Принцип работы контактной системы зажигания

При
замкнутом контакте прерывателя ток
низкого напряжения протекает по первичной
обмотке катушки зажигания. При размыкании
контактов во вторичной обмотке катушки
зажигания индуцируется ток высокого
напряжения. По высоковольтным проводам
ток высокого напряжения подается на
крышку распределителя, от которой
распределяется по соответствующим
свечам зажигания с определенным углом
опережения зажигания.

При
увеличении оборотов коленчатого вала
двигателя, увеличиваются обороты вала
прерывателя распределителя. Грузики
центробежного регулятора опережения
зажигания под действием центробежной
силы расходятся, перемещая подвижную
платину с кулачками прерывателя. Контакты
прерывателя размыкаются раньше, тем
самым увеличивается угол опережения
зажигания. При уменьшении оборотов
коленчатого вала двигателя угол
опережения зажигания уменьшается.

Дальнейшим
развитием контактной системы зажигания
являетсяконтактно-транзисторная
система зажигания.
В цепи первичной обмотки катушки
зажигания применен транзисторный
коммутатор, управляемый контактами
прерывателя. В данной системе за счет
применения транзисторного коммутатора
уменьшена сила тока в цепи первичной
обмотки, тем самым увеличен срок службы
контактов прерывателя.

Схема
контактной системы зажигания

Схема
подготовлена по материалам сайта
autodoki.com

1. генератор

2. выключатель
   зажигания

3. распределитель

4. прерыватель

5. свечи
   зажигания

6. катушка
   зажигания

7. аккумуляторная
   батарея

Бесконтактная
система зажигания является
конструктивным продолжение
контактно-транзисторной системы
зажигания. В даннойсистеме
зажигания контактный
прерыватель заменен бесконтактным
датчиком. Бесконтактная система зажигания
стандартно устанавливается на ряде
моделей отечественных автомобилей, а
также может устанавливаться самостоятельно
вместо контактной системы зажигания.

П
рименение
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.

Бесконтактная
система зажигания имеет следующее устройство:

• источник
  питания;

• выключатель
  зажигания;

• датчик
  импульсов;

• транзисторный
  коммутатор;

• катушка
  зажигания;

• распределитель;

• центробежный
  регулятор опережения зажигания;

• вакуумный
  регулятор опережения зажигания;

• провода
  высокого напряжения;

• свечи
  зажигания.

Схема
бесконтактной системы зажигания

В
целом устройство
бесконтактной системы
зажигания аналогичноконтактной
системе зажигания,
за исключением следующих устройств:
датчика импульсов и транзисторного
коммутатора.

Датчик
импульсов предназначен
для создания электрических импульсов
низкого напряжения. Различают датчики
импульсов следующих типов:

• датчик
  Холла;

• индуктивный
  датчик;

• оптический
  датчик.

Наибольшее
применение в бесконтактной системе
зажигания нашел датчик импульсов
использующий эффект Холла (возникновение
поперечного напряжения в пластине
проводника с током под действием
магнитного поля). Датчик
Холла состоит
из постоянного магнита, полупроводниковой
пластины с микросхемой и стального
экрана с прорезями (обтюратора).

Прорезь
в стальном экране пропускает магнитное
поле и в полупроводниковой пластине
возникает напряжение. Стальной экран
не пропускает магнитное поле, и напряжение
на полупроводниковой пластине не
возникает. Чередование прорезей в
стальном экране создает импульсы низкого
напряжения.

Датчик
импульсов конструктивно объединен с
распределителем и образуют одно
устройство – датчик-распределитель.
Датчик-распределитель внешне подобен
прерывателю-распределителю и имеет
аналогичный
привод от коленчатого
вала двигателя.

Транзисторный
коммутатор служит
для прерывания тока в цепи первичной
обмотки катушки зажигания в соответствии
с сигналами датчика импульсов. Прерывание
тока осуществляется за счет отпирания
и запирания выходного транзистора.

Системы зажигания бензиновых двигателей: принцип работы

Авто схемы

admin

Send an email

08.09.2014

0 971 2 минут

В этой статье мы подробно разберём три вида системы зажигания автомобиля и покажем их схемы.

Работа любого бензинового двигателя внутреннего сгорания была бы невозможна без специальной системы зажигания. Именно она отвечает за воспламенение смеси в цилиндрах в строго определенный момент. Различают несколько возможных вариантов:

• контактная;
• бесконтактная;
• электронная.

Каждая из этих систем зажигания авто имеет свои особенности и конструкцию. Однако вместе с этим, большинство элементов разных вариантов одинаковы.

Одинаковы элементы разных систем зажигания автомобиля

Незаменимым и наиболее востребованным является наличие аккумуляторной батареи. Даже в отсутствие или при поломке генератора при помощи неё можно ещё некоторое время продолжать движение. Генератор также есть неотъемлемой частью, без которой нормальное функционирование любой из систем невозможно. Свечи зажигания, бронепровода, высоковольтная катушка и управляющие элементы дополняют любую из упомянутых систем. Основное различие меду ними заключается в типе, управляющего моментом зажигания и отвечающего за искрообразование устройства.

Контактный прерыватель-распределитель зажигания

Это устройство инициирует возникновение искры высокого, до 30000 В, вольтажа на контактах свечей зажигания. Для этого он соединяется с высоковольтной катушкой, благодаря которой происходит образование высокого напряжения. Сигнал на катушку передается при помощи проводов от специальной контактной группы. При её размыкании кулачковым механизмом происходит образование искры. Момент её возникновения должен строго соответствовать требуемому положению поршней в цилиндрах. Это достигается благодаря четко рассчитанному механизму, передающему вращательное движение на прерыватель-распределитель. Одним из недостатков устройства является влияние механического износа на время возникновения искры и на её качество. Это влияет на качество работы двигателя, а значит может требовать частых вмешательств в регулировку его работы.

Схема контактной системы зажигания.

Бесконтактное зажигание

Этот тип устройств не зависит на прямую от размыкания контактов. Основную роль в моменте искрообразования здесь играет транзисторный коммутатор и особый датчик. Отсутствие зависимости от чистоты и качества поверхности контактной группы может гарантировать более качественное искрообразование. Однако этот тип зажигания тоже использует прерыватель-распределитель, который отвечает за передачу тока на нужную свечу в нужный момент.

Схема бесконтактной системы зажигания.

Электронное зажигание

В этой системе воспламенения смеси полностью отсутствуют механические движущиеся части. Благодаря наличию специальных датчиков и особого блока управления, образование искры и момент её раздачи на цилиндры выполняются гораздо более точно и надежно, чем у вышеупомянутых систем. Это дает возможность улучшить работу двигателя, увеличить его мощность и снизить расход топлива. Кроме того, радует и высокая надежность устройств такого типа.

Принципиальная схема транзисторного электронного контактного зажигания автомобиля.

Основные этапы работы системы зажигания

Различают несколько основных этапов работы любых систем зажигания:

1. накопление необходимого заряда;
2. высоковольтное преобразование;
3. распределение;
4. искрообразование на свечах зажигания;
5. возгорание смеси.

На любом из этих этапов слаженная и точная работа системы чрезвычайно важна, а значит свой выбор необходимо останавливать на надежных и проверенных устройствах. Лучшей по праву считается электронная система зажигания.

Видео про принцип работы системы зажигания:

Похожие

Назад к основам: Как работает катушка зажигания

Все системы зажигания современных бензиновых двигателей используют катушки зажигания для одной и той же основной функции: для создания высокого напряжения, необходимого для образования искры на свече зажигания. Профессионалы послепродажного обслуживания будут знакомы с их назначением и основными характеристиками, но они могут не знать о глубоких научных принципах, на которые они полагаются. Здесь мы объясняем, как электромагнетизм лежит в основе важной роли катушки зажигания…

История катушек зажигания

Хотя системы зажигания, безусловно, со временем развивались, в частности, включали в себя все больше и больше электроники, они по-прежнему несут на себе черты оригинальных систем зажигания с катушками, появившихся более 100 лет назад.

Первая система зажигания на основе катушки принадлежит американскому изобретателю Чарльзу Кеттерингу, который разработал систему зажигания с катушкой для крупного производителя автомобилей примерно в 1910/1919 гг.11. Впервые он разработал электрическую систему, которая одновременно питала стартер и зажигание. Аккумулятор, генератор и более полная электросистема автомобиля обеспечивали относительно стабильное электропитание катушки зажигания.

В системе Кеттеринга (рис. 1) использовалась одна катушка зажигания для создания высокого напряжения, которое передавалось на плечо ротора, которое эффективно направляло напряжение на серию электрических контактов, расположенных в узле распределителя (по одному контакту на каждый цилиндр). Затем эти контакты были соединены проводами свечей зажигания со свечами зажигания в такой последовательности, которая позволяла распределять высокое напряжение на свечи зажигания в правильном порядке зажигания цилиндров.

Рисунок 1: Основные компоненты системы зажигания Kettering

Система зажигания Kettering стала фактически единственным типом системы зажигания для серийных бензиновых автомобилей и оставалась такой до тех пор, пока зажигание не включалось и не управлялось электронным способом. системы начали заменять механические системы зажигания в 1970-х и 1980-х годах.

Основной принцип работы катушки зажигания

Для получения необходимого высокого напряжения в катушках зажигания используется взаимосвязь между электричеством и магнетизмом.

Когда электрический ток протекает через электрический проводник, такой как катушка с проволокой, он создает вокруг катушки магнитное поле (рис. 2). Магнитное поле (или, точнее, магнитный поток) фактически является накопителем энергии, которая затем может быть преобразована обратно в электричество.

Рис. 2: Создание магнитного поля при протекании электрического тока через катушку

Когда электрический ток первоначально включен, ток быстро увеличивается до максимального значения. Одновременно магнитное поле или поток будут постепенно увеличиваться до максимальной силы и станут стабильными, когда стабилизируется электрический ток. Когда электрический ток затем отключается, магнитное поле возвращается к катушке провода.

На силу магнитного поля влияют два основных фактора:

1) Увеличение тока, подаваемого на катушку с проводом, усиливает магнитное поле

2) Чем больше витков в катушке, тем сильнее магнитное поле.

Использование изменяющегося магнитного поля для индуцирования электрического тока

Если катушка с проводом подвергается воздействию магнитного поля и магнитное поле затем изменяется (или перемещается), это создает электрический ток в катушке с проводом. Этот процесс известен как «индуктивность».

Это можно продемонстрировать, просто перемещая постоянный магнит поперек катушки. Движение или изменение магнитного поля или магнитного потока индуцирует электрический ток в проводе катушки (рис. 3).

Рис. 3. Изменяющееся или движущееся магнитное поле индуцирует электрический ток в катушке

На величину индуцированного в катушке напряжения влияют два основных фактора: магнитное поле и чем больше изменение напряженности магнитного поля, тем больше индуцированное напряжение.

Использование коллапсирующего магнитного поля для индукции электрического тока такое же изменение магнитного поля. Если отключить электрический ток, магнитное поле разрушится. Затем разрушающееся магнитное поле индуцирует электрический ток в катушке (рис. 4). Рисунок 4: Если электрический ток, используемый для создания магнитного поля, отключается, магнитное поле разрушается, что индуцирует другой электрический ток в катушке

Точно так же, как увеличение скорости движения магнитного поля по катушке с проводом увеличивает напряжение, индуцируемое в катушке, если схлопывающееся магнитное поле может схлопываться быстрее, это вызовет более высокое напряжение. Кроме того, в катушке также может быть наведено более высокое напряжение, если количество витков в катушке увеличено.

Взаимная индуктивность и действие трансформатора

Если две катушки провода расположены рядом или вокруг друг друга, и электрический ток используется для создания магнитного поля вокруг одной катушки (которую мы называем первичной обмоткой), магнитное поле также будет окружать вторую катушку (или вторичную обмотку). Когда электрический ток отключается, а магнитное поле исчезает, оно индуцирует напряжение как в первичной, так и во вторичной обмотках. Это известно как «взаимная индуктивность» (рис. 5).

Рис. 5: Магнитное поле первичной обмотки также окружает вторичную обмотку. Схлопывание поля индуцирует электрические токи в обеих обмотках

Для катушек зажигания (и многих типов электрических трансформаторов) вторичная обмотка состоит из большего количества витков, чем первичная обмотка. Когда магнитное поле разрушается, во вторичной обмотке возникает более высокое напряжение, чем в первичной обмотке (рис. 6).

Рисунок 6: Здесь вторичная обмотка имеет больше витков, чем первичная обмотка. Когда магнитное поле разрушается, напряжение во вторичной обмотке будет больше, чем напряжение, индуцированное в первичной обмотке

Первичная обмотка катушки зажигания обычно содержит от 150 до 300 витков провода; вторичная обмотка обычно содержит от 15 000 до 30 000 витков провода, или примерно в 100 раз больше, чем первичная обмотка.

Первоначально магнитное поле создается, когда электрическая система автомобиля подает примерно 12 вольт на первичную обмотку катушки зажигания. Когда на свече зажигания требуется искра, система зажигания отключит подачу тока на первичную обмотку, что приведет к коллапсу магнитного поля. Разрушающееся магнитное поле вызовет в первичной обмотке напряжение порядка 200 вольт; но напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, будет примерно в 100 раз больше, около 20 000 вольт.

Используя эффекты взаимной индуктивности и используя вторичную обмотку, которая имеет в 100 раз больше витков, чем первичная обмотка, можно преобразовать исходное 12-вольтовое питание в очень высокое напряжение. Этот процесс преобразования низкого напряжения в высокое называется «действием трансформатора».

В катушке зажигания первичная и вторичная обмотки намотаны на железный сердечник, который помогает концентрировать и усиливать силу магнитного поля и потока, что делает катушку зажигания более эффективной.

Компания DENSO является давним лидером в области технологий прямого зажигания, поэтому катушки зажигания DENSO доступны на вторичном рынке. Узнайте больше о типах катушек зажигания DENSO и их преимуществах.

Как работают автомобильные системы зажигания

Двигатель внутреннего сгорания — удивительная машина, которая развивалась более 100 лет. Он продолжает развиваться, поскольку автопроизводителям удается выжимать немного больше эффективности или немного меньше загрязнения с каждым годом. В результате получается невероятно сложная, удивительно надежная машина.

Другие статьи HowStuffWorks объясняют механику двигателя и многих его подсистем, включая топливную систему, систему охлаждения, распределительные валы, турбонагнетатели и шестерни. Можно утверждать, что система зажигания — это то, где все это объединяется с идеально синхронизированной искрой.

Реклама

В этой статье мы узнаем о системах зажигания, начиная с опережения зажигания. Затем мы рассмотрим все компоненты, необходимые для создания искры, включая свечи зажигания, катушки и распределители. И, наконец, поговорим о системах, в которых вместо распределителя используются твердотельные компоненты.

Содержимое

1. Система зажигания
2. Свеча зажигания
3. Катушка системы зажигания
4. Дистрибьютор системы зажигания
5. Зажигание без распределителя

Система зажигания

Система зажигания вашего автомобиля должна работать в идеальном сочетании с остальной частью двигателя. Цель состоит в том, чтобы воспламенить топливо точно в нужное время, чтобы расширяющиеся газы могли выполнить максимальное количество работы. Если система зажигания сработает в неподходящее время, мощность упадет, а расход газа и выбросы могут возрасти.

При сгорании топливно-воздушной смеси в цилиндре температура повышается и топливо превращается в выхлопные газы. Это преобразование приводит к резкому увеличению давления в цилиндре и заставляет поршень опускаться.

Реклама

Чтобы получить от двигателя максимальный крутящий момент и мощность, необходимо максимально увеличить давление в цилиндре во время рабочего такта . Максимальное давление также обеспечит лучшую эффективность двигателя, что напрямую влияет на увеличение пробега. Время искры имеет решающее значение для успеха.

Небольшая задержка между моментом появления искры и моментом, когда вся топливно-воздушная смесь сгорает и давление в цилиндре достигает максимального значения. Если искра возникает как раз в тот момент, когда поршень достигает верхней точки такта сжатия, поршень уже опустится на часть пути к рабочему такту до того, как газы в цилиндре достигнут максимального давления.

Для наилучшего использования топлива искра должна возникать до того, как поршень достигнет верхней точки такта сжатия, поэтому к тому времени, когда поршень начнет опускаться в рабочий такт, давление станет достаточно высоким, чтобы начать совершать полезную работу.

Работа = Сила × Расстояние

В цилиндре:

• Сила = Давление × Площадь поршня
• Расстояние = Длина хода

Итак, когда мы речь о цилиндре, работа = давление × площадь поршня × длина хода . А поскольку длина хода и площадь поршня фиксированы, единственный способ максимизировать работу — увеличить давление.

Важна синхронизация искры, и синхронизация может быть опережающей или запаздывающей в зависимости от условий.

Время, необходимое для сгорания топлива, примерно постоянно. Но скорость поршней увеличивается по мере увеличения оборотов двигателя. Это означает, что чем быстрее работает двигатель, тем раньше должна появиться искра. это называется опережение зажигания : Чем выше частота вращения двигателя, тем большее опережение требуется.

Другие цели, такие как минимизация выбросов , имеют приоритет, когда не требуется максимальная мощность. Например, за счет замедления момента зажигания (перемещения искры ближе к началу такта сжатия) можно снизить максимальное давление и температуру в цилиндре. Снижение температуры помогает уменьшить образование оксидов азота (NOx), которые являются регулируемым загрязнителем. Замедление времени также может устранить стук; некоторые автомобили с датчиками детонации делают это автоматически.

Далее мы рассмотрим компоненты, которые производят искру.

Реклама

Свеча зажигания

Свеча зажигания в теории довольно проста: она заставляет электричество образовывать дугу через зазор, как молния. Электричество должно иметь очень высокое напряжение, чтобы пройти через зазор и создать хорошую искру. Напряжение на свече зажигания может быть от 40 000 до 100 000 вольт.

Свеча зажигания должна иметь изолированный проход для того, чтобы это высокое напряжение проходило вниз к электроду, где оно могло бы перескочить через зазор и оттуда пройти в блок двигателя и заземлиться. Свеча также должна выдерживать высокую температуру и давление внутри цилиндра и должна быть сконструирована таким образом, чтобы на свече не накапливались отложения топливных присадок.

Реклама

«»

В свечах зажигания

используется керамическая вставка для изоляции высокого напряжения на электроде, гарантируя, что искра возникает на кончике электрода, а не где-либо еще на свече; эта вставка выполняет двойную функцию, помогая сжигать отложения. Керамика является довольно плохим проводником тепла, поэтому во время работы она изолирует тепло.

В некоторых автомобилях требуется горячая замена . Этот тип вилки разработан с керамической вставкой, которая имеет меньшую площадь контакта с металлической частью вилки. Это снижает теплопередачу от керамики, заставляя ее нагреваться сильнее и, таким образом, выжигая больше отложений. Свечи холодного охлаждения имеют большую площадь контакта, поэтому они меньше нагреваются.

«»

высокое напряжение

Реклама

htm»>

Катушка системы зажигания

Катушка представляет собой простое устройство — по сути, высоковольтный трансформатор, состоящий из двух катушек провода. Одна катушка провода называется первичной катушкой . Вокруг него намотана вторичная катушка . Вторичная катушка обычно имеет в сотни раз больше витков провода, чем первичная катушка.

Ток течет от батареи через первичную обмотку катушки.

Объявление

Ток первичной обмотки может быть внезапно прерван с помощью точек прерывателя или полупроводникового устройства в электронном зажигании.

Если вы думаете, что катушка похожа на электромагнит, вы правы, но это также и индуктор. Ключом к работе катушки является то, что происходит, когда цепь внезапно разрывается точками. Магнитное поле первичной катушки быстро схлопывается. Вторичная катушка охвачена мощным переменным магнитным полем. Это поле индуцирует в катушках ток — ток очень высокого напряжения (до 100 000 вольт) из-за количества витков во вторичной обмотке. Вторичная катушка подает это напряжение на распределитель по хорошо изолированному высоковольтному проводу.

Наконец, системе зажигания нужен распределитель.

Реклама

Дистрибьютор системы зажигания

Распределитель выполняет несколько функций. Его первая задача — распределить высокое напряжение от катушки к нужному цилиндру. Это делается крышкой и ротором . Катушка соединена с ротором, который вращается внутри крышки. Ротор вращается мимо ряда контактов, по одному контакту на цилиндр. Когда кончик ротора проходит через каждый контакт, от катушки поступает высоковольтный импульс. Импульс проходит через небольшой зазор между ротором и контактом (на самом деле они не соприкасаются), а затем продолжается по проводу свечи зажигания к свече зажигания на соответствующем цилиндре. Когда вы выполняете настройку, одна из вещей, которые вы заменяете на своем двигателе, — это крышка и ротор — они в конечном итоге изнашиваются из-за дуги. Кроме того, провода свечей зажигания со временем изнашиваются и теряют часть своей электрической изоляции. Это может быть причиной некоторых очень загадочных проблем с двигателем.

Старые распределители с точками прерывания имеют еще одну секцию в нижней половине распределителя — эта секция выполняет работу по отключению тока от катушки. Сторона заземления катушки подключена к точкам прерывателя.

Реклама

«»

«»

Кулачок в центре распределителя толкает рычаг, соединенный с одной из точек. Всякий раз, когда кулачок нажимает на рычаг, он открывает точки. Это приводит к тому, что катушка внезапно теряет землю, генерируя высоковольтный импульс.

Точки также определяют время искры. Они могут иметь вакуумную подачу или центробежную подачу . Эти механизмы ускоряют синхронизацию пропорционально нагрузке на двигатель или частоте вращения двигателя.

Момент зажигания настолько важен для работы двигателя, что в большинстве автомобилей баллы не используются. Вместо этого они используют датчик, который сообщает блоку управления двигателем (ECU) точное положение поршней. Затем компьютер двигателя управляет транзистором, который открывает и закрывает ток в катушке.

В следующем разделе мы рассмотрим усовершенствование современных систем зажигания: зажигание без распределителя.

Реклама

Зажигание без распределителя

Автомобили с зажиганием без распределителя обычно не нуждаются в первой настройке до пробега 100 000 миль. Катушка в системе этого типа работает так же, как и более крупные катушки, расположенные в центре. Блок управления двигателем управляет транзисторами, которые размыкают цепь на массу, которая генерирует искру. Это дает ЭБУ полный контроль над моментом зажигания.

Такие системы имеют ряд существенных преимуществ. Во-первых, нет распределителя, который со временем изнашивается. Также отсутствуют высоковольтные свечные провода, которые тоже изнашиваются. И, наконец, они позволяют более точно контролировать момент зажигания, что может повысить эффективность, выбросы и увеличить общую мощность автомобиля.

Реклама

Часто задаваемые вопросы по автомобильным системам зажигания

Какие существуют два типа систем зажигания?

На самом деле существует более двух типов систем зажигания — их четыре. Эти системы зажигания включают обычное зажигание с точкой прерывания, высокоэнергетическое (электронное) зажигание, зажигание без распределителя (отработанная искра) и зажигание с катушкой на свече.

Каково основное назначение системы зажигания?

Система зажигания автомобиля создает электрическую искру в камере сгорания двигателя, которая воспламеняет смесь топлива и воздуха, находящуюся в этой камере.

Каковы преимущества электронной системы зажигания?

Электронные системы зажигания обычно имеют более длительный срок службы, поскольку не содержат движущихся частей.