Для чего нужен коммутатор системы зажигания
Статья о коммутаторе системы зажигания автомобиля: для чего он нужен, как работает, развитие системы, возможные неисправности. В конце статьи — видео о том, как работает коммутатор.Статья о коммутаторе системы зажигания автомобиля: для чего он нужен, как работает, развитие системы, возможные неисправности. В конце статьи — видео о том, как работает коммутатор.
Содержание статьи:
- Основные принципы работы и расположение устройства в автомобиле
- Результаты эволюции: от простой батареи до систем под управлением электроники
- Основные типы существующих коммутаторов
- Разновидности коммутаторов
- Признаки неисправности
- Видео о том, как работает коммутатор
В системе зажигания автомобиля коммутатор давно является неотъемлемой составляющей электрической части двигателя внутреннего сгорания. Задача коммутатора – обеспечить нормальное функционирование бесконтактного зажигания в ДВС.
Рассмотрим эволюцию, разновидности и основополагающие моменты в процессе работы этого модуля более подробно.
Основные принципы работы и расположение устройства в автомобиле
Коммутатор системы зажигания – небольшой, но крайне важный модуль для работы авто. Его задача – с максимальной скоростью коммутировать цепь, в которую включены вращающие датчики. Помимо этого, он отвечает за то, чтобы включать и отключать электричество в катушке зажигания.
Сигналы, которые поступают от вращающих датчиков, не удобны в использовании из-за своей слабости. Если же они аналоговые, то плохо обрабатываются. Чтобы использовать их в системе управления двигателем внутреннего сгорания (конкретно — в подсистеме зажигания), необходимо их усилить после формирования, после чего передать сигналы на индукционную катушку, на её первичную обмотку.
Современные коммутаторы сконструированы так, что в состоянии координировать работу не одной, а сразу группы катушек в составе ДВС.
Расположение коммутатора в автомобиле может быть разным — это зависит от особенностей его конструкции.
Коммутатор может быть установлен совместно с блоком электроники, отвечающим за управление двигателем, или же отдельно.Если коммутатор располагается отдельно от управляющего блока электроники, он может находиться:
- непосредственно рядом с катушкой зажигания;
- на модуле распределителя зажигания;
- под капотом, на перегородке или на крыле автомобиля, чтобы за счёт размещения на металлической поверхности получить дополнительный теплоотвод;
- рядом с электронным управляющим блоком.
Каждая конструкторская группа решает вопрос расположения коммутатора по-своему. Специалисты ВАЗа поместили его на модуле распредзажигания, инженеры «Форда» – на перегородке автомобиля под капотом, конструкторы «Ауди» – в двигательной части в районе лобового стекла, под защитой водонепроницаемого кожуха, рядом с разъёмами для подключаемых в ходе проведения диагностических работ модулей.
Также не лишним будет провести полную диагностику автомобиля с помощью персонального сканера. К примеру, это можно сделать недорогим мультимарочным устройством Rokodil ScanX.
Устройство проанализирует данные и в случае обнаружения ошибок укажет на проблемный элемент. С помощью такой диагностики можно выявить дефекты в подвеске, шинах, раме и блоке мостов. Сканер совместим с большинством автомобилей начиная с 1996 года выпуска, при наличии ODB2 разъема для подключения. Информация выводится на экран вашего телефона либо планшета с подробным описанием неисправности.
Результаты эволюции: от простой батареи до систем под управлением электроники
На заре автомобильной эры в машинах первых поколений в агрегате ДВС существовала опция зажигания от электрической батареи, реализованная на основе физического явления самоиндукции. Первые коммутаторы, то есть системы, выполняющие координирующие функции в процесс извлечения искры в блоке зажигания ДВС, были крайне просты, если не сказать примитивны, и состояли из батареи и всего лишь двух проводов. Регулирование работы несложной транзисторной схемы осуществлялось при помощи электроимпульса, подаваемого на бобину.
В своём первоначальном виде коммутатор просуществовал достаточно долго, пока не наступила эпоха электроники. Новые технологии позволили перейти от применения батарейного зажигания к иным решениям.
Современный электронный коммутатор в своей основе уже состоит из транзисторов, тиристорных схем, бесконтактных датчиков и гибридных схем.
С использованием электроники автоматическое управление электроимпульсами, идущими через катушку зажигания, дало возможность получить целый ряд улучшений и преимуществ:
- существенно повысилась надёжность работы блока зажигания;
- система зажигания стала функционировать без перебоев на высоких скоростях и повышенных оборотах мотора;
- удалось получить более высокую степень сжатия, то есть, отношение рабочего объёма цилиндра двигателя к объёму его камеры внутреннего сгорания.
Со временем инженерная мысль пошла дальше, и присутствующий до того времени в схеме контактный прерыватель электрического напряжения был заменён на бесконтактный элемент. Первым агрегатом, реализованным на этом принципе, стал коммутатор ВАЗ, в котором функция зажигания реализована с применением датчика Холла.
На следующем этапе развития коммутатора система стала многоканальной, то есть, управляющей сразу целой группой катушек зажигания. Альтернативным вариантом стало монтирование автономной системы, состоящей из тандема «катушка + коммутатор» на каждой отдельной свече зажигания. Такое решение дало механикам целый ряд преимуществ:
- искра в системе зажигания ДВС теперь создавалась более сильная, что сделало работу ДВС более надёжной;
- присутствовавшие ранее потери мощности в трамблере удалось сначала сделать меньше, а позже и вовсе свести на нет;
- на холостых оборотах автомобиль получил надёжный и стабильный ход;
- расход автомобильного топлива был существенно снижен;
- в условиях пониженной температуры окружающей среды первичный старт двигателя стал более стабильным.
Основные типы существующих коммутаторов
Коммутаторы, используемые в автомобильной технике, подразделяются на следующие типы:
- тип DС СDI – с высоковольтным генератором, входящим в состав схемы;
- тип АС СDI – устройство, функционирующее только при наличии высокого напряжения, подведённого извне;
- тип под названием «катушка».
Тип АС не нуждается в постоянном наличии напряжения. Конструкция его достаточно проста, размеры – небольшие, но подключение этого типа устройства требует определённых навыков и опыта.
Из недостатков таких коммутаторов следует упомянуть то, что простота конструкции не предусматривает ограничения наибольшего достижимого числа оборотов двигателя. Это обстоятельство снижает безопасность работы технического узла.
Тип DС – наиболее распространённый и часто применяемый в конструкциях. Подключать такой коммутатор несложно, поскольку он снабжён только четырьмя группами контактов: стандартными минусом и плюсом, а также выходами на катушку и датчик Холла.
Конструкция коммутатора DС позволяет выполнять устройство в различных модификациях:
- с ограничением максимального числа двигательных оборотов;
- с опцией, позволяющей изменять существующую фазу опережения зажигания;
- с набором дополнительных контактов для присоединения других модулей.
Коммутаторы «катушечного» типа пока мало распространены. По сути, они являются своеобразным тандемом обычной катушки зажигания и самого коммутатора, без датчика Холла. Их принцип работы — прерывание электротока, идущего через катушку и высоковольтный трансформатор.
Изначально система имела целый ряд недостатков, таких как быстрая порча поверхности контактов из-за частой выработки искры, электрохимические процессы эрозии, некачественный поджог топлива. Эти недостатки смогли устранить или минимизировать, введя в схему устройства высоковольтные мощные транзисторы и системы зажигания на бесконтактном принципе работы.
Разновидности коммутаторов
По своим функциональным особенностям коммутаторы подразделяют на три основных вида:
- стандартный;
- спортивный;
- коммутатор, имеющий опцию корректировки фаз опережения зажигания.
Отличительная черта стандартного или, как его ещё называют, стокового коммутатора – его стабильность. Он строго соответствует параметрам автомобиля, в который устанавливается.
Стоковый коммутатор монтируется в машину на заводе. Как правило, производители заботятся о том, чтобы устройство могло обеспечивать максимальную надёжность и долговечность эксплуатации всего двигателя. На них, как правило, присутствует узел ограничения количества оборотов, что в ряде случаев может спасти жизни водителя и пассажиров.
Спортивный коммутатор повышает верхний предел количества оборотов мотора. Его можно монтировать в авто по желанию автовладельца. Проблема заключается в том, что выполнять такую процедуру могут лишь опытные специалисты, и установка потребует замены ещё целого ряда деталей. При этом всё равно следует помнить, что спортивный коммутатор – это риск аварии, особенно если за рулём находится неопытный водитель.
Коммутатор с корректировкой фаз выравнивает крутящий момент двигателя, компенсируя недостаток мощности. В результате автомобиль получает хорошие данные при разгоне и равномерную работу двигателя на разных скоростях.
Признаки неисправности
Если коммутатор перестаёт работать, теряется искра. В результате мотор начинает глохнуть, работает с перебоями.
Если в работе автомобиля начали наблюдаться вышеописанные проблемы, не стоит торопиться с заменой коммутатора. Искра может «теряться» и из-за некорректной работы датчика Холла, и из-за неисправности ремня ГРМ, и из-за поломки катушки зажигания. Не последней причиной может также стать проблема с электропроводкой.
Поэтому нужно сначала убедиться, что «виноват» именно коммутатор, или исключить его «вину» в неисправности.
Зачастую, если коммутатор просто демонтировать и установить, есть смысл подключить на место старого узла новый. Таким образом можно сразу понять, в нём ли причина. Если есть сомнения в исправности узла, продолжить проверку стоит на специально оборудованном стенде, который покажет не только факт неисправности, но и продолжительность электрических импульсов — после этого будет понятно, нужно ли устройство чинить, или лучше заменить.
Коммутаторы в их современном виде существенно повышают эффективность работы двигателя внутреннего сгорания во всех режимах его функционирования и улучшают эффективность запуска мотора. Взяв свое начало с простой пары проводов и катушки, этот узел эволюционировал в достаточно сложную и функциональную систему, являющуюся сегодня неотъемлемой частью двигателя.
Видео о том, как работает коммутатор:
Работа системы зажигания инжекторного двигателя
Система зажигания служит для поджигания смеси в определенный период, вследствие чего начинается процесс сгорания. От нормальной работы системы зажигания зависит мощность двигателя, содержание вредных веществ в отработавших газах, а также топливная экономичность.
Процесс воспламенения топливовоздушной смеси
Когда поршень сжимает топливовоздушную смесь, давление в камере сгорания достигает 20-40 бар, а температура смеси 400 — 600°С. Но чтобы смесь загорелась, т.е. произошел бы процесс горения этого недостаточно и нужно на нее воздействовать. Для этого служит искра, которая возникает между центральным и боковым электродами свечи зажигания. Но если искровой заряд будет маломощным, то возгорание может и не произойти.
Чтобы смесь поджигалась нужен очень мощный разряд. К примеру, для стехиометрической смеси он составляет 0.2 мДж, а для ‘бедной’ или ‘богатой’ смеси он должен быть равным 3.0 мДж. Необходимо, чтобы около искры находилось оптимальное количество топливовоздушной смеси. Именно это количество и поджигает всю оставшуюся смесь в цилиндре, а дальше начинается процесс сгорания топлива.
В системе зажигания автомобиля присутствует катушка зажигания, которая накапливает энергию и передает ее на свечу зажигания для возникновения напряжения. Особенность катушки зажигания состоит в том, что напряжение, которая она создает, намного превышает величину пробоя в зазоре свечи зажигания. Катушки зажигания способны накапливать энергию в районе 60 — 120 мДж и обеспечивают напряжение равное 25 — 40 кВ.
Условия для качественного горения топлива:
- Достаточная продолжительность искрового разряда,
- Оптимальное распыление топливовоздушной смеси,
- Однородность топливовоздушной смеси,
- Стехиометрический состав топливовоздушной смеси.
На процесс горения также влияет величина искрового разряда между электродами свечи зажигания. Увеличение зазора способствует увеличению длины искры, что приводит к более лучшему процессу сгорания топлива. Величину зазора в свечи зажигания надо выставлять согласно данным производителя мотора.
Угол опережения зажигания (УОЗ). Что это такое?
Три миллисекунды — именно столько проходит между моментом начала воспламенения смеси и ее полным сгоранием.
При повышении частоты вращения коленвала время сгорания остается постоянным, но средняя скорость перемещения поршня возрастает. Это ведет к тому, что когда поршень отходит от ВМТ, сгорание смеси произойдет в большем объеме и давление газов на поршень уменьшиться. Из-за этого упадет мощность двигателя.
Кроме того, при одной и той же частоте вращения коленвала с увеличением нагрузки на двигатель момент воспламенения должен наступать позже. Это объясняется тем, что увеличивается количество горючей смеси, поступающей в цилиндры, и одновременно уменьшается количество примешиваемых к ней остаточных отработавших газов, вследствие чего повышается скорость сгорания. Искра должна возникнуть в тот момент, когда давление сгорания при разных рабочих режимах будет наиболее оптимальным.
Это вызывает необходимость воспламенять рабочую смесь с опережением (до прихода поршня к ВМТ) с таким расчетом, чтобы смесь полностью сгорела к моменту перехода поршнем ВМТ.
Момент зажигания принято определять по положению коленчатого вала относительно ВМТ и обозначать его в градусах до ВМТ. Этот угол называют углом опережения зажигания (УОЗ). Сдвиг момента зажигания в сторону ВМТ считается поздним (УОЗ уменьшается), а сдвиг от ВМТ — ранним (УОЗ увеличивается). Чем выше частота вращения коленвала, тем более ранним должен быть угол опережения зажигания.
Момент зажигания является важным показателем в работе двигателя. От него зависит экономичность мотора, максимальная мощность и содержание вредных веществ в выхлопных газах.
В инжекторных моторах система самостоятельно рассчитывает угол опережения зажигания в зависимости от работы мотора в определенный период. Угол опережения зажигания определяется на основании скорости вращения коленвала, режима работы мотора и нагрузки на двигатель. На основании этих данных система управления двигателем подбирает оптимальный УОЗ.
Детонация двигателя.
Что это такое?Детонация — это непредсказуемые взрыв в моторе, который происходит в неположенное время и может загубить двигатель. Детонация возникает при высокой степени сжатия двигателя и носит опасный характер для мотора. Детонация бывает из-за самопроизвольного сгорания топливовоздушной смеси в камере сгорания.
Детонация свидетельствует о том, что момент зажигания очень ранний. Вследствие могут пострадать детали двигателя из-за повышенной температуры и давления паров. В первую очередь страдают поршни, прокладка головки цилиндров и головка в зоне клапанов. Детонация может приводить к ремонту двигателя.
Детонация мотора можно возникать:
- При большой нагрузки на двигатель и повышенных (близким к критическим) оборотов коленчатого вала.
- При разгоне. Она слышна как металлический звон и стуки в двигателе (‘стучат пальчики’). Она бывает при повышенной нагрузке, но при малых оборотах мотора. Именно она считается как самая опасная детонация, т.к. ее вовсе не слышно из-за повышенного шума мотора на больших оборотах.
- Из-за конструкции двигателя, а также от плохого топлива.
Система зажигания двигателя – устройство, регулировка + видео » АвтоНоватор
Система зажигания двигателя обеспечивает с помощью искры своевременное воспламенение смеси, из горючего и воздуха, которая попадает в камеру сгорания. Однако это необходимо для бензиновых авто, с дизельными машинами все иначе. В них воздух и топливо попадают в цилиндры отдельно, причем воздух сильно сжимается и соответственно нагревается (температура может достичь 700 С), таким образом, происходит самовоспламенение. Значение этой системы для обоих видов моторов вкратце понятно, но также немногословно описать ее установку будет непросто, поэтому посвятим ей нашу статью.
Система зажигания двигателя – отличие «дизеля» от бензинового мотора
Из-за указанных различий в самом процессе воспламенения бензинового и дизельного топлива в двигателе, можно отметить разницу и в строении зажигания. Очевидно хотя бы то, что такой системы, как в бензиновом авто, состоящей из прерывателя-распределителя, коммутатора или же датчиков импульсов, в дизельной машине нет. Однако зимой иногда с трудом удается завести дизельный движок, из-за того, что воздух слишком холодный, поэтому устанавливают специальную систему предварительного подогрева, чтобы увеличивать температуру воздуха в камере сгорания.
Можно сказать, что установка зажигания на дизельном двигателе – это не что иное, как выбор угла опережения впрыска горючего. А достигается это регулированием положения поршня, в момент впрыскивания «дизеля» в цилиндр. Это очень важно, так как при неправильном выборе угла впрыскивание будет несвоевременным, и, как следствие, топливо не будет сгорать до конца. А это негативно отразится на слаженной работе цилиндров.
Допустив незначительную ошибку, всего-то в один градус, можно спровоцировать выход из строя всего силового агрегата, из-за чего потребуется капитальный ремонт.
youtube.com/embed/lMxUv2mt0Sc?rel=0″ frameborder=»0″ allowfullscreen=»»/>
Система зажигания дизельного двигателя – устройство и принцип регулировки
Если в автомобиле стоит дизельный силовой агрегат с механической топливной аппаратурой, то регулировать угол опережения впрыска можно посредством поворота насоса вокруг своей оси. Еще можно поворачивать зубчатый шкив относительно ступицы. Если же ТНВД и зубчатый шкив жёстко закреплены, тогда регулировка происходит только за счет углового сдвига зубчатого шкива распределительного вала. Но это все лирика, пора перейти к действиям.
Регулировка зажигания дизельного двигателя – инструкция для решительных
Регулировка зажигания дизельного двигателя может производиться и самостоятельно. Для начала следует поднять крышку капота и зафиксировать ее на опорной стойке. Сверху слева на задней части двигателя необходимо найти маховик (массивное колесо), на корпусе кожуха которого расположено механическое устройство. Шток этого устройства требуется сначала приподнять и развернуть на 90 градусов, затем опустить в прорезь, которая находится на корпусе.
Теперь снимите грязезащитный щиток, для этого на кожухе маховика ключом 17 мм нужно открутить два болта (проще подобраться к этому месту из-под машины). В отверстие маховика через прорезь кожуха следует вставить металлический стержень и поворачивать коленвал двигателя. Направить его нужно слева направо, пока его ход не будет застопорен штоком фиксатора сверху.
Теперь самое время посмотреть на вал привода насоса для горючего, он расположен сверху от развала блока цилиндров (ось, от которой ряды цилиндров расходятся). Если установочная шкала приводной муфты (фланца, который служит для передачи вращений от приводного вала) ТВНД повернута вверх, то в этом случае риску на фланце топливного насоса следует совместить с нулевой меткой привода и затянуть два крепежных болта. Если установочная шкала приводной муфты не повернута вверх, тогда потребуется приподнять стопор, а коленвал двигателя повернуть на один оборот, и следом все вышеперечисленные действия необходимо повторить в том же порядке.
Как только болты приводной муфты затянули, нужно поднять вверх стопор маховика, повернуть на 90 градусов и опустить в паз. На кожухе маховика снизу можно вернуть на свое место грязезащитный щиток (крепится болтами). Теперь капот автомобиля пора закрыть, работа закончена. Остается завести автомобиль и проверить четкость срабатывания системы.
- Автор: Ксения
- Распечатать
Оцените статью:
(3 голоса, среднее: 3.7 из 5)
Поделитесь с друзьями!
Adblock
detector
Ремонт системы зажигания — | СТО Garage
Осуществляем ремонт системы зажигания.
Система зажигания необходима для запуска двигателя. Она состоит из катушки зажигания, прерывателя-распределителя тока, свечей, проводов и регуляторов. Первым признаком ее неисправности является отказ автомобиля заводиться.
Самостоятельная диагностика зажигания практически невозможна, так как для этого требуется применение специального оборудования. На СТО Garage диагностика системы зажигания в Минске осуществляется опытными мастерами, которые быстро определят тип неисправности и заменят вышедшие из строя узлы и компоненты. Все необходимые запчасти и узлы есть на складе, поэтому ремонт не займет много времени.
Признаки возникновения неполадок
Первым признаком неполадок в системе зажигания является нестабильное функционирование двигателя, повышение расхода топлива, а также регулярно возникающие трудности с запуском мотора и динамикой его работы. В таком случае нужно незамедлительно обращаться в мастерскую для прохождения автомобилем диагностики с использованием современного точного оборудования, рекомендованного заводом производителем авто.
Внеплановый осмотр автомобиля требуется при обнаружении таких признаков неполадок:
- нет искры на свече, а двигатель при этом не запускается;
- мотор перегревается без причины, появляется черный выхлоп;
- поршневые пальцы издают стук и возникает преждевременная детонация;
- слышны хлопки в глушителе или впускном коллекторе.
Ремонт системы зажигания может потребоваться в случае замыкания катушки, различных проблем со свечами, нарушения изоляции высоковольтных проводов и контактов. Среди наиболее частых причин в неисправности свечей могут быть трещины, износ, а также загрязнение электрода. Также стоит помнить, что содержание системы зажигания в чистоте значительно продлевает срок ее эксплуатации.
Как проводится диагностика системы зажигания
Чтобы определить требуется ли замена системы зажигания, вначале проводится детальная диагностика. Мастер для диагностики использует мотортест, омметр, а также применяет специальный сканер, который позволяет считывать информацию с бортового информационного устройства автомобиля.
В ходе диагностики системы зажигания последовательно проводятся несколько процедур:
- проверяется качество всех имеющихся контактов;
- детально осматриваются свечи зажигания;
- оценивается работоспособность узлов, участвующих в запуске двигателя.
Если на свечах мастер обнаружит нагар, его цвет может свидетельствовать о степени износа и имеющейся неисправности. Если нагара имеет серый или коричневый оттенок, это является результатом естественного рабочего процесса и не требует вмешательства. Если нагар черный, тогда нужна замена.
Катушку зажигания проверяют с помощью омметра, который дает возможность точно определить уровень напряжения, силу искры, пробивное напряжение, а также длительность воспламенения. При обнаружении неисправностей в катушке, ее чаще всего меняют.
Выполнение ремонта в мастерской
Как правило, большинство элементов, входящих в систему зажигания, для улучшения качества функционирования двигателя требуют регулярной замены. Чаще всего в системе зажигания меняются свечи, катушки и прерыватель распределитель. Потребность в замене того или иного элемента определяется в ходе диагностики в сервисном центре. Также при необходимости возможен вызов мастера на место для проведения ремонтных работ на месте поломки автомобиля.
После того, как проведена детальная диагностика неисправности, проводится замена вышедших из строя деталей. В ходе ремонта системы зажигания может потребоваться проведение зачистки контактов и восстановление нужного расстояния между ними. Также может потребоваться ремонт выключателя зажигания и настройка момента зажигания. При необходимости проводится замена свечей и восстанавливается оптимальный зазор между ними и электродами.
Когда нужно проходить профилактическую диагностику
Производители автомобилей рекомендуют осуществлять профилактические осмотры системы зажигания, ориентируясь на пробег:
- Состояние прерывателя-распределителя важно тестировать каждые 10 тысяч км. В ходе диагностики его проверяют, чистят и смазывают.
- Еще через 10 тысяч км нужно провести повторную проверку и смазку прерывателя, а также оценить состояние контактов.
- Спустя аналогичный пробег требуют замены свечи зажигания.
Профилактическая диагностика системы зажигания должна проводиться один раз в два года или по возможности каждый год. Система зажигания является основным рабочим элементом авто, обеспечивающим запуск двигателя и старт, поэтому исправность данного узла играет важную роль в надежной стабильной эксплуатации автотранспортного средства.
Цена ремонта системы зажигания от 30 руб!
Осуществляем ремонт систем зажигания автомобилей:
Audi, BMW, Citroen, Fiat, Ford, Mercedes-Benz, Opel
Услуги по ремонту электрооборудования
Система зажигания | это… Что такое Система зажигания?
Систе́ма зажига́ния — это совокупность всех приборов и устройств, обеспечивающих появление электрической искры, воспламеняющей топливовоздушную смесь в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания в нужный момент. Эта система является частью общей системы электрооборудования.
Содержание
|
История
В первых двигателях (например, двигатель Даймлера, а также так называемый полудизель) смесь топлива с воздухом воспламенялась в конце такта сжатия от раскалённой калильной головки — камеры, сообщающейся с камерой сгорания (синоним — калильная трубка). Перед запуском калильную головку надо было разогреть паяльной лампой, далее её температура поддерживалась сгоранием топлива при работе двигателя. В настоящее время по такому принципу работают калильные двигатели, используемые в различных моделях (авиа-, авто-, судомодели). Калильное зажигание в данном случае выигрывает своей простотой и непревзойдённой компактностью.
Дизельные двигатели также не имеют систему зажигания, топливо воспламеняется в конце такта сжатия от сильно нагретого в цилиндрах воздуха.
Не нуждаются в системе зажигания компрессионные карбюраторные двигатели, топливовоздушная смесь воспламеняется от сжатия. Данные двигатели также применяются в моделизме.[1]
Но по-настоящему на бензиновых моторах прижилась искровая система зажигания, то есть система, отличительным признаком которой является воспламенение смеси электрическим разрядом, пробивающем воздушный промежуток между электродами свечи зажигания.
В настоящее время существуют три системы зажигания: с использованием магнето, батарейное зажигание с автомобильным аккумулятором и система зажигания без аккумулятора с использованием мотоциклетного генератора переменного тока.
Можно выделить: схемы без использования радиоэлектронных компонентов («классические») и электронные.
Схемы с электронным зажиганием разделяются на:
- с наличием контактов прерывателя
- бесконтактные
Магнето
Электронное бесконтактноемагнето МБ-1:
1 — маховик бензопилы «Урал» (видны две пары постоянных магнитов)
2 — маховик бензопилы «Дружба» (видны лопасти центробежного вентилятора)
3 — генераторная катушка
4 — метка для установки угла опережения зажигания
5 — конденсатор
6 — высоковольтная катушка
7 — управляющая катушка
8 — электронная схема (залита эпоксидной смолой)
9 — если этот провод кнопкой замкнуть на «массу» — остановится двигатель
10 — высоковольтный провод
11 — свечной наконечник
12 — свеча зажигания
- Одной из первых появилась система зажигания на основе магнето.
Магнето — специализированный генератор переменного тока, вырабатывающий электроэнергию только для свечи зажигания. Конструкция представляет собой постоянный магнит, получающий вращение от коленчатого вала бензинового двигателя и неподвижную генераторную обмотку с малым количеством витков толстого провода (катушка индуктивности). На общем магнитопроводе с генераторной обмоткой находится высоковольтная (с большим количеством витков тонкого провода). Генерируемое низковольтное напряжение трансформируется в высоковольтное, способное «пробить» искровой промежуток свечи накаливания. Один из выводов каждой катушки связан с «массой» (корпусом двигателя), другой вывод высоковольтной обмотки присоединяется к центральному электроду свечи зажигания. Если магнето контактное — параллельно другому выводу низковольтной обмотки на «массу» подключён прерыватель с параллельно подключенным конденсатором (необходим для уменьшения искрения и подгорания контактов). В нужный момент времени (момент опережения зажигания) кулачок размыкает контакты прерывателя и на свече проскакивает искра. В электронных бесконтактных магнето прерыватель отсутствует, имеется управляющая катушка, в нужный момент генерируется управляющий импульс на электронный блок. Транзисторы или тиристоры открывается, ток поступает на высоковольтную катушку. Энергия дополнительно накапливается в конденсаторах или в катушках индуктивности, что повышает мощность искры.
Достоинством магнето является простота, компактность и лёгкость, низкая стоимость, аккумуляторная батарея не нужна. Магнето всегда готово к работе. Применяется в основном на малогабаритной технике — например, на бензопилах, газонокосилках, переносных бензогенераторах и др. Магнето также применялось на поршневых авиационных двигателях.
Батарейное зажигание
Классическая (контактная) батарейная система зажигания
Второй, наиболее распространённой системой является батарейная система зажигания. В этом случае электропитание осуществляется от автомобильной аккумуляторной батареи, а когда двигатель работает — электроэнергию вырабатывает автомобильный генератор, подключенный параллельно аккумулятору.
Последовательно источникам тока подключен выключатель зажигания, прерыватель и первичная обмотка катушки зажигания с добавочным сопротивлением.
Катушка зажигания представляет собой импульсный трансформатор. Основная функция катушки зажигания — трансформирование низкого (12 вольт) напряжения в высоковольтный (десятки тысяч вольт) импульс, способный «пробить» искровой промежуток на свече.
Цепь высокого напряжения — вторичная обмотка катушки зажигания, распределитель, высоковольтные провода и свечи зажигания.
Если двигатель одноцилиндровый — тогда высоковольтный распределитель отсутствует, он также не нужен на двухцилиндровых двигателях при применении двухискровых катушек зажигания. В последнее время становится катушка на каждый цилиндр (что позволяет разместить катушку непосредственно на свече как наконечник и отказаться от высоковольтных проводов) или двухискровая катушка на пару цилиндров.
Принцип действия
Принцип действия основан на законе электромагнитной индукции.
От аккумуляторной батареи при включенном зажигании и замкнутых контактах прерывателя ток низкого напряжения проходит по первичной обмотке катушки зажигания, образуя вокруг неё магнитное поле. Размыкание контактов прерывателя приводит к исчезновению тока в первичной обмотке и магнитного поля вокруг неё. Исчезающее магнитное поле индуктирует во вторичной обмотке высокое напряжение (около 20—25 киловольт). Распределитель поочерёдно подводит ток высокого напряжения к высоковольтным проводам и свечам зажигания, между электродами которых проскакивает искровой заряд, топливовоздушная смесь в цилиндрах двигателя воспламеняется.
Исчезающее магнитное поле пересекает не только витки вторичной, но и первичной обмотки, вследствие чего в ней возникает ток самоиндукции напряжением около 250—300 вольт. Это приводит к искрению и обгоранию контактов, кроме того, замедляется прерывание тока в первичной обмотке, что приводит к уменьшению напряжения во вторичной обмотке. Поэтому параллельно контактам прерывателя подключен конденсатор (как правило, ёмкостью 0,25 мкф).
Последовательно первичной обмотке катушки зажигания включается добавочное сопротивление (или дополнительный резистор). На низких оборотах контакты прерывателя оказываются бо́льшую часть времени в замкнутом состоянии и через обмотку протекает ток, более чем достаточный для насыщения магнитопровода. Избыточный ток бесполезно нагревает катушку. При запуске двигателя добавочное сопротивление шунтируется контактами реле стартера, тем самым повышается энергия электрической искры на свече зажигания.
Зажигание с использованием генератора переменного тока (без аккумуляторов)
На лёгких мотоциклах (например, мотоциклы «Минск», «Восход»), мопедах и подвесных лодочных моторах устанавливаются генераторы переменного тока с самовозбуждением (с вращающимся постоянным магнитом). Одна из статорных обмоток генерирует электроэнергию для свечи зажигания, остальные — для питания электрооборудования транспортного средства (фары, ходовые огни маломерного судна, освещение каюты). Статорная обмотка может быть совмещена с катушкой зажигания, а сам генератор — с узлом прерывателя. Аккумуляторная батарея на транспортном средстве не нужна (но на судне может присутствовать для освещения на стоянке, заряжается генератором на ходу, при работе лодочного мотора).
Электронное зажигание
Блок электронного зажигания, СССР, 1980-е годы. Самостоятельно подключался к «классической» батарейной системе зажигания автомобиля. Тумблером электроннное зажигание могло быть отключено, переменным резистором водитель регулировал опережение зажигания (например, уменьшал при запуске холодного двигателя).
Через контакты прерывателя «классической» системы зажигания протекает большой ток, вызывающий их быстрый износ, а также сила тока низкого напряжения зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя. После появления полупроводниковых элементов (тиристоров и транзисторов) стали выпускаться электронные системы зажигания, вначале контактные, как дополнение к «классической», затем бесконтактные.
В контактной электронной системе зажигания через прерыватель проходит малый ток, собственно прерыватель вызывает срабатывание электронной схемы коммутатора, формирующей импульс в первичной обмотке катушки зажигания. Благодаря электронным компонентам напряжение в первичной обмотке может быть повышено, при запуске двигателя коммутатор может выдавать несколько импульсов подряд, облегчая воспламенение топливной смеси, водитель может со своего места легко регулировать момент зажигания.
Так, на автомобилях ЗИЛ-130, ЗИЛ-131 и ГАЗ-53 штатно устанавливалась контактно-транзисторная система зажигания. В СССР в продажу поступали блоки электронного зажигания («Ока», «Искра», «Искра-2» и др.), которые автолюбители самостоятельно устанавливали на свои «Запорожцы», «Жигули» и «Москвичи». Блок электронного зажигания мог быть легко отключен при его неисправности.
Системы с накоплением энергии в индуктивности
Системы с накоплением энергии в индуктивности (транзисторные) занимают доминирующее положение в технике. Принцип действия — при протекании электрического тока от внешнего источника через первичную обмотку катушки зажигания катушка запасает энергию в своём магнитном поле, при прекращении этого тока ЭДС самоиндукции генерирует в обмотках катушки мощный импульс, который снимается со вторичной (высоковольтной) обмотки, и подаётся на свечу. Напряжение импульса достигает 20—40 тысяч вольт без нагрузки. Реально, на работающем двигателе напряжение высоковольтной части определяется условиями пробоя искрового промежутка свечи зажигания в конкретном рабочем режиме, и колеблется от 3 до 30 тысяч вольт в типичных случаях. Прерывание тока в обмотке долгие годы осуществлялось обычными механическими контактами, сейчас стандартом стало управление электронными устройствами, где ключевым элементом является мощный полупроводниковый прибор: биполярный или полевой транзистор.
Системы с накоплением энергии в ёмкости
Системы с накоплением энергии в ёмкости (они же «конденсаторные» или «тиристорные», CDI) появились в середине 1970-х годов в связи с появлением доступной элементной базы и возросшим интересом к роторно-поршневым двигателям. Конструктивно они практически аналогичны описанным выше системам с накоплением энергии в индуктивности, но отличаются тем, что вместо пропускания постоянного тока через первичную обмотку катушки к ней подключается конденсатор, заряженный до высокого напряжения (типично от 100 до 400 вольт). То есть обязательными элементами таких систем являются преобразователь напряжения того или иного типа, чья задача — зарядить накопительный конденсатор, и высоковольтный ключ, подключающий данный конденсатор к катушке. В качестве ключа, как правило, используются тиристоры. Недостатком данных систем является конструктивная сложность, и недостаточная длительность импульса в большинстве конструкций, достоинством — крутой фронт высоковольтного импульса, делающий систему менее чувствительной к забрызгиванию свечей зажигания, характерному для роторно-поршневых двигателей.
Принципиальная схема транзисторного электронного контактного зажигания.
При размыкании контактов прерывателя S1 электронная схема формирует импульс электрического тока в первичной обмотке катушки зажигания
- Существуют также конструкции, объединяющие оба принципа, и имеющие их достоинства, но, как правило, это любительские или экспериментальные конструкции, отличающиеся высокой сложностью изготовления.
Момент зажигания
Важнейшим параметром, определяющим работу системы зажигания, является так называемый момент зажигания, — то есть время, в которое система поджигает искровым разрядом сжатую рабочую смесь. Определяется момент зажигания как положение коленвала двигателя в момент подачи импульса на свечу опережением относительно верхней мёртвой точки в градусах (типично от 1 градуса до 30).
Это связано с тем, что для сгорания рабочей смеси в цилиндре требуется некоторое время (скорость распространения фронта пламени около 20-30 м/с). Если поджигать смесь в положении поршня в верхней мёртвой точке (ВМТ), смесь будет сгорать уже на такте расширения и частично на выпуске и не обеспечит эффективного давления на поршень (попросту говоря, догоняя поршень, вылетит в выхлопную трубу). Поэтому (оптимальный) момент зажигания подбирают таким образом (опережают относительно ВМТ), чтобы максимальное давление сгоревших газов приходилось на ВМТ.
Оптимальный момент (опережения) зажигания зависит от скорости движения поршня (оборотов двигателя), степени обогащения/обеднения смеси и немного от фракционного состава топлива (влияет на скорость горения смеси). Для автоматического приведения момента зажигания к оптимальному применяются центробежный и вакуумный регуляторы, или электронный блок управления.
Следует отметить, что на нагрузочных режимах в бензиновых двигателях при оптимальных (по скорости горения смеси) углах зажигания часто возникает детонация (взрывное горение смеси), поэтому, для её избежания, реальный угол опережения зажигания делают чуть больше, до порога возникновения детонации (подводом начального угла опережения вручную, или электроникой блока управления — автоматически, в движении).
Как «позднее зажигание», так и «раннее зажигание» (относительно оптимального) приводит к падению мощности двигателя и снижению экономичности из-за снижения КПД, а также избыточному нагреву и нагрузкам на детали двигателя. «Раннее зажигание», кроме того, приводит к сильной детонации, особенно при резком нажатии на педаль газа. Регулировка опережения зажигания на автомобилях обычно заключается в выставлении наиболее раннего момента зажигания, еще не приводящего к детонации при разгоне.
Узлы системы зажигания
Бесконтактная электронная система зажигания; распределитель совмещён с катушкой зажигания, виден вакуумный регулятор и высоковольтные провода со свечными наконечниками.
Датчик момента искрообразования
В старых двигателях использовался вращающийся кулачок и контактная группа (прерыватель), разрывающая цепь при определённом положении вала. Это упрощало низковольтную электрическую схему системы зажигания до двух проводов — от аккумулятора до катушки, и от катушки до прерывателя. Недостатком этой системы была низкая надёжность контактов прерывателя и параллельно им подключенного конденсатора (возможно, самое ненадёжное место в двигателе как целом), уязвимость контактов для нагара и влаги.
С развитием электроники от прерывателя отказались, заменив его бесконтактными датчиками — индуктивными, оптическими, либо наиболее распространёнными датчиками Холла, основанными на эффекте изменения проводимости полупроводника в магнитном поле. Преимущество бесконтактных схем — отсутствие необходимости в периодическом обслуживании, — за исключением замены свечей зажигания. В таком случае, для выдачи резкого фронта/спада напряжения на катушку необходима электронная схема, делающая это на основании сигнала с датчика. Отсюда происходит название такого варианта: «бесконтактное электронное зажигание». Электронная схема обычно исполнена в виде единого; зачастую — неремонтопригодного узла, известного в просторечии как «коммутатор».
На советских лодочных[2] и мотоциклетных[3] двигателях бесконтактное электронное зажигание применялось с 1970-х годов; на автомобилях — начиная с ВАЗ-2108 (1984).
В современных автомобилях на его смену пришли датчик положения коленвала и датчик фаз. Точный момент искрообразования вычисляется электронным блоком управления в зависимости от показаний многих иных датчиков (датчик детонации, датчик положения дроссельной заслонки и т. п.) и в зависимости от режима движения и работы двигателя.
Центробежный регулятор
Центробежный регулятор — устройство, изменяющее положение шторки бесконтактного датчика или кулачка контактного (а значит, и момент зажигания) в зависимости от оборотов двигателя.
Состоит из грузиков (обычно — двух), которые, с увеличение оборотов двигателя, расходятся, преодолевая сопротивление пружинок, поворачивая при этом часть вала со шторкой или кулачком вперёд (увеличивая опережение зажигания при увеличении оборотов).
Вакуумный регулятор
Вакуумный регулятор — устройство, изменяющее положение датчика относительно начального (а, значит, и момент зажигания) в зависимости от разрежения во впускном коллекторе, то есть от степени открытия дроссельных заслонок и оборотов двигателя. Обычно включает в себя шланг от узла прерывателя/датчика до карбюратора или впускного коллектора. На прерывателе разрежение воздействует на мембрану, которая, преодолевая сопротивление пружины, сдвигает датчик (контакты прерывателя) навстречу движению кулачка (шторок), то есть, увеличивая опережение зажигания при большом разрежении во впускном коллекторе (в этом случае смесь горит дольше, это режимы малых нагрузок при высоких оборотах двигателя).
Центробежный и вакуумный регуляторы позволяют добиться оптимального момента зажигания во всех режимах работы двигателя. В современных двигателях они уже не используются, — поскольку задача определения оптимального момента искрообразования переложена на микропроцессор (в электронном блоке управления, или контроллере), учитывающий в вычислениях также положение дросселей, обороты двигателя, сигналы датчика детонации и т. п.
Катушка зажигания
Схема включения двухискровой катушки зажигания
Катушка зажигания (часто называется «бобина») — импульсный трансформатор, преобразующий резкий фронт/спад напряжения от прерывателя/коммутатора в высоковольтный импульс. В одноцилиндровых двигателях (лодочные, мотоциклетные) используется по одной катушке на каждый цилиндр, соединённой со свечой высоковольтным проводом. В многоцилиндровых двигателях традиционно использовалась одна катушка и распределитель; однако в большинстве современных двигателей используется несколько катушек зажигания, либо объединённых в едином корпусе с электронными коммутаторами (т. н. «модуль зажигания»), при этом каждая катушка обеспечивает искру в конкретном цилиндре, либо в группах цилиндров, что позволяет отказаться от распределителя зажигания, либо отдельные катушки устанавливаются непосредственно на каждую свечу; при этом, катушки выполнены в виде надеваемых на свечи наконечников, конструктивно объединяющих собственно высоковольтный трансформатор и силовой ключ управления, что позволяет отказаться также и от высоковольтных проводов. Нередко — в случае большеобъёмных двигателей или двигателей, работающих на обеднённых смесях, — используют двух- или многоточечный по́джиг для уменьшения фазы горения смеси или для повышения надёжности (авиадвигатели). В этом случае устанавливается либо два комплекта катушек зажигания и распределителей, либо используется схема с индивидуальными катушками (например, двигатели Honda серии LxxA). Также, в двигателях с четным числом цилиндров часто применяется схема с двухискровой катушкой зажигания, содержащей выводы от обоих концов высоковольтной обмотки и соответственно питающей две свечи зажигания, находящихся в цилиндрах, циклы в которых сдвинуты друг относительно друга так, чтобы ненужная в данный момент искра попадала на такт выпуска или продувки. Преимущество: позволяет упростить схему зажигания; причём, в случае двухцилиндровых двигателей — кардинально. Двухискровые катушки зажигания применяются на автомобилях «Ока», мотоциклах «Днепр».
Распределитель зажигания
Прерыватель-распределитель в сборе
Распределитель зажигания (обиходное название — «трамблёр») — высоковольтный переключатель, бегунок которого получает вращение от распределительного вала двигателя, подключает катушку зажигания к нужной в данный момент свече. Обычно исполняется в одном корпусе и на одном валу с прерывателем/датчиком положения вала. Состоит из подвижного контакта (бегунка) и крышки, к которой подключаются один высоковольтный провод от катушки и несколько — далее к свечам.
Вполне надёжен, но требует периодической чистки; также, трещины крышки часто приводят к неработоспособности двигателя, — особенно во влажную погоду. Бегунок имеет тенденцию к подгоранию.
В современных двигателях распределитель не используется, уступив место модулям зажигания, использующим отдельные катушки для отдельных групп свечей, или катушкам установленным непосредственно на свечи.
Высоковольтные провода
Высоковольтные провода соединяют катушку зажигания с центральным контактом крышки распределителя и боковые контакты распределителя со свечами зажигания. Если двигатель одноцилиндровый или применяется двухискровая катушка зажигания — тогда провод идёт от катушки непосредственно к свече. Высоковольтный провод — это многожильный провод, окружённый многослойной изоляцией, способной выдержать разность потенциалов до 40 киловольт. Характеризуются распределённым активным сопротивлением (порядка нескольких килоом на метр), либо так называемым «нулевым сопротивлением» (порядка нескольких ом на метр). В последнее время стала применяться изоляция из силикона, как более надёжная и долговечная. Также применяются экранированные провода (с металлической оплёткой), например, на автомобилях с радиостанциями для уменьшения радиопомех. На концах высоковольтных проводов находятся наконечники для подключения к катушке зажигания, крышке распределителя и свечам зажигания.
В некоторых современных автомобилях катушки зажигания устанавливаются непосредственно на свечи и высоковольтные провода не используются.
Свеча зажигания
Свеча зажигания вворачивается в головку цилиндра (или в головку блока цилиндров), к контактному выводу при помощи наконечника подключается высоковольтный провод. Через воздушный промежуток между центральным и боковым электродами проскакивает электрическая искра, воспламеняя топливовоздушную смесь. Также существуют системы зажигания бензиновых двигателей с двумя свечами, и, соответственно, двумя катушками на каждый цилиндр (или двумя магнето, как на авиационных поршневых двигателях). Две свечи на цилиндр применяются, исходя из соображений сокращения длины пробега фронта горения в цилиндре, что позволяет немного сдвинуть момент зажигания в раннюю сторону, и получить немного бо́льшую отдачу от двигателя. Также повышается надёжность системы.
Неисправности системы зажигания
Все неисправности систем зажигания можно разделить на категории:
- Неправильная регулировка и/или неисправность центробежного и/или вакуумного регулятора опережения зажигания (при их наличии), в современных системах — неоптимальная программа электронного блока управления. На практике употребляются термины «раннее зажигание» и «позднее зажигание».
- Периодический пропуск искры в одном или нескольких цилиндрах (в просторечии — перебои). Может быть следствием слабой энергии импульса или повреждением изоляции высоковольтных частей системы (искра сбегает).
- Полное отсутствие искры в одном или нескольких цилиндрах (соответственно двигатель троит или не заводится).
- Замасливание свечей. Возникает при попытке запуска в мороз совершенно холодного двигателя на полностью закрытой воздушной заслонке («включенном подсосе»). Если такое уже возникло, то единственный способ ремонта — выворачивание свечи и очистка электродов от масла бумагой, тряпкой или щеткой, а также прокаливание. Для предотвращения предлагается перед запуском дернуть шнуровой стартер 10-15-20 раз (в зависимости от температуры), не пользуясь подсосом. Это приводит к разогреву двигателя компрессией. В современных инжекторных автомобильных двигателях почти не возникает.
Большинство узлов системы зажигания неремонтопригодны и в случае отказа заменяются на исправные. Наиболее часто выходящие из строя узлы:
- Контакты механического прерывателя, если он есть — срок службы большой, но требует достаточно частой периодической зачистки контактов и регулировки зазора.
- Свечи зажигания. На практике, их меняют превентивно, с некоторой периодичностью, заведомо меньшей, чем средний срок службы свечи до отказа.
- Высоковольтные провода — по причине старения изоляции, высокого передаваемого напряжения и постоянного механического воздействия (соединение неподвижной катушки зажигания и вибрирущего двигателя).
- Катушка (или модуль) зажигания — старение изоляции в обмотках. Замечен больший ресурс маслонаполненных катушек.
- Электронный коммутатор — по причине старения электронных компонентов.
- Прочие компоненты — как правило, рассчитаны на полный срок службы автомобиля и отказывают или в результате нарушения условий эксплуатации (температура, напряжение, загрязнение и т. п.), или по причине низкого качества изготовления. Сюда же относятся и проводка.
Примечания
- ↑ Не следует путать компрессионные карбюраторные двигатели с дизельными двигателями, они по разному устроены и работают по разному принципу.
- ↑ Подвесные лодочные моторы с индексом «Электрон»
- ↑ Мотоцикл «Иж Планета Спорт», мотоциклы «Минск», «Восход»
Ссылки
- Плазменное зажигание
- Электрическое и электронное оборудование современных автотранспортных средств. Раздел 8. Системы зажигания
- Системы зажигания — Часть 3: Транзисторная система зажигания
- Автоэлектроника. Классическая батарейная система зажигания
Система зажигания в конструкции автомобиля. Бесплатный доступ к реферату
Система зажигания в конструкции автомобиля.docЗарегистрируйся в два клика и получи неограниченный доступ к материалам, а также промокод на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
Введение
Главным элементом системы зажигания, то есть воспламенения топливовоздушной смеси, в двигателях внутреннего сгорания является катушка зажигания или трансформатор. С ее помощью подается высокое напряжение на свечи, что приводит к возникновению искры. Если катушка неисправна, нарушается работа всей системы зажигания, двигатель может существенно снизить свою мощность или совсем перестать работать.
Актуальность темы реферата заключается в том, что современные автопроизводители совершенствуют конструкцию автомобиля, а вместе с ней — и систему зажигания. Однако основная функция катушки все-таки остается неизменной: генерировать высокое напряжение, которое прикладывается к свече зажигания между центральным и боковым электродами, создавая искру.
Цель работы – более полное изучение автомобильных катушек зажигания.
Для достижения поставленной цели необходимо решить несколько задач: рассмотреть что такое автомобильная катушка зажигания и зачем она нужна, принцип работы, требования к катушкам зажигания, а также их виды и конструкции и другие моменты.
Структура реферата включает в себя несколько частей: введение, основную часть (две главы), заключение и библиографический список, состоящий из пяти источников литературы.
1. Автомобильные катушки зажигания
1.1 Что такое катушка зажигания и зачем она нужна
Чтобы заряд, поступивший на свечу зажигания, пробил расстояние между двумя электродами и сгенерировал искру, нужно очень высокое напряжение. 12 Вольт, которые производит аккумулятор, для этого недостаточно. Нужны куда более высокие показатели – от 10 до 50 кВ. Соответственно, требуется специальный прибор, который увеличил бы напряжение до минимально необходимых значений. Его называют умножителем (или преобразователем). Функции такого прибора и выполняет катушка зажигания. Она обеспечивает повышение напряжение и своевременное образование искры. Это и есть основное назначение детали. По сути, от работы катушки зажигания зависит, удастся завести двигатель автомобиля или нет.
Следует отметить, что на некоторые двигатели помимо катушки устанавливают трамблер. По сути, он представляет собой прерыватель-распределитель напряжения. Главная задача прибора – распределение высоковольтного электротока между цилиндрами.
В зависимости от того, используется ли это устройство в автомобильном моторе, он может относится к одному из двух типов:
• катушечный;
• трамблерный.
При желании можно заменить трамблер на катушку, которая не требует его наличия. Однако это довольно сложная процедура, поэтому ее целесообразность стоит под вопросом.1
1.2 Принцип работы
Алгоритм работы достаточно прост: на витки первичной обмотки устройства подается постоянное напряжение от внешнего источника, которое вызывает образование магнитного поля
Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы
и получи доступ ко всей экосистеме Автор24
Введение
Главным элементом системы зажигания, то есть воспламенения топливовоздушной смеси, в двигателях внутреннего сгорания является катушка зажигания или трансформатор. С ее помощью подается высокое напряжение на свечи, что приводит к возникновению искры. Если катушка неисправна, нарушается работа всей системы зажигания, двигатель может существенно снизить свою мощность или совсем перестать работать.
Актуальность темы реферата заключается в том, что современные автопроизводители совершенствуют конструкцию автомобиля, а вместе с ней — и систему зажигания. Однако основная функция катушки все-таки остается неизменной: генерировать высокое напряжение, которое прикладывается к свече зажигания между центральным и боковым электродами, создавая искру.
Цель работы – более полное изучение автомобильных катушек зажигания.
Для достижения поставленной цели необходимо решить несколько задач: рассмотреть что такое автомобильная катушка зажигания и зачем она нужна, принцип работы, требования к катушкам зажигания, а также их виды и конструкции и другие моменты.
Структура реферата включает в себя несколько частей: введение, основную часть (две главы), заключение и библиографический список, состоящий из пяти источников литературы.
1. Автомобильные катушки зажигания
1.1 Что такое катушка зажигания и зачем она нужна
Чтобы заряд, поступивший на свечу зажигания, пробил расстояние между двумя электродами и сгенерировал искру, нужно очень высокое напряжение. 12 Вольт, которые производит аккумулятор, для этого недостаточно. Нужны куда более высокие показатели – от 10 до 50 кВ. Соответственно, требуется специальный прибор, который увеличил бы напряжение до минимально необходимых значений. Его называют умножителем (или преобразователем). Функции такого прибора и выполняет катушка зажигания. Она обеспечивает повышение напряжение и своевременное образование искры. Это и есть основное назначение детали. По сути, от работы катушки зажигания зависит, удастся завести двигатель автомобиля или нет.
Следует отметить, что на некоторые двигатели помимо катушки устанавливают трамблер. По сути, он представляет собой прерыватель-распределитель напряжения. Главная задача прибора – распределение высоковольтного электротока между цилиндрами.
В зависимости от того, используется ли это устройство в автомобильном моторе, он может относится к одному из двух типов:
• катушечный;
• трамблерный.
При желании можно заменить трамблер на катушку, которая не требует его наличия. Однако это довольно сложная процедура, поэтому ее целесообразность стоит под вопросом.1
1.2 Принцип работы
Алгоритм работы достаточно прост: на витки первичной обмотки устройства подается постоянное напряжение от внешнего источника, которое вызывает образование магнитного поля
. Это поле воздействует также и на вторую обмотку, где в результате встречной индукции формируется импульс высокого напряжения (Рисунок 1.1).2
Рисунок 1.1 — Схема работы катушки зажигания в автомобиле
Значение индукции магнитного поля на выходе равняется произведению значения индукции первичной обмотки на количество витков высоковольтной обмотки. За счет этого лавинообразного роста индукции во вторичном контуре мы и получаем такой мощный импульс на выходе короткого замыкания.
1.3 Требования к катушкам зажигания
Как было сказано ранее, в современных автомобилях катушка генерирует напряжение во много тысяч вольт. Кроме того, катушки подвержены электрическому, механическому или химическому воздействию.
В первую очередь, они должны быть устойчивы к высокой температуре и влаге в моторном отсеке и обеспечивать надежную работу в тяжелых условиях эксплуатации. Корпус катушки должен быть устойчив к воздействию масел и паров бензина, так как повреждение корпуса нарушает работу катушки.
Немаловажна также виброустойчивость катушки: обратите внимание на этот параметр, если не хотите, чтобы при работе двигателя конструкция деформировалась или корпус получил повреждения.
Кроме точного соблюдения указанных автопроизводителем размеров, катушка зажигания должна иметь определенную устойчивость к короткому замыканию, достаточную площадь поверхности для теплоотвода, необходимую термостойкость. А также катушка зажигания должна иметь высокую степень защиты от воздействий воды, в том числе соленой.
2. Виды катушек зажигания и их конструкция
Основными параметрами катушек зажигания являются следующие характеристики:
• Индуктивность первичной обмотки – способность накапливать энергию.
• Коэффициент трансформации – во сколько раз увеличивается напряжение, подаваемое от аккумулятора.
• Сопротивление обмоток. Для каждой модели есть свой диапазон, так для обмотки низкого напряжения сопротивление может быть 3-3,5 Ом, а для обмотки высокого – 5000-9000 Ом.
• Энергия образующейся искры.
• Напряжение пробоя – величина высокого напряжения катушки, при котором на электродах свечи происходит пробой воздушного зазора и формируется искра.
Наибольшее распространение получили три вида конструкций катушек зажигания: общая (Рисунок 2.1), индивидуальная и двухвыводная.3
2.1 Классическая конструкция автомобильной катушки зажигания
Самые простые катушки имеют две медные обмотки до 150 витков в первичной и до 30000 во вторичной. Обе обмотки изолированы, что предотвращает возникновение короткого замыкания.
Рисунок 2.1 — Классическая конструкция катушки зажигания
Корпус представляет собой стакан с крышкой, на которую выведены контакты первичной обмотки
Что такое система зажигания? — Типы, детали и работа
Что такое система зажигания?
Система зажигания создает искру или нагревает электрод до высокой температуры для воспламенения топливно-воздушной смеси в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием, жидкотопливных и газовых котлах, ракетных двигателях и т. д.
Самое широкое применение для Двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием используются в бензиновых дорожных транспортных средствах, таких как автомобили и мотоциклы.
Дизельные двигатели с воспламенением от сжатия воспламеняют топливно-воздушную смесь за счет тепла сжатия и не нуждаются в искре. У них обычно есть свечи накаливания, которые предварительно нагревают камеру сгорания, чтобы она могла запускаться в холодную погоду. В других двигателях для воспламенения может использоваться пламя или нагретая трубка. Хотя это было обычным явлением на очень ранних двигателях, сейчас это редкость.
Первым электрическим искровым зажиганием, вероятно, был игрушечный электрический пистолет Алессандро Вольта 1780-х годов. Зигфрид Маркус запатентовал свое «Электрическое устройство зажигания для газовых двигателей» 7 октября 1884 года.
Типы системы зажиганияТипы системы зажигания:
- Обычная система зажигания.
- Системы зажигания без распределителя.
- Электронные системы зажигания.
1. Обычная система зажигания.
Система зажигания автомобиля разделена на две электрические цепи: первичную и вторичную.
Первичная цепь находится под низким напряжением. Эта схема работает только от батареи и управляется точками останова и выключателем зажигания. При включении зажигания от аккумулятора через первичные обмотки катушки зажигания, через точки разрыва и обратно к аккумулятору протекает ток низкого напряжения. Этот поток тока вызывает формирование магнитного поля вокруг катушки.
Вторичная цепь состоит из вторичных обмоток в катушке, линии высокого напряжения между коллектором и катушкой (обычно называемой проводом катушки) на внешних коллекторах катушки, крышки распределителя, ротора распределителя, свечи зажигания провода и свечи зажигания.
При вращении двигателя кулачок распределительного вала вращается до тех пор, пока верхняя точка кулачка не приведет к внезапному разделению точек останова. Сразу же при разомкнутых (отключенных) точках прекращается протекание тока через первичные обмотки катушки зажигания. Это приводит к разрушению магнитного поля вокруг катушки.
Конденсатор поглощает энергию и предотвращает возникновение дуги между точками при каждом открытии. Этот конденсатор также помогает при быстром пробое магнитного поля.
2. Системы зажигания без распределителя
Системы зажигания без распределителя основаны на внутреннем компьютере автомобиля, а не на распределителе. У вас есть несколько катушек зажигания, либо одна катушка на две свечи зажигания, либо одна катушка на свечу зажигания.
Компьютерная система автомобиля использует датчики двигателя для управления электронным блоком управления и подачи команды катушкам зажигания на зажигание свечей зажигания.
Сильно отличается от обычных и электронных – катушки устанавливаются непосредственно на свечи зажигания, нет проводов свечей зажигания, а система является электронной.
Второй тип системы зажигания — безраспределительное зажигание. Свечи зажигания зажигаются непосредственно от катушек. Управление свечами зажигания контролируется модулем зажигания и компьютером двигателя. Система зажигания без распределителя может иметь одну катушку на цилиндр или одну катушку на каждую пару цилиндров.
Отсутствие дилера дает несколько преимуществ:
- Нет регулировки времени.
- Без крышки распределителя и ротора.
- Нет изнашиваемых движущихся частей.
- Нет распределителя, который может накапливать влагу и вызывать проблемы при запуске.
- Нет распределителя для привода, что снижает сопротивление двигателя.
3. Что такое электронная система зажигания?
Электронная система зажигания представляет собой тип системы зажигания, в которой используется электронная схема, обычно состоящая из транзисторов, управляемых датчиками, для генерации электронных импульсов, которые, в свою очередь, генерируют. Лучшая искра, которая может сжигать даже бедную смесь и обеспечивает лучшую экономичность и более низкий уровень выбросов.
В двигателе внутреннего сгорания сгорание представляет собой непрерывный цикл и происходит тысячи раз в минуту, поэтому требуется эффективный и точный источник воспламенения. Идея искрового зажигания пришла из электрического игрушечного пистолета, который использовал электрическую искру для воспламенения смеси водорода и воздуха, чтобы выстрелить в пробку.
Потребность в увеличении пробега, снижении выбросов и большей надежности привела к разработке электронной системы зажигания.
В этой системе по-прежнему есть распределитель, но точки прерывания заменены на приемную катушку, и есть электронный модуль управления зажиганием.
Parts of
Electronic Ignition SystemThe parts of the Electronic ignition system are:
- Battery
- Ignition Switch
- Electronic Ignition Module
- Ignition Coil
- Armature
- Distributor
- Spark Plug
1. Аккумулятор
Аккумуляторная свинцово-кислотная батарея используется для обеспечения электрической энергией воспламенения в цилиндре. Эта батарея заряжается динамо-машиной, приводимой в действие двигателем.
2.
Выключатель зажиганияОдин конец аккумулятора заземляется, а другой конец (положительный полюс) подключается к первичной обмотке катушки зажигания через замок зажигания. Этот переключатель (ключ) используется для включения и выключения системы зажигания.
3.
Электронный модуль управленияЭлектронный модуль обнаруживает сигнал, генерируемый катушкой датчика, и останавливает протекание тока из первичной цепи. Цепь таймера в модуле зажигания включается, и ток течет обратно в цепь, когда напряжение не генерируется.
4.
АрматураКонтакты размыкания аккумуляторной системы зажигания заменены якорем. Когда зубец якоря подходит к приемной катушке, генерируется сигнал напряжения. Модуль электроники обнаруживает сигнал, генерируемый катушкой датчика, и останавливает протекание тока из первичной цепи.
5.
Катушка зажиганияКатушка зажигания является источником энергии зажигания. Его функция состоит в том, чтобы увеличить низкое напряжение до высокого напряжения, чтобы вызвать электрическую искру в свече зажигания.
Катушка зажигания состоит из магнитного сердечника из мягкого железа и двух изолированных токопроводящих катушек, известных как первичная и вторичная обмотки. Первичная обмотка состоит из 200-300 витков, оба конца которых подключены к внешним клеммам.
Объявления
Вторичная обмотка состоит из 21000 витков, один конец которой подключен к высоковольтному проводу, идущему к распределителю, а другой конец подключен к первичной обмотке.
6.
РаспределительРаспределитель предназначен для распределения импульсов зажигания на отдельные свечи зажигания в правильном порядке относительно порядка зажигания.
Состоит из ротора посередине и металлического электрода по окружности. Эти металлические электроды напрямую подключены к свечам зажигания и также известны как жгуты зажигания.
Вторичная обмотка катушки зажигания соединена с ротором этого распределителя, который приводится в движение распределительным валом. Когда ротор вращается, он передает ток высокого напряжения на жгут зажигания, который затем подает эти токи высокого напряжения на свечи зажигания.
7.
Свечи зажиганияВыходная часть всей системы зажигания, отвечающая за искрообразование в цилиндре двигателя.
Состоит из 2-х электродов, один из которых присоединен к токоведущим проводам высокого напряжения, а другой заземлен. Разность потенциалов между этими электродами ионизирует зазор между ними, в результате чего возникает искра, воспламеняющая горючую смесь.
Работа электронной системы зажиганияЧасто задаваемые вопросы.
Что такое система зажигания?
Система зажигания создает искру или нагревает электрод до высокой температуры для воспламенения топливно-воздушной смеси в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием, жидкотопливных и газовых котлах, ракетных двигателях и т. д.
Что означает по системе зажигания?
система зажигания в бензиновом двигателе: средство, используемое для получения электрической искры для воспламенения топливно-воздушной смеси; сгорание этой смеси в цилиндрах создает движущую силу.
Какова функция системы зажигания?
Система зажигания предназначена для создания электрической искры в камере сгорания двигателя в нужный момент, которая воспламеняет смесь бензина и воздуха.
Какие существуют 3 типа систем зажигания?
Существует три основных типа автомобильных систем зажигания: с распределителем, без распределителя и с катушкой на свече (COP). В ранних системах зажигания использовались полностью механические распределители для подачи искры в нужное время.
Какие существуют четыре типа системы зажигания?
В настоящее время мы различаем четыре типа систем зажигания, используемых в большинстве легковых и грузовых автомобилей: обычное зажигание с точкой прерывания, высокоэнергетическое (электронное) зажигание, зажигание без распределителя (отработанная искра) и зажигание с катушкой на свече.
Из чего состоит система зажигания?
Система зажигания состоит из катушки зажигания, распределителя, крышки распределителя, ротора, проводов и свечей зажигания.
Какие существуют 2 классификации систем зажигания?
В зависимости от электрической энергии, подводимой к свече зажигания, системы зажигания делятся на два основных типа. Это индуктивное зажигание и зажигание от конденсаторного разряда (CDI). Оба типа зажигания выполняют одну и ту же операцию, но разница заключается в подаче электрической энергии на свечу зажигания.
Какова функция системы зажигания?
Система зажигания предназначена для создания электрической искры в камере сгорания двигателя в нужный момент, которая воспламеняет смесь бензина и воздуха.
Что такое электронная система зажигания?
Электронная система зажигания — это тип системы зажигания, в которой используется электронная схема, обычно состоящая из транзисторов, управляемых датчиками, для генерации электронных импульсов, которые, в свою очередь, генерируют. Лучшая искра, которая может сжигать даже обедненную смесь и обеспечивает лучшую экономичность и более низкий уровень выбросов.
Какие бывают системы зажигания?
Типы систем зажигания:
- Обычная система зажигания.
- Дистрибьютор без систем зажигания.
- Электронные системы зажигания.
Какие части электронной системы зажигания?
The parts of the electronic ignition system are:
- Battery
- Ignition Switch
- Electronic Ignition Module
- Ignition Coil
- Armature
- Distributor
- Spark Plug
What is the importance of ignition system?
По сути, система зажигания — это то, что заставляет ваш автомобиль сжигать топливо до небольшого взрыва именно в тот момент, когда ему нужно создать мощность. Если все сделано неправильно, из-за времени или недостаточной искры, мощность падает, а выбросы ухудшаются.
Какова функция катушки зажигания?
Катушка зажигания действует как трансформатор. С помощью двух катушек, одна внутри другой, катушка зажигания преобразует электрическую энергию аккумуляторной батареи автомобиля в высокое напряжение, сохраняет ее на короткое время, а затем подает ее в виде импульса тока высокого напряжения на свечу зажигания.
Что такое цикл зажигания?
Цикл зажигания означает ездовой цикл, который начинается с запуска двигателя, соответствует определению запуска двигателя в течение как минимум двух секунд плюс-минус одна секунда и заканчивается выключением двигателя.
Что такое модуль зажигания?
Модуль зажигания отвечает за зажигание свечей зажигания. каждая свеча зажигания должна срабатывать точно в нужное время, чтобы двигатель работал правильно. модуль зажигания использует входные данные от датчика положения коленчатого вала или датчика положения распределительного вала, чтобы определить, когда зажигать свечи зажигания.
Какая система зажигания механическая?
Механические системы зажигания состоят в основном из выключателя зажигания, катушки зажигания, свечей зажигания и распределителя.
Какие бывают катушки зажигания?
Типы катушек зажигания
- Обычная катушка зажигания.
- Электронная катушка зажигания.
- Катушка зажигания без распределителя (DIS)
- Катушка зажигания со штекером (COP)
Что такое современная система зажигания?
Основной задачей системы зажигания является подача искры в двигатель для правильного воспламенения воздушно-топливной смеси в камере сгорания. Современные автомобили используют модуль управления двигателем (ECM) для управления системами зажигания, которые используют такие конструкции, как катушка на свече, для распределения мощности на каждый отдельный цилиндр.
Что обеспечивает питание системы зажигания?
В то время как батарея и катушка зажигания обеспечивают питание, распределитель определяет, куда и когда эта энергия пойдет. Дистрибьютор — это как гаишник для электричества.
Что такое система зажигания самолета?
Система зажигания самолета создает искру для воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндре. Эти системы используются для получения искры и подачи ее через электрод свечи зажигания в цилиндр авиационного двигателя. Это обеспечивает правильное потребление топливно-воздушной смеси внутри камеры сгорания.
Что такое крышка и ротор распределителя?
Крышки и роторы распределителя отвечают за передачу напряжения от катушек зажигания к цилиндрам двигателя для воспламенения топливно-воздушной смеси внутри и питания двигателя. Катушка соединяется непосредственно с ротором, а ротор вращается внутри крышки распределителя.
Что такое функция свечи зажигания?
Свечи зажигания обеспечивают искру, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь, создавая взрыв, который заставляет двигатель вырабатывать мощность. Эти маленькие, но простые вилки создают электрическую дугу между двумя проводами, которые не соприкасаются, но находятся достаточно близко друг к другу, чтобы электричество могло преодолеть промежуток между ними.
Как аккумуляторная батарея является частью системы зажигания?
Аккумуляторная система зажигания состоит из 6- или 12-вольтовой батареи, заряжаемой от генератора с приводом от двигателя для подачи электроэнергии, катушки зажигания для повышения напряжения, устройства для отключения тока от катушки, распределителя для подачи постоянного тока на правильный цилиндр и свеча зажигания, выступающая в каждый цилиндр.
Какой была первая система зажигания?
Хотя это было обычным явлением для очень ранних двигателей, сейчас это редкость. Первым электрическим искровым зажиганием, вероятно, был игрушечный электрический пистолет Алессандро Вольта 1780-х годов. Зигфрид Маркус запатентовал свое «Электрическое воспламенительное устройство для газовых двигателей» 7 октября 1884 г.
Кто изобрел систему зажигания автомобиля?
Биография Чарльза Кеттеринга, изобретателя системы электрического зажигания. Чарльз Кеттеринг с моделью своего первого электростартера на Всемирной выставке в Чикаго. Мэри Беллис освещала изобретения и изобретателей для ThoughtCo в течение 18 лет.
Что может привести к выходу из строя катушки зажигания?
Чрезмерный нагрев и вибрация могут привести к разрушению изоляционного материала и внутреннему отказу катушки. Изношенные компоненты вторичного зажигания, такие как свечи зажигания или провода, могут привести к тому, что катушка будет работать тяжелее, потребует большего напряжения и, следовательно, значительно сократит срок службы катушки.
Аномалии свечей зажигания Нормальное и взрывное горение
Аномалии свечей зажигания | Нормальное и взрывное горение
|
Назад к основам: принцип работы катушки зажигания
Все системы зажигания современных бензиновых двигателей используют катушки зажигания для одной и той же основной функции: создания высокого напряжения, необходимого для образования искры на свече зажигания. . Профессионалы послепродажного обслуживания будут знакомы с их назначением и основными характеристиками, но они могут не знать о глубоких научных принципах, на которые они полагаются. Здесь мы объясняем, как электромагнетизм лежит в основе важной роли катушки зажигания…
История катушек зажигания
Несмотря на то, что системы зажигания, безусловно, со временем развивались, в частности, включали в себя все больше и больше электроники, они по-прежнему несут на себе черты оригинальных систем зажигания с катушками, появившихся более 100 лет назад. назад.
Первая система зажигания на основе катушки принадлежит американскому изобретателю Чарльзу Кеттерингу, который разработал систему зажигания на основе катушки для крупного производителя автомобилей около 1910/1911. Впервые он разработал электрическую систему, которая одновременно питала стартер и зажигание. Аккумулятор, генератор и более полная электросистема автомобиля обеспечивали относительно стабильное электропитание катушки зажигания.
В системе Кеттеринга (рис. 1) использовалась одна катушка зажигания для создания высокого напряжения, которое передавалось на плечо ротора, которое эффективно направляло напряжение на серию электрических контактов, расположенных в узле распределителя (по одному контакту на каждый цилиндр). Затем эти контакты были соединены проводами свечей зажигания со свечами зажигания в такой последовательности, которая позволяла распределять высокое напряжение на свечи зажигания в правильном порядке зажигания цилиндров.
Рисунок 1: Основные компоненты системы зажигания Kettering
Система зажигания Kettering стала фактически единственным типом системы зажигания для серийно выпускаемых бензиновых автомобилей и оставалась такой до тех пор, пока не появилось электронное переключение и управление зажиганием. системы начали заменять механические системы зажигания в 1970-х и 1980-х годах.
Основной принцип работы катушки зажигания
Для получения необходимого высокого напряжения в катушках зажигания используется взаимосвязь между электричеством и магнетизмом.
Когда электрический ток протекает через электрический проводник, такой как катушка с проволокой, он создает вокруг катушки магнитное поле (рис. 2). Магнитное поле (или, точнее, магнитный поток) фактически является накопителем энергии, которая затем может быть преобразована обратно в электричество.
Рис. 2: Создание магнитного поля при протекании электрического тока через катушку
Когда электрический ток первоначально включен, ток быстро увеличивается до максимального значения. Одновременно магнитное поле или поток будут постепенно увеличиваться до максимальной силы и станут стабильными, когда стабилизируется электрический ток. Когда электрический ток затем отключается, магнитное поле возвращается к катушке провода.
На силу магнитного поля влияют два основных фактора:
1) Увеличение тока, подаваемого на катушку с проводом, усиливает магнитное поле
2) Чем больше витков в катушке, тем сильнее магнитное поле.
Использование изменяющегося магнитного поля для индуцирования электрического тока
Если катушка с проводом подвергается воздействию магнитного поля и магнитное поле затем изменяется (или перемещается), это создает электрический ток в катушке с проводом. Этот процесс известен как «индуктивность».
Это можно продемонстрировать, просто перемещая постоянный магнит по катушке. Движение или изменение магнитного поля или магнитного потока индуцирует электрический ток в проводе катушки (рис. 3).
Рис. 3: Изменяющееся или движущееся магнитное поле индуцирует электрический ток в катушке
Существуют два основных фактора, влияющих на величину напряжения, индуцируемого в катушке:
- Чем быстрее изменение (или скорость движения) магнитное поле и чем больше изменение напряженности магнитного поля, тем больше индуцированное напряжение.
- Чем больше количество витков в катушке, тем больше индуцируемое напряжение.
Использование коллапсирующего магнитного поля для индукции электрического тока
Когда магнитное поле создается путем подачи электрического тока на катушку с проводом, любое изменение электрического тока (увеличение или уменьшение тока) создает такое же изменение магнитного поля. Если отключить электрический ток, магнитное поле разрушится. Затем разрушающееся магнитное поле индуцирует электрический ток в катушке (рис. 4). Рисунок 4: Если электрический ток, используемый для создания магнитного поля, отключается, магнитное поле разрушается, что индуцирует другой электрический ток в катушке
Точно так же, как увеличение скорости движения магнитного поля через катушку с проводом увеличивает напряжение, наведенное в катушке, если схлопывающееся магнитное поле может схлопываться быстрее, это вызовет более высокое напряжение. Кроме того, в катушке также может быть наведено более высокое напряжение, если количество витков в катушке увеличено.
Взаимная индуктивность и действие трансформатора
Если две катушки провода расположены рядом или вокруг друг друга, и электрический ток используется для создания магнитного поля вокруг одной катушки (которую мы называем первичной обмоткой), магнитное поле также будет окружать вторую катушку (или вторичную обмотку). Когда электрический ток отключается, а магнитное поле исчезает, оно индуцирует напряжение как в первичной, так и во вторичной обмотках. Это известно как «взаимная индуктивность» (рис. 5).
Рис. 5: Магнитное поле первичной обмотки также окружает вторичную обмотку. Схлопывание поля индуцирует электрические токи в обеих обмотках
Для катушек зажигания (и многих типов электрических трансформаторов) вторичная обмотка состоит из большего количества витков, чем первичная обмотка. Когда магнитное поле разрушается, во вторичной обмотке возникает более высокое напряжение, чем в первичной обмотке (рис. 6).
Рисунок 6: Здесь вторичная обмотка имеет больше витков, чем первичная обмотка. Когда магнитное поле разрушается, напряжение во вторичной обмотке будет больше, чем напряжение, индуцированное в первичной обмотке
Первичная обмотка катушки зажигания обычно содержит от 150 до 300 витков провода; вторичная обмотка обычно содержит от 15 000 до 30 000 витков провода, или примерно в 100 раз больше, чем первичная обмотка.
Первоначально магнитное поле создается, когда электрическая система автомобиля подает примерно 12 вольт на первичную обмотку катушки зажигания. Когда на свече зажигания требуется искра, система зажигания отключит подачу тока на первичную обмотку, что приведет к коллапсу магнитного поля. Разрушающееся магнитное поле вызовет в первичной обмотке напряжение порядка 200 вольт; но напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, будет примерно в 100 раз больше, около 20 000 вольт.
Используя эффекты взаимной индуктивности и используя вторичную обмотку, которая имеет в 100 раз больше витков, чем первичная обмотка, можно преобразовать исходное 12-вольтовое питание в очень высокое напряжение. Этот процесс преобразования низкого напряжения в высокое называется «действием трансформатора».
В катушке зажигания первичная и вторичная обмотки намотаны на железный сердечник, который помогает концентрировать и усиливать силу магнитного поля и потока, что делает катушку зажигания более эффективной.
Компания DENSO является давним лидером в области технологий прямого зажигания, поэтому катушки зажигания DENSO доступны на вторичном рынке. Узнайте больше о типах катушек зажигания DENSO и их преимуществах.
Понимание систем зажигания для максимальной производительности
В 4-тактной симфонии, исполняемой в моторном отсеке, когда свеча зажигания промахивается и не зажигается, результаты определенно негармоничны. Произошла потеря мощности, и топливо подается через двигатель без извлечения его энергии. Все ваши попытки накачать больше воздуха и топлива в камеру сгорания приведут только к пропуску зажигания и потере мощности, если вам не хватит искры для полного, правильного и своевременного воспламенения смеси.
Текст Майкла Феррары и Арнольда Эудженио // Фото сотрудников DSPORT
ДСПОРТ Выпуск #148
Напряжение можно описать как меру силы, необходимой для перемещения электроэнергии по проводнику. В вашей системе зажигания требуется ток высокого напряжения, чтобы позволить электричеству проходить от центрального электрода свечи зажигания через топливно-воздушную смесь под давлением и к боковому электроду через электрическую дугу.
Это предпосылка работы свечей зажигания. При достаточном напряжении между центральным электродом свечи и боковым электродом воздушный зазор (заполненный горючей топливно-воздушной смесью) в вашем двигателе ионизируется. Электрический заряд будет передаваться между ними и в процессе генерировать достаточно тепла для сжигания топливно-воздушной смеси.
Последовательность зажигания, от искры… зажечь ядро… к воспламенению воздушно-топливной смеси.Есть три основных фактора, которые определяют, какое напряжение необходимо для ионизации воздуха между зазором свечи; размер зазора, величину давления в цилиндре в момент зажигания искры и диаметр центрального электрода. Динамическим фактором в этой функции является давление в цилиндрах. Если заводская система зажигания не может выдавать достаточное напряжение, чтобы не отставать от повышенного давления в цилиндрах, в результате возникают пропуски зажигания или «срыв» искры.
Первым шагом в обеспечении надлежащей работы системы зажигания является проверка правильности зазора свечи зажигания. Производители обычно указывают диапазоны зазоров для своих вилок, которые устанавливают оптимальное расстояние. Хорошим способом максимизировать расстояние зазора было бы увеличивать зазор с шагом 0,005 дюйма, проверяя пропуски зажигания после каждого зазора. При пропуске зажигания уменьшите зазор на 0,005 дюйма, и свеча должна находиться на максимальной рабочей длине. Однако при этой настройке заглушки следует регулярно проверять, чтобы убедиться, что электроды не разрушаются до такой степени, что образуется зазор, превышающий максимально протестированную настройку.
Диаметр центрального электрода свечи зажигания также влияет на величину напряжения, необходимого для получения адекватной искры. Обычно электроды большого диаметра используются для продления срока службы свечи зажигания, но эти большие диаметры требуют более высокого напряжения для зажигания. Некоторые свечи зажигания изготавливаются из дорогих металлов и сплавов, таких как платина, никель, золото, палладий и иридий, для обеспечения долговечности. Эти материалы лучше противостоят плавлению и/или эрозии, сохраняя постоянный диаметр центрального электрода и позволяя увеличить интервал между сервисными заменами свечей зажигания. Ожидаемая постоянство диаметра позволяет производителю свечи использовать центральный электрод меньшего размера, что позволяет снизить требования к напряжению для зажигания искры. Однако использование этих материалов увеличивает цену каждой вилки. Кроме того, следует позаботиться о том, чтобы следовать указаниям производителя по зазорам.
Сравнение сплавов | (ИК) | (Пт) | (никель) | (Авт.) | (Аг) |
---|---|---|---|---|---|
Температура плавления (F) | 4449 | 3216 | 2647 | 1945 | 1760 |
Прочность (кфунт/кв. дюйм) | 159 | 20 | 97 | 19 | 19 |
Электрическое сопротивление | 2,09 | 4,17 | 2,69 | 0,9 | 0,63 |
Твердость | 240 | 40 | 160 | 25 | 26 |
–
Величина давления в цилиндре также определяет, какое напряжение необходимо для правильного зажигания искры. Чем больше давление в цилиндре, тем труднее электрическому току проходить через топливно-воздушную смесь между электродами свечи зажигания, что соответственно повышает требования к напряжению. Почти каждая модификация вашего двигателя, сделанная во имя мощности, создает все более высокое давление в цилиндрах, из-за чего вашей системе зажигания становится все труднее подавать достаточное напряжение, чтобы вызвать ионизацию. В двигателях с наддувом давление в цилиндрах может быть в два-четыре раза выше, чем у безнаддувного двигателя — имейте это в виду при планировании модернизации системы зажигания при переходе от N/A к принудительному впуску.
Наконец, когда соотношение воздух/топливо становится беднее, напряжение, необходимое для образования искры, становится еще выше. Если система зажигания автомобиля не может обеспечить напряжение, необходимое для правильного воспламенения обедненной воздушно-топливной смеси, вам, возможно, придется обогатить топливную смесь сверх ее оптимального соотношения, что не позволит вам достичь оптимальной мощности вашего двигателя и приведет к лишнему расходу топлива. в процессе. В ваших силах и интересах изменить факторы, влияющие на другие параметры, поскольку снижение общей выходной мощности нецелесообразно.
Страниц: 1 2 3
- Образование
- Технология
Изучение системы зажигания
Давайте поиграем с некоторыми системами зажигания и посмотрим, чему нас учит искра.
электрические системы зажиганиязажигание автомобиляне заводится жалобы на запускобучение в ремонтной мастерскойобучение техниковобучение кондиционерамавтомобильный послепродажный рынокС системой зажигания не так уж много проблем. У него либо нет искры, либо слабая искра, либо искра возникает не вовремя. Функция системы зажигания также довольно проста. В основе системы лежит катушка зажигания, состоящая из двух обмоток: первичной и вторичной. На первичную катушку подается питание, при этом создается магнитное поле, а затем питание отключается в определенный момент. Это вызывает коллапс магнитного поля, и этот коллапс возбуждает вторичную обмотку, повышая напряжение до уровня, необходимого для скачка зазора свечи и начала процесса сгорания.
Системы зажигания могут быть одной из трех основных конструкций: система зажигания с распределителем, система зажигания без распределителя (DIS) или система зажигания с катушкой на свече (COP). Все они выполняют одну и ту же функцию, но даже в отдельных системах конструктивные различия делают предложение универсального руководства по поиску и устранению неисправностей немного затруднительным. Так что вместо этого давайте поиграем и посмотрим, как подойти к примерам всех трех.
Джип Команч 9 1989 года выпуска0883
Распределительная система зажигания существует столько, сколько я себя помню. Первоначально механический набор электрических контактов, называемых точками, использовался на стороне заземления первичной обмотки катушки для управления протеканием тока. Они открывались и закрывались небольшими пандусами, встроенными в распределительный вал, который приводил в движение распределительный вал.
Еще один контакт был установлен сверху на вал, называемый ротором. Ротор вращался вместе с валом и действовал как путь для вторичной стороны катушки, соединяя каждый цилиндр в порядке зажигания, проходя рядом с соответствующими контактами в крышке распределителя. С появлением электронного зажигания даже у этой самой старой конструкции, с которой мы сталкиваемся, появились свои нюансы. Как вы уже много раз слышали от меня, обязательно ознакомьтесь с теорией и работой конкретной системы, над которой вы работаете.
В случае Jeep катушка является частью модуля управления зажиганием, но обслуживается отдельно. Электронный блок управления (ECU, ранний ECM) управляет катушкой через модуль зажигания. Выход катушки направляется через обычный провод зажигания к распределителю, где он подается на шесть отдельных свечей на этом раннем 4,0-литровом рядном двигателе. Что вроде прикольно находится под крышкой трамблера. Это генератор синхронизирующих импульсов — датчик раннего положения распределительного вала, если хотите, — который ECU использует для синхронизации форсунок.
Если у вас есть доступ к проводу свечи зажигания, можно быстро проверить исправность любой системы зажигания с помощью искрового тестера. Этот удобный инструмент позволяет регулировать воздушный зазор между контрольными точками и устанавливается в проводе зажигания вместо свечи зажигания. Другая сторона инструмента прочно прикреплена к хорошему заземлению двигателя. Отключите топливную систему, чтобы избежать залива цилиндров газом, и проверните двигатель.
Старые системы с одной катушкой не производили такой энергии, как более современные, поэтому я настраивал свой инструмент на имитацию от 10 000 до 20 000 вольт и искал чистую, стабильную синюю искру. Если искра слабая или пропадает, переместите тестер к концу провода катушки, где он соединяется с распределителем. Теперь, если искра хорошая, вы знаете, что проблема заключается в распределении: крышке трамблера, роторе или проводах. Если нет, сосредоточьтесь на устранении неполадок со слабым выходом катушки, неисправным проводом катушки или неисправностью в цепях модуля зажигания/ЭБУ.
A 2006 Kia Sportage
В этом четырехколесном автомобиле используется система зажигания без распределителя или DIS. Вместо одной катушки зажигания для всех цилиндров двигателя в системе DIS используется одна катушка для каждой пары цилиндров. Эта конструкция, также называемая некоторыми производителями системой EI или электронным зажиганием, обеспечивает значительное увеличение энергии искры до 30 000 с лишним вольт, что необходимо для воспламенения обедненной смеси в двигателях более поздних моделей.
Катушки Kia имеют общий провод питания с отдельными заземлениями, ведущими к модулю управления двигателем (ECM). Как и в самых ранних распределительных системах, поток первичного тока катушки контролируется на стороне земли. В некоторых системах DIS в дополнение к ECM используется модуль управления зажиганием, но не в этом. Управление синхронизацией строго через ECM, основанное в основном на входных сигналах от датчика положения коленчатого вала (CKP) и датчика положения распределительного вала (CMP). Кроме того, двигатель использует датчик детонации для замедления времени, если датчик обнаружит какие-либо признаки детонации или искрового детонации.
Вот вопрос для размышления, если вы следите за нашими обсуждениями по электричеству. Каждая цепь имеет источник ЭДС и нагрузку. Я уже говорил, что в большинстве случаев источником является батарея. Но что является источником во вторичном DIS? И какая нагрузка?
Пока вы все обдумываете, вернемся к нашей Киа. Катушка DIS каждый раз зажигает обе свечи одновременно. Если цилиндр находится в такте сжатия, это срабатывание свечи называется событием мощности. Если цилиндр находится в такте выпуска, свеча срабатывает в случае сброса. Вернемся к моему вопросу.
Вторичная обмотка катушки является источником, а две свечи зажигания — нагрузками в цепи. Вы знаете, что у батареи есть положительная и отрицательная сторона, как и вторичная. Ток течет от отрицательной стороны катушки через первую свечу зажигания и головку блока цилиндров ко второй свече и обратно к катушке. Компрессионной свече потребуется больше всего энергии, но если проблема возникает на стороне катушки первой свечи (чрезмерный зазор, слабый выход катушки и т. д.), ее может не хватить для второй свечи. Вот почему у вас может быть один цилиндр с пропусками зажигания, даже если катушка общая.
Проверить энергию искры можно с помощью искрового тестера, как и в случае с джипом. Для тестирования этих систем можно использовать осциллограф и зажим для усилителя, и часто выявляются слабые места, которые вы можете пропустить с помощью механического тестера.
A 2007 Toyota Corolla
В Toyota используется версия новейшей конструкции системы зажигания, катушка на свече или зажигание COP. В этих системах на каждый цилиндр назначается одна катушка. Некоторые из этих систем могут производить до 50 000 вольт, так что я бы на вашем месте не держал их в руках, пока они работали!
Многие катушки COP контролируются, как и все остальные — на стороне земли блоком ЕСМ. Одной из проблем современных двигателей является доступ к свечам зажигания для доступа к вторичной системе зажигания. На любых двухпроводных катушках DIS или COP вы можете подсоединить провод прицела к стороне основного управления (стороне заземления) катушки, чтобы отслеживать основное событие. Это будет производить несколько сотен вольт, поэтому убедитесь, что вы используете аттенюатор, чтобы не повредить прицел. Шаблон, за исключением линии зажигания, будет имитировать вторичный в большинстве конструкций и облегчит доступ, подключившись к открытому разъему жгута или к самому ECM.
Toyota, однако, использует воспламенитель внутри катушки, который фактически контролирует заземление первичной обмотки. Это транзистор, который отключается блоком управления двигателем на том, что Toyota называет линией IGT. Если сигнал IGT не подается, искры вообще не будет. В качестве обратной связи в ECM по линиям IGF посылается обратный сигнал, информирующий ECM о том, что катушка работает. Если сигнал IGF не виден, ECM перейдет в отказоустойчивый режим конкретной модели и сохранит код, все для защиты каталитического нейтрализатора.
И катушка COP воспламенителя не уникальна для Toyota. Если вы видите более двух проводов, ведущих к катушке COP, потратьте некоторое время на изучение того, что именно заставляет эту систему работать, прежде чем начинать диагностику неисправности. Устранение неполадок в системах зажигания по-прежнему основано на некоторых старых принципах, но то, как они применяются на современном автомобиле, может создать проблему.
Основы системы зажигания — журнал Mustang & Fords
| Практическое руководство — двигатель и трансмиссия
Мощность начинается с одной, простой, крайне важной искры
Мы всегда ищем способы увеличить мощность, не тратя слишком много денег. Прикручиваем карбюраторы и впускные коллекторы. Мы также выполняем обмен кулачками в нашем стремлении к власти. Когда это не соответствует нашим ожиданиям, мы переходим к более совершенным головкам и клапанному механизму, который может справиться с этой задачей. Но как часто мы внимательно смотрим на систему зажигания для улучшения производительности? Правда в том, что мы не смотрим на это достаточно часто.
Наши системы зажигания не всегда нас беспокоят, потому что, если мы их не понимаем, зачем с ними возиться? Но это всего лишь путешествие с головой в пресловутый песок. Понимание — это ключ к тому, чтобы научиться делать это лучше. Показательным примером является система зажигания вашего Ford. Если вы бегаете с точечной системой зажигания, вы действительно находитесь в темных веках. Есть вещи получше, но это далеко не все. Вам необходимо знать, как работает система зажигания вашего автомобиля Ford и как ее настроить для повышения производительности. Итак, брюхом к верстаку, и приступим.
Нельзя недооценивать силу, которую дает здоровая смесь. Достаточно небольшой искры, чтобы воспламенить топливно-воздушную смесь при сжатии. Однако чем мощнее искра, тем агрессивнее зажигание. Нам нужна не только искра, нам нужна мощная искра, синхронизированная как раз в цикле сгорания, чтобы все началось. Топливно-воздушную смесь легко воспламенить при работе двигателя на холостом ходу. это усложняется, когда наш двигатель начинает увеличивать обороты, а момент зажигания и интенсивность должны меняться с увеличением оборотов.
В старые времена
На заре двигателей внутреннего сгорания основные принципы работы четырехтактных двигателей не сильно отличались от современных: впуск, сжатие/зажигание, мощность и выпуск. Должны были быть средства хранения высокоэнергетического электричества до тех пор, пока оно не понадобится для зажигания свечей зажигания. Эта система состояла из точек прерывания, конденсатора и катушки зажигания для накопления тока. Время точки должно было быть связано с временем зажигания через индексацию ротора распределителя. Время зажигания должно было следовать схеме синхронизации с оборотами двигателя. Тогда, как и сейчас, искра должна была возникать все раньше и раньше в такте сжатия по мере увеличения оборотов двигателя. Вначале водитель контролировал угол опережения зажигания с места водителя. По мере увеличения оборотов двигателя водитель увеличивал угол опережения зажигания. При падении оборотов момент зажигания замедлялся. Это было грубо, но это сработало.
Со временем автомобильные инженеры разработали механизмы опережения зажигания, автоматически увеличивающие искру при увеличении оборотов двигателя. Это была простая система легковеса, которая увеличивала искру по мере увеличения оборотов двигателя (и скорости распределителя). Вакуумное продвижение появилось позже, чтобы дополнить механическое продвижение. Комбинация двух типов передовых агрегатов предлагала автомобилистам плавный переход от режима холостого хода к режиму мощности. Опираясь на дроссельную заслонку, работал вакуумный клапан (перемычка), чтобы автомобиль двигался. Механическое (центробежное) опережение опережает индексацию ротора на более высоких оборотах. Подумайте об этом так: вакуумное опережение продвигает пластину прерывателя вперед, когда мы находимся под начальным ускорением. По мере того, как скорость автомобиля и обороты двигателя переходят в более высокие диапазоны оборотов, центробежные грузы отклоняются наружу и сдвигают положение ротора для более раннего искрового разряда.
Нам нужна более ранняя искра на высоких оборотах, потому что топливо не воспламеняется так, как мы думаем, в двигателе. Когда мы думаем о четырехтактном цикле, мы думаем о впуске, сжатии/зажигании, мощности, выпуске, но все гораздо сложнее. Топливо и воздух не «взрываются» в камере сгорания, как нас учили в автомастерской 101. Топливо воспламеняется быстро, как в водонагревателе или печи с лаем. Если вы когда-либо были поражены внезапным включением печи или водонагревателя, когда вы зажигали запальник и чувствовали поток тепла и воздуха, вы испытали энергию теплового расширения. Это тот же вид энергии, который питает ваш двигатель.
Это типичный одноточечный распределитель Autolite. Он имеет обычный регулируемый блок вакуумного продвижения. В блоках вакуумного продвижения оригинального оборудования использовались прокладки против давления пружины для контроля скорости продвижения. Сменные блоки вакуумного продвижения на вторичном рынке регулируются через вакуумный порт с помощью шестигранного ключа.При подъеме поршня в цилиндре в такте сжатия/воспламенения топливо не воспламеняется в верхней мертвой точке (ВМТ). Топливо необходимо воспламенить примерно за 6–12 градусов до верхней мертвой точки (ВМТ), потому что топливо не воспламеняется мгновенно. Он светится медленнее, чем мы думаем. Мы должны дать поршню время достичь ВМТ, прежде чем произойдет полное сгорание. Когда мы увеличиваем обороты, нам нужно дать более богатому топливу больше времени для воспламенения. Вот почему мы «опережаем» искру и делаем так, чтобы она появлялась раньше во время такта сжатия/зажигания. В большинстве случаев это 34-36 градусов до ВМТ. Более раннее изменение угла опережения зажигания может привести к детонации и повреждению двигателя.
Мы можем объяснить насыщение тока и то, как катушка зажигания накапливает электричество, но для большинства из вас это мало что значит. Вы хотите знать, какова основная работа катушки зажигания и как она выпускает эту высоковольтную искру вовремя с циклами мощности двигателя. Катушка зажигания выполняет свою работу в такт расположенным внутри трамблера точкам зажигания. Точки зажигания — это не что иное, как простой выключатель, который позволяет катушке зажигания (трансформатору) накапливать и разряжать тысячи вольт постоянного тока, поступающего от 6- или 12-вольтовой аккумуляторной батареи вашего Ford. Как простой высокопроизводительный трансформатор, катушка преобразует 12 вольт в целых 50 000 вольт, чтобы перепрыгнуть разрядник свечи зажигания. Точки циклически открываются (выключаются) и закрываются (включаются) между зажиганиями свечи зажигания в такт с кулачком распределителя. Когда точки замкнуты, катушка заземляется через точки контакта. Когда точки разомкнуты, катушка заземляется через провод свечи зажигания на свечу зажигания.
Шаг вперед
Системы зажигания с точечным срабатыванием служили важной цели в течение десятилетий и, учитывая все обстоятельства, работали на удивление хорошо. Однако очки также имеют явные недостатки. При использовании точки контакта сгорают и ямки. Трущиеся блоки изнашиваются, что приводит к смыканию точек. Это делает ваш движок мертвым игроком, когда он вам, вероятно, больше всего нужен. Точки зажигания не обеспечивают той надежности, которую мы получаем от твердотельных систем зажигания.
Твердотельные системы зажигания, как следует из их названия, являются твердотельными — в них нет изнашивающихся движущихся частей. Магнитно-импульсные зажигатели имеют приемную катушку и рефлектор. Когда рефлектор проходит через магнитную катушку, он включает и выключает путь заземления катушки, как это делают точки контакта. Это также выполняется с помощью твердотельной схемы в модуле зажигания.
Существуют также оптические системы электронного зажигания, в которых используется световой луч (электрический глаз), чтобы открывать и закрывать путь заземления катушки с помощью колесика затвора. Зажигание Мэллори Unilite является одним из примеров, доступных и сегодня. Единственным требуемым обслуживанием является периодическая очистка светового модуля.
Pertronix Ignitor и Ignitor II, несомненно, являются величайшей инновацией в системах электронного зажигания послепродажного обслуживания, поскольку они скрыты внутри вашего завода или у дистрибьютора послепродажного обслуживания. Ignitor и Ignitor II представляют собой компактные модули, которые заменяют точки и конденсатор в распределителях с точечным срабатыванием. Эти маленькие ребята срабатывают так же, как срабатывает магнитно-импульсное зажигание. Установите воздушный зазор между модулем и колесиком затвора и забудьте об этом. Ignitor и Ignitor II доступны не только для заводских дистрибьюторов, но и для отдельных дистрибьюторов вторичного рынка. Это придает вашему рестомоду стильный, стильный, неоригинальный, производительный вид с жесткой надежностью Pertronix Ignitor.
Усилители зажигания
Нам нужны не только хорошие системы зажигания, но и компоненты, улучшающие работу нашей системы зажигания. Существуют всевозможные усилители искры, которые поддерживают свечи зажигания в экстремальных условиях. Имеются высокопроизводительные катушки зажигания, многоискровой разряд, емкостной разряд и другие типы высокопроизводительных систем. Давайте посмотрим на некоторые из MSD.
У вас есть сила
Эта область заслуживает такого же уважения, как и задняя ось. Это то, о чем мы никогда не задумываемся, пока нет выбора. Высокоэнергетическим системам зажигания для начала требуется высокая энергия. Если вы думаете, что старый генератор или генератор переменного тока Autolite на 45 ампер поможет вам пережить ночь, вы только свистите в темноте.