Оглавление
Что же предприняли изготовители в помощь автовладельцам
Изначально в продажу поступили микропроцессорные варианты зажигания, где был установлен доработанный трамблер, настроенный под совместную работу с датчиком холла и управлением машиной классической марки. И все вроде бы стало неплохо, если не считать что для классики работа распределителя, по-прежнему оставалась проблемной.
Кроме всего прочего в самом начале было понятно, что для электронной системы характеристики уоз для нагретого либо ненагретого мотора явно отличаются. Потому как при настройке уоз на холодную с дальнейшим прогревом двигателя, возникают неизбежные детонации.
Из-за всех неудобных моментов, изготовители систем, решили предпринять следующую доработку. Им пришлось сделать микропроцессорное зажигание для классических авто практически идентичным инжекторному варианту, оставив без изменения лишь управление системы впрыска.
Ремонт и замена коммутатора
Рано или поздно, как и любой механизм, коммутаторы системы зажигания тоже выходят из строя
И здесь совершенно неважно, какой именно прерыватель был установлен на автомобиле — ремонту эти узлы, как правило, не подлежат. Конечно, если у вас есть определенные навыки в электронике и радиотехнике, то перепаять вышедшую из строя деталь коммутатора будет совсем несложно
Этот слой предложил транзисторным производителям перспективный способ защитить кремний под дополнительными примесями после завершения процесса диффузии и установления желаемых электрических свойств. Для этого им пришлось преодолеть проблему электронов поверхностного состояния, которые в противном случае заблокировали бы проникновение внешних электрических полей в полупроводник. Им удалось провести тщательную очистку поверхности кремния и выращивание на нем очень чистого слоя диоксида кремния.
Этот подход в конечном итоге оказался идеальным для использования в интегральных схемах из-за его простоты производства и очень низкой рассеиваемой мощности во время работы в режиме ожидания. Добавление этих примесных элементов называется допированием. Атомы элементов из группы 15, такие как или, вносят электрон, который не имеет естественного места покоя в кристаллической решетке. Таким образом, эти избыточные электроны свободно связаны и относительно свободны в движении, действуя как носители заряда, которые могут проводить электрический ток.
Поэтому простой совет:
Ремонт коммутатора системы зажигания — это не вариант, покупайте новый!
Ниже несколько советов, где и какие коммутаторы лучше покупать. За основу возьмем ситуацию, когда нужен бесконтактный выключатель.
Атомы элементов из группы 13, такие как или, вызывают дефицит электронов при добавлении в качестве примесей, эффективно создают «дырки» в решетке. Эти положительно заряженные квантовомеханические объекты также довольно свободно перемещаются и проводят электричество.
Под действием а электроны и дырки движутся в противоположных направлениях. Правильно контролируя примеси в двух веществах, на их поверхности может образовываться канал с высокой проводимостью, способствующий протеканию через него электронов. То, что сделало этот драматический взрыв возможной сложностью схемы, — это стабильно уменьшающийся размер транзисторов на протяжении десятилетий. На заре 21-го века эти функции приблизились к 1 микрону, что позволило изготовить гигабитные чипы памяти и микропроцессоры, работающие на гигагерцовых частотах.
Контактная система зажигания
Контактная система зажигания является самым старым типом системы зажигания. В настоящее время данная система применяется на некоторых моделях отечественных автомобилей (т.н. «классике»). Создание высокого напряжения и распределение его по цилиндрам в данной системе происходит с помощью контактов.
Контактная система зажигания состоит из следующих элементов: источника питания, выключателя зажигания, механического прерывателя тока низкого напряжения, катушки зажигания, механического распределителя тока высокого напряжения, центробежного регулятора опережения зажигания, вакуумного регулятора опережения зажигания, свечей зажигания и высоковольтных проводов.
Механический прерыватель предназначен для размыкания цепи низкого напряжения (цепи первичной обмотки катушки зажигания). При размыкании контактов во вторичной цепи катушки зажигания наводится высокое напряжение. Для защиты контактов от обгорания в цепь параллельно контактам включен конденсатор.
Катушка зажигания служит для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения. Катушка имеет две обмотки – низкого и высокого напряжения.
Механический распределитель обеспечивает распределение тока высокого напряжения по свечам цилиндров двигателя. Распределитель состоит из ротора (обиходное название «бегунок») и крышки. В крышке выполнены центральный и боковые контакты. На центральный контакт подается высокое напряжение от катушки зажигания. Через боковые контакты высокое напряжение передается на соответствующие свечи зажигания.
Прерыватель и распределитель конструктивно объединены в одном корпусе и приводятся в действие от коленчатого вала двигателя. Данное устройство имеет общее название прерыватель-распределитель (обиходное название – «трамблер»).
Центробежный регулятор опережения зажигания служит для изменения угла опережения зажигания в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя. Конструктивно центробежный регулятор состоит из двух грузиков. Грузики воздействуют на подвижную пластину, на которой расположены кулачки прерывателя.
Углом опережения зажигания называется угол поворота коленчатого вала двигателя, при котором происходит подача тока высокого напряжения на свечи зажигания. Для того, чтобы топливно-воздушная смесь полностью и эффективно сгорела зажигание производится с опережением, т.е. до достижения поршнем верхней мертвой точки.
Установка угла опережения зажигания производится регулировкой положения прерывателя-распределителя в двигателе.
Вакуумный регулятор опережения зажигания обеспечивает изменение угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки на двигатель. Нагрузка на двигатель определяется степенью открытия дроссельной заслонки (положением педали газа). Вакуумный регулятор соединен с полостью за дроссельной заслонкой и, в зависимости от степени разряжения в полости, изменяет угол опережения зажигания.
Высоковольтные провода служат для подачи тока высокого напряжения от катушки зажигания к распределителю и от распределителя на свечи зажигания.
Свеча зажигания предназначена для воспламенения топливно-воздушной смеси путем образования искрового разряда.
Принцип работы контактной системы зажигания
При замкнутом контакте прерывателя ток низкого напряжения протекает по первичной обмотке катушки зажигания. При размыкании контактов во вторичной обмотке катушки зажигания индуцируется ток высокого напряжения. По высоковольтным проводам ток высокого напряжения подается на крышку распределителя, от которой распределяется по соответствующим свечам зажигания с определенным углом опережения зажигания.
При увеличении оборотов коленчатого вала двигателя, увеличиваются обороты вала прерывателя распределителя. Грузики центробежного регулятора опережения зажигания под действием центробежной силы расходятся, перемещая подвижную платину с кулачками прерывателя. Контакты прерывателя размыкаются раньше, тем самым увеличивается угол опережения зажигания. При уменьшении оборотов коленчатого вала двигателя угол опережения зажигания уменьшается.
Дальнейшим развитием контактной системы зажигания является контактно-транзисторная система зажигания. В цепи первичной обмотки катушки зажигания применен транзисторный коммутатор, управляемый контактами прерывателя. В данной системе за счет применения транзисторного коммутатора уменьшена сила тока в цепи первичной обмотки, тем самым увеличен срок службы контактов прерывателя.
Устройство
Принцип работы системы зажигания заключается в накоплении и преобразовании катушкой зажигания низкого напряжения (12В) электрической сети автомобиля в высокое напряжение (до 30000В), распределении и передаче высокого напряжения к соответствующей свече зажигания и образовании в нужный момент искры на свече зажигания.
В работе системы зажигания можно выделить следующие этапы: накопление электрической энергии, преобразование энергии, распределение энергии по свечам зажигания, образование искры, воспламенение топливно-воздушной смеси.
Механический прерыватель осуществляет непосредственное управление процессом накопления (первичной цепью) и отвечает за замыкание/размыкание питания первичной обмотки. Контакты прерывателя можно увидеть, заглянув под крышку распределителя. Пластичная пружина подвижного контакта прижимает его к недвижимому контакту. Их размыкание выполняется только на короткий срок, а конкретно, в момент, когда набегающий кулачок валика привода оказывает давление на молоточек подвижного контакта.
К контактам подключен конденсатор, который не даёт им обгорать. Электроразряд поглощается и искрение уменьшается. Параллельно в цепи создаётся низкое напряжение обратного тока, которое положительно сказывается на исчезновении магнитного поля.
Прерыватель находится в корпусе распределителя зажигания, и это части классической системы зажигания.
Ещё один важный узел – центробежный регулятор опережения зажигания, механизм, предназначенный для автоматического изменения угла опережения зажигания в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя.
Центробежный регулятор размещён внутри корпуса прерывателя-распределителя.
Как правило, он работает совместно с вакуумным регулятором, оба являются составной частью прерывателя-распределителя. Называется он центробежным от вида силы, использующейся для реализации изменения опережения.
На приводном валу прерывателя расположена пластина, на которой размещены два грузика. Грузики свободно сидят на осях и стянуты пружинами. Причём пружины обладают разной жёсткостью, что необходимо для предотвращения резонанса. При этом, кулачок прерывателя и планка с двумя продольными прорезями надеты на верхнюю часть приводного валика. В продольные прорези планки входят штифты грузиков.
Вращение передаётся от приводного валика к кулачку через грузики, штифты и планку с прорезями. Чем быстрее вращается приводной вал, тем больше расходятся грузики, тем на бо́льший угол проворачивается кулачок по ходу вращения относительно контактной группы прерывателя. С увеличением оборотов угол опережения зажигания увеличивается. С уменьшением числа оборотов центробежная сила уменьшается, пружины стягивают грузики, кулачок поворачивается против хода его вращения, контакты прерывателя замыкаются позже и угол опережения зажигания уменьшается.
Если на двигателе применено бесконтактное электронное зажигание — тогда вместо кулачка проворачивается экран бесконтактного датчика момента искрообразования.
Если механический прерыватель оборудован транзисторным коммутатором, то, в этом случае, он управляет только им, а тот, в свою очередь, отвечает за управление процессом накопления энергии. Такая конструкция существенно превосходит аналогичные устройства без транзисторного коммутатора, так как здесь контактный прерыватель более надежный, чему способствует протекание сквозь него тока меньшей силы, а значит, пригорание контактов во время размыкания практически полностью исключается. Соответственно, конденсатор, параллельно подключенный к контактам прерывателя, тут просто не нужен, а в остальном – система полностью идентична классическому варианту. Обе системы, имеющие механический прерыватель, обладают общим названием — «контактные системы зажигания».
Системы с транзисторным коммутатором, оборудованные бесконтактным датчиком (импульсным генератором), могут быть индуктивного типа, основанными на эффекте Холла или относиться к оптическому типу. В данном случае, место механического прерывателя занимает импульсный датчик-генератор с преобразователем сигналов, который, посредством транзисторного коммутатора, осуществляет управление накопителем энергии. Как правило, датчик-генератор расположен внутри распределителя, конструкция которого ничем не отличается от конструкции аналогичной детали в контактной системе, поэтому указанный узел получил название «датчика-распределителя».
Работа прерывателя
Правильная работа системы зажигания невозможна без такого механизма, как прерыватель токовых напряжений не высоких показателей. Его работа заключается в том, чтобы прерывать токи в обмотках малого напряжения. Это, в свою очередь, способствует образованию высокого напряжения.
Далее ток направляется на основной контакт, расположенный под крышкой устройства распределителя. Гибкая пружина передвижного контакта все время прижимает его к неподвижному элементу, а расходятся они лишь на короткий промежуток времени. Это происходит в момент, когда кулачок валика привода механизма прерывателя воздействует на молоточек передвижного контакта.
Система зажигания состоит из следующих основных элементов:
- источник тока ИТ, функцию которого выполняет аккумуляторная батарея или генератор
- выключатель ВК цепи электроснабжения (выключатель зажигания)
- датчик Д углового положения коленчатого вала
- регуляторы момента зажигания РМЗ, которые задают определенный момент подачи высокого напряжения на свечу в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, разрежения Δрк во впускном трубопроводе и октанового числа бензина
- источник высокого напряжения ИВН, содержащий промежуточный накопитель энергии НЭ и преобразователь низкого напряжения в высокое
- силовое реле СР, в качестве которого могут служить механические контакты прерывателя или электронный ключ (транзистор или тиристор)
- распределитель Р импульсов высокого напряжения по свечам
- помехоподавительные устройства ПП (экранирующие элементы системы зажигания или помехоподавительные резисторы)
- свечи зажигания СВ, на которые подается высокое вторичное напряжение
В батарейной системе зажигания источником энергии является аккумуляторная батарея или генератор (в зависимости от режима работы двигателя). Система зажигания от магнето принципиально отличается от батарейной тем, что источник электроэнергии в ней — магнитоэлектрический генератор, конструктивно объединенный с индукционной катушкой. Система зажигания от магнето в настоящее время на автомобилях практически не применяется, однако находит применение на пусковых бензиновых двигателях тракторных дизелей.
Система зажигания обеспечивает генерацию импульсов высокого напряжения в нужный момент времени на тактах сжатия в цилиндрах двигателя и их распределение по цилиндрам в соответствии с порядком их работы. Момент зажигания характеризуется углом опережения зажигания УОЗ, который представляет собой угол поворота коленчатого вата от положения в момент подачи искры до положения, когда поршень проходит через верхнюю мертвую точку ВМТ.
Электрическая искра вызывает появление в ограниченном объеме топливовоздушной смеси первых активных центров, от которых начинается развитие химической реакции оксидирования топлива, сопровождающейся выделением теплоты. Процесс сгорания рабочей смеси разделяют на три фазы:
- начальная, в которой формируется пламя, инициированное искровым разрядом в свече
- основная, в которой пламя распространяется на большую часть камеры сгорания
- конечная, в которой пламя догорает у стенок цилиндра
Для бесперебойного искрообразования на свечу зажигания необходимо подать напряжение до 30 кВ.
Высокий уровень напряжения обеспечивает промежуточный источник энергии. По способу накопления энергии в промежуточном источнике различают системы с накоплением энергии в магнитном поле (в индуктивности) или в электрическом поле конденсатора (в емкости). В обоих случаях для получения импульса высокого напряжения используется катушка зажигания, представляющая собой трансформатор (или автотрансформатор), содержащий две обмотки: первичную L1 с малым числом витков и электросопротивлением в доли и единицы ома и вторичную обмотку L2 с большим числом витков и сопротивлением в единицы и десятки килоом.
Автотрансформаторная связь обмоток упрощает конструкцию и технологию изготовления катушки, а также несколько увеличивает вторичное напряжение. Коэффициент трансформации катушек зажигания находится в пределах 50—225.
В системах зажигания с накоплением энергии в катушках зажигания (в индуктивности) первичная обмотка L1 катушки подключается к источнику электроснабжения последовательно через механический или электронный прерыватель S2. В системах зажигания с накоплением энергии в электрическом поле конденсатора (в емкости) первичная обмотка катушки периодически подключается к конденсатору управляемым электронным переключателем S2. Конденсатор предварительно заряжается от источника электроснабжения на автомобиле через статический преобразователь напряжения.
Схема устройства контактной системы батарейного зажигания:
а) схема; б) положения ключа выключателя зажигания и стартера; 1 – рычажок прерывателя; 2 – подвижный контакт; 3 – неподвижный контакт; 4 — кулачок; 5 – прерыватель низкого напряжения; 6 — конденсатор; 7, 14, 23 – провода; 8 – выключатель зажигания; 9 – добавочный резистор; 10 – первичная обмотка; 11 – вторичная обмотка; 12 – катушка зажигания; 13 — магнитопровод; 15 – выключатель добавочного резистора; 16 — амперметр; 17 – аккумуляторная батарея (АКБ); 18 – выключатель электродом; 19 – ротор с электродом; 20 — распределитель; 21, 24 – подавительные резисторы; 25 – свеча зажигания; 26 – ключ выключателя зажигания.
Контактная система батарейного зажигания состоит изаккумуляторной батареи 17, катушки зажигания 12, прерывателя 5 низкого напряжения с конденсатором 6, распределителя импульсов высокого напряжения 20, свечей зажигания 25, выключателя зажигания 8, амперметра 16. Прерыватель 5 имеет два контактанеподвижный 3 соединенный с массой и подвижный 2, расположенный на рычажке 1 и соединенный с проводом 7 с первичной обмоткой 10 катушки зажигания. В прерывателе установлен вращающийся валик с кулачком 4, при помощи которого размыкаются контакты. В системе зажигания в качестве источника электрического тока используется генератор переменного тока.
При замыкании контактов прерывателя ток от АКБ проходит по первичной обмотке катушки зажигания, создавая вокруг нее магнитное поле.
Цепь низкого напряжения следующаяположительный вывод АКБ 17 – амперметр 16 – выключатель зажигания 8 добавочный резистор 9 – первичная обмотка 10 — провод 7 – подвижный контакт 2 – неподвижный контакт 3 – масса – выключатель 18 цепи АКБ – отрицательный вывод АКБ.
При размыкании контактов прерывателя обесточивается первичная обмотка катушки зажигания и резко уменьшается магнитное поле. Магнитный поток исчезающего поля пересекает витки вторичной и первичной обмоток, при этом индуктируется электродвижущая сила (ЭДС) высокого напряжения во вторичной и ЭДС самоиндукции в первичной обмотках. Возникающие во вторичной обмотке импульсы высокого напряжения подводятся к свечам зажигания в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Вращающийся ротор 19 своим электродом распределяет импульсы высокого напряжения по электродам крышки распределителя. Частота вращения ротора в 2 раза меньше частоты вращения коленчатого вала и, таким образом, совпадает с частотой вращения кулачка прерывателя.
Положение пластины ротора напротив каждого из электродов крышки распределителя соответствует разомкнутому состоянию контактов прерывателя.
Цепь высокого напряжениявторичная обмотка11 – провод 14 высокого напряжения – подавительный резистор 21 – электрод ротора 19 – один из электродов крышки распределителя 20 – провод 23 — подавительный резистор 24 – свеча зажигания 25 – центральный электрод свечи – боковой электрод свечи – масса – выключатель 18 цепи АКБ – отрицательный вывод АКБ 17 – положительный вывод АКБ 17 – амперметр 16 — выключатель зажигания 8 – добавочный резистор 9 – первичная обмотка 10 – вторичная обмотка катушки зажигания 12.
В первичной обмотке ток самоиндукции возникает при замыкании контактов прерывателя. Ток самоиндукции замедляет процесс исчезновения тока в первичной обмотке, нежелательно, так как при размыкании контактов увеличивается период искрообразования между ними, снижаются эффективность и надежность системы зажигания. Параллельно контактам прерывателя включен конденсатор 6. В момент размыкания цепи низкого напряжения конденсатор заряжается током самоиндукции, а затем при разомкнутых контактах разряжается через первичную обмотку.
Выключатель зажигания 8 необходим для остановки работающего двигателя размыканием первичной обмотки катушки зажигания. Он нужен и для включения зажигания перед пуском двигателя. Ключ 26 выключателя зажигания может занимать четыре положения 0 – зажигания выключено; 1 – зажигание включено; 2 – включены зажигание и стартер; 3 – подведено питание к радиоприемнику. В положении 0 ключ можно вставить и вынуть из замка зажигания. После пуска двигателя ключ выключателя зажигания переводят в положение 1.
Выключатель 18 цепи АКБ нужен для отключения батареи от массы при выполнении электротехнических работ и для остановки автомобиля на длительное время. Выключатель 18 защищает электрооборудование от короткого замыкания или от пожара при неисправной проводке, а также позволяет отключить батарею от всех потребителей электрической энергии, непосредственно не отсоединяя провода, отходящие от нее. В этом случае остается включенным аварийное освещение – плафон кабины и розетка переносной лампы.
Устройство системы зажигания ГАЗ-53
Для того, чтобы ремонтировать и настраивать СЗ на ГАЗ-53, необходимо знать, как она устроена.
На данных грузовиках установлена бесконтактная СЗ, которая состоит из следующих компонент:
- источник питания – АКБ;
- коммутатор;
- провода;
- дополнительное реле;
- катушка;
- прерыватель-распределитель;
- указатель тока;
- резисторный элемент;
- замок зажигания (выключатель).
Зная устройство СЗ, схему подключения ЗЗ и других ее компонентов, а также функции, которые выполняет каждый элемент, можно по признакам определить неполадки и устранить их причину. Все компоненты СЗ можно распределить на группы по выполняемым задачам.
Для нормальной работы ДВС необходимо выполнение следующих условий:
- мощная искра;
- соответствие между образованием искры и работой силового агрегата;
- отсутствие пропусков образования искры.
Вся система электронного зажигания представляет собой две цепи: первичную и вторичную.
В первичную входят такие элементы:
- АКБ с многожильными кабелями большого сечения;
- выключатель, подающий питание в цепь;
- первичная обмотка;
- прерыватель распределитель, находящийся в трамблере;
- коммутаторное устройство, обеспечивающее стабильность работы;
- сопротивление необходимое для успешного запуска двигателя и разгрузки КЗ, исключающее ее перегрев.
Вторичная цепь включает в себя:
- распределитель;
- провода для подачи высоковольтного тока;
- свечи.
Когда первичная цепь получает питание, в прерывателе возникает магнитное поле. Вращения трамблера прерывают ток в этом месте, что приводит к исчезновению магнитного поля. В этот момент на вторичной обмотке возникает сигнал, который переходит на цилиндры.
Фотогалерея
1. Схема контактной СЗ 2. Схема безконтактной СЗ ГАЗ-53 с коммутатором
Успешное искрообразование обеспечивается стабильной работой мотора и появлением достаточного напряжения на электродах. На мощность искры влияют размеры зазоров между электродами и величина поступающего напряжения.
Микропроцессорный вид зажигания
Микропроцессорная электронная система зажигания обладает очень большим количеством достоинств по сравнению со стандартной комплектацией автомобилей с карбюраторной системой питания.
— Существенно уменьшается уровень расхода. Это происходит благодаря оптимизации сгорания подаваемой смеси.
— Улучшаются все динамические характеристики автомобиля.
— Микропроцессорная система зажигания подразумевает установку ГБО, в результате этого и происходит экономия топлива, а также уменьшается стоимость каждого километра пути.
— Есть возможность установки дополнительного переключателя для смены режимов. К примеру, между видами топлива.
