Как работает электронное зажигание

Рассмотрим принцип действия бесконтактной системы зажигания на примере системы зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099. Определим, откуда берется искра для поджига топливной смеси в камере сгорания и почему она проскакивает своевременно для каждого цилиндра.

Бесконтактная система зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 включает в себя катушку зажигания, свечи зажигания, высоковольтные провода (бронепровода), трамблер с распределителем зажигания, датчиками-регуляторами опережения зажигания (центробежным и вакуумным) и датчиком Холла, также коммутатор и провода низкого напряжения.

Схема бесконтактной системы зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

схема бесконтактной системы зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

Откуда поступает ток в систему зажигания?

Электрический ток в систему зажигания поступает с вывода «30» генератора, через монтажный блок предохранителей и реле, замок зажигания, реле зажигания и далее на вывод «Б» катушки зажигания. Система запитывается после поворота ключа в замке зажигания.

Принцип действия бесконтактной системы зажигания

— При работе двигателя вращается вал распределителя зажигания (трамблера). В работу вступает датчик Холла. Стальной круглый экран с четырьмя прорезями на валу трамблера, вращаясь, проходит через зазор этого датчика. Когда проходит прорезь экрана, напряжение отдаваемое датчиком ниже бортового на 3 В или равно ему, когда зубец экрана, напряжение падает практически до нуля. Прохождение каждого из четырех зубцов соответствует такту сжатия и моменту зажигания в одном из цилиндров двигателя.

— Далее в работу вступает коммутатор. Свои прерывистые импульсы датчик Холла подает на вывод «6» коммутатора, а тот в свою очередь подает импульс на первичную обмотку катушки зажигания (вывод «К»).

— Теперь работает катушка зажигания. В момент прерывания электрического тока (зубец экрана проходит через зазор датчика Холла) магнитное поле в катушке зажигания резко сжимается и, пересекая витки обмотки, производит ЭДС порядка 22-25 кВ (ток высокого напряжения).

— Работа распределителя зажигания. Ток высокого напряжения по центральному бронепроводу поступает на центральный вывод крышки трамблера и далее на «бегунок»-распределитель зажигания, который вращаясь, раздает ток высокого напряжения по четырем клеммам крышки.

— Работа свечей зажигания. По высоковольтным проводам ток высокого напряжения поступает к свечам зажигания. Между их электродами проскакивает искра, воспламеняющая топливную смесь в цилиндрах двигателя.

Чтобы добиться от двигателя максимальной мощности необходимо воспламенять смесь искрой несколько раньше прихода поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ). Для этого регулируют угол опережения зажигания вращением трамблера в ту или иную сторону. При холостых оборотах двигателя 750-800 об/мин угол опережения зажигания, например для двигателя 21083 работающего на 92-м бензине должен составлять 4±1º (подробнее см. «Установка угла опережения зажигания на ВАЗ 2108, 2109, 21099»).

Примечания и дополнения

— При работе двигателя на высоких оборотах необходим еще более ранний угол опережения зажигания. Здесь помогает центробежный регулятор опережения зажигания, который за счет расхождения своих грузиков от центробежной силы при повышении оборотов вращения оси трамблера смещает пластину с экраном. Она раньше проходит через зазор в датчике Холла, импульс поступает на коммутатор с некоторым опережением и соответственно зажигание становится раньше (подробнее см. «Центробежный регулятор опережения зажигания»).

работа центробежного регулятора опережения зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

— При движении с нагрузкой (например, в гору) помогает вакуумный регулятор опережения зажигания. Он работает по такому же принципу, как и центробежный регулятор. Смещает пластину с экраном для опережения угла, но за счет разрежения возникающего за дроссельной заслонкой после нажатия на педаль «газа» (подробнее см. «Вакуумный регулятор опережения зажигания»).

вакуумный регулятор опережения зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

Еще статьи по системе зажигания

Ещё раз вспомним, что Система зажигания — это совокупность всех приборов и устройств, обеспечивающих появление искры в момент, соответствующий порядку и режиму работы двигателя. Эта система является частью общей системы электрооборудования.

Системы зажигания можно разделить на 3 группы:

1 — Контактные системы зажигания — включает в себя механический прерыватель и создание высокого напряжения и распределение его по цилиндрам в данной системе происходит с помощью контактов.
В контактной системе зажигания управление накоплением и распределение электрической энергии по цилиндрам осуществляется механическим устройством — прерывателем-распределителем. Дальнейшим развитием контактной системы зажигания является контактная транзисторная система зажигания, в первичной цепи катушки зажигания которой применен транзисторный коммутатор.

2 — Бесконтактные системы зажигания — включает бесконтактный датчик, который заменил собой контактный прерыватель. Применение бесконтактной системы зажигания позволяет повысить мощность двигателя, снизить расход топлива и выбросы вредных веществ за счет более высокого напряжения разряда (30000В) и соответственно более качественного сгорания топливно-воздушной смеси.
В отличие от контактной в бесконтактной системе зажигания для управления накоплением энергии используется транзисторный коммутатор, взаимодействующий с бесконтактным датчиком импульсов. Транзисторный коммутатор в данной системе выполняет роль прерывателя. Распределение тока высокого напряжения осуществляется механическим распределителем.

3 — Электронная система зажигания(микропроцессорная система зажигания) — система, в которой создание и распределение тока высокого напряжения по цилиндрам двигателя осуществляется с помощью электронных устройств. Электронная система зажигания не имеет механических контактов.
В электронной системе зажигания используется электронный блок управления, с помощью которого производится управление процессом накопления и распределения электрической энергии. В ранних конструкциях электронной системы зажигания электронный блок одновременно управлял системой зажигания и системой впрыска топлива (т.н. объединенная система впрыска и зажигания). В настоящее время управление зажиганием включено в систему управления двигателем.

Все вышеперечисленные виды систем зажигания похожи между собой, отличаются только методом создания управляющего импульса. Так в систему зажигания входят: Источник питания для системы зажигания, это аккумуляторная батарея (в момент запуска двигателя), и генератор (во время работы двигателя). 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. 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. 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. Емкостный накопитель представляет собой емкость, которая заряжается повышенным напряжением и в нужный момент отдает свою энергию на свечу зажигания 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. 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. 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. 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. 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. Высоковольтный провод — это одножильный провод с повышенной изоляцией. Внутренний проводник может иметь форму спирали, для исключения помех в радиодиапазоне.

зажигание Система зажигания — комплекс устройств автомобиля, отвечающих за формирование и передачу тока к свечам автомобиля для последующего воспламенения подготовленной горючей смеси. Один из вариантов исполнения — микропроцессорная система зажигания, в основе которой лежат электронные узлы. Сегодня есть мнение, что бесконтактное и электронное зажигание — одно и то же устройство. Но это не так. Ниже рассмотрим принципы построения микропроцессорных устройств и тонкости работы.

В чем суть?

Сокращенное название микропроцессорной системы зажигания — МПСЗ. Главное назначение — создание угла опережения силового узла, зависящего от воздушного давления в системе впуска и вращения коленвала. Ученые не один десяток лет шли к созданию чего-то подобного, но последней "каплей", подтолкнувшей к разработке МПСЗ стали следующие моменты:

• сложность регулирования углов опережения путем применения регуляторов-датчиков, работающих на вакуумном и центробежном принципе;
• текучесть (изменение) показателей при эксплуатации автомобиля;
• сильный разброс параметров при поставке на сборки на конвейер.

Главная проблема машины с карбюраторным мотором — отсутствие альтернатив действующей системе зажигания. Но выход был найден — МПСЗ. Электронная система зажигания дала новое дыхание, сделала машину мощнее и приемистее. При правильной установке управление становится комфортабельным и мягким. Кроме этого, монтаж микропроцессорного узла — шанс выжать максимум из мотора без ущерба для ресурса.

Устройство

Электронная система зажигания — главная составляющая управления мотором. Микропроцессорные узлы выступают в роли проводников и организаторов впрыска с последующим воспламенением горючего. Выпускаются также машины, в которых МПСЗ управляет и другими устройствами — охлаждения, впуска и выпуска.

МПСЗ выпускается в нескольких вариациях. Основные производители Бош, Симос, Мотроник и прочими. Принцип действия остается неизменным, а вот конструкция разная. При этом системы МПСЗ условно делятся на две категории:

• прямого зажигания. Здесь подача тока происходит по цепочки катушка зажигания — свеча;
• с распределителем. В данном случае посредник в цепи — механический распределитель, который подает ток высокого напряжения на конкретную свечу.

Микропроцессорное зажигание состоит из группы стандартных узлов — источника напряжения, свечей, выключателя зажигания, группы высоковольтных проводников. Электронный узел включает в себя ряд дополнительных элементов:

• входные датчики — устройства, контролирующие параметры силового узла, улавливающие текущие отклонения и преобразующие сигнал в электрический импульс. МПСЗ работает на базе стандартной группы датчиков, применяемых в системе управления силовым узлом — частоты вращения, детонации, температуры ОЖ и воздуха, положения заслонки дросселя и педали газа, датчика давления кислорода и прочих. Число и название датчиков в каждой конкретной модели автомобиля может меняться;
• ЭБУ силового узла — «приемник», который получает поступающие от упомянутой группы сигналы, производит обработку и направляет в сторону воспламенителя;
• воспламенитель — микропроцессорное устройство, гарантирующее подачу и отключение искры. Основа узла — транзистор. Когда он открыт, то цепь тока проходит через «первичку» катушки зажигания. Если же транзистор в закрытом положении, то ток наводится уже во «вторичке» катушки.

Микропроцессорная система зажигания оборудована:

• одной катушкой, которая общая для узлов;
• сдвоенным или индивидуальным устройством генерации напряжения.

Каждый из вариантов обладает отличительными чертами:

• общая катушка монтируется в устройствах с микропроцессорным зажиганием, оборудованным распределителем;
• индивидуальный тип катушки монтируется на свече, что позволяет отказаться от установки высоковольтных проводников;
• катушки сдвоенного типа монтируются в узлах прямого зажигания. Так, на 4-цилиндровом моторе монтируется пара катушек. Одна устанавливается на пару цилиндров 1 и 4, а вторая — на 2 и 3. В каждом устройство генерируется ток высокого напряжения. Искра образуется одновременном в двух камерах сгорания. В одной воспламеняется подготовленная топливная смесь, а в другой искра работает впустую.

Принцип действия

Интерес вызывает принцип действия МПСЗ. Здесь узел работает с учетом следующих принципов:

• на основании полученных данных ЭБУ рассчитывает требуемые параметры работы;
• подается команда на воспламенитель, передающий сигнал на катушку. При этом в по цепи «первички» начинает течь ток;
• в момент прекращения подачи напряжения происходит индуцирование тока во «вторичке» катушки зажигания. После этого напряжение поступает к свече зажигания с последующим воспламенением смешанного с воздухом горючего.

При движении происходит изменения частоты вращения коленвала. Этот процесс держат под контролем два датчика — положения распредвала и частоты вращения коленвала. Как только в частоте вращения происходят изменения, подается соответствующая команда к ЭБУ, который меняет угол опережения.

Если при движении меняется нагрузка на силовой узел, то контроль угла опережения и фиксация изменений возлагается на ДМРВ — датчик, контролирующий массовый расход воздуха. Кроме этого, вспомогательную информацию по воспламенению и сгоранию горючей смести предоставляет датчик детонации. Остальные контролирующие узлы фиксируют параметры работы силового узла и управляют другими процессами.

Виды комплектации

На рынке и в магазинах реализуется несколько типов электронных систем зажигания. В каждом из вариантов свой датчик давления (особенность — встраивание в микропроцессорный блок). Рассмотрим каждый из вариантов подробнее:

Система, собранная на базе датчика Холла. Здесь задействован трамблер, в котором отсутствуют грузики и вакуум корректор. Кроме этого, участок ДХ отличается жесткой фиксацией, что устраняет минусы, характерные для привычного трамблера. Для машин моделей ЗАЗ, АЗЛК, ВАЗ и прочих допускается комплектация уже переработанного устройства. При желании лично переделать трамблер и добиться экономии стоит воспользоваться инструкцией и произвести сборку по предоставленному алгоритму.

Устройство с трамблером и парой датчиков коленвала. При таком исполнении траблер берет на себя функцию «разносчика» искры. Такую схему стоит воплотить в жизнь при наличие:

• пары отверстий в КПП;
• штифта в маховике.

В автомобилях отечественного производства, к примеру, в Таврии или ВАЗе, используется маховик без штифта. Выход в этом случае — поставить кронштейн от Ланоса и приварить штифт к шкиву коленвала. В «девятках» и «восьмерках» потребуется монтаж штифта к маховику без демонтажа коробки передач.

Система работы со шкивом. Здесь монтируются следующие узлы:

• один датчик коленвала;
• трамблер для раздачи системы зажигания.

Допускается применение счетверенной катушки зажигания и пары простых коммутаторов. Если применяется счетверенная катушка, то в монтаже трамблера нет необходимости. При переделке Таврии возможен монтаж инжекторного маховика или установка шкива коленвала от Дэу Ланос.

Оптимизированный вариант устройства с трамблером и датчиками коленвала. Здесь применяется счетверенная катушка зажигания с двумя коммутаторами.

Чтобы проверить наличие штифта, стоит провести следующие манипуляции:

• поставить коленвал в позицию МЗ (ориентация по левой метке на кожухе ГРМ). Далее стоит найти специальный штырь, который установлен возле троса спидометра;
• на «восьмерках» и «девятках» штырь должен совпадать с позицией ВМТ;
• установить новую проводку, при том что родная остается в роли резервной.

Преимущества

Использование электронной системы зажигания — шанс оптимизировать работу мотора под разное топливо. При этом появляются следующие плюсы:

• прирост мощности и тяги (особенно, если речь идет об автомобилях с ГБО);
• отсутствие детонации. Пропадают стуки «пальцев» в период набора скорости (даже если залито дне идеальное горючее);
• бензин сгорает быстрее, что способствует снижению расхода;
• автомобиль проще завести зимой;
• электронная система зажигания находится под контролем, благодаря специальному дисплею;
• появляется шанс для монтажа тумблера, позволяющего переключать систему на разные виды топлива.

Кроме перечисленных преимуществ, стоит выделить и ряд дополнительных опций МПСЗ:

• обороты ХХ поддерживаются за выставленном параметре;
• УОЗ в автоматическом режиме настраивается с датчиком детонации;
• отключение стартера производится автоматически, сразу после пуска мотора;
• появляется опция управления вентилятором охладительной системы;
• параметры вносятся через ноутбук, что упрощает и ускоряет процесс.

Итоги

Микропроцессорная система зажигания — альтернатива другим устройствам с аналогичной функциональностью. Популярность электроники обусловлена в первую очередь простотой настройки, точностью работы и сравнительной надежностью. Главное — правильно реализовать замыслы с помощью квалифицированных мастеров.