Как работает система зажигания автомобиля. Основные неисправности контактной системы зажигания

Система зажигания предназначена для воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндрах бензинового двигателя. Топливовоздушная смесь воспламеняется в камере сгорания двигателя посредством электрического разряда между , установленной в головке цилиндров. Для создания искры между электродами свечи зажигания применяют системы зажигания от магнето и батарейные системы зажигания, источниками высокого напряжения в которых являются индукционные катушки.

Рис. Схема батарейной системы зажигания

Система зажигания состоит из следующих основных элементов:

• источник тока ИТ, функцию которого выполняет 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). 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

Рис. Система зажигания с накоплением энергии:
а - в магнитном поле; б - в электрическом поле

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.

Система зажигания авто предопределена для создания искрового разряда, распределения его по свечам зажигания и все это в подходящий момент работы мотора. В определенных моделях авто импульсы системы поступают на блок управления с помощью погружного топливного насоса. В дизельных моторах зажигание случается во время впрыска топливной смеси при такте сжатия.

Система зажигания бывает трех типов:

• Контактная. Появление импульсов осуществляется в тот миг, когда контакты находятся в стадии разрыва.
• Бесконтактная. Появлению импульсов способствует коммутатор (генератор импульсов).

• Микропроцессорная. Механизм представляет собой электронный прибор, управляющий моментом воспламенения искры, а также и другими системами транспортного средства.

В двухтактных силовых агрегатах, для работы которых не нужен внешний источник питания, устанавливают системы от магнето. Магнето – это самостоятельное устройство, которое объединяет источник тока и катушку зажигания.

Все эти системы используют единый принцип для своей работы, а отличаются лишь методом образования управляющего импульса.

Строение системы зажигания:

1. Источник питания. Во время запуска двигателя машины источником питания служит аккумулятор, а во время его эксплуатации – генератор авто.
2. Замок зажигания — приспособление, благодаря которому осуществляется передача напряжения. Выключатель (замок зажигания) есть механический либо электрический.
3. Накопитель энергии. Это устройство, главная роль которого в накоплении и преобразовании энергии в достаточном количестве для образования разряда меж электродами свечки зажигания. В устройстве современных автомобилей применяются такие накопители: емкостные, индуктивные. Первый вид накопителя представлен в виде емкости, использующей высокое напряжение для накапливания заряда, который в виде энергии поступает в определенное время на свечку. Второй вид накопителя, то есть накопитель индуктивный имеет вид катушки зажигания. Сначала первичная обмотка подсоединяется к плюсовому полюсу, а через прибор разрыва – к минусовому. Работающее устройство разрыва способствует появлению напряжения самоиндукции в обмотке. Относительно вторичной обмотки, то в ней появляется напряжение в количестве достаточном для того чтобы пробить воздушный зазор свечки.
4. Свечки зажигания. Каждая свеча – это приспособление в виде изолятора из фарфора, накрученного на металлическую резьбу и имеющего два электрода, расположенные в интервале от 0,15 до 0,25 мм один от другого. Первым электродом является центральный проводник, а вторым – резьба металлическая.

1. Система распределения зажигания. Предназначение системы – снабжение в необходимое мгновение энергией свечки зажигания. Она состоит из: распределителя (коммутатора), а также блока управления.

Распределитель зажигания – это приспособление, распределяющее высокое напряжение по электропроводам, подсоединенным к свечкам цилиндра. Этот процесс может иметь статическую или механическую природу. Статический распределитель не имеет в своей конструкции вращающихся деталей. В этом случае катушка зажигания прикрепляется прямо к свечке, а управление процессом осуществляется не чем иным как блоком управления зажиганием. Силовой агрегат, имеющий четыре цилиндра, будет иметь в своей конструкции и 4 катушки. Высоковольтные провода в этой системе не применяются. Что касается механического распределителя зажигания, то это устройство представлено в виде вала, запуск которого осуществляется при запуске двигателя, а распространение напряжения по проводам осуществляется с помощью специального «бегунка».

Коммутатор – это электронное приспособление, которое применяется для создания импульсов, приводящих в действие автотрансформатор (катушку).

Блок управления системой зажигания существует в виде микропроцессорного механизма, который устанавливает тот момент, когда нужно подать импульс в катушку. При этом учитываются показатели лямбда-зондов, коленвала, распредвала, температурные показатели.

Особенность функционирования

Система зажигания классическая функционирует следующим образом. Кулачки, активировавшиеся с помощью обращения вала привода трамблера, создают «разрыв», передаваемый на первичную обмотку авторансформатора заряд в размере 12 вольт. После исчезновения напряжения в обмотке образовывается ЭДС самоиндукции, а в обмотке вторичной зарождается напряжение в размере около 30 тысяч вольт. Далее высокое напряжение появляется в распределителе, а потом расходится на свечки в том количестве, которое требуется во время периода работы силового агрегата. В этом случае такого напряжения вполне достаточно для того чтобы пробить искровым зарядом зазор воздуха между электродами свечек зажигания.

Для полного перегорания топлива необходим процесс опережения зажигания. Учитывая то, что топливная смесь перегорает не сразу, ее нужно зажечь немного заранее. Миг подачи искры должен быть четко отрегулирован, ведь в случае несвоевременного зажигания может иметь место потеря мощности двигателя, повышенная детонация.

Одним из основных условий успешного запуска двигателя есть наличие исправной системы зажигания, отвечающей за воспламенение топливовоздушной смеси путем искрообразования в нужном цилиндре силового агрегата. Учитывая всю важность указанной системы, знание ее устройства и принципов работы пригодится любому автолюбителю, чтобы в случае необходимости можно было самостоятельно устранить возникшую неисправность.

1. Особенности системы зажигания

Основными требованиями , которые обычно предъявляются к системе зажигания, есть:

1. Необходимость образования искры в цилиндре (находящемся на такте сжатия) соответственно общему порядку работы цилиндров;

2. Обеспечение своевременного момента зажигания, то есть искра должна появляться в конкретный момент, который соответствует оптимальному углу его опережения (при текущих рабочих условиях мотора) и зависит как от оборотов двигателя, так и от нагрузки на него;

3. Снабжение искры достаточной энергией, то есть тем ее количеством, которое необходимо для возгорания рабочей смеси (на этот показатель оказывает влияние состав, плотность и температура рабочей смеси);

4. Рабочая надежность, выражающаяся в непрерывном искрообразовании.

На сегодняшний день существует несколько видовых вариантов системы зажигания, среди которых выделяют контактную, бесконтактную и электронную. Все они имеют ряд общих особенностей. Например, в данных системах отсутствует традиционный распределитель, а его место занимает четырехвыводная катушка зажигания, в состав которой входят две двухвыводные, объединенные в один блок.

В первичных обмотках зажигания, управление током осуществляется с помощью специального контроллера, который получает информационные данные от соответствующих датчиков. Положительной особенностью системы зажигания есть отсутствие в ней подвижных деталей, благодаря чему она не нуждается в постоянном обслуживании или регулировках , а в рабочих целях используется метод распределения искры, который еще часто именуют «методом холостой искры». Цилиндры силового агрегата объединены в пары – 1 с 4, а 2 с 3, причем образование искр проходит сразу в двух цилиндрах: в том, где заканчивается такт сжатия, и в том, где проходит такт выпуска.

Учитывая, что ток в обмотках катушек имеет постоянное направление, образование искры на одной свече всегда проходит от центрального электрода на боковой, а на второй – наоборот, от бокового на центральный. Процесс управления зажиганием выполняется специальным контролером. Датчик положения коленвала передает ему некий опорный сигнал, исходя из которого, контроллер проводит расчет последовательности срабатывания катушек модуля зажигания, а для того чтобы управление было точным, устройству нужна следующая информация:

- частота вращения коленвала силового агрегата;

Нагрузка, которую испытывает мотор автомобиля;

Температура охлаждающей жидкости системы;

Положение коленвала;

Положение распредвала;

Наличие детонации.

Несмотря на некоторое конструктивное различие разных систем зажигания, можно выделить следующие, общие элементы всех устройств:

1. Источник питания – бортовая сеть автомобиля, вместе со своими источниками, представленными в виде аккумуляторной батареи и генератора;

2. Выключатель зажигания;

3. Устройство, отвечающее за управление накопителем энергии. В его задачу входит определение момента начала накопления и момента передачи энергии на свечу зажигания, то есть определение самого момента зажигания. Исходя из конструктивных особенностей системы зажигания конкретного автомобиля, данное устройство может иметь разный вид.

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.

Параллельно контактам включен и конденсатор, который предотвращает их обгорание в момент размыкания. Это стало возможным благодаря поглощению большей части электроразряда, из-за чего существенно уменьшается искрение. Однако, это еще не все полезное влияние конденсатора. Вторая половина преимущества его присутствия базируется на создании в цепи низкого напряжения обратного тока, что положительно влияет на скорость исчезновения магнитного поля. Чем быстрее это произойдет, тем больший ток появится в цепи высокого напряжения. Если конденсатор выйдет из строя – мотор не сможет нормально работать, ведь силы напряжения во вторичной цепи не хватит, чтобы обеспечить стабильное искрообразование.

Прерыватель находится в том же корпусе, что и распределитель высокого напряжения, из-за чего последний получил название прерывателя-распределителя, а саму систему стали называть «классической системой зажигания».

Вместе с прерывателем-распределителем в корпусе находится еще одна важная деталь - центробежный регулятор опережения зажигания , использующийся с целью изменения момента образования искры в соответствии со скоростью вращения коленвала. Менять момент возникновения искры между электродами свечей способен и вакуумный регулятор опережения зажигания, только он делает это в зависимости от нагрузки на мотор автомобиля.

Если механический прерыватель оборудован транзисторным коммутатором, то в этом случае он управляет только ним, 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».

Одна из вариаций такой системы, оборудованная распределителем механического вида и катушкой зажигания, размещенной отдельно от распределителя и коммутатора, называется «бесконтактной системой зажигания». Конечно, существует много ее вариантов, предусматривающих применение одного или нескольких соответствующих датчиков.

Также, на основе управления зажиганием выделяют еще один вариант систем – микропроцессорные системы зажигания, которые оборудованы микропроцессорным блоком зажигания (или блоком управления работой мотора с подсистемой управления зажигания), а также имеют датчики и коммутатор. В таком случае, блок управления получает данные о работе силового агрегата (количестве оборотов, положении коленвала, положении распредвала, нагрузках на мотор и температуре охлаждающей жидкости) от датчиков, и уже исходя из результатов их алгоритмической обработки, осуществляет управление коммутатором, который, в свою очередь, управляет накопителем энергии. Процесс регулировки опережения зажигания реализован в блоке управления программно.

В системе зажигания электронного типа, в роли устройства управления накопителем энергии, выступает электронный блок управления (ЭБУ), который является главной составной частью такой системы. Его работа базируется на сборе информации, получаемой от различных датчиков (положения коленвала, положения распредвала, датчика детонации, датчика угла открытия дросселя), на расчете оптимального момента зажигания и времени зарядки катушки, а также через коммутатор – он отвечает за управление первичной цепью катушки.

На выпускаемых сегодня автомобилях блок управления зажиганием объединен с блоком, отвечающим за впрыск топлива.

4. Накопители энергии, которые, в зависимости от типа системы, могут разделяться на две группы:

С накоплением энергии в катушке (катушках) зажигания, где энергия собирается в первичной обмотке, а при размыкании первичной цепи, во вторичной образуется высокое напряжение, подающееся впоследствии на свечи зажигания. Такой вариант системы есть наиболее распространенным.

С накоплением энергии в конденсаторе, после чего, в нужный момент, она проходит через катушку зажигания. Во второй цепи также проходит индуцирование высокого напряжения, которое позже подается на свечи. Устройство накопителя энергии такого типа часто называют «зажиганием от разряда конденсатора» или «конденсаторным зажиганием», обозначая аббревиатурой CDI (Capacitor Discharge Ignition). Такая система хоть и не часто, но встречается на автомобилях, правда большее распространение она получила на мотоциклах, гидроциклах и скутерах. Ее главная отличительная черта в том, что энергия искры не зависит от оборотов мотора.

5. Система распределения зажигания. На транспортных средствах может применяться один из двух типов такой системы: система оборудована механическим распределителем или же система статистического распределения.

- Системы, обладающие механическим распределителем энергии, как правило, работают посредством трамблера, который и распределяет напряжение по свечам цилиндров силового агрегата. В системах зажигания контактного типа он, зачастую, объединен с прерывателем, а в бесконтактных – с импульсным датчиком. В более модернизированных системах трамблер либо вообще отсутствует, либо совмещен с катушкой зажигания, коммутатором и датчиками различных систем (CID, HEI, CIC).

Системы, основывающиеся на статическом распределении энергии, пришли на смену классическому распределителю. Они получили свое название из-за того, что у них отсутствуют движущиеся части, которые обычно входят в конструкцию распределителя. Системы такого рода обозначают аббревиатурой DLI (DistributorLess Ignition) и DIS (DistributorLess Ignition System), что означает "система без распределителя", и DI (Direct Ignition), подразумевающие "систему прямого, или непосредственного зажигания". DLI – имеет отношение ко всем системам без высоковольтного распределителя; DI - относится только к тем, в которых присутствуют индивидуальные катушки, а DIS – это системы синхронного зажигания, обладающие двухвыводными катушками. Возможно, такой подход и не совсем верный, но именно он чаще всего употребляется.

6. Высоковольтные провода. Выступают в роли соединительного элемента между накопителем энергии и ее распределителем (или свечами), а также соединяют распределитель со свечами зажигания. В системах зажигания типа COP («катушка на свече») данный элемент отсутствует.

7. Свечи зажигания. Применяются с целью создания искрового разряда и последующего воспламенения рабочей смеси, находящейся в камере сгорания. Свечи зажигания располагаются в головке цилиндра, и как только на них попадает импульс тока высокого напряжения, между их электродами тут же проскакивает искра, воспламеняющая рабочую смесь.

На большинстве транспортных средств обычно установлено по одной свече в каждый цилиндр, но иногда встречаются и более сложные системы, обладающие двумя свечами, причем они не всегда срабатывают одновременно. Например, при малых оборотах двигателя сначала срабатывает та свеча, которая находится ближе к впускному клапану, а за ней уже вторая, которая обеспечивает более быстрое и полное сгорание топливовоздушной смеси.

3. Как работает система зажигания?

Несмотря на то, к какому типу относится та или иная , все они имеют несколько общих рабочих этапов, предусматривающих накопление нужного заряда, его высоковольтное преобразование, распределение, образование на свечах искр и возгорание топливной смеси. Любой из них требует слаженной и точной работы, а значит, стоит выбирать только проверенные устройства, доказавшие свою надежность. В этом плане наилучшим вариантом принято считать электронную систему зажигания, где всем рабочим процессом (подачей искры и ее распределением по свечам) управляет электроника.

Электронная система зажигания – это не отдельный, самостоятельный компонент, а составляющая часть системы управления мотором, которая основывается на работе датчика положения , датчика, фиксирующего частоту его вращения и датчика массового расхода воздуха. Получив от них нужную информацию, ЭБУ принимает решение касательно момента подачи искры и распределения зажигания. Естественно, в блоке управления уже прописаны определенные команды, выполняющиеся после получения и анализа данных с упомянутых датчиков.

В такой системе воспламенения топливной смеси, полностью исключены механические движущиеся части, а благодаря специальным датчикам и особому блоку управления, образование и подача искры проходят намного быстрее и надежнее, нежели у аналогичных систем контактного и бесконтактного типа. Этот факт позволяет улучшить работу мотора, увеличив его мощность и снизив потребление топлива. Более того, нельзя не отметить высокую рабочую надежность устройств данного типа.

отличается тем, что не зависит напрямую от размыкания контактов, а главную роль в процессе образования искры здесь выполняет транзисторный коммутатор и специальный датчик. Отсутствие прямой зависимости от качества и чистоты поверхности контактной группы гарантирует более эффективное искрообразование. Однако, как и в контактном варианте системы зажигания, здесь также используется прерыватель-распределитель, отвечающий за своевременную передачу тока на свечу зажигания. Рабочий принцип бесконтактной системы предусматривает выполнение следующих действий.

Когда коленвал двигателя приходит в движение, датчик-распределитель формирует соответствующие импульсы напряжения и направляет их на транзисторный коммутатор, задача которого – создавать импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания. В момент прерывания во вторичной обмотке катушки проходит индуцирование тока высокого напряжения. Он подается на центральный контакт распределителя, а оттуда, посредством проводов высокого напряжения, поступает на свечи зажигания. Последние и осуществляют воспламенение топливовоздушной смеси.

В случае увеличения оборотов коленвала, за регулировку угла опережения зажигания отвечает центробежный регулятор, а при изменении нагрузки на силовой агрегат эта задача возлагается на вакуумный регулятор опережения зажигания.

Принцип работы контактного зажигания несколько отличается от вариантов, приведенных выше. Когда контакт прерывателя пребывает в замкнутом состоянии, ток низкого напряжения проходит по первичной обмотке катушки. В процессе их размыкания, во второй катушке происходит индуцирование тока высокого напряжения, и посредством высоковольтных проводов он передается на крышку распределителя, после чего расходится по свечам зажигания с определенным углом опережения зажигания.

Как только обороты коленвала увеличиваются, возрастают и обороты вала прерывателя-распределителя, вследствие чего грузики центробежного регулятора начинают расходиться, перемещая подвижную пластину вместе с кулачками прерывателя. Это приводит к тому, что размыкание контактов происходит несколько раньше, из-за чего увеличивается угол опережения зажигания. С уменьшением оборотов коленвала угол опережения зажигания тоже уменьшается.

Более модернизированным типом контактной системы является ее контактно-транзисторный вариант. Он отличается наличием транзисторного коммутатора в цепи первичной обмотки катушки, управление которым выполняется посредством контактов прерывателя. За счет его использования, удалось добиться снижения силы тока в цепи первичной обмотки, что положительно сказалось на длительности эксплуатации контактов прерывателя.

Подписывайтесь на наши ленты в

В данной статье расскажем про электронное зажигание для автомобиля. Покажем схему электронного зажигания.

В 90-е годы у меня был автомобиль ВАЗ-2101, Фиатовской сборки, который мне достался от моего деда. Качество автомобиля было таким, что после перегрева двигателя с лопанием компрессионных колец и 90 километрового возвращения до дома, при капитальном ремонте этого двигателя даже не потребовалась расточка блока цилиндров. Поверхности цилиндров при 200 000 пробеге были идеальными. При расходе 7 литров на 100 километров пути, на трассе моей «копейке» не хватало пятой передачи. Один был существенный недостаток – канифолила мозги контактная система зажигания. Уж слишком часто нагорали контакты прерывателя. Покопавшись в радиолюбительской литературе я нашел то, чего моей «ласточке» не хватало – схему электронного зажигания. После установки этой схемы на автомобиль, расход уменьшился до 6,5 литров на 100 километров пути, а проблем с перебоями зажигания не стало. Я давно уже пересел на японца, а вот мой отец – фанат «классики» никогда от неё не отказывался. А сколько по стране ещё бегает Жигулёнков? Схему электронного зажигания, которую я собирал на свою «копейку», я давно уже потерял, но нашёл другую схему, которая почти не отличалась от моей. После некоторой доработки, я собрал для отца предлагаемую ниже схему и что замечательно, у него расход топлива тоже упал приблизительно на 0,5 литра.

Предлагаемая схема электронного зажигания предназначена для установки на автомобили только с контактной системой зажигания.

Схема, установленная к стандартной системе контактного зажигания, имеет следующие преимущества:

• не обгорают контакты прерывателя;
• предусмотрена схема защиты катушки зажигания от возможного сгорания в результате длительного включения зажигания без вращения двигателя;
• искра формируется в колебательном режиме, другими словами формируется несколько коротких импульсов, что улучшает качество сгорания паров бензина в цилиндрах ДВС.

Рассмотрим работу схемы электронного зажигания:

При замыкании и размыкании контактов прерывателя SK импульс проходит через С1, кратковременно открывая VT1, VT2 и VT3. При закрывании VT3 возникает искра. С3 немного сглаживает пик импульса высокого напряжения появляющегося между коллектором и эмиттером VT3, защищая его от пробоя. Когда в результате самоиндукции катушки зажигания и заряда С3 напряжение между коллектором и эмиттером достигнет порядка 230 вольт, происходит первичный пробой диода VD3. В результате этого, ток снова пойдёт через первичную обмотку катушки. С3 обеспечивает кратковременную задержку закрывания диода VD3, позволяя насытиться катушке зажигания. Когда диод закрывается, возникает вторая искра, которая немного слабее первой. Процесс образования искры имеет затухающий характер, может повториться несколько раз, и зависит от напряжения пробоя диода VD3 и емкости конденсатора С3. Длительность каждого импульса искрообразования короче, чем один импульс стандартной системы зажигания, а общая длительность пачки импульсов зажигания больше. В результате этого происходит многократное воспламенение паров топлива, без уменьшения срока службы свечей зажигания. Топливо сгорает лучше, уменьшается нагар свечей, что в свою очередь снижает расход бензина.

В случае длительно замкнутых контактов прерывателя, конденсатор С1 постепенно заряжается через замкнутые контакты, ток через конденсатор убывает, соответственно и транзисторы плавно закрываются, защищая катушку зажигания от возможного перегрева.

Элементы схемы: Резисторы – любые, на мощность не ниже указанной на схеме. Их номиналы могут отличаться от указанных на схеме на 20%, схема будет работать надёжно. Электролитические конденсаторы любого типа, на напряжение не ниже указанного на схеме. Диод VD1 — любой маломощный импульсный. Диод VD2 – любой маломощный выпрямительный. Диод VD3 используется и как защитный диод в цепи коллектор-эмиттер транзистора VT3, и как стабилитрон. Обратное напряжение пробоя диода VD3 равное 200…250 вольтам определяет скорость и амплитуду повторных импульсов зажигания, поэтому в качестве VD3 применимы мощные импульсные диоды 2Д213А, 2Д213Б, 2Д231 с любым индексом, 2Д245Б, или два последовательно соединённых 2Д213В. Возможно подобрать диод и другого типа, но с не худшими параметрами и указанным обратным напряжением. Транзистор VT1 – типа КТ361Б,В,Г, или КТ3107 с любой буквой. Транзистор VT2 – типа КТ315Б,Г,Е,Н, или КТ3102 с любой буквой. Транзистор VT3 – типа 2Т812А (КТ812А), можно использовать КТ912А, или КТ926А.

Прошу обратить внимание, что плюсовой вывод катушки не отключается от общего плюса системы зажигания, как может показаться на схеме, а лишь питание схемы осуществляется от 12 вольт, имеющимися на катушке зажигания. Разрывается только цепь «прерыватель — катушка зажигания». Как это реализуется изображено на следующих рисунках. На первом изображена стандартная схема зажигания, на втором — подключение схемы электронного зажигания.

Для подключения схемы электронного зажигания необходимо разорвать чёрный провод идущий от прерывателя к катушке зажигания. Прерыватель подключить на вход схемы электронного зажигания, а вывод катушки — к коллектору транзистора. Конденсатор висящий на прерывателе можно оставить, а лучше выкинуть, он почти не влияет на работу схемы. Никакие другие цепи «стандартного» зажигания не разрывают и не переключают. Необходимо только запитать схему зажигания: минус — это корпус авто, а плюс взять от другого контакта катушки зажигания (на рисунке — сине-чёрный провод). Все изменения изображены на рисунке красным цветом.

Вся схема собрана на маленькой плате размерами 3,5 х 5,0 см, помещённой в алюминиевый корпус размерами 4,0 х 6,5 х 2,5 см. Транзистор расположен непосредственно на корпусе через слюдяную прокладку. Важно обеспечить изоляцию коллектора транзистора от корпуса автомобиля (нуля). После сборки, для уменьшения расхода топлива, может понадобиться небольшая регулировка угла опережения зажигания.

Чтобы воспламенить топливовоздушную смесь, в нужный момент в цилиндр должна быть подана электрическая искра. Эту задачу выполняет электронная система зажигания.

Устройство электронной системы зажигания

В электронной системе зажигания инжектора используется принцип статического распределения высокого напряжения, то есть в системе отсутствуют подвижные детали. На инжекторных авто высокое напряжение с катушки зажигания подается в два цилиндра, поршни которых в данный момент движутся к верхней мертвой точке. В одном из цилиндров происходит такт сжатия смеси, во втором - такт выпуска.

Такой принцип распределения высокого напряжения называется "методом холостой искры" . На современных инжекторных двигателях устанавливают индивидуальные катушки зажигания на каждый из цилиндров.

Управление углом опережения зажигания

В электронных системах зажигания моментом искрообразования управляет контроллер. Определив значение оборотов коленвала в данный момент и нагрузку на двигатель, контроллер рассчитывает базовый угол опережения зажигания. Далее этот угол может быть скорректирован (например, уменьшен, если обнаружена детонация). Рассчитав окончательное значение угла опережения зажигания, контроллер выдает управляющий сигнал на модуль зажигания в момент, когда поршень, движущийся к ВМТ, займет требуемое положение.

Состав системы зажигания инжекторного двигателя

В электронной системе зажигания можно выделить следующие детали:

• Контроллер;
• Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ);
• Шкив с зубчатым венцом;
• Модуль зажигания;
• Высоковольтные провода;
• Свечи зажигания.

Модуль зажигания

Модуль зажигания включает в себя две катушки зажигания и два высоковольтных ключа-коммутатора.

Катушка зажигания служит для накопления энергии, достаточной для воспламенения топливовоздушной смеси, в ее вторичной цепи формируется высокое напряжение, которое далее подается на свечи зажигания. Катушка зажигания состоит из двух индуктивно связанных обмоток (первичной и вторичной).

Коммутатор служит для включения и выключения тока в первичной обмотке катушки зажигания. Контроллер рассчитывает необходимое время включенного состояния в зависимости от текущих оборотов коленвала и напряжения бортсети и подает на коммутатор управляющий сигнал. В течение времени включенного состояния (времени накопления) ток в первичной обмотке катушки зажигания возрастает до заданного оптимального значения, при котором величина запасаемой энергии достигает максимума. Если время накопления слишком велико, то катушка зажигания будет работать с насыщением, что приведет к ее перегреву и снижению КПД.

Высоковольтные провода зажигания

С помощью высоковольтных проводов высокое напряжение с катушки зажигания подается на свечи зажигания. Высоковольтный провод представляет собой токопроводящую жилу в силиконовой изоляции, на концах которой и находятся высоковольтные контактные наконечники. Высоковольтный провод обладает сопротивлением 6-15 кОм. Это делается специально для снижения уровня электромагнитных помех, которые возникают в момент искрообразования.

Свечи зажигания

Свеча зажигания: 1 - контакт; 2 - изолятор; 3 - корпус; 4 - электропроводное стекло; 5 - уплотнение; 6 - центральный электрод; 7 - боковой электрод

Свечи зажигания служат для воспламенения топливовоздушной смеси. При увеличении напряжения вторичной цепи до величины пробоя искровой промежуток между центральным и боковым электродами свечи зажигания становится токопроводящим, запасенная энергия катушки зажигания преобразуется в искру, воспламеняющую топливовоздушную смесь.

Величина напряжения пробоя искрового промежутка зависит от зазора между электродами, от геометрии электродов, от давления в камере сгорания и от коэффициента избытка воздуха смеси в момент воспламенения. С ростом давления в камере сгорания напряжение пробоя увеличивается.

Длина искрового промежутка влияет на качество сгорания топливовоздушной смеси. Чем больше искровой промежуток, тем увереннее происходит ее воспламенение. Но максимальное значение межэлектродного расстояния ограничивается максимально допустимым значением вторичного напряжения катушки зажигания, скоростью нарастания вторичного напряжения, которое, в свою очередь, определяется конструктивными особенностями катушки зажигания, высоковольтных проводов и свечей зажигания.

Датчик положения коленвала (ДПКВ)

Чтобы обеспечить оптимальное управление двигателем, контроллер системы управления должен всегда знать точное положение поршней в цилиндрах двигателя относительно ВМТ. Для этой цели шкив привода генератора дополнили зубчатым венцом. Расчетное количество зубьев на венце 60, при этом два из них отсутствуют. Угловое расстояние между зубьями составляет 6°.

В паре с зубчатым шкивом работает ДПКВ. Воздушный зазор между ДПКВ и зубчатым венцом составляет 0,7-1,1 мм.

С началом прокрутки двигателя контроллер анализирует сигнал ДПКВ, пытаясь выделить два пропущенных зуба на венце шкива (после пропущенных идет первый зуб). Как только это происходит, становится возможным расчет угла опережения зажигания, расчет фаз впрыска топлива и управление модулем зажигания и форсунками. Сигнал ДПКВ используется также для расчетов скорости вращения коленвала и его ускорения.