Система зажигания

Система зажигания

Поступающая в цилиндры смесь воздуха и топлива воспламеняется благодаря системе зажигания, посредством свечей, с помощью проскакивающих в них мощных искр, поступающих с находящегося в изоляции центрального электрода. Искра передаётся на боковой электрод, контактирующий с массой под напряжением в пределах 15 000 – 30 000 Вт. Высокое напряжение  образуется в катушке.  Сейчас автомобили в основном агрегируют бесконтактным зажиганием, тогда как  в 80-е годы их оснащали контактными системами, имеющими кулачковые прерыватели.

Контактная система зажигания

Источником тока служит генератор или аккумулятор, помимо которого в системе есть свечи, катушка и прерыватель.  Различают два типа контактных систем, в которых используются разные виды тока:

  1. Постоянный ток, поступающий от батареи.
  2. Переменный ток, генерируемый ротором.

Катушка зажигания

Конструкция катушки включает сердечник из электротехнической стали и обмотку. Первичная обмотка делается из толстого провода и включается в цепь батареи, а вторичная  изготавливается из тонкой проволоки.

Контактный прерыватель

Прерыватель  подсоединяется параллельно обмотке и имеет неподвижные, а также подвижные контакты, установленные на статоре.  Изолированный молоточек рычажного типа используется для установки на нём подвижного контакта и приводится в действие, зафиксированным на роторе кулачком.  Наковальня, выполняющая функцию основания, подсоединённого к «массе», используется для фиксации неподвижного контакта. Замыкание контактов прерывателя происходит при обращении кулачка  радиусной частью к подвижному контакту в момент поворота ротора, что позволяет  провести ток к первичной обмотке.  Подвижный контакт в определённый момент времени  сдвигается кулачковым выступом, что прерывает ток в обмотке и приводит к исчезновению магнитного поля.  Высокое напряжение генерируется  во вторичной обмотке, откуда передаётся к свечам по высоковольтным проводам, в результате чего появляется искра, проскакивающая между электродами.  Незначительное количество энергии накапливается  конденсатором в момент размыкания контактов. Благодаря этому на них уменьшается искрение и предотвращается обгорание. Уменьшение напряжения, возникающего во вторичной обмотке, происходит  благодаря прерыванию тока в первичной обмотке, что вызвано искрением.  Воспламеняющаяся в завершении такта смесь, развивает максимальное давление непосредственно перед тем, как поршень ВМТ начнёт движение вниз, а это позволит мотору развить предельно допустимую мощность, одновременно уменьшая расход топлива.

Зажигание от магнето

Магнето – система зажигания  с катушкой в статоре. Здесь первичная обмотка, выполняет эту же функцию для генератора и индуцирует ток. Параллельно ей подсоединяются контакты прерывателя. Отсутствие выносной катушки,  дополнительной проводки, разъёмов , приводит к тому, что на свечу непосредственно из картера выходит  один провод, находящийся под высоким напряжением. Минус магнето в том, что катушка по размерам ограничена и создать искру большей мощности невозможно, кроме того она сильно нагревается от мотора и генератора, а это снижает эффективность её работы.

Свеча зажигания

Свечу делают со стальным корпусом, у которого есть резьба, посредством которой осуществляется вворачивание в цилиндровую головку. Имеющийся на обратном конце стержень соединяется с колпаком, предусмотренным у всех высоковольтных проводов. Функцию центрального свечного электрода выполняет стержень, изолируемый от корпуса. Конец свечи,  погружаемый в камеру сгорания, оснащён боковыми электродами. Искра формируется в зазоре, имеющимся между центральным и боковыми электродами.

Совместимость свечей и мотора зависит от диаметра резьбы, которая в случае с четырёхтактными двигателями  составляет 10 и 12 мм. Двухтактные силовые агрегаты совместимы только со свечами диаметром 14 мм. Однако есть четырёхтактные моторы, к которым также подходят свечи 14 мм.

Внимание! Резьба по длине должна подходить к высоте отверстия, имеющегося в головке.

Надо  учитывать, что перегретая свеча способна воспламенять смесь без включения зажигания, до появления искры, а это приводит к уменьшению мощности силового агрегата и прогару поршня. Если свеча будет очень холодной, то на ней быстро сформируется нагар, а это приведёт к появлению перебоях при незначительных нагрузках и затруднит запуск мотора.

 

Калильное число

Свечи отличаются калильным числом, определяющим, какую температуру они способны выдерживать  при работе мотора. Этот показатель колеблется в пределах 400 до 800 °С, если он большой, то свеча считается холодной и может использоваться в форсированных движках. Конструктивные особенности не позволяют таким свечам избыточно нагреваться. Горячие свечи с малым числом оснащаются удлинённым изолятором, снижающим скорость отвода от электродов тепла.  Укороченный изолятор холодных свечей помогает быстрее отводить тепло.

Бесконтактные системы зажигания

Контактная система плоха тем, что у её прерывателя подгорают контакты, так как через них пропускают ток до 5 А. Именно поэтому часто нужно регулировать зазор или чистить. Предпочтительнее использовать бесконтактные системы, выделяющиеся следующими преимуществами:

  • высокая надёжность;
  • повышение частоты вращения коленвала;
  • отсутствует потребность в регулярной регулировке зажигания.

Внимание! Надёжность увеличивается по причине отсутствия подвижных элементов в бесконтактной системе.

 

БСЗ типа CDI

Бесконтактная система с  CDI основана на зажигании посредством разряда конденсатора. Конструктивно она схода с контактной системой, так как здесь также присутствует источник тока, свечи и катушка. Однако вместе механических контактов инженеры придумали индуктивный детектор, совмещённый с ЭБУ. Катушка, иногда, может помещаться в коммутатор. Индуктивный детектор  имеет виды обмотки, внешне похожей на такой же элемент генератора. Также в его конструкцию входит магнит, установленный на маховик. Преимущество такой конструкции в том, то для детектора не нужно питание от батареи. Обмотка соединена с ЭБУ с помощью коммутатора, в конструкции которого есть конденсатор, заряжаемый от обмоток генератора.  Именно он аккумулирует энергию, образующуюся при  появлении искры, и передают на катушку импульс. Происходит это, когда тиристор, препятствующий прохождению на «массу» тока, до момента подачи на его ключ положительного сигнала, имеющего конкретную силу. Диод используется для выпрямления переменного тока в момент его перемещения к конденсатору от катушки. Необходимо это, по той причине, что генератором производится переменный ток, а конденсатор в состоянии накапливать заряд при условии формирования непрерывного напряжения.

 

ЗАЖИГАНИЕ В ЧЕТЫРЕХТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЯХ.

Воспламенение смеси у четырёхтактных моторов  происходит каждые два оборота коленвала, поэтому прерыватель монтируется в конце распредвала, вращение которого происходит в 2 раза медленнее в сравнении с коленчатым валом. Чтобы упростить конструкцию на коленвал устанавливают магдино. Искра будет два раза проскакивать возле ВМТ поршня в рамках одного цикла:

  1. Когда заканчивается такт сжатия.
  2. Когда завершается такт выпуска.

Если в цилиндре отсутствует смесь, то искра никоим образом не будет влиять на процесс работы.

Когда образуется искра, магнит, размещённый на роторе, проходит рядом с обмоткой детектора, возбуждая в ней ток, подающийся на тиристор, через который происходит разряжение конденсатора на «массу». Импульс проходит сквозь первичную обмотку, как при размыкании контактов в системе зажигания без батареи.

Однако такая система плоха тем, что напряжение импульса детектора полностью зависит от того, с какой частотой вращается коленвал. Сама форма импульса поддаётся искажениям из-за воздействия магнитного поля, формируемого другими обмотками. Снижается мощность искры, образуемой свечами в случае уменьшения скорости прохождения рядом с обмоткой магнита, а это характерно при работе на малых оборотах. Характерно, что  уменьшается напряжение на конденсаторе и при высоких оборотах, так как он просто не успевает подзаряжаться.

УГОЛ ОПЕРЕЖЕНИЯ ЗАЖИГАНИЯ (УОЗ).

Чтобы двигатель смог развить предельную мощность, надо добиться пиковых значений давления газа внутри цилиндра в тот момент, когда поршень недавно миновал ВМТ.  Следовательно, искрообразование должно произойти немного раньше этот момента, так как на воспламенение смеси уйдёт какое-то время. Оптимальный опережения определяют для каждого вида мотора, устанавливая его в градусах, на которые поворачивается коленвал до ВМТ или в миллиметрах поршневого  хода.

Увеличение частоты, с которой вращается коленвал, сокращает время воспламенения смеси. Следовательно, воспламенение должно происходить раньше, если обороты вала нарастают. Усреднённый угол в двухтактном моторе  с CDI или контактным зажиганием  подбирают экспериментальным путём, чтобы обеспечить устойчивую работу силового агрегата. Электронная регулировка позволяет увеличить мощность мотора на 15%, также снижая расход топлива.

Процедура регулировки УОЗ происходит  посредством микросхемы, находящейся в ЭБУ, от которой и зависит количество оборотов коленвала с учётом формы сигнала, передаваемого с управляющего детектора.  Память ЭБУ содержит данные о зависимости частоты, с которой вращается вал и УОЗ. Поэтому ЭБУ  в необходимый момент открывает тиристор в момент искрообразования.

БСЗ типа DC-CDI

Система зажигания DC-CDI с   постоянным током для заряда конденсатора, поступающим от батареи, а не от аккумулятора, делает напряжение стабильным независимо от оборотов вала, поддерживая на одном уровне искру. Напряжение способствует подъёму модуля-инвертора, используемого для преобразования тока и повышения напряжения. Повышенное первичное напряжение способствует  уменьшению габаритов  катушки. Такая система зажигания  автоматически регулирует угол опережения.

Микропроцессорные цифровые БСЗ

Цифровые бесконтактные системы совместимы с четырёхтактными моторами, оснащаемыми несколькими детекторами:

  • частота вращения вала;
  • положение вала относительно ВМТ;
  • расположение дросселя;
  • температура тосола;
  • температура воздуха;
  • лямбда-зонд.

Микропроцессорное зажигание соединено с впрыском топлива, что оптимизирует его сгорание  в цилиндрах, повышая мощность, снижая расход и уменьшая загрязнение воздуха.

ДАТЧИК ХОЛЛА.

Детектор  применяется в зажигании типа DC-CDI, заменяя собой индуктивный датчик. Детектор Холла имеет в своей конструкции чувствительный компонент, размещённый рядом со статичным постоянным магнитом,  что формирует между ними магнитное поле, в котором вращается  экран из металла с прорезью, выпускающей поток, что приводит к появлению на выходе ЭДС.  Детектор Холла  имеет в своей конструкции микросхему, которая стабилизирует систему питания и делает сильнее выходной сигнал.  Такие датчики отличаются рядом особенностей:

  • маленькие размеры;
  • высокая надёжность;
  • незначительное энергопотребление.

Однако они будут корректно работать только при питании постоянным током, исправном аккумуляторе.  Если зажигание произойдёт раньше времени, то в моторе произойдёт детонация, выражающаяся во взрывном сгорании, провоцирующем поломку деталей, относящихся к поршневой, цилиндровой группе. Если зажигание  произойдёт позже, то это может привести к перегреву компонентов и снизит мощность мотора.

Эффективность системы зажигания влияет мощность мотора, расход топлива и экологические показатели отработанных газов. Однако слишком сложное оборудование труднее ремонтировать и невозможно обслуживать без сервисной помощи.

LEAVE A COMMENT

Your email address will not be published. Required fields are marked *