   конденсатор подключается к катушечной обмотке. При следующем разряжении возникает
   искра.
3. Гибридные. Здесь есть кулачковый трамблер. Электронная часть
   включает в себя коммутатор и катушку. Это гибрид электроники и механики. За
   счет электронных элементов этот узел надёжнее и экономичнее. Датчики здесь
   заменены кулачками, подсоединяются они просто. Конструкция удобна — ведь
   когда свитч выходит из строя, можно переключиться на старую катушку. Потом
   запускается кулачковое зажигание.
4. Бесконтактные — самые эффективные устройства. Их параметры намного
   выше показателей коммутаторов другого типа. С началом применения
   электроники производители начали отказываться от контактов — сигналы стали
   передаваться от датчика Холла.

Датчики
сыграли роль в улучшении процесса образования искры — перебои прекратились, погрешность
воспламенения горючего в правом цилиндре уменьшилась. Проблема зависимости угла
опережения от частоты оборотов двигателя осталась, но и она была решена при
помощи микроконтроллерной системы. Устройства, в которые она интегрирована,
получают сигнал с датчика на вход Х1. Здесь его обработкой занимается
микроконтроллер, определяющий момент активации и деактивации катушки.

Кстати, на машинах российского производства
бесконтактники впервые были установлены на ВАЗ 2108.

Устройство

Принцип работы системы зажигания заключается в накоплении и преобразовании катушкой зажигания низкого напряжения (12В) электрической сети автомобиля в высокое напряжение (до 30000В), распределении и передаче высокого напряжения к соответствующей свече зажигания и образовании в нужный момент искры на свече зажигания.
В работе системы зажигания можно выделить следующие этапы: накопление электрической энергии, преобразование энергии, распределение энергии по свечам зажигания, образование искры, воспламенение топливно-воздушной смеси.

Механический прерыватель осуществляет непосредственное управление процессом накопления (первичной цепью) и отвечает за замыкание/размыкание питания первичной обмотки. Контакты прерывателя можно увидеть, заглянув под крышку распределителя. Пластичная пружина подвижного контакта прижимает его к недвижимому контакту. Их размыкание выполняется только на короткий срок, а конкретно, в момент, когда набегающий кулачок валика привода оказывает давление на молоточек подвижного контакта.

К контактам подключен конденсатор, который не даёт им обгорать. Электроразряд поглощается и искрение уменьшается. Параллельно в цепи создаётся низкое напряжение обратного тока, которое положительно сказывается на исчезновении магнитного поля.

Прерыватель находится в корпусе распределителя зажигания, и это части классической системы зажигания.

Ещё один важный узел – центробежный регулятор опережения зажигания, механизм, предназначенный для автоматического изменения угла опережения зажигания в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя.

Центробежный регулятор размещён внутри корпуса прерывателя-распределителя.

Как правило, он работает совместно с вакуумным регулятором, оба являются составной частью прерывателя-распределителя. Называется он центробежным от вида силы, использующейся для реализации изменения опережения.

На приводном валу прерывателя расположена пластина, на которой размещены два грузика. Грузики свободно сидят на осях и стянуты пружинами. Причём пружины обладают разной жёсткостью, что необходимо для предотвращения резонанса. При этом, кулачок прерывателя и планка с двумя продольными прорезями надеты на верхнюю часть приводного валика. В продольные прорези планки входят штифты грузиков.

Вращение передаётся от приводного валика к кулачку через грузики, штифты и планку с прорезями. Чем быстрее вращается приводной вал, тем больше расходятся грузики, тем на бо́льший угол проворачивается кулачок по ходу вращения относительно контактной группы прерывателя. С увеличением оборотов угол опережения зажигания увеличивается. С уменьшением числа оборотов центробежная сила уменьшается, пружины стягивают грузики, кулачок поворачивается против хода его вращения, контакты прерывателя замыкаются позже и угол опережения зажигания уменьшается.

Если на двигателе применено бесконтактное электронное зажигание — тогда вместо кулачка проворачивается экран бесконтактного датчика момента искрообразования.

Если механический прерыватель оборудован транзисторным коммутатором, то, в этом случае, он управляет только им, а тот, в свою очередь, отвечает за управление процессом накопления энергии. Такая конструкция существенно превосходит аналогичные устройства без транзисторного коммутатора, так как здесь контактный прерыватель более надежный, чему способствует протекание сквозь него тока меньшей силы, а значит, пригорание контактов во время размыкания практически полностью исключается. Соответственно, конденсатор, параллельно подключенный к контактам прерывателя, тут просто не нужен, а в остальном – система полностью идентична классическому варианту. Обе системы, имеющие механический прерыватель, обладают общим названием — «контактные системы зажигания».

Системы с транзисторным коммутатором, оборудованные бесконтактным датчиком (импульсным генератором), могут быть индуктивного типа, основанными на эффекте Холла или относиться к оптическому типу. В данном случае, место механического прерывателя занимает импульсный датчик-генератор с преобразователем сигналов, который, посредством транзисторного коммутатора, осуществляет управление накопителем энергии. Как правило, датчик-генератор расположен внутри распределителя, конструкция которого ничем не отличается от конструкции аналогичной детали в контактной системе, поэтому указанный узел получил название «датчика-распределителя».

Регулировка бесконтактной системы зажигания

Корректировку работы лучше осуществлять при помощи специального оборудования — стробоскопа. В случае отсутствия спецоборудования можно выполнять регулировку по звуку. Так как на слух определяется работа не только зажигания, то необходимо, чтобы все системы работали слаженно и исправно. Настройка происходит следующим образом:

1. Прогрев мотора.
2. Открутка гайки, которая отвечает за фиксацию трамблера.
3. При работающем движке необходимо аккуратно проворачивать трамблер до того момента, пока обороты ДВС станут наиболее максимальными и ровными.
4. Затяжка крепежа.
5. На третьей скорости машину необходимо ускорить до 50 км/час. При переключении на четвёртую скорость потребуется резко нажать на педаль газа. В норме возникает звук, схожий с детонацией. Звук должен сохраняться в течение некоторого времени, пока авто не ускориться ещё на 3 — 5 км. В случае, когда звук не прекращается, необходимо провести повторную настройку и во время неё провернуть деталь на один градус по часовой стрелке. Если звук не появился, а при нажатии педали происходит провал оборотов, то во время корректировки запчасть проворачивается против часовой стрелки.

Так как настройка БСЗ – достаточно сложное занятие, требующее специальных навыков и умений, то целесообразней обратиться в автоцентр. Мастера СТО выполнят регулировку при помощи профессионального оборудования, благодаря чему настройка будет точной и продлит срок эксплуатации системы. Если нет уверенности в своих сил в процессе установки бесконтактной системы, то также лучше обратиться в сертифицированный центр.

Чаще всего на проведение комплексных работ предоставляется скидка. Если установка электронного зажигания на ВАЗ-2106 выполнялась на СТО, то лучше попросить гарантию на проведённые работы.

При отказе в выдаче гарантийных обязательств лучше обратиться в другой автосервис.

Полезные советы

Система зажигания автомобиля ГАЗ 53 нуждается в периодическом осмотре. Необходимо проверять качество посадки высоковольтных проводов в гнёзда катушки и распределителя. Если налицо ослабление контакта, то надо разогнуть разъёмы проводов и до упора вставить их в гнёзда. Пробой катушки зажигания наиболее вероятен, если она покрыта слоем пыли, грязи или в воде. Поэтому по возможности этого нужно избегать. Нахождение ГАЗ 53 с включённым зажиганием и неработающим двигателем может привести к пробою катушки.

Дело в том, что напряжение в первичной обмотке при включенном зажигании и неработающем двигателе есть всегда, т. к. датчик-прерыватель не работает. При покупке новых свечей зажигания желательно устанавливать рекомендуемые заводом-изготовителем, предварительно проверив зазор между электродами. При необходимости отрегулировать его. Замена элементов на новые с другой маркировкой может привести к выходу из строя другие составляющие системы. Нужно периодически смазывать валик распределителя через имеющуюся маслёнку.

Что такое коммутатор системы зажигания

Если говорить просто, то под коммутатором системы зажигания, подразумевается несложная электрическая схема, которая стоит на пути электрического заряда между катушкой зажигания и свечой, которая воспламеняет смесь воздуха и бензина в котлах. В чем смысл, назначение и принцип работы этого устройства системы зажигания? Отвечая на этот вопрос, стоит понимать, что существует два типа прерывающих устройств:

Устройство Шокли часто называют тем, что его работа требует, чтобы отрицательно заряженные электроны и их положительно заряженные аналоги сосуществовали ненадолго в присутствии друг друга. Эти три были в конечном итоге присуждены за физическое изобретение. Изготовление их надежно и с равномерными рабочими характеристиками оказалось сложной проблемой, в основном из-за трудно управляемых изменений в точечных контактах металл-полупроводник. Шокли предвидел эти трудности в процессе зарождения транзитного транзистора, который, по его мнению, будет намного легче производить.

1. Коммутаторы механического прерывания. Такими электрическими узлами оснащались практически все машины Советского союза, вплоть, до 1988 года. На то время это были практичные, но крайне ненадежные контактные выключатели. Принцип их работы основывался на законах самоиндукции, и приводился в действие механическим прерывателем. Последний, размыкал первичную цепь низкого напряжения, вследствие чего во вторичных цепях трансформатора возникал электромагнитный импульс, который преобразовывался в электрическую искру, и передавался на свечу зажигания. Для того чтобы обезопасить контакты коммутатора системы зажигания в цепь включался конденсатор.
2. Коммутаторы бесконтактного действия, или как их еще называют, транзисторные. Принципиально их схема работы аналогична предшественникам, отличается сам механизм исполнения работы. Так, в отличие от контактных выключателей, бесконтактники осуществляют прерывание тока в электрических цепях за счет входного транзистора, который служит шлюзом для потока электроэнергии. На самых последних моделях автомобилей устанавливаются коммутаторы, которые полностью контролируются электроникой.

При этом последние, явно выигрывают у первых, и с большим преимуществом.

И это то, что вам нужно для логических приложений. Из-за его более высокой температуры плавления и большей реакционной способности кремний был гораздо труднее работать с германием, но он предлагал большие перспективы для повышения производительности, особенно при переключении приложений. Гермиевые транзисторы создают герметичные переключатели; существенные токи утечки могут протекать, когда эти устройства предположительно находятся в выключенном состоянии. У кремниевых транзисторов гораздо меньше утечек.

Внутри диффузионной печи примесные атомы легче проникают в поверхность кремния или германия; их глубина проникновения регулируется изменением плотности, температуры и давления газа, а также временем обработки. Впервые диоды и транзисторы, создаваемые этими процессами диффузионной имплантации, функционировали на частотах выше 100 мегагерц.

Так, например, при использовании транзисторного коммутатора для бесконтактной системы зажигания:

• уменьшается ток, который проходит по контактам прерывателя, вследствие чего они перестают обгорать и залипать;
• далее, увеличивается длительность подачи искры, что автоматически гарантирует лучшее воспламенение, и более эффективное выгорание горючих смесей;
• в случае если по каким-то причинам вышел из строя транзистор, всегда можно перекинуть провода в стандартное положение, и автомобиль продолжит работать.

Магнето высокого напряжения

Пусковые двигатели, установленные на дизелях, имеют автономный источник высокого напряжения — магнето, который вырабатывает ток низкого напряжения, преобразует его в ток высокого напряжения и подает в определенный момент к свечам зажигания.

Основными неисправностями магнето являются:

• размагничивание ротора
• повреждение обмоток трансформатора
• износ контактов прерывателя
• трещина в деталях токоведущих устройств
• пробой конденсатора
• нарушение угла абриса магнето

Намагниченность ротора проверяют магнитометром МД-4. Если она ниже 220 мкВб, тогда ротор намагничивают на аппарате НА-5-ВИМ от 12-вольтной АКБ 2-3-разовым включением аппарата на 1-2 с.

Работоспособность трансформатора проверяют на стенде КИ-968 током 1,5-2,5 А, который пропускают через его первичную обмотку и прерыватель стенда. При частоте вращения кулачкового вала прерывателя 500 мин-1 на трехэлектродном разряднике стенда должна появиться устойчивая искра голубого цвета. Неисправный трансформатор заменяют.

В собранном магнето ротор должен плавно вращаться от руки и самоустанавливаться в нейтральное положение, будучи отведенным от него на угол 15-20°. Продольное перемещение ротора допускается до 0,06 мм. Зазор между разомкнутыми контактами прерывателя должен быть в пределах 0,25-0,35 мм. Давление пружины в момент размыкания контактов 5—7 Н. На собранном магнето проверяется абрис — угол между нейтральным положением ротора (магниты ротора находятся в вертикальной плоскости) и положением ротора, когда в первичной обмотке трансформатора будет максимальный по величине ток; в этот момент должны размыкаться контакты прерывателя. Величина абриса долна быть равна 8-12°. Нарушение установки абриса приводит к снижению или к полному прекращению искрообразования из-за уменьшения тока в первичной обмотке трансформатора и напряжения во вторичной. Для проверки величины абриса магнето устанавливают на стенд КИ-968, соединяют с приводом, устанавливают ротор в нейтральное положение, а стрелку разрядника вращением переводят на нуль. Плавно поворачивая рукой привод магнето в направлении рабочего вращения, фиксируют момент размыкания контактов прерывателя (используют прибор ИУК стенда или контрольную лампу). Абрис определяют по шкале разрядника. Устанавливают абрис поворотом кулачка на шейке ротора.

Собранное магнето испытывают на бесперебойность искрообразования при частоте вращения 2000-4500 мин-1 в течение 5 мин при зазоре 7 мм на разряднике. Высоковольтную изоляцию магнето проверяют при частоте вращения 2400-3000 мин-1 и зазоре на разряднике 9—11 мм в течение 15 с. В процессе испытания искрообразование должно быть бесперебойным.

Устройство

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

Элементы системы

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

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

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

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

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

Своевременная искра

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

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

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

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

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

Мощность и качество искры

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

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

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

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