Принцип работы системы зажигания автомобиля: виды, устройство и принцип работы

Содержание

принцип работы и устройство, типы и неполадки системы зажигания

Основная задача системы зажигания в бензиновом моторе – передача искры на свечи зажигания в нужный рабочий такт. У дизельных двигателей она устроена иначе. В них в момент топливного впрыска в такт сжатия случается зажигание смеси.

Содержание:

Что такое система зажигания?
Устройство и состав системы зажигания
Как работает система зажигания автомобиля?
Типы систем зажигания
Неполадки системы зажигания
Как проверить систему зажигания?
Полезные советы и рекомендации

Что такое система зажигания?

Система зажигания автомобиля — это группа приборов и компонентов, которая нужна для формирования искры в момент, соответствующий рабочему режиму мотора. Эта система служит составным узлом электрооборудования. Система зажигания бензиновых двигателей автомобилей имеет сложное устройство, включая электрическую цепь, у которой есть множество компонентов, влияющих на действие силового агрегата в целом.

Она нужна для подачи искры непрерывно в цилиндры, где в сжатом состоянии имеется топливно-воздушная смесь (при такте компрессии).

У дизельных моторов нет классического механизма зажигания. Для воспламенения топливно-воздушной смеси в них используется иной подход. На такте сжатия воздух внутри цилиндра сжимается так, что разогревается до температуры возгорания. В верхней мертвой позиции такта реализуется топливный впрыск, а далее случается взрыв. Для подготовки воздуха в цилиндрах зимой есть специальные свечи накала.

Устройство и состав системы

В устройство системы зажигания автомобиля включается несколько компонентов:

Источник энергии: АКБ (при старте мотора), генератор (далее).
Выключатель зажигания – контактное устройство трансляции напряжения механического или электронного типа. Нужен для трансляции напряжения на зажигание и бортовую сеть, на втягивающее реле стартера.

Накопитель – компонент, используемый для скапливания энергии и дальнейшего преобразования, чтобы возник заряд между электродами свечи. Емкостный и индуктивный. Индуктивный – катушка зажигания в формате автотрансформатора. Емкостный – емкость, получающая заряд высокого напряжения, а потом передающая на свечу зажигания в подходящий момент.
Свечи зажигания – компоненты с парой электродов, расположенных на расстоянии. На стальную резьбу фиксируется изолятор из фарфора. В центре размещен проводник, служащий электродом. Вторым электродом служит резьба.
Система распределения нужна для трансляции энергии от накопителя к свечам.
Распределитель – компонент распределения повышенного напряжения по проводникам, идущим к свечам цилиндров. Может быть статическим и механическим. В статическом нет вращающихся элементов. Механический имеет вид вала, приводимого в движение от ДВС посредством бегунка, отвечает за передачу напряжения по проводникам высокого вольтажа.

Коммутатор – компонент для выработки импульсов, отвечающих за управление катушкой.
Блок управления – компонент на базе микропроцессора, определяющий, когда нужна трансляция импульса в катушку.
Высоковольтный провод – проводник с одной жилой и усиленной изоляцией. У внутреннего проводника спиралевидная форма, чтобы исключить помехи.

От устройства зависит работа системы зажигания автомобиля.

Как работает система зажигания автомобиля?

Базовый принцип работы системы зажигания автомобиля заключается в накоплении и последующем преобразовании катушкой пониженного напряжения в высокое, последующее распределение и трансляцию повышенного напряжения к конкретной свече. Так образуется искра на свече.

Работы системы зажигания автомобиля осуществляется поэтапно:

Накопление электроэнергии.
Преобразование.
Распределение по свечам зажигания.
Формирование искры.
Воспламенение топливно-воздушной смеси.

Принцип функционирования довольно прост, поэтому при нормальной работе компонентов сбоев не бывает. Но иногда возникают сложности, требующие ремонта.

Типы систем зажигания

От метода формирования искры зависит то, какой тип системы применяется:

Бесконтактная система зажигания автомобиля. Устройства управления на базе транзисторов (коммутаторы) передают управляющие импульсы. За регулирование повышенного напряжения отвечает механический распределитель.

Контактная. Ее импульсы образуются при работе контактов на разрыв. Все основано на базе механического компонента – прерывателя-распределителя. Потом она распределяется за счет контактной системы транзисторов.
Микропроцессорная или электронная система зажигания автомобиля. Электронное устройство отвечает за администрирование момента зажигания, остальными системами авто.

Все типы имеют сходство, но различаются исключительно подходом к формированию управляющего импульса.

Неполадки системы зажигания

Основная проблема системы – отсутствие разряда в камере сгорания в результате поломки свечей. В результате отключается один или несколько цилиндров. Избежать этого можно, если заменять свечи каждые 30-40 тыс. км пробега. В современных автомобилях для этого используется специальный ключ, поэтому обычно нужно посещать СТО.

В схеме системы зажигания автомобиля компоненты в большом количестве, что способствует возникновении проблем в любой момент. Любая неполадка обязательно влечет за собой выход из рабочего состояния всех прочих компонентов, нужных для полноценной эксплуатации транспортного средства. Есть перечень неисправностей системы зажигания, заметно осложняющих возгорание смеси топлива:

Замыкания первичной обмотки катушки на массу, замыкание вторичной на первичную катушку. Перегорают резисторы, в изоляторе и крышке катушки образуются трещины. Поврежденные элементы нужно заменить, а при почти разрушенной катушке заменяется весь узел.
Неисправности прерывателя. Внутри прерывателя контакты могут оказаться загрязнены или обгоревшими.

Между ними может нарушиться стандартный зазор, поэтому возникают перебои при переключении между свечами. Замасленные или обгоревшие контакты могут стать причиной резкого увеличения сопротивления между ними, поэтому падает ток, образующийся на первичной обмотке, а далее уменьшается мощность искры от свечей.

Свечи зажигания будут работать нормально только при совпадении нескольких факторов:

Поверхность резьбы должна быть сухой.
Слой копоти или нагара должен быть очень тонким.
Изолятор и электроды должны иметь почти белый цвет.

Наличие влаги на поверхности резьбы — это свидетельство того, что возникли какие-то неисправности – это может быть масло или бензин. У неисправной свечи электроды и часть изолятора имеет видимую копоть и нагар.

Как проверить систему зажигания автомобиля?

О возникновении неполадки в системе зажигания авто понятно по нескольким симптомам:

Не запускается ДВС.
Работать движка неустойчивая.
На холостом ходу мотор останавливается.
Не получается развить полную мощность.

В системе зажигания из строя в результате износа выходят катушки, прерыватель-распределитель или свечи. Самостоятельно сложно выявить, что именно прекратило полноценно работать. Диагностику и восстановление рекомендуется доверить только квалифицированному автомеханику.

Ремонт системы зажигания автомобиля проводится довольно быстро, так как большинство компонентом можно заменить. Ставят новые датчики, конденсаторы, катушки, провода повышенного вольтажа. Определенные компоненты подлежат ремонту, но иногда можно обойтись тонкой регулировкой посредством специальных приспособлений и приборов.

Полезные советы

В системе зажигания используются высоковольтные провода.

Проверить их состояние можно одним из способов:

Визуально. Кабели требуется осмотреть на наличие надрезов, трещин, рассохшихся участков, потертостей.
При помощи провода. Берется провод с зачищенными концами. Один замыкается на «массу», а вторым нужно водить по высоковольтным кабелям (в темное время суток). При нарушении герметизации от зачищенного конца будет видна искра.
Мультиметром. Прибор используется в виде вольтметра или для измерения степени сопротивления. Провода нужно отключить от свечей и катушки, чтобы в режиме омметра мультиметр показал текущее сопротивление. Показатель должен быть до 10 кОм.

Провода с повреждениями заменяются на новые.

Принцип действия бесконтактной системы зажигания двигателя

Рассмотрим принцип действия бесконтактной системы зажигания на примере системы зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099. Определим, откуда берется искра для поджига топливной смеси в камере сгорания и почему она проскакивает своевременно для каждого цилиндра.

Бесконтактная система зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 включает в себя катушку зажигания, свечи зажигания, высоковольтные провода (бронепровода), трамблер с распределителем зажигания, датчиками-регуляторами опережения зажигания (центробежным и вакуумным) и датчиком Холла, также коммутатор и провода низкого напряжения.

Схема бесконтактной системы зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

Откуда поступает ток в систему зажигания?

Электрический ток в систему зажигания поступает с вывода «30» генератора, через монтажный блок предохранителей и реле, замок зажигания, реле зажигания и далее на вывод «Б» катушки зажигания. Система запитывается после поворота ключа в замке зажигания.

Принцип действия бесконтактной системы зажигания

— При работе двигателя вращается вал распределителя зажигания (трамблера). В работу вступает датчик Холла. Стальной круглый экран с четырьмя прорезями на валу трамблера, вращаясь, проходит через зазор этого датчика. Когда проходит прорезь экрана, напряжение отдаваемое датчиком ниже бортового на 3 В или равно ему, когда зубец экрана, напряжение падает практически до нуля. Прохождение каждого из четырех зубцов соответствует такту сжатия и моменту зажигания в одном из цилиндров двигателя.

Датчик Холла и экран трамблера

— Далее в работу вступает коммутатор. Свои прерывистые импульсы датчик Холла подает на вывод «6» коммутатора, а тот в свою очередь подает импульс на первичную обмотку катушки зажигания (вывод «К»).

— Теперь работает катушка зажигания. В момент прерывания электрического тока (зубец экрана проходит через зазор датчика Холла) магнитное поле в катушке зажигания резко сжимается и, пересекая витки обмотки, производит ЭДС порядка 22-25 кВ (ток высокого напряжения).

— Работа распределителя зажигания. Ток высокого напряжения по центральному бронепроводу поступает на центральный вывод крышки трамблера и далее на «бегунок»-распределитель зажигания, который вращаясь, раздает ток высокого напряжения по четырем клеммам крышки.

— Работа свечей зажигания. По высоковольтным проводам ток высокого напряжения поступает к свечам зажигания. Между их электродами проскакивает искра, воспламеняющая топливную смесь в цилиндрах двигателя.

Чтобы добиться от двигателя максимальной мощности необходимо воспламенять смесь искрой несколько раньше прихода поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ). Для этого регулируют угол опережения зажигания вращением трамблера в ту или иную сторону. При холостых оборотах двигателя 750-800 об/мин угол опережения зажигания, например для двигателя 21083 работающего на 92-м бензине должен составлять 4±1º (подробнее см. «Установка угла опережения зажигания на ВАЗ 2108, 2109, 21099»).

Примечания и дополнения

— При работе двигателя на высоких оборотах необходим еще более ранний угол опережения зажигания. Здесь помогает центробежный регулятор опережения зажигания, который за счет расхождения своих грузиков от центробежной силы при повышении оборотов вращения оси трамблера смещает пластину с экраном. Она раньше проходит через зазор в датчике Холла, импульс поступает на коммутатор с некоторым опережением и соответственно зажигание становится раньше (подробнее см. «Центробежный регулятор опережения зажигания»).

Работа центробежного регулятора опережения зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

— При движении с нагрузкой (например, в гору) помогает вакуумный регулятор опережения зажигания. Он работает по такому же принципу, как и центробежный регулятор. Смещает пластину с экраном для опережения угла, но за счет разрежения возникающего за дроссельной заслонкой после нажатия на педаль «газа» (подробнее см. «Вакуумный регулятор опережения зажигания»).

Вакуумный регулятор опережения зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

Еще статьи по системе зажигания

— Пропала искра на свечах зажигания, причины

— Потеря мощности и приемистости карбюраторного двигателя (причины связанные с системой зажигания)

— Карбюраторный двигатель не запускается (причины связанные с системой зажигания)

— Схема бесконтактной системы зажигания автомобилей ВАЗ 2104, 2105, 2107

— Проверка датчика Холла

— Не работает катушка зажигания, признаки неисправности

Подписывайтесь на нас!

Как работают автомобильные системы зажигания

Двигатель внутреннего сгорания — удивительная машина, которая развивалась более 100 лет.

Он продолжает развиваться, поскольку автопроизводителям удается выжимать немного больше эффективности или немного меньше загрязнения с каждым годом. В результате получается невероятно сложная, удивительно надежная машина.

Другие статьи HowStuffWorks объясняют механику двигателя и многих его подсистем, включая топливную систему, систему охлаждения, распределительные валы, турбонагнетатели и шестерни. Можно утверждать, что 9Система зажигания 0005 — это то, где все это сочетается с идеально синхронизированной искрой.

В этой статье мы узнаем о системах зажигания, начиная с опережения зажигания. Затем мы рассмотрим все компоненты, необходимые для создания искры, включая свечи зажигания, катушки и распределители. И, наконец, поговорим о системах, в которых вместо распределителя используются твердотельные компоненты.

Содержимое

Система зажигания
Свеча зажигания
Катушка системы зажигания
Дистрибьютор системы зажигания
Зажигание без распределителя

htm»> Система зажигания

Система зажигания вашего автомобиля должна работать в полной согласованности с остальной частью двигателя. Цель состоит в том, чтобы воспламенить топливо точно в нужное время, чтобы расширяющиеся газы могли выполнить максимальное количество работы. Если система зажигания сработает в неподходящее время, мощность упадет, а расход газа и выбросы могут возрасти.

При сгорании топливно-воздушной смеси в цилиндре температура повышается и топливо превращается в выхлопные газы. Это преобразование приводит к резкому увеличению давления в цилиндре и заставляет поршень опускаться.

Чтобы получить от двигателя максимальный крутящий момент и мощность, необходимо максимизировать давление в цилиндре во время рабочего такта . Максимальное давление также обеспечит лучшую эффективность двигателя, что напрямую влияет на увеличение пробега. Время искры имеет решающее значение для успеха.

Небольшая задержка между моментом появления искры и моментом, когда вся топливно-воздушная смесь сгорает и давление в цилиндре достигает максимального значения. Если искра возникает как раз в тот момент, когда поршень достигает верхней точки такта сжатия, то поршень уже опустился на часть пути к рабочему такту до того, как газы в цилиндре достигли своего максимального давления.

Для наилучшего использования топлива искра должна возникать до того, как поршень достигнет верхней точки такта сжатия, поэтому к тому времени, когда поршень начинает опускаться в рабочий такт, давление становится достаточно высоким, чтобы начать совершать полезную работу.

Работа = Сила × Расстояние

В цилиндре:

Сила = Давление × Площадь поршня
Расстояние = Длина хода

Итак, когда мы речь о цилиндре, работа = давление × площадь поршня × длина хода . А поскольку длина хода и площадь поршня фиксированы, единственный способ максимизировать работу — увеличить давление.

Время искры важно, и время может быть продвинутый или замедленный в зависимости от условий.

Время, необходимое для сгорания топлива, примерно постоянно. Но скорость поршней увеличивается по мере увеличения оборотов двигателя. Это означает, что чем быстрее работает двигатель, тем раньше должна появиться искра. Это называется опережение зажигания . : Чем выше частота вращения двигателя, тем большее опережение требуется.

Другие цели, такие как минимизация выбросов , имеют приоритет, когда не требуется максимальная мощность. Например, за счет замедления момента зажигания (перемещения искры ближе к началу такта сжатия) можно снизить максимальное давление и температуру в цилиндре. Снижение температуры помогает уменьшить образование оксидов азота (NOx), которые являются регулируемым загрязнителем. Замедление времени также может устранить стук; некоторые автомобили с датчиками детонации делают это автоматически.

Далее мы рассмотрим компоненты, которые производят искру.

htm»> Свеча зажигания

Свеча зажигания в теории довольно проста: она заставляет электричество пробиваться через зазор, как молния. Электричество должно иметь очень высокое напряжение, чтобы пройти через зазор и создать хорошую искру. Напряжение на свече зажигания может быть от 40 000 до 100 000 вольт.

Свеча зажигания должна иметь изолированный канал для того, чтобы это высокое напряжение проходило вниз к электроду, где оно могло бы преодолеть зазор и оттуда пройти в блок двигателя и заземлиться. Свеча также должна выдерживать экстремальные температуры и давление внутри цилиндра и должна быть сконструирована таким образом, чтобы на свече не накапливались отложения топливных присадок.

«» В свечах зажигания

используется керамическая вставка для изоляции высокого напряжения на электроде, гарантируя, что искра возникает на кончике электрода, а не где-либо еще на свече; эта вставка выполняет двойную функцию, помогая сжигать отложения. Керамика является довольно плохим проводником тепла, поэтому во время работы она изолирует тепло.

Для некоторых автомобилей требуется горячая замена . Этот тип вилки разработан с керамической вставкой, которая имеет меньшую площадь контакта с металлической частью вилки. Это снижает теплопередачу от керамики, заставляя ее нагреваться сильнее и, таким образом, выжигая больше отложений. Свечи холодного охлаждения имеют большую площадь контакта, поэтому они меньше нагреваются.

«» высокое напряжение

Катушка системы зажигания

Катушка представляет собой простое устройство, представляющее собой высоковольтный трансформатор, состоящий из двух катушек провода. Одна катушка провода называется первичной катушкой . Вокруг него намотана вторичная катушка . Вторичная катушка обычно имеет в сотни раз больше витков провода, чем первичная катушка.

Ток течет от батареи через первичную обмотку катушки.

Объявление

Ток первичной обмотки может быть внезапно прерван контактами прерывателя или полупроводниковым устройством в электронном зажигании.

Если вы думаете, что катушка похожа на электромагнит, вы правы, но это также и индуктор. Ключом к работе катушки является то, что происходит, когда цепь внезапно разрывается точками. Магнитное поле первичной катушки быстро схлопывается. Вторичная катушка охвачена мощным переменным магнитным полем. Это поле индуцирует в катушках ток — ток очень высокого напряжения (до 100 000 вольт) из-за количества витков во вторичной обмотке. Вторичная катушка подает это напряжение на распределитель по хорошо изолированному высоковольтному проводу.

Наконец, системе зажигания нужен распределитель.

Дистрибьютор системы зажигания

Распределитель выполняет несколько задач. Его первая задача — распределить высокое напряжение от катушки к нужному цилиндру. Это делается с помощью крышки и ротора . Катушка соединена с ротором, который вращается внутри крышки. Ротор вращается мимо ряда контактов, по одному контакту на цилиндр. Когда кончик ротора проходит через каждый контакт, от катушки поступает высоковольтный импульс. Импульс проходит через небольшой зазор между ротором и контактом (на самом деле они не соприкасаются), а затем продолжается по проводу свечи зажигания к свече зажигания на соответствующем цилиндре. Когда вы выполняете настройку, одна из вещей, которые вы заменяете на своем двигателе, — это крышка и ротор — они в конечном итоге изнашиваются из-за дуги. Кроме того, провода свечей зажигания со временем изнашиваются и теряют часть своей электрической изоляции. Это может быть причиной некоторых очень загадочных проблем с двигателем.

Старые распределители с точками прерывания имеют еще одну секцию в нижней половине распределителя — эта секция выполняет работу по отключению тока от катушки. Сторона заземления катушки подключена к точкам прерывателя.

«» «»

Кулачок в центре распределителя толкает рычаг, соединенный с одной из точек. Всякий раз, когда кулачок нажимает на рычаг, он открывает точки. Это приводит к тому, что катушка внезапно теряет землю, генерируя высоковольтный импульс.

Точки также определяют время искры. Они могут иметь вакуумную подачу или центробежную подачу . Эти механизмы ускоряют синхронизацию пропорционально нагрузке на двигатель или частоте вращения двигателя.

Момент зажигания настолько важен для работы двигателя, что в большинстве автомобилей баллы не используются. Вместо этого они используют датчик, который сообщает блоку управления двигателем (ECU) точное положение поршней. Затем компьютер двигателя управляет транзистором, который открывает и закрывает ток в катушке.

В следующем разделе мы рассмотрим усовершенствование современных систем зажигания: зажигание без распределителя.

Зажигание без распределителя

Автомобили с зажиганием без распределителя обычно не нуждаются в первой настройке до пробега 100 000 миль. Катушка в системе этого типа работает так же, как и более крупные катушки, расположенные в центре. Блок управления двигателем управляет транзисторами, которые размыкают цепь на массу, которая генерирует искру. Это дает ЭБУ полный контроль над моментом зажигания.

Такие системы имеют ряд существенных преимуществ. Во-первых, нет распределителя, который со временем изнашивается. Также отсутствуют высоковольтные свечные провода, которые тоже изнашиваются. И, наконец, они позволяют более точно контролировать момент зажигания, что может повысить эффективность, выбросы и увеличить общую мощность автомобиля.

Часто задаваемые вопросы по автомобильным системам зажигания

Какие существуют два типа систем зажигания?

Типов систем зажигания на самом деле больше двух — их четыре. Эти системы зажигания включают обычное зажигание с точкой прерывания, высокоэнергетическое (электронное) зажигание, зажигание без распределителя (отработанная искра) и зажигание с катушкой на свече.

Каково основное назначение системы зажигания?

Система зажигания автомобиля создает электрическую искру в камере сгорания двигателя, которая воспламеняет смесь топлива и воздуха, находящуюся в этой камере.

Каковы преимущества электронной системы зажигания?

Электронные системы зажигания обычно имеют более длительный срок службы, поскольку не содержат движущихся частей. Эти системы зажигания также имеют тенденцию обеспечивать лучшую экономию топлива и меньший выхлоп.

Что такое автомобильная система зажигания?

Автомобильная система зажигания — это то, что воспламеняет топливо (и воздух) для запуска двигателя вашего автомобиля. Это то, что «заводит» ваш автомобиль и заставляет его работать.

Что такое электронная система зажигания?

Электронная система зажигания — это система зажигания, в которой используются электронные схемы.

Много дополнительной информации

Статьи по теме HowStuffWorks

Процитируйте это!

Пожалуйста, скопируйте/вставьте следующий текст, чтобы правильно цитировать эту статью HowStuffWorks.com:

Карим Найс «Как работают автомобильные системы зажигания» 1 мая 2023 г.
HowStuffWorks.com. 15 июня 2023 г.

Citation

Как работают автомобильные системы зажигания

Двигатель внутреннего сгорания — удивительная машина, которая развивалась более 100 лет. Он продолжает развиваться, поскольку автопроизводителям удается выжимать немного больше эффективности или немного меньше загрязнения с каждым годом. В результате получается невероятно сложная, удивительно надежная машина.

Содержимое

Система зажигания
Свеча зажигания
Катушка системы зажигания
Дистрибьютор системы зажигания
Зажигание без распределителя