Сравнительные характеристики систем зажигания. Система зажигания автомобиля Видео: Индивидуальная катушка зажигания ВАЗ
Чтобы обеспечить воспламенение горючей смеси в цилиндрах бензиновой силовой установки, используется внешний источник — электрическая искра, проскакивающая между электродами свечи накаливания. Но между этими электродами имеется определенный зазор, который электрическое напряжение должно пробить. Потому на свечу должно подаваться напряжение большого значения, составляющего десятки тысяч вольт.
Классическая катушка зажигания
Естественно, бортовая сеть авто не то что не рассчитана, она даже не способна выдать такое напряжение, поскольку не существует портативного источника питания с такими выходными параметрами.
Данная проблема была решена путем включения в систему зажигания специальной катушки, генерирующей высокое напряжение. По сути, катушка зажигания – это устройство преобразующее напряжение низкого значения (6-12 В) в большие значения (до 35 000 В).
Это и является основной функцией данного элемента – генерация импульса высокого вольтажа, подающегося накаливания.
Достигается генерация напряжения значительных показаний конструкцией . Устроена катушка зажигания просто, она состоит она из двух видов обмоток.
Конструкция катушки зажигания
Устройство катушки зажигания
Первичная обмотка, она же низковольтная, принимает напряжение, подающееся от аккумулятора или . Она состоит из витков проволоки крупного сечения, изготовленной из меди. Из-за этого количество витков данной обмотки незначительное – до 150 витков. Чтобы предупредить возможные скачки напряжения и возникновение короткого замыкания, данная проволока сверху покрыта изоляционным слоем. Концы этой обмотки выведены на крышку катушки, к ним и подсоединяется проводка с напряжением в 12 В.
Вторичная обмотка помещена внутри первичной. Она состоит из проволоки мелкого сечения, что обеспечивает большое количество витков – до 30000. Один из концов данной обмотки соединен с минусовым выводом первой обмотки. Второй вывод, являющийся положительным, подсоединен к центральному выводу катушки. От этого вывода высокое напряжение подается дальше.
Принцип работы катушки зажигания
Работает катушка зажигания по такому принципу: напряжение, подающееся от источника питания, проходит по виткам первичной обмотки, из-за чего образуется магнитное поле, которое воздействует на вторичную обмотку. Благодаря этому полю в ней формируется импульс напряжения высокого значения. На это значение сказывается большое количество витков данной обмотки, поскольку индукция магнитного поля первой обмотки умножается на количество витков вторичной обмотки. Отсюда и высокое выходное напряжение.
Чтобы увеличить магнитное поле внутри катушки, тем самым обеспечив более высокое выходное напряжение, внутрь катушки помещен железный сердечник.
Видео: Индивидуальная катушка зажигания ВАЗ
Ещё кое-что полезное для Вас:
Поскольку во время работы катушки возможен токовый нагрев обмоток, для охлаждения используется трансформаторное масло, которым заполняется полость корпуса. Крышка ее прилегает к корпусу герметично, поэтому катушка является неразборной. В случае неисправности ремонту она так же не подлежит.
Входное и выходное напряжение катушки не являются главными характеристиками, при помощи которой можно проверить исправность ее. Проверку работоспособности катушки производят по сопротивлению ее витком. При этом у каждой из катушек сопротивление может быть разным. К примеру, катушка может обладать сопротивлением первой обмотки на уровне 3,0 Ом, а вторичной – 7000-9000 Ом. Отклонение при замере от данных значений будет указывать на неисправность катушки. А поскольку она неремонтируемая, то она попросту заменяется.
Выше была описана конструкция катушки общего типа. Устанавливается она на все автомобили имеющие батарейную, бесконтактную и электронную систему зажигания, и оснащаются распределителем, который импульс от катушки направляет на нужный цилиндр.
Двухвыводная катушка
Существует еще два типа катушек – двухвыводные и индивидуальные. Двухвыводные катушки применяются в электронной системе зажигания с прямой подачей искры на свечу.
Двухвыводная катушка. Очень часто применяется на мотоциклах с электронной системой зажигания. Особенностью является наличие двух высоковольтных выводов. Они могут синхронно получать искру от двух цилиндров.
Внутренняя конструкция ее практически не отличается от катушки общего типа. Но выводов для подачи импульса у такой катушки – два. То есть, при работе катушки импульс подается сразу на две свечи. Поскольку при работе силовой установки одновременно конец такта сжатия в двух цилиндрах не может быть, а только в одном цилиндре, то во втором искровой разряд, который проскочит между электродами свечи не будет нести никакой полезной функции – холостая искра. Но при дальнейшей работе мотора ситуация поменяется – во втором цилиндре будет конец такта сжатия и искра необходима, а в первом цилиндре она будет холостой.
Двухвыводная катушка может иметь разные способы подключения к свечам накаливания. Один из способов – подача импульсов посредством двух высоковольтных проводов. Второй – использование одного наконечника и одного высоковольтного провода.
Такая катушка позволяет обойтись без распределителя, но подавать искру она может только на два цилиндра. А обычно у авто используется по 4 цилиндра. Для таких авто используется четырехвыводная катушка, которая сама по себе представляет две двухвыводные катушки, объединенные в один блок.
Индивидуальная катушка зажигания
В зависимости от устройства сердечника, индивидуальные катушки зажигания делятся на два типа – компактные, и стержневые
Компактная (слева) и стержневая (справа) индивидуальные катушки зажигания, устанавливаемые непосредственно над свечами зажигания.
Последний тип используемых на авто катушек – индивидуальные. Такие катушки работают только с одной , но при их использовании из передающей искру цепи исключен один из элементов – высоковольтный провод, поскольку катушка размещается .
Она имеет несколько иную конструкцию, но при этом принцип работы остался неизменным.
Устройство индивидуальной катушки зажигания
В ней имеется два сердечника. Поверх внутреннего располагаются две обмотки. Но в этой катушке вторичная обмотка располагается поверх первичной. Внешний сердечник располагается поверх обмоток.
Выходы вторичной обмотки подсоединены к наконечнику, который одевается на свечу. Этот наконечник состоит из стержня, рассчитанного на работу с высоким напряжением, пружины и изолятора.
Чтобы предохранить обмотки от значительных нагрузок, ко вторичной подсоединен диод, рассчитанный на работу со значительным напряжением.
Такая конструкция катушки очень компактна, что дает возможность использовать по одному элементу на каждый цилиндр. А отсутствие ряда других элементов, использующихся в системах, которые оснащаются первыми двумя типами катушек позволяет значительно снизить потери напряжения в цепи.
Это и все выпускающиеся на данный момент катушки зажигания, которыми оснащаются автомобили.
Главной функцией системы зажигания в бензиновом двигателе, является подача искры на свечи зажигания во время определенного такта его работы. Система зажигания дизельного двигателя устроена по-другому, оно происходит момент, когда топливо впрыскивается в такт сжатия.
Виды
В зависимости от того, как происходит процесс образования искры, выделяют несколько систем: бесконтактная (с участием транзистора), электронная (с помощью микропроцессора) и контактная.
Важно! В бесконтактной схеме, для взаимодействия с датчиком импульсов, использован транзисторный коммутатор, выполняющий функцию прерывателя. Высокое напряжение регулирует механический распределитель.
Электронная система зажигания двигателя накапливает и распределяет электрическую энергию с помощью электронного блока управления. Ранее конструктивная особенность этого варианта позволяла электронному блоку отвечать одновременно за систему зажигания и за систему впрыска топлива. Сейчас система зажигания является элементом системы управления двигателем.
В контактной системе электрическая энергия распределяется с помощью механического устройства - прерывателя-распределителя. Дальнейшим ее распространением занимается контактная транзисторная система.
Конструкция системы зажигания
Все виды системы зажигания автомобиля разные, но все же у них есть и общие элементы, из которых образуется система:
Принцип работы
Рассмотрим подробнее распределитель зажигания, чтобы определить технологию направления электрического импульса на каждый цилиндр отдельно. Сняв крышку трамблера можно увидеть вал с пластиной в центре и расположенные по кругу медные контакты. Эта пластина и есть бегунок, он обычно пластиковый или текстолитовый и в нем стоит предохранитель. Медный наконечник с одного края бегунка по очереди касается медных контактов, раздавая электрические разряды на провода к цилиндрам в необходимое время такта работы двигателя. Пока бегунок совершает свое движение от одного контакта к другому, в цилиндрах готовится новая порция горючей смеси для воспламенения.
Важно! исключить постоянную подачу тока, в трамблер устанавливается прерыватель - контактная группа. Кулачки расположены на валу эксцентрично, и при вращении замыкают и размыкают электрическую сеть.
Необходимым условием правильной работы и эффективного сгорания смеси является произошедшее строго в определенный момент самовозгорание. Процесс возгорания очень сложен с технической точки зрения, так как в цилиндрах образуется большое количество дуговых разрядов, которые зависят от оборотов двигателя. Разряды должны быть так же равны определенным значениям: от 0,2 мдж и выше (в зависимости от топливной смеси). В случае недостаточной энергии, смесь не загорится, и появятся перебои в работе двигателя, он может не запуститься или заглохнуть. Работа катализатора так же зависит от исправности системы зажигания двигателя. Если система работает с перебоями, остатки топлива будут попадать в катализатор и догорать там, что приведет к перегреву и прогоранию металла катализатора как снаружи, так и выходу из строя внутренних перегородок. Прогоревший внутри катализатор не сможет выполнять свои функции и потребуется замена.
Возможные неисправности
Установка различных систем: контактной, бесконтактной, электронной, на современные автомобили, все же подчиняется общим правилам, поэтому можно выделить следующие основные неисправности системы зажигания:
- нерабочие свечи;
- не работает катушка;
- нарушено соединение цепи (прогорание провода, окисление контакта, плохое соединение).
Для бесконтактной системы зажигания двигателя характерны также и поломки коммутатора, крышки датчика распределителя, вакуума трамблера, датчика Холла.
Внимание! Электронный блок управления сам может выйти из строя. Также к неправильной работе приведут неисправные входные датчики.
Признаки
Самыми частыми причинами поломки в системе зажигания являются:
- установка некачественных запчастей (свечей, катушек, свечных проводов, кулачков трамблера, крышек распределителя, датчиков);
- механические повреждения узлов деталей;
- неправильная эксплуатация (низкокачественное топливо, непрофессиональное обслуживание).
Диагностировать неисправность системы зажигания возможно и по внешним признакам. Хотя симптомы могут быть схожи с проблемами в топливной системе и системе впрыска.
Совет! Правильнее будет диагностировать эти две системы параллельно.
Определить самостоятельно, что поломка касается именно зажигания, можно по следующим внешним признакам:
- двигатель запускается не с первых кручений стартера;
- на холостом ходу (иногда и под нагрузкой) работа двигателя неустойчивая, как говорят мастера - мотор «троит»;
- приемистость двигателя снижается;
- увеличивается расход топлива.
Если нет возможности сразу обратиться в сервис, то можно попробовать самостоятельно определить причину сбоя и отремонтировать систему зажигания, так как некоторые запчасти относятся к расходным материалам и продаются в любом магазине автозапчастей. Первым делом можно выкрутить и проверить свечи. Если электроды обгорели и между ними образовался нагар, то необходимо заменить свечи. Для работы понадобится один свечной ключ и новый набор свечей, которые подбираются по необходимым параметрам зазора и размерам резьбы.
Также в темное время суток или в закрытом гараже можно открыть капот и при пробивании высоковольтных проводов увидеть слабое свечение и искрение в одном или нескольких проводах. Тогда потребуется их замена, которую несложно провести самостоятельно. Главное, выбрать нужные по длине, с чем без труда справится продавец-консультант, если вы назовете ему марку машины.
Остальные виды диагностики системы зажигания (проверка датчиков, катушки и прочих электронных приборов) лучше доверить профессионалам.
Заключение
При самостоятельной диагностике помните, что нельзя касаться элементов двигателя, когда он запущен. Не проверяйте искрообразование на включенном моторе. Если зажигание включено, не снимайте штекерный разъем коммутатора, так как это может вывести из строя конденсатор.
Для точного выявления неисправности можно воспользоваться осциллографом, с помощью которого вывести на экран осциллограмму всей системы зажигания. О том, как правильно пользоваться прибором узнаем в следующем видео:
Система зажигания обеспечивает работу двигателя и является составной частью «Электрооборудования автомобиля».
Система зажигания предназначена для создания тока высокого напряжения и распределения его по свечам цилиндров. Импульс тока высокого напряжения подается на свечи в строго определенный момент времени, который меняется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель. В настоящее время на автомобилях может устанавливаться контактная система зажигания или бесконтактная электронная система.
Контактная система зажигания.
Источники электрического тока (аккумуляторная батарея и генератор) вырабатывают ток низкого напряжения. Они «выдают» в бортовую электрическую сеть автомобиля 12 - 14 вольт. Для возникновения же искры между электродами свечи на них необходимо подать 18 - 20 тысяч вольт! Поэтому в системе зажигания имеются две электрические цепи - низкого и высокого напряжений. (рис. 1)
Контактная система зажигания
(рис. 2) состоит из:
. катушки зажигания,
. прерывателя тока низкого напряжения,
. распределителя тока высокого напряжения
. вакуумного и центробежного регуляторов опережения зажигания,
. свечей зажигания,
. проводов низкого и высокого напряжения,
. включателя зажигания.
Катушка зажигания предназначена для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения. Как и большинство приборов системы зажигания, она располагается в моторном отсеке автомобиля. Принцип работы катушки зажигания очень прост. Когда по обмотке низкого напряжения протекает электрический ток, то вокруг нее создается магнитное поле. Если же прервать ток в этой обмотке, то исчезающее магнитное поле индуцирует ток уже в другой обмотке (высокого напряжения).
За счет разницы в количестве витков обмоток катушки, из 12-ти вольт мы получаем необходимые нам 20 тысяч вольт! Это как раз то напряжение, которое в состоянии пробить воздушное пространство (около миллиметра) между электродами свечи зажигания.
Прерыватель тока низкого напряжения
- нужен для того,чтобы размыкать ток в цепи низкого напряжения. Именно при этом во вторичной обмотке катушки зажигания индуцируется ток высокого напряжения, который затем поступает на центральный контакт распределителя.
Контакты прерывателя находятся под крышкой распределителя зажигания. Пластинчатая пружина подвижного контакта постоянно прижимает его к неподвижному контакту. Размыкаются они лишь на короткий срок, когда набегающий кулачок приводного валика прерывателя-распределителя надавит на молоточек подвижного контакта.
Параллельно контактам включен конденсатор. Он необходим для того, чтобы контакты не обгорали в момент размыкания. Во время отрыва подвижного контакта от неподвижного, между ними хочет проскочить мощная искра, но конденсатор поглощает в себя большую часть электрического разряда и искрение уменьшается до незначительного. Конденсатор еще участвует и в увеличении напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания. Когда контакты прерывателя полностью размыкаются, конденсатор разряжается, создавая обратный ток в цепи низкого напряжения, и тем самым, ускоряет исчезновение магнитного поля. А чем быстрее исчезает это поле, тем больший ток возникает в цепи высокого напряжения.
Прерыватель тока низкого напряжения и распределитель высокого напряжения расположены водном корпусе и имеют привод от коленчатого вала двигателя (рис. 3). Часто водители называют этот узел коротко - «прерыватель-распределитель» (или еще короче -«трамблер»).
Крышка распределителя и распределитель (ротор) тока высокого напряжения
(рис. 2 и 3) предназначены для распределения тока высокого напряжения по свечам цилиндров двигателя.
После того, как в катушке зажигания образовался ток высокого напряжения, он попадает (по высоковольтному проводу) на центральный контакт крышки распределителя, а затем через подпружиненный контактный уголек на пластину ротора. Во время вращения ротора ток «соскакивает» с его пластины, через небольшой воздушный зазор, на боковые контакты крышки. Далее, через высоковольтные провода, импульс тока высокого напряжения попадает к свечам зажигания.
Боковые контакты крышки распределителя пронумерованы и соединены (высоковольтными проводами) со свечами цилиндров в строго определенной последовательности.
Таким образом устанавливается «порядок работы цилиндров», который выражается рядом цифр. Как правило, для четырехцилиндровых двигателей, применяется последовательность: 1 -3 - 4 - 2. Это означает, что после воспламенения рабочей смеси в первом цилиндре, следующее воспламенение произойдет в третьем, потом в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Такой порядок работы цилиндров установлен для равномерного распределения нагрузки на коленчатый вал двигателя.
Подача высокого напряжения на электроды свечи зажигания должна происходить в конце такта сжатия, когда поршень не доходит до верхней мертвой точки примерно 4О - 6О, измеряя по углу поворота коленчатого вала. Этот угол называют углом опережения зажигания.
Необходимость опережения момента зажигания горючей смеси обусловлена тем, что поршень движется в цилиндре с огромной скоростью. Если смесь поджечь несколько позже, то расширяющиеся газы не будут успевать делать свою основную работу, то есть давить на поршень в должной степени. Хотя горючая смесь и сгорает в течение 0,001 - 0,002 секунды, поджигать ее надо до подхода поршня к верхней мертвой точке. Тогда в начале и середине рабочего хода поршень будет испытывать необходимое давление газов, а двигатель будет обладать той мощностью, которая требуется для движения автомобиля.
Первоначальный угол опережения зажигания выставляется и корректируется с помощью поворота корпуса прерывателя-распределителя. Тем самым мы выбираем момент размыкания контактов прерывателя, приближая их или наоборот, удаляя от набегающего кулачка приводного валика прерывателя-распределителя.
Однако, в зависимости от режима работы двигателя, условия процесса сгорания рабочей смеси в цилиндрах постоянно меняются. Поэтому для обеспечения оптимальных условий, необходимо постоянно менять и указанный выше угол (4 о
- 6 о). Это обеспечивают центробежный и вакуумный регуляторы опережения зажигания.
Центробежный регулятор опережения зажигания предназначен для изменения момента возникновения искры между электродами свечей зажигания, в зависимости от скорости вращения коленчатого вала двигателя. При увеличении оборотов коленчатого вала двигателя, поршни в цилиндрах увеличивают скорость своего возвратно-поступательного движения. В тоже время скорость сгорания рабочей смеси остается практически неизменной. Это означает, что для обеспечения нормального рабочего процесса в цилиндре, смесь необходимо поджигать чуть раньше. Для этого искра между электродами свечи должна проскочить раньше, а это возможно лишь в том случае, если контакты прерывателя разомкнутся тоже раньше. Вот это и должен обеспечить центробежный регулятор опережения зажигания (рис. 4).
Центробежный регулятор опережения зажигания находится в корпусе прерывателя-распределителя (см. рис. 3 и 4). Он состоит из двух плоских металлических грузиков, каждый из которых одним из своих концов закреплен на опорной пластине, жестко соединенной с приводным валиком. Шипы грузиков входят в прорези подвижной пластины, на которой закреплена втулка кулачков прерывателя. Пластина с втулкой имеют возможность проворачиваться на небольшой угол относительно приводного валика прерывателя-распределителя. По мере увеличения числа оборотов коленчатого вала двигателя, увеличивается и частота вращения валика прерывателя-распределителя. Грузики, подчиняясь центробежной силе, расходятся в стороны, и сдвигают втулку кулачков прерывателя «в отрыв» от приводного валика. То есть набегающий кулачок поворачивается на некоторый угол по ходу вращения навстречу молоточку контактов. Соответственно контакты размыкаются раньше, угол опережения зажигания увеличивается. При уменьшении скорости вращения приводного валика, центробежная сила уменьшаются и, под воздействием пружин, грузики возвращаются на место - угол опережения зажигания уменьшается.
Вакуумный регулятор опережения зажигания предназначен для изменения момента возникновения искры между электродами свечей зажигания, в зависимости от нагрузки на двигатель.
На одной и той же частоте вращения коленчатого вала двигателя, положение дроссельной заслонки (педали газа) может быть различным. Это означает, что в цилиндрах будет образовываться смесь различного состава. А скорость сгорания рабочей смеси как раз и зависит от ее состава.
При полностью открытой дроссельной заслонке смесь сгорает быстрее, и поджигать ее можно и нужно попозже. То есть угол опережения зажигания надо уменьшать. И наоборот, когда дроссельная заслонка прикрыта, скорость сгорания рабочей смеси падает, поэтому угол опережения зажигания должен быть увеличен.
Вакуумный регулятор (рис. 6) крепится к корпусу прерывателя - распределителя (рис. 3). Корпус регулятора разделен диафрагмой на два объема. Один из них связан с атмосферой, а другой, через соединительную трубку, с полостью под дроссельной заслонкой. С помощью тяги, диафрагма регулятора соединена с подвижной пластиной, на которой располагаются контакты прерывателя.
При увеличении угла открытия дроссельной заслонки (увеличение нагрузки на двигатель) разряжение под ней уменьшается. Тогда, под воздействием пружины, диафрагма через тягу сдвигает на небольшой угол пластину вместе с контактами в сторону от набегающего кулачка прерывателя. Контакты будут размыкаться позже - угол опережения зажигания уменьшится. И наоборот - угол увеличивается, когда вы уменьшаете газ, то есть, прикрываете дроссельную заслонку. Разряжение под ней увеличивается, передается к диафрагме и она, преодолевая сопротивление пружины, тянет на себя пластину с контактами. Это означает, что кулачок прерывателя раньше встретится с молоточком контактов и разомкнет их. Тем самым мы увеличили угол опережения зажигания для плохо горящей рабочей смеси.
Свеча зажигания
(рис. 7) необходима для образования искрового разряда и зажигания рабочей смеси в камере сгорания двигателя. Надеюсь, вы помните, что свеча устанавливается в головке
цилиндра. Когда импульс тока высокого напряжения от распределителя попадает на свечу зажигания, между ее электродами проскакивает искра. Именно эта «искорка» воспламеняет рабочую смесь и обеспечивает нормальное прохождение рабочего цикла двигателя.
Высоковольтные провода
служат для подачи тока высокого напряжения от катушки зажигания
к распределителю и от него на свечи зажигания.
Основные неисправности контактной системы зажигания.
Отсутствует искра между электродами свечей
из-за обрыва или плохого контакта проводов в цепи низкого напряжения, обгорания контактов прерывателя или отсутствия зазора между ними,
«пробоя» конденсатора. Также искра может отсутствовать при неисправности катушки зажигания, крышки распределителя, ротора, высоковольтных проводов или самой свечи.
Для устранения этой неисправности необходимо последовательно проверить цепи низкого и высокого напряжения. Зазор в контактах прерывателя следует отрегулировать, а неработоспособные элементы системы зажигания заменить.
Двигатель работает с перебоями и (или) не развивает полной мощности
из-за неисправной свечи зажигания, нарушения величины зазора в контактах прерывателя или между электродами
свечей, повреждении ротора или крышки распределителя, а также при неправильной установке начального угла опережения зажигания.
Для устранения неисправности необходимо восстановить нормальные зазоры в контактах прерывателя и между электродами свечей, выставить начальный угол опережения зажигания в
соответствии с рекомендациями завода-изготовителя, ну а неисправные детали следует поменять на новые.
Электронная бесконтактная система зажигания.
Преимущество электронной бесконтактной системы зажигания заключается в возможности увеличения подаваемого напряжения на электроды свечи. Это означает, что улучшается процесс воспламенения рабочей смеси. Тем самым облегчается запуск холодного двигателя, повышается устойчивость его работы на всех режимах. И это имеет особое значение для наших суровых зимних месяцев.
Немаловажным фактом является то, что при использовании электронной бесконтактной системы зажигания, двигатель становится более экономичным.
Как и у бесконтактной системы есть цепи низкого и высокого напряжения. Цепи высокого напряжения у них практически ни чем не отличаются. А вот в цепи низкого напряжения, бесконтактная система в отличие от своего контактного предшественника, использует электронные устройства - коммутатор и датчик-распределитель (датчик Холла) (рис. 8).
Электронная бесконтактная система зажигания включает в себя следующие узлы:
. источники электрического тока,
. катушку зажигания,
. датчик - распределитель,
. коммутатор,
. свечи зажигания,
. провода высокого и низкого напряжения,
. выключатель зажигания.
В электронной системе зажигания отсутствуют контакты прерывателя, а значит нечему
подгорать и нечего регулировать. Функцию контактов в этом случае выполняет бесконтактный
датчик Холла, который посылает управляющие импульсы в электронный коммутатор. А
коммутатор, в свою очередь, управляет катушкой зажигания, которая преобразует ток низкого
напряжения в большие вольты.
Основные неисправности электронной бесконтактной системы зажигания.
Если «заглох» и не хочет заводиться двигатель с электронной бесконтактной системой зажигания, то в первую очередь стоит проверить... подачу бензина. Может быть, к вашей радости, причина была именно в этом. Если же с бензином все в порядке, а искры на свече нет, то у вас есть два варианта решения проблемы.
Первый вариант предполагает попытку проверить на практике мнение о том, что «электроника - наука о контактах». Открываем капот и проверяем, зачищаем, подергиваем и подпихиваем на
свои места все провода и проводочки, которые попадаются под руку. Если где-то были ненадежные электрические соединения, то двигатель заведется. А если нет, то остается еще и второй вариант.
Для возможности воплощения в жизнь второго варианта, вам следует быть запасливым водителем. Из резерва необходимых вещей, которые вы возите с собой в машине, в первую очередь надо взять запасной коммутатор и заменить им прежний. Как правило, после этой процедуры двигатель оживает. Если же он все еще не хочет запускаться, то имеет смысл, последовательно меняя на новые, проверить крышку распределителя, ротор, бесконтактный датчик и катушку зажигания. В процессе этой «меняльной» процедуры двигатель все-таки заведется, а позже дома, вместе со специалистом вы сможете разобраться, какой конкретно узел вышел из строя и почему.
Из опыта эксплуатации машины в наших условиях могу сказать, что большая часть проблем, возникающих в системе зажигания, связана с «чистотой» родных дорог. Зимой жидкая «каша» из
грязного снега и солевого раствора лезет во все щели и разъедает все, что только можно. А летом вездесущая пыль, в которую в частности превращается зимняя «соленая каша», забивается еще
глубже и весьма тлетворно влияет на все электрические соединения.
Эксплуатация системы зажигания.
Так как мы уже знаем, что «электроника - наука о контактах», то в первую очередь необходимо следить за чистотой и надежностью электрических соединений. Поэтому при эксплуатации
автомобиля иногда приходится зачищать клеммы проводов и штекерные разъемы. Периодически следует контролировать зазор в контактах прерывателя (рис. 19) и при необходимости его регулировать. Если зазор в контактах прерывателя больше нормы (0,35 - 0,45 мм), то наблюдается неустойчивая работа двигателя на больших оборотах. Если меньше - неустойчивая работа на оборотах холостого хода. Все это происходит по причине того, что нарушенный зазор изменяет время замкнутого состояния контактов. А это уже влияет и на мощность искры, проскакивающей между электродами свечи, и на сам момент ее возникновения в цилиндре (опережение зажигания).
К сожалению, качество нашего бензина оставляет желать лучшего. Поэтому, если сегодня вы заправили свой автомобиль плохим бензином, то в следующий раз он может быть еще хуже.
Естественно это не может не влиять на качество приготавливаемой карбюратором горючей смеси и процесс ее сгорания в цилиндре. В таких случаях, чтобы двигатель безотказно продолжал выполнять свою работу, необходимо подстраивать систему зажигания под сегодняшний бензин.
Если первоначальный угол опережения зажигания не соответствует оптимальному, то можно наблюдать и ощущать следующие явления.
Угол опережения зажигания слишком велик (раннее зажигание):
. затрудненный запуск холодного двигателя,
. «хлопки» в карбюраторе (обычно хорошо слышны из-под капота при попытках запуска
двигателя),
. потеря мощности двигателя (машина плохо «тянет»),
. перерасход топлива,
. перегрев двигателя (индикатор температуры охлаждающей жидкости активно стремится к красному сектору),
. повышенное содержание вредных выбросов в выхлопных газах.
Угол опережения зажигания меньше нормы (позднее зажигание):
. «выстрелы» в глушителе,
. потеря мощности двигателя,
. перерасход топлива,
. перегрев двигателя.
Свеча зажигания,
как было упомянуто ранее, это маленький и с виду простенький элемент системы зажигания. Однако для нормальной работы двигателя зазор между электродами свечи должен быть конкретным и равным в свечах всех цилиндров. Для контактных систем зажигания зазор между электродами свечи должен быть в пределах 0,5 - 0,6 мм, для бесконтактных систем чуть больше - 0,7 - 0,9 мм. Вспомните те «жуткие» условия, в которых работают свечи зажигания. Не всякий металл выдержит огромные температуры в агрессивной среде. Поэтому электроды свечей подгорают и покрываются нагаром, а это означает, что нам опять надо «засучить рукава». Мелкозернистым надфилем или специальной алмазной пластинкой очищаем электроды свечи от нагара. Регулируем зазор, подгибая боковой электрод свечи. Вкручиваем ее на место или выбрасываем, в зависимости от степени обгорания электродов. Каждый раз, выкручивая свечи зажигания, обращайте внимание на цвет их электродов. Если они светло-коричневые - то свеча работает нормально, если черные - то возможно свеча вообще не работает.
Последнее время в продаже появились силиконовые высоковольтные провода. При замене старых, вышедших из строя проводов, имеет смысл приобретать именно силиконовые, так как они не «пробиваются» током высокого напряжения. А ведь перебои в работе двигателя часто происходят по причине утекания импульса тока высокого напряжения по высоковольтному проводу на «массу» автомобиля. Вместо того чтобы пробивать воздушный барьер между электродами свечи и поджигать рабочую смесь, электрический ток выбирает путь наименьшего сопротивления и «уходит на сторону».
Старайтесь не открывать капот автомобиля, когда на улице идет дождь или снег. После мокрого душа двигатель может не запуститься, так как вода, попав на приборы электрооборудования,
образует токопроводящие мостики. Тот же эффект, но более усугубленный, возникает у любителей прокатиться по глубоким лужам на большой скорости. В результате «купания», водой заливаются все приборы и провода системы зажигания, расположенные под капотом, и двигатель естественно глохнет, поскольку ток высокого напряжения уже не может добраться к свечам зажигания. Ну а возобновить поездку, теперь удается только после того, как горячий двигатель своим теплом просушит все «электрическое» в подкапотном пространстве.
© А. Пахомов (aka IS_18
, Ижевск)
Основная задача системы зажигания современного бензинового двигателя – формирование импульсов высокого напряжения, необходимых для воспламенения топливно-воздушной смеси. Первоначальное воспламенение смеси происходит от энергии, выделяющейся в шнуре пробоя. В объеме шнура электрическая искра вызывает практически мгновенный термический нагрев молекул смеси, их ионизацию и химическую реакцию между ними. Если выделившейся при этом энергии достаточно для начала реакции горения смеси в оставшемся объеме камеры сгорания, то воспламенение смеси произойдет, и цилиндр отработает нормально. В противном случае возможен пропуск воспламенения. Поэтому система зажигания играет одну из ключевых ролей в обеспечении надежного воспламенения топливно-воздушной смеси.
Проверка элементов системы зажигания – обязательная операция при проведении диагностических работ. Она включает в себя достаточно обширный перечень действий с применением разнообразных методик. К числу последних относится анализ осциллограммы высоковольтного пробоя и горения искры, полученный с помощью мотортестера.
Вкратце напомним характерные моменты этой осциллограммы:
Время накопления – это время, в течение которого происходит накопление энергии в магнитном поле катушки. Оно определяется блоком управления в соответствии с заложенной в него программой либо коммутатором зажигания. Когда-то давно время накопления зависело от угла замкнутого состояния контактов, но подобные системы уже безнадежно устарели, и рассматриваться нами не будут. Время горения – это время существования тока между электродами свечи. Зависит от очень многих факторов и составляет 1
…2
мс.
В момент размыкания первичной цепи системы зажигания во вторичной катушке генерируется высоковольтный импульс. Значение напряжения, при котором происходит пробой искрового промежутка, называется напряжением пробоя. При анализе осциллограммы это значение необходимо измерить и оценить. Поговорим о том, каким образом это можно сделать, от чего оно будет зависеть.
Самый важный тезис, который обязательно необходимо озвучить, прежде чем продолжить разговор, заключается в следующем: система зажигания современного двигателя является частью системы управления двигателем, исполнительным механизмом этой системы.
В чём коренное отличие современной системы от системы с центробежным и вакуумным регуляторами, известной по автомобилям ВАЗ классической компоновки? Отличие заключается в самом главном. Если ранее в перечень задач системы зажигания входило формирование времени накопления энергии в катушке и регулировка угла опережения зажигания в зависимости от оборотов коленчатого вала и нагрузки на двигатель, то функция современной системы зажигания заключается только в генерации высоковольтных импульсов и распределении их по цилиндрам двигателя. Задача расчёта оптимального УОЗ и времени накопления возложена на электронный блок управления двигателем. Для грамотного анализа осциллограмм необходимо четко представлять, как функционирует система управления двигателем в части управления системой зажигания.
Для правильного понимания методик диагностики нужно знать принцип работы того или иного элемента, видеть причинно-следственные связи, и прежде всего совершенно необходимо иметь представление о том, как происходит пробой искрового промежутка.
Рассмотрим в упрощенном виде механизм формирования шнура пробоя. В общем случае газы и их смеси являются идеальными изоляторами. Но в результате действия ионизирующего космического излучения в воздухе всегда присутствуют свободные электроны и соответственно, положительно заряженные ионы – остатки молекул. Поэтому, если газ разместить между двумя электродами и подать на них напряжение, между электродами возникнет электрический ток. Однако величина этого тока очень незначительна вследствие малого количества электронов и ионов.
Рассматриваемый вариант является идеальным. Между плоскими электродами, находящимися на малом расстоянии друг от друга, формируется однородное электрическое поле. Однородным называют поле, напряжённость которого в любой точке остаётся неизменной. Внутри искрового промежутка электроны движутся к положительно заряженному электроду, получая ускорение вследствие действия на них электрического поля. При определенном значении напряжения на электродах приобретенной электроном кинетической энергии становится достаточно для ударной ионизации молекул.
Сказанное поясняют рисунки:
 | |
|
| Рис.3 | Рис.4 | |
| Свободный электрон 1
(рис.3
) при соударении с нейтральной молекулой расщепляет ее на электрон 2
и положительный ион. Электроны 1
и 2
при дальнейшем соударении с нейтральными молекулами снова расщепляют их на электроны 3
и 4
и положительные ионы, и т. д. Аналогичное явление происходит и при движении положительно заряженных ионов (рис.4
).
Возникает лавинообразное размножение положительных ионов и электронов при соударении положительных ионов с нейтральными молекулами.
|
||
Таким образом, процесс идет по нарастающей, и ионизация в газе быстро достигает очень большой величины. Это явление вполне аналогично снежной лавине в горах, для зарождения которой бывает достаточно ничтожного комка снега. Поэтому и описанный процесс был назван ионной лавиной. В результате между электродами возникает значительный электрический ток, который создает сильно нагретый и ионизированный канал. Температура в канале достигает 10
000
К. Напряжение, при котором возникает ионная лавина, и есть ранее рассмотренное напряжением пробоя. Оно обозначается Uпр. После пробоя сопротивление канала стремится к нулю, сила тока достигает десятков ампер, а напряжение падает. Первоначально процесс протекает в очень узкой зоне, но вследствие быстрого роста температуры канал пробоя расширяется со сверхзвуковой скоростью. При этом образуется ударная волна, воспринимаемая на слух как характерный треск.
С практической точки зрения наиболее важным является значение напряжения пробоя, которое можно измерить и оценить после получения осциллограммы. Проанализируем факторы, от которых оно зависит.
1 . Совершенно очевидно, что на значение напряжения пробоя будет оказывать влияние расстояние между электродами. Чем больше расстояние, тем ниже напряжённость электрического поля в пространстве между электродами, тем меньшую кинетическую энергию будут приобретать заряженные частицы при движении. И соответственно, при прочих равных условиях потребуется большее значение прикладываемого напряжения для пробоя искрового промежутка.
2 . Чем ниже концентрация молекул газа в искровом промежутке, тем меньшее число молекул находится в единице объема, и тем больший путь свободно пролетают заряженные частицы между двумя последовательными соударениями. Соответственно, тем большее количество кинетической энергии они запасают в процессе движения, и тем выше вероятность последующей ударной ионизации. Поэтому напряжение пробоя увеличивается с ростом концентрации молекул газа. На практике это означает, что напряжение пробоя увеличивается с ростом давления в камере сгорания.
3 . Для решения задач диагностики важно знать зависимость напряжения пробоя от наличия в воздухе молекул углеводородов, то есть топлива. В общем случае молекулы топлива являются диэлектриком. Но они представляют собой длинные углеводородные цепочки, разрушение которых в электрическом поле наступает раньше, чем относительно устойчивых двухатомных молекул атмосферных газов. Вследствие этого увеличение количества молекул топлива (обогащение смеси) приводит к понижению напряжения пробоя.
4 . На величину напряжения пробоя будет оказывать значительное влияние форма электродов свечи. В рассмотренном выше идеальном случае предполагалось, что электроды плоские, и возникающее между ними электрическое поле однородное. В реальности форма электродов свечи зажигания отлична от плоскости, что вызывает неоднородную структуру электрического поля. Можно утверждать, что значение напряжения пробоя будет в значительной мере зависеть от формы электродов и создаваемого ими электрического поля.
5
. Значение напряжения пробоя реальной свечи зажигания будет зависеть от полярности приложенного напряжения. Причина этого явления заключается в следующем. При нагревании металла до достаточно высокой температуры свободные электроны начинают покидать пределы кристаллической решетки металла. Это явление называется термоэлектронной эмиссией. Образуется электронное облако, обозначенное на рисунке желтым цветом. Вследствие того, что центральный электрод свечи зажигания имеет более высокую температуру, чем боковой, термоэлектронная эмиссия с его поверхности имеет более ярко выраженный характер. Поэтому подача на боковой электрод положительного потенциала приведет к пробою искрового промежутка при меньшем напряжении, чем в противоположном случае.
6 . Так как рассматриваемый процесс пробоя происходит в камере сгорания реального двигателя, то влияние на напряжение пробоя будут оказывать характер движения газов в камере сгорания, их температура и давление в момент искрообразования, материал и температура электродов свечи, а также особенности конструкции применяемой системы зажигания.
7 . Также интересен в прикладном смысле следующий факт. Положительно заряженные ионы представляют собой ядра молекул и обладают значительной массой. Из курса физики известно, что практически вся масса молекулы заключена в ядре, а масса электрона по сравнению с ядром ничтожна. Ионы, достигая отрицательного электрода, получают электрон и превращаются в нейтральную молекулу, но при этом они бомбардируют электрод, разрушая его кристаллическую решётку. На практике это выражается в эрозии электрода. Положительный электрод подвержен меньшему разрушению, ведь его бомбардируют электроны, обладающие малой массой.
Ну и наконец, рассмотрим еще один важный момент, о котором всегда нужно помнить, анализируя осциллограмму высокого напряжения. Обратимся к рисунку.
На нем изображен график изменения давления в цилиндре от угла поворота коленчатого вала при отсутствии воспламенения. Предположим, что момент искрообразования соответствует углу опережения зажигания УОЗ 1 . Давление в цилиндре при этом составит Р1 . Соответственно, в момент УОЗ 2 давление будет равно Р2 . Совершенно очевидно, что давление в момент искрообразования, а соответственно и напряжение пробоя, зависит от угла опережения зажигания.
Следствием этой зависимости является тот факт, что при увеличении частоты вращения путем плавного открытия дроссельной заслонки будет наблюдаться снижение значения напряжения пробоя. И вообще, напряжение пробоя зависит от УОЗ на всех режимах работы двигателя.
А теперь нужно вспомнить о том, что электронный блок управления осуществляет контроль частоты вращения на холостом ходу путем изменения УОЗ. Процесс регулировки можно наблюдать сканером в режиме «поток данных» при работе двигателя с полностью закрытой дроссельной заслонкой. УОЗ при этом изменяется в достаточно широких пределах, особенно на изношенных или неисправных двигателях. Если же приоткрыть дроссельную заслонку и тем самым вывести блок из режима управления частотой вращения, можно увидеть, что значение УОЗ становится достаточно стабильным.
Именно вследствие работы программного регулятора оборотов на осциллограмме высокого напряжения наблюдаются разные значения напряжения пробоя даже в пределах одного кадра:
На основании изложенных соображений представляется несложным прийти к заключению:
1 . Делать какие-либо однозначные выводы из абсолютного значения напряжения пробоя нельзя. Даже на одном и том же двигателе оно будет зависеть от того, какой марки установлены свечи, от формы электродов, от межэлектродного зазора. Зависит оно и от типа установленной системы зажигания и даже от конструкции камеры сгорания. Например, на холостом ходу разных двигателей можно увидеть напряжение пробоя от 5 до 15 кВ, и любое из этих значений будет являться нормальным.
2 . Разброс значений напряжения пробоя на холостом ходу двигателя, оснащенного электронной системой управления, не является дефектом. Это следствие работы алгоритма управления частотой вращения на холостом ходу.
3 . Если имеет место система DIS, то напряжение пробоя в парных цилиндрах всегда будет различным. Это следствие того, что в системе DIS полярность приложенного к свечам напряжения противоположна, соответственно различаться будут и значения напряжения пробоя.
4
. Имеет смысл сравнительная оценка напряжения пробоя в разных цилиндрах. Мотортестеры чаще всего отображают статистические данные: среднее, максимальное и минимальное значение напряжения пробоя. При значительном отклонении в одном или нескольких цилиндрах необходим дальнейший поиск.
