Система зажигания двигателя

Устройство системы зажигания

Схема системы зажигания: 1 — замок зажигания; 2 — катушка зажигания; 3 — распределитель, 4 — свечи зажигания; 5 — прерыватель, 6 — масса.

Все вышеперечисленные виды систем зажигания похожи между собой, отличаются только методом создания управляющего импульса. Так в систему зажигания входят:

1. Источник питания для системы зажигания, это аккумуляторная батарея (в момент запуска двигателя), и генератор(во время работы двигателя).
2. Выключатель зажигания – это механическое или электрическое контактное устройство подачи напряжения на систему зажигания, или по-другому – замок зажигания. Как правило, выполняет две функции: подачи напряжения на бортовую сеть и систему зажигания, подачи напряжения на втягивающее реле стартера автомобиля.
3. Накопитель энергии – узел предназначенный для накопления, преобразования энергии достаточной для возникновения электрического разряда между электродами свечи зажигания. Условно  накопители энергии можно разделить на индуктивный и емкостный.
   1. Простейший индуктивный накопитель – это катушка зажигания, которая представляет собой автотрансформатор, первичная обмотка у него подключается к плюсовому полюсу и через устройство разрыва к минусовому. Во время работы устройства разрыва, например кулачков зажигания, в первичной обмотке возникает напряжение самоиндукции. Во вторичной обмотке образуется повышенное напряжение, достаточное для пробоя воздушного зазора свечи.
   2. Емкостный накопитель представляет собой емкость, которая заряжается повышенным напряжением и в нужный момент отдает свою энергию на свечу зажигания
4. Свечи зажигания, представляют собой устройство с двумя электродами находящимися друг от друга на расстоянии 0,15-0,25 мм. Это фарфоровый изолятор, насаженный на металлическую резьбу. В центре находится центральный проводник, который служит электродом, вторым электродом является резьба.
5. Система распределения зажигания предназначена для подачи в нужный момент энергии от накопителя к свечам зажигания. В состав системы входят распределитель, и(или) коммутатор, блок управления системой зажигания.
   1. Распределитель зажигания (трамблёр) – устройство распределения высокого напряжения по проводам, ведущим к свечам цилиндров. Обычно в распределителе собран и кулачковый механизм. Распределение зажигания может быть механическим и статическим. Механический распределитель представляет собой вал, который приводится в действие от двигателя и при помощи «бегунка» распределяет напряжение по высоковольтным проводам. Статическое распределение зажигания подразумевает под собой отсутствие вращающихся деталей. При таком варианте катушка зажигания присоединятся непосредственно к свече, а управление происходит от блока управления зажиганием. Если, например, двигатель автомобиля имеет четыре цилиндра, то и катушек будет четыре. Высоковольтные провода в данной системе отсутствуют.
   2. Коммутатор – электронное устройство для генерации импульсов управления катушкой зажигания, включается в цепь питания первичной обмотки катушки и по сигналу от блока управления разрывает питание, в результате чего возникает напряжение самоиндукции.
   3. Блок управления системой зажигания – микропроцессорное устройство, которое определяет момент подачи импульса в катушку зажигания, в зависимости от данных датчиков положения коленвала, лямбда-зондов, температурных датчиков и датчика положения распредвала.
6. Высоковольтный провод — это одножильный провод с повышенной изоляцией. Внутренний проводник может иметь форму спирали, для исключения помех в радиодиапазоне.

Прерыватель-распределитель ВАЗ 2101

Само название «трамблёр» происходит от французского слова trembler, которое переводится как вибратор, прерыватель или переключатель. Учитывая, что рассматриваемая нами деталь является составной частью системы зажигания, уже отсюда можно сделать вывод о применении её для прерывания постоянной подачи тока, точнее, для создания электрического импульса. В функции трамблёра также входит раздача тока по свечам и автоматическая настройка угла опережения зажигания (УОЗ).

Трамблёр служит для создания электрического импульса в низковольтной цепи системы зажигания, а также для распределения высокого напряжения по свечам

Какие прерыватели-распределители применялись на ВАЗ 2101

Существует два вида трамблёров: контактные и бесконтактные. До начала 1980-х годов «копейки» комплектовались контактными устройствами типа Р-125Б. Особенностью этой модели был кулачковый механизм прерывания тока, а также отсутствие привычного для нас вакуумного регулятора угла опережения зажигания. Его функцию выполнял ручной октан-корректор. Позже на ВАЗ 2101 начали устанавливать контактные трамблёры, оснащённые вакуумным регулятором. Такие модели выпускали и выпускают по сегодняшний день под каталожным номером 30.3706.

Трамблёры Р-125Б оснащались ручным октан-корректором

В девяностых на смену контактным устройствам пришли бесконтактные. Их конструкция не отличалась ничем, кроме механизма формирования импульса. Кулачковый механизм в силу своей ненадёжности был заменён на датчик Холла — устройство, принцип действия которого основан на эффекте возникновения разности потенциалов на проводнике, помещённом в электромагнитное поле. Аналогичные датчики и сегодня применяются в различных системах автомобильных двигателей.

У бесконтактного трамблёра нет низкочастотного провода для управления прерывателем, потому что для формирования электрического импульса используется электромагнитный датчик

Неисправности контактной системы зажигания

Итак, эффективность работы двигателя зависит не только от того, в какой пропорции будет смешиваться топливо с воздухом и от времени открытия клапанов, но также от момента, когда на свечи будет подаваться импульс. Большинству автомобилистов известен такой термин, как угол опережения зажигания.

Если не вдаваться в подробности, то это момент, когда в прочесе выполнения такта сжатия подается искра. Например, на высоких оборотах двигателя из-за инерции поршень уже может начать выполнять такт рабочего хода, а ВТС еще не успела зажечься. Из-за такого эффекта разгон автомобиля будет вялым, и в моторе может образовываться детонация или при открытии выпускного клапана догорающая смесь будет выбрасываться в выпускной коллектор.

Это обязательно приведет к разного рода поломкам. Чтобы избежать этого, контактная система зажигания оснащена вакуумным регулятором, который реагирует на нажатие педали акселератора и изменяет УОЗ.

Если СЗ будет работать нестабильно, мотор либо потеряет мощность, либо вообще не сможет работать. Вот основные неисправности, которые могут быть в контактных модификациях систем.

Нет искры на свечах

Искра пропадает в таких случаях:

• Образовался обрыв низковольтного провода (идет от АКБ на катушку) или пропал контакт из-за окисления;
• Пропажа контакта между бегунком и контактами распределителя. Чаще всего это происходит из-за образования на них нагара;
• Поломка КЗ (обрыв витков обмотки), выход из строя конденсатора, появление трещин на крышке трамблера;
• Нарушена изоляция высоковольтных проводов;
• Поломка самой свечи.

Чтобы устранить неисправности, необходимо проверить целостность контура высокого и низкого напряжения (есть ли контакт проводов с клеммами, если пропал, то почистить соединение), а также провести визуальный осмотр механизмов. В процессе диагностики регулируются зазоры между контактами прерывателя. Неисправные элементы меняются на новые.

Так как управление импульсами системы осуществляется при помощи механических устройств, то неисправности в виде нагара или обрыва цепи – вполне естественные, так как спровоцированы естественным износом некоторых деталей.

Двигатель работает с перебоями

Если в первом случае отсутствие искры на свечах не даст возможности мотору запуститься, то нестабильная работа ДВС может быть спровоцирована неисправностями в отдельном электрическом контуре (например, пробой одного из ВВ проводов).

Вот какие неполадки в СЗ могут вызывать нестабильную работу агрегата:

• Поломка свечи;
• Слишком большой или маленький зазор между электродами свечи;
• Неправильный зазор между контактами прерывателя;
• Лопнула крышка трамблера или ротор;
• Ошибки в выставлении УОЗ.

В зависимости от типа поломки они устраняются выставлением корректного УОЗ, зазоров и заменой сломанных деталей на новые.

Диагностика любых неисправностей этого типа систем зажигания заключается в визуальном осмотре всех узлов электроцепи. При поломках катушки эту деталь просто заменяют на новую. Ее неисправности можно выявить проверкой на разрыв витков при помощи мультиметра в режиме прозвонки.

Дополнительно предлагаем посмотреть небольшой видеообзор о том, по какому принципу работает система зажигания с механическим распределителем:

Что такое распределитель зажигания (трамблёр) и как он работает?

Watch this video on YouTube

Устройство системы зажигания

На рисунке представлена система зажигания, которая применяется в бензиновых автомобилях.

Рассмотрим более подробно устройство и схему системы зажигания авто.

Основные элементы:

• источник питания (аккумуляторная батарея и автомобильный генератор);
• накопитель энергии;
• выключатель зажигания;
• блок управления накоплением энергии (микропроцессорный блок управления, прерыватель, транзисторный коммутатор);
• блок распределения энергии по цилиндрам (электронный блок управления, механический распределитель);
• свечи зажигания;
• высоковольтные провода.

Источником питания для системы зажигания выступает аккумуляторная батарея непосредственно в момент запуска мотора, и генератор во время работы двигателя.

Накопитель применяется для аккумуляции и преобразования достаточного количества энергии, которая используется на создание электрического разряда в электродах свечи зажигания. Современная система зажигания автомобиля может применять емкостной или индуктивный накопитель.

Индуктивный накопитель представляет собой катушку зажигания (автотрансформатор), первичная обмотка у которой, подключается к полюсу плюсовому, а минусовой полюс подключается через устройство разрыва. В процессе работы устройства разрыва, возьмем для примера кулачки зажигания, в первичной обмотке наводится напряжение самоиндукции. В это время во вторичной обмотке создается повышенное напряжение, необходимое для пробоя на свече воздушного зазора.

Емкостной накопитель представлен в виде емкости, которая заряжается при помощи повышенного напряжения. В нужный момент отдает всю энергию на свечу зажигания.

Блок управления накоплением энергии предназначен для определения начального момента накопления энергии, а также момента его передачи на свечу зажигания.

Выключатель зажигания – электрический или механический контактный блок для подачи в систему зажигания напряжения. Выключатель зажигания многим автомобилистам известен, как «замок зажигания». Ему отводится две функции: подача напряжения непосредственно на втягивающее реле стартера и подача напряжения в бортовую сеть автомобиля.

Устройство распределения по цилиндрам применяется для подачи в определенный момент энергии к свечам зажигания от накопителя. Данный элемент системы зажигания двигателя состоит из блока управления, коммутатора и распределителя.

Автомобилистам наиболее известно это устройство, как «трамблер», который является распределителем зажигания. Трамблер распределяет по проводам высокое напряжение на свечи цилиндров. Как правило, в распределителе присутствует кулачковый механизм.

Свеча зажигания – устройство с двумя электродами, которые находятся друг от друга на определенном расстоянии от 0.15 до 0,25 мм. Свеча состоит из фарфорового изолятора, который плотно насажен на металлическую резьбу, электродом служит центральный проводник, а вторым электродом выступает резьба.

Высоковольтные провода представляют собой одножильные кабеля с усиленной изоляцией. Проводник может быть выполнен в виде спирали, что поможет избавиться от помех в радиодиапазоне.

Принцип работы системы зажигания

Разделим работу системы зажигания на следующие этапы:

• аккумуляция электрической энергии;
• трансформация (преобразование) энергии;
• разделение по свечам зажигания энергии;
• образование искры;
• разжигание топливно-воздушной смеси.

На примере классической системы зажигания рассмотрим принцип работы. В процессе вращения вала привода трамблера приводятся в действие кулачки, подаваемые на обмотку первичную автотрансформатора напряжение 12 вольт.

В момент подачи напряжения на трансформатор, наводится ЭДС самоиндукции в обмотке и вследствие этого, возникает высокое напряжение до 30000 вольт на вторичной обмотке. После чего в распределитель зажигания (бегунок) подается высокое напряжение, который в момент вращения подает напряжение на свечи. 30000 вольт достаточно, чтобы пробить воздушный зазор свечи искровым зарядом.

Система зажигания автомобиля должна быть идеально отрегулирована. Если будет позднее или раннее зажигание, то двигатель внутреннего сгорания может потерять свою мощность или появится повышенная детонация, а это очень не понравится вашей шестерке (ВАЗ 2106).

Назначение и преимущества электронной конструкции

Важную роль системы воспламенения топлива автомобилей не трудно понять, если перечислить основные требования к ее работе:

1. Образование искры в цилиндре для сгорания бензиново-воздушной смеси в конце такта сжатия.
2. Обеспечение своевременного момента подачи искры с учетом того, какая схема работы цилиндров реализована в моторе, и с учетом опережения углов зажигания.
3. Снабжение искры нужным запасом энергии, достаточным для начала процесса горения. Этот параметр зависит от состава смеси, ее плотности и температуры.
4. Сохранение высокого уровня надежности с учетом ресурса двигателя.

Рабочая схема исполнения возможной системы зависит от типа поколения двигателя, и носит следующие названия:

• контактно транзисторная система зажигания;
• бесконтактная система;
• система зажигания на основе микропроцессора.

Особенности различных типов систем

В первом случае импульс тока передается в нужном направлении при соединении любых двух контактов. За счет наличия вращающихся элементов такая система не является надежной. Кроме того, после очередного ремонта приходится проводить точные настроечные действия своими руками.

Так называемое бэсз является следующим поколением в линейке возможных типов системы. Преимущество заключается в возможности передачи импульса большей энергии без потери на нагрев. Также стоит учитывать, что зажигание бесконтактное практически не имеет периодических регулировочных операций.

В конструкцию входят определенные составные устройства:

• устройство выключения зажигания;
• источник питания;
• преобразующая катушка;
• провода и свечи цилиндров.

Устройство электронного типа

Чтобы электронная система зажигания эффективно работала, ею управляет электронный блок. Его назначение выражается в приеме, анализе различных данных, и выдача указаний по формированию актуального режима образования искры. Многочисленные датчики, установленные в разных системах автомобилей, в постоянном режиме собирают следующую информацию:

1. Параметры кривошипно-шатунного механизма. Отслеживается положение коленчатого вала и частота вращения.
2. Параметры газораспределительного механизма. Контролируется положение распределительного вала.
3. Работа системы охлаждения мотора. Уточняется рабочая температура и оценивается нагрузка на мотор.
4. Выхлопная система. Контролируется состав отработанных газов.

Дополнительно производители вводят и другие датчики контроля различных параметров. Например, часто фиксируется процесс детонации, что связывается с низким качеством топлива или указывает на изменившееся октановое число бензина.

Дальнейшее совершенствование автомобилей приводит к появлению таких датчиков:

• положения электронной педали газа;
• массового расхода воздуха;
• давления в топливной магистрали.

Такая разносторонняя информация позволяет не только обеспечить качественный процесс искрообразования, но и значительно улучшает топливную экономичность двигателя. В этом случае вопрос – какое лучше зажигание использовать, отпадает сам собой.

Единственным недостатком совершенного электронного зажигания с множеством датчиков является трудность доработки двигателя под использование электронного блока управления.

Разместить датчики и научить их согласованно работать – непросто. Поэтому стоит рассмотреть более доступную схему – бесконтактного зажигания.

Работа электронного зажигания

Поступающие сигналы датчиков обрабатываются электронным блоком по разработанному алгоритму. В результате система зажигания подает электронный сигнал на воспламенитель. Это устройство производит включение транзистора, что обеспечивает прохождение тока на первичную обмотку катушки зажигания. В нужный момент времени цепь первичного тока разрывается, повышается напряжение накопленного тока на первичной обмотке. Импульс уходит на нужную свечу.

В процессе работы анализируется скорость вращения коленчатого вала и нагрузка на двигатель. Это позволяет при необходимости корректировать угол опережения зажигания, увеличивая отдачу двигателя.

Ремонт электронных систем зажигания

Любая неисправность сильно будет влиять на работоспособность машины, поэтому её необходимо устранить в кратчайшие сроки. Для этого можно воспользоваться услугами профессионалов либо попытаться выполнить его самостоятельно. В первую очередь необходимо проверить состояние свечей. В среднем свечи заменяются в БСЗ каждые 18 — 20 тысяч километров пробега независимо от их состояния. Если замена выпадает на зимний период, а свечи визуально в рабочем состоянии, то их можно отложить и использовать в весенне-осенний период.

Изношенные свечи, которые имеют изолятор светлого серо-коричневого оттенка свидетельствуют о том, что детали совместимы с данным типом двигателя, а мотор работает исправно и стабильно. Нагар чёрного цвета свидетельствует о том, что свечи не подходят для данного движка либо топливная смесь переобогащена горючим. Выгорание электродов указывает на проблему в работе ДВС.

Неправильная работа может быть вызвана некачественным топливом, неверными пропорциями рабочей смеси, некорректной установкой системы зажигания.

Если не запускается движок, то возможны следующие причины поломки:

1. Электрический ток не поступает на контакты прерывания из-за того, что они загрязнились, окислились либо пригорели.
2. На контактах появились деформации.
3. Обрыв проводов либо их замыкание на массу.
4. Поломка выключателя зажигания из-за чего не происходит замыкание контактов цепи.
5. Выход из строя конденсатора вследствие замыкания.
6. Обрыв в катушке зажигания. Дефект проявляется преимущественно в нарушении целостности первичной обмотки. В некоторых случаях причиной может стать повреждение вторичной обмотки.
7. Утечка электрического тока в роторе распределителя. Данный процесс возможен при попадании во внутрь влаги либо образовании нагара на внутренней стороне крышки.
8. Не поступает питание на свечи. Помимо повреждения целостности проводов причиной такой неисправности может стать неправильная посадка свечей в гнёздах, их замасление либо окислении наконечников.

Все эти причины решаются переборкой системы зажигания и переустановкой некоторых деталей. Иногда может потребоваться регулировка работы движка, которую лучше произвести в специализированном автосервисе.

Другим признаком неисправности может стать неустойчивая работа движка либо остановка его работы на холостом ходе. Причиной такой неисправности чаще всего становится:

• преждевременное зажигание в цилиндрах, что не позволяет полноценно работать мотору;
• увеличенное расстояние между электродами свечей;
• послабление пружины грузиков в регуляторе, который отвечает за контроль за опережением зажигания.

В основном причины данных поломок кроются в неправильной регулировке. Повторная настройка или корректировка положения позволит за короткий срок забыть о проблеме. Все манипуляции удобно проводить самостоятельно, но необходимо заранее подготовить ветошь, так как чаще всего в процессе работы сильно пачкаются руки.

Если в работе двигателя наблюдаются сбои при различной частоте вращения, то причинами такой неисправности со стороны бесконтактной системы зажигания могут стать:

• повреждения проводов, послабление их креплений, окислительные процессы на наконечниках;
• повреждение контактов прерывателя: сгорание, окисление, загрязнение, сдвиги;
• нарушение работоспособности конденсатора;
• ослабление пружинки уголька, её надлом либо износ;
• подгорание контактов в роторе;
• проблемы со свечами.

Если вариант со свечами исключён, то лучше обратиться в автоцентр для проведения комплексной диагностики всего авто и выявления причин нестабильной работы ДВС.

Ещё одной характерной неисправностью, которая появляется из-за неправильной работы зажигания, выступает невозможность развить полную скорость. В таком случае причинами могут выступать:

• неправильный монтаж момента зажигания;
• чрезмерный износ втулки в прерывателе;
• заедание грузиков либо послабление их пружин в регуляторе опережения зажигания.

Если нет уверенности, что ремонт будет проведён качественно, то стоит обратиться в центры, которые специализируются на данных устройствах. Опытные мастера не только восстановят работоспособность авто, но и могут дать несколько советов, которые существенно улучшат качество поездок, а также продлят срок службы деталей.

Наиболее характерные неисправности зажигания

Неисправности системы зажигания могут повлечь за собой выход из строя и остальных устройств, используемых для нормальной работы машины. Выделяют отдельный список часто встречаемых неисправностей, при которых затрудняется работа системы воспламенения рабочей смеси:

– Возможны замыкания первичной обмотки катушки зажигания на массу, а также замыкание вторичной на первичную. В результате происходит перегорание дополнительного резистора и появляются характерные трещины в изоляторе, а также в крышке катушки. В этом случае необходима замена поврежденных элементов, если же катушка практически разрушена – то замена всего узла.

– Характерные неисправности прерывателя: возможно обгорание либо загрязнение маслом контактов внутри прерывателя; нарушение стандартного зазора между контактами, что приводит к перебоям в переключении между свечами.

Обгорание либо замасливание контактов может вызвать очень резкое увеличение уровня сопротивления между ними, из-за этого уменьшается ток, создаваемый в первичной обмотке, и как результат – снижается мощность искры, которую создают свечи.

Нарушение зазора также приводит к ухудшению образованию искры, которая создается между электродами свечи. Как результат – перебои в нормальной работе двигателя.

– Свечи: возможно появление нагара на внутренней поверхности, а также обильное загрязнение снаружи. Нарушение зазора между электродами, различные трещины в изоляторе, неисправность бокового электрода – все это приводит к плохой подаче искры либо вовсе ее отсутствию. Это вызывает нестабильную, неравномерную и неустойчивую работу мотора, снижает его мощность. Возможна и остановка при повышении нагрузки.

Нормальная работа свечей зажигания возможна только в случае, если:

– поверхность резьбы сухая (ни в коем случае не мокрая);

– присутствует очень тонкий слой нагара либо копоти;

– цвет электродов, а также изолятора должен быть от светло-коричневого до светло-серого, почти белого.

Обо всех неисправностях может рассказать мокрая поверхность резьбы – это может быть как бензин, так и масло. У неисправной свечи электроды и часть изолятора покрыты толстым слоем нагара и мокрые.