Система запалюванняце сукупність всіх приладів та пристроїв, що забезпечують появу електричної іскри, що займає паливоповітряну суміш у циліндрах двигуна. внутрішнього згорянняв потрібний момент. Ця система є частиною загальної системи електроустаткування.

Для примусового займання паливоповітряної суміші, що надійшла в циліндр бензинового двигуна, використовується енергія іскри високовольтного електричного розряду, що виникає між електродами свічки запалювання. Системи запалення призначені для того, щоб збільшити напругу автомобільної акумуляторної батареї до величини, необхідної для виникнення електричного розряду і, в потрібний момент, подати цю напругу на свічку запалювання. Зведемо основні системи до таблиці та опишемо роботу таких систем.

У таких системах датчиком первинних імпульсів(Давач обертання) є контакти механічного переривника, розташованого в розподільнику запалювання (трамблера), який механічно пов'язаний колінвалом двигуна через шестерні. Один оборот валу трамблера здійснюється за два обороти колінвала двигуна. Електричний розряд створюється за допомогою механічного переривника, що приводиться в дію двигуном. Для отримання високої напруги застосовується котушка запалювання. Залежно від способу розмикання первинного ланцюга котушки запалювання, по якому проходить великий струм, розрізняють класичне запалювання, транзисторне запалення і тиристорно-конденсаторне запалення. У цих системах роль силового реле виконують контакти переривника, транзистор чи тиристор.

схема найпростішої контактної системи запалення (КСЗ) Пристрій котушки запалення розглянемо окремо, а зараз нагадаємо, що котушка - це трансформатор із двома обмотками намотаними на спеціальний сердечник. Спочатку намотана вторинна обмотка тонким проводом та великою кількістю витків, а зверху на неї намотана первинна обмотка товстим проводом та невеликою кількістю витків. При замиканні контактів первинний струм поступово наростає та досягає максимального значення, що визначається напругою акумуляторної батареї та омічним опором первинної обмотки. Наростаючий струм первинної обмотки зустрічає опір е.р.с. самоіндукції, спрямоване зустрічно напрузі акумуляторної батареї.

Коли контакти замкнуті, по первинній обмотці протікає струм і створює в ній магнітне поле, яке перетинає вторинну обмотку і в ній індукується струм високої напруги. У момент розмикання контактів переривника як первинної, і у вторинної обмотках індукується э.д.с. самоіндукції. Згідно із законом індукції вторинне напруження тим більше, чим швидше зникає магнітний потік, створений струмом первинної обмотки, чим більше відношення чисел витків і чим більший первинний струм у момент розриву.

Для підвищення вторинної напруги та зменшення обгоряння контактів переривника паралельно до контактів включають конденсатор.

При певному значенні вторинної напруги між електродами запалювання свічки виникає електричний розряд. Через зростання струму у вторинному ланцюзі вторинне напруження різко падає до, так званого, напруги дуги, яке підтримує дуговий розряд. Напруга дуги залишається майже постійною до тих пір, поки запас енергії не стане меншим за деяку мінімальну величину. Середня тривалість батарейного запалювання становить 1,4 мс. Зазвичай цього достатньо для займання паливоповітряної суміші. Після цього дуга зникає, а залишкова енергія витрачається на підтримку загасаючих коливань напруги та струму. Тривалість дугового розряду залежить від величини запасеної енергії, складу суміші, частоти обертання колінвала, ступеня стиснення та ін. При збільшенні частоти обертання коленвала час замкнутого стануконтактів переривника зменшується і первинний струм не встигає нарости до максимальної величини. Через це зменшується запас енергії, накопиченої в магнітній системі котушки запалювання та знижується вторинна напруга.

Негативні властивості систем запалюванняз механічними контактами виявляються за дуже малих і високих частот обертання юленвала. При малих частотах обертання між контактами переривника виникає дуговий розряд, що поглинає частину енергії, а при високих частотах обертання вторинне напруження зменшується через «брязкот» контактів переривника. «Дрібнок» виникає коли при замиканні контактів рухомий контакт ударяється об нерухомий з енергією, що визначається масою і швидкістю рухомого контакту, а потім після незначної пружної деформації поверхонь, що стикаються, відскакує, розриваючи вже замкнутий ланцюг. Після розмикання, рухливий контакт під дією пружини, знову вдаряється об нерухомий контакт.

Контактні системи запалюванняперестали справлятися зі своїми функціями зі збільшенням оборотів двигунів, числа циліндрів, використання бідніших робочих сумішей. Виникла необхідність застосування електронних систем запалювання. Формування моменту ціноутворення може здійснюватися як звичайною контактною групою (КТЗЗ), так і з використанням спеціальних датчиків (безконтактні системи).

Механічні контакти перемикають тільки керуючий струм бази транзистора, який значно менше первинного струму, що протікає між емітером та колектором. Для захисту напівпровідникового пристрою, названого комутатором, доводилося зменшувати величину е.р.с. самоіндукції у первинному ланцюзі шляхом зниження індуктивності первинної обмотки. Індуктивність первинної обмотки зменшується швидше, ніж опір. Зменшується е.р.с. самоіндукції та менше перешкоджає збільшенню первинного струму.

Через зменшення індуктивності первинної обмотки та величини е.р.с. самоіндукції для отримання постійної вторинної напруги підвищують і коефіцієнт трансформації котушки запалювання.

Оскільки контакти переривника знаходяться під напругою тільки акумуляторної батареї, незначна дуга, що утворюється при розмиканні дозволяє обійтися без конденсатора. Контакти схильні до механічного зносу і зберігається можливість «брязкоту».

Відмінність електронних систем запалення полягає в тому, що комутування і розрив струму в первинній обмотці котушки запалення здійснюється не замиканням і розмиканням контактів, а відкриванням (провідний стан) і замиканням потужного вихідного транзистора. Це дозволяє збільшити значення розриву струму до 8 - 10 А, що дозволяє в кілька разів збільшити енергію, що запасається котушкою запалювання. Безконтактні системи запалювання використовують для подачі сигналу різні типи датчиків. Нижче наведемо блок-схеми побудови систем запалення.

У наведених вище системах запалювання комутатор знаходиться всередині двигуна ебу.

Наведені вище схеми систем управління запаленням застосовують багатокотушкову побудову.Котушки можуть бути індивідуальними, вставленими в свічковий тунель (СОР) з комутатором, вбудованим в ЕБУ двигуном. Іноді одна вбудована в свічковий тунель котушка обслуговує два циліндри (до другої свічки йде ВВ-провід). Зустрічаються системи, в яких комутатор інтегрований в єдиний МОДУЛЬ ЗАПАЛУВАННЯ, причому такий модуль може бути індивідуальним на циліндр або окремим блоком, що обслуговує всі циліндри. Зустрічаються системи у яких на свічки одягається єдиний модуль, що поєднує в собі систему запалення та датчики обертання та детонації (СААБ, МЕРСЕДЕС). Кожна система має свої переваги і недоліки і тільки виробник вирішує яку систему або симбіоз різних систем застосувати і створити головний біль діагностам і користувачам автомобілів.

діагностування

Мотор-тестер дозволяє детально продіагностувати стан високовольтної частини системи.запалювання з аналізу осцилограми вторинної напруги Цифровий осцилограф, що є основою сучасного мотор-тестера, здатний відображати діаграму високої напруги системи запалення у реальному часі. Крім того, вбудоване програмне забезпечення розраховує параметри імпульсів запалювання, такі як пробивна напруга, час та напруга горіння іскри. Навчившись читати осцилограми, можна зрозуміти, які процеси відбуваються в системі запалення двигуна і швидко обчислити несправність.

Електронні системи запалювання(ЕСЗ) успішно застосовуються вже понад десятиліття. Їх поява дозволило усунути схильну до зносу механічну частину системи запалення і, тим самим, значно підвищити її надійність. Відсутність розподільника означає відсутність таких, що підлягають регулярній заміні деталей як кришка розподільника та бігунок, а також вакуумного та механічного вузлів, що потребують обслуговування і, часто, завдають чимало клопоту автовласникам. Резюмуючи вищесказане можна з упевненістю стверджувати, що ЕСЗ набагато надійніше своєї попередниці, що містить розподільник.

Але навіть незважаючи на очевидні переваги, ЕСЗ не можна назвати абсолютно безвідмовною. Відмови системи виникають з цілого ряду причин і вміння правильно знаходити та діагностувати її неполадки допоможуть вам швидко вирішити проблему запуску двигуна або пропусків запалювання в одному або кількох циліндрах.

Відмова запуску двигуна можлива з трьох причин:відсутність подачі палива, відсутність іскри запалювання чи зниження компресії у циліндрах. З цих трьох причин найпростіше виявити відсутність іскри, тому що на більшості двигунів вам достатньо зняти високовольтний провід свічки запалювання і переконатися в наявності або відсутності іскри запустивши стартер і утримуючи цей провід на незначній відстані від будь-якої з'єднаної з масою металевої поверхні. У системах з котушкою, встановлених безпосередньо на свічці запалювання, (системі КНС присвячена окрема стаття в нашому огляді) відсутні високовольтні дроти. У цьому випадку достатньо зняти котушку зі свічки і виконати описану вище процедуру, використовуючи додатковий провід або викрутку.

Таким чином, перевірте наявність іскри в кожному з циліндрів. Її повна відсутність у всіх циліндрах говорить про вихід із ладу модуля ЕСЗ чи датчика положення коленвала (ДПК). Багато двигунів, обладнаних електронною системою впорскування палива, також використовують сигнали ДПК для синхронізації імпульсів інжектора. Тож якщо, крім відсутності іскри, спостерігається відсутність подачі палива з форсунок інжектора, причина криється саме у виході з ладу ДПК. Відсутність іскри в одному або двох циліндрах, що використовують високовольтний імпульс однієї і тієї ж котушки блоку ЕСЗ говорить про вихід з ладу відповідної котушки.

Основними умовами займання суміші є перевищення високої (вторинної) напруги над напругою пробою та достатність енергії іскрового розряду, що виділяється в іскровому проміжку запалювальної свічки. Іскровий розряд має ємнісну та індуктивну фази. Тривалість ємнісної фази невелика і становить 1-3 мкс. Тому енергія, що виділяється в даній фазі іскрового розряду, забезпечує займання лише однорідної та повністю газифікованої робочої суміші. При пуску холодного двигунаколи парової частини палива в суміші недостатньо, а температура її низька, для займання робочої суміші крім ємнісної фази розряду потрібна індуктивна. Тривалість індуктивної фази іскрового розряду значно більша, ніж ємнісної, що сприяє поліпшенню прогріву суміші та її випаровування. Це забезпечує більш якісне займання суміші, що знаходиться за своїм складом у межі займання.

У систем запалення, призначених для двигунів з Е>9, енергія іскрового розряду досягає 0,05 Дж, а тривалість 2,5 мс. При цьому підвищення вторинної напруги над напругою пробою, що характеризується коефіцієнтом запасу, становить 14-15.

Величина напруги пробою при пуску двигуна (особливо холодного) завжди більша, ніж на його робочих режимах. Це пов'язано з низькою температурою електрода свічки та робочої суміші у циліндрі. Напруга пробою залежить від тиску стиску в момент пробою іскрового проміжку та відстані між електродами свічки. На величину напруги пробою впливає форма електродів свічки (результат електричної ерозії), за зміни якої воно збільшується на 3-4 кВ за перші 25 тис. км пробігу автомобіля.

Величина вторинної напруги, що розвивається системою запалювання, залежить від конструктивних та експлуатаційних факторів.

При пускових частотах обертання колінчастого валудвигуна час замкнутого стану контактів переривника досить велике, і сила струму в первинному електроланцюзі досягає максимального значення. При малій частоті розмикання контактів і великій силі струму розриву, индуктируемого первинної обмотці котушки, можливий пробою повітряного іскрового проміжку між контактами, що викликає погіршення параметрів іскрового розряду.

Вторинна напруга зменшується при зниженні напруги на затискачах акумуляторної батареї, що обумовлюється низькою температурою акумуляторної батареї та ступенем її розрядження. Для компенсації зниження напруги в первинний електроланцюг систем запалювання у вітчизняних автомобіліввводиться додатковий резистор, що замикається коротко в момент включення стартера.

Необхідно відзначити вплив нерівномірності електрострартерного прокручування колінчастого валу на зниження вторинної напруги систем запалювання. Вторинна напруга падає при нерівномірному прокручуванні колінчастого валу на 0,2-1,5 кВ порівняно з рівномірним прокручуванням. Зменшення вторинної напруги можливе і при збільшенні шунтуючого опору та зазору між електродами. Шунтування свічок при пуску двигуна відбувається в результаті перезбагачення суміші та попадання між електродами вологи та залишків продуктів згоряння. Найбільше шунтування свічок спостерігається у роторно-поршневих двигунів. конструктивних особливостейрозташування свічки) та у двотактних двигунівчерез погану організацію процесу сумішоутворення та погане очищення циліндрів від залишкових газів. Збільшити енергію іскрового розряду і величину вторинної напруги у систем запалення можна збільшенням сили струму розриву первинної електроланцюжка котушки запалення. У класичних електромеханічних системах така можливість обмежується терміном служби контактів переривника. Найбільша експлуатаційна надійність контактів має місце за силою струму 1 А.

Проблема зростання вторинної напруги та енергії іскрового розряду за рахунок збільшення сили струму розриву первинного ланцюга вирішується за допомогою схем контактно-транзисторних та біс контактних системзапалювання.

Забезпечують легші умови роботи контактів переривника за одночасного підвищення сили струму розриву первинної ланцюга.

Вторинне напруження, яке розвивається контактно-транзисторною системою запалювання двигуна ЗІЛ-508.1000400, становить 25 кВ, що забезпечує коефіцієнт запасу 1,7-1,8 (1,35 для класичної системи). Сила струму в первинному ланцюзі котушки запалення становить близько 7 А і розривається контактами переривника - 0,7-0,9 А. Позитивною якістюконтактно-транзисторної системи є збільшення порівняно з класичною тривалістю та енергії іскрового розряду (енергія до 0,024-0,025 Дж та тривалість до 2,0-2,3 мс). До недоліків даних систем відноситься вплив на їх характеристики напруги в первинному ланцюзі і л, хоча воно дещо менше, ніж у класичної системи.

Найкращими системами з точки зору пуску є електронні безконтактні системи з електронними або електромеханічними автоматами. випередження запалення, що мають безконтактне керування моментом запалення з нормованим часом накопичення енергії в магнітному полі У таких системах час накопичення енергії майже не залежить від п, що покращує умови пуску двигуна. Енергія індуктивної фази на пускових режимах двигуна для вітчизняних електронних систем (безконтактної та мікропроцесорної) становить від 0,03 до 0,05 Дж, а тривалість розряду від 2,0 до 1,7 мс.

Широко застосовуються електронні системи з накопиченням енергії в електростатичному полі конденсатора та комутуючим елементі (тиристорі). Різке зростання вторинної напруги забезпечує малу чутливість до шунтування свічок запалювання. Такий характер зростання напруги тиристорної системи, незважаючи на малу тривалість індуктивної складової, дозволяє підвищити надійність займання паливомасляних сумішей двотактних та роторно-поршневих двигунів, а також газоповітряних сумішей газових двигунів.

Двотактні пускові двигуни обладнуються системами запалення від магнето, особливістю яких є нижча вторинна напруга та енергія іскрового розряду в порівнянні з батарейною системою запалювання, особливо в інтервалі пускових частот обертання колінчастого валу 200-300 хв-1. Для підвищення коефіцієнта запасу по вторинному напрузі доводиться підвищувати пускову частоту обертання колінчастого валу, що погіршує економічні показники пускової системи.

Нерівномірність обертання колінчастого валу пускових двигунів при електростартерному пуску (5 досягає 1,85-1,90) призводить до зниження вторинної напруги на 0,3-4,5 кВ. Це необхідно враховувати при виборі параметрів запалювання від магнето.

Поліпшити пуск пускових двигунів можна за рахунок застосування електронних систем запалювання, мінімальна частота стійкого іскроутворення яких повинна становити не більше ніж 100-150 хв.

Спостерігаючи за діагностикою електрообладнання на СТО, багато хто хоче знати, що показує та чи інша картинка на екрані мотортестера.

Продовжуємо знайомити з методами діагностики автомобіля аматорськими та професійними вимірювальними приладами (див. ЗР, 1998 № 10). Як за величиною високої напруги судити про роботу запалювання, розкажуть розробники відомих мінських мотортестерів. Понад 1000 пристроїв, створених цим підприємством, успішно експлуатуються на підприємствах автосервісу Росії, Білорусії, України, країн Балтії.

В основі роботи всіх бензинових двигунівлежать одні й самі фізичні процеси, тому багато зовнішніх параметрів дуже схожі.

Щоб не порушувати роботу системи запалювання, врізаючись у неї при вимірі високої напруги, в мотортестер застосовують спеціальний накладний датчик ємнісного типу. Його можна уявити як другу обкладку конденсатора, першою обкладкою якого служить центральна жила високовольтного дроту, а діелектриком між пластинами виступає ізоляція цього дроту. Утворена таким чином ємність достатня, щоб зафіксувати величину напруги, яка пропорційно високому. Ця картина представлена ​​на рис. 1, де стовпчики зображують величину напруги високовольтної ланцюга кожного з чотирьох циліндрів. Тут воно однаково на всіх свічках.

Нагадаємо суть процесів у системі запалення. Займистий суміш у двигуні іскра, яка виникає між електродами свічки. При оптимальному зазорі між ними (0,6-0,8 мм) та нормальному складі паливно-повітряної суміші в циліндрі іскровий розряд починається, коли різниця потенціалів між електродами досягає близько десяти кіловольт (рис. 2, жовта зона). Іскра пробиває простір між електродами, середовище між ними іонізується, а потім суміш спалахує.

Електричний опір середовища та напруга між електродами в останній момент різко падає до 1-2 кВ (рис. 2, червона зона). Через деякий час (0,7-1,5 мілісекунди) після закінчення процесу горіння суміші стає все менше іонізованих частинок поблизу електродів, тому опір середовища зростає і напруга між електродами зростає до 3-5 кВ (рис. 2, синя зона). Цього для пробою недостатньо, і висока напруга, вагаючись відповідно до загасаючих перехідних процесів у котушці запалювання, опускається до нуля – до наступного імпульсу (рис. 2, зелена зона).

Коли зазор між електродами свічки менший, то і пробою відбувається при меншій напрузі. Це не самий кращий варіант. Енергія іскри менша, гірші умови для підпалу суміші, а в кінцевому підсумку знижуються потужнісні та економічні характеристики двигуна.

Якщо ж у свічці зазор більше за норму, то пробою відбувається, навпаки, при вищій напрузі. В енергетичному відношенні це начебто непогано, але при цьому зростає ймовірність пробою діелектричних деталей (кришки розподільника, ”бігунка”, ізолятора свічки тощо) та витоків струму. Це може в самий невідповідний момент призвести до перебоїв у роботі двигуна, неможливості його пустити, особливо у вологу погоду тощо.

Якщо при нормальному зазорі у свічках напруга нижче за норму (всього 4–6 кВ), то, можливо, перезбагачена суміш, що надходить у циліндри. Адже чим вона багатша, тим краще проводить струм, і, отже, при меншій напрузі відбуватиметься пробою між електродами. Отже, треба зайнятися карбюратором чи системою упорскування.

Якщо ж, навпаки, висока напруга вища за норму (наприклад, 13–15 кВ) – суміш надто бідна. Двигун може зупинятися на неодружених оборотах, не розвивати повної потужності тощо. Інші причини крім суміші: обрив або відсутність повного контакту в центральному дроті високої напруги, тріщина у кришці розподільника, пробою ”бігунка”.

Якщо висока напруга більша за норму в одному з циліндрів, то в число можливих причинможна включити і підсмоктування повітря в цей циліндр.

Для повної діагностикисистеми запалення важливі ще два параметри - напруга та тривалість іскри. В ідеальному випадку напруга становить близько 10 кВ, а тривалість – 0,7–1,5 мілісекунди. Ці два параметри тісно пов'язані між собою, оскільки визначають енергію іскри. Оскільки енергія, що накопичується котушкою, - величина постійна, то чим більше напруга іскри, тим меншою стає її тривалість, і навпаки. Щоб детально проаналізувати ці параметри, збільшують масштаб екрані мотортестера .

Якщо напруги пробою та іскри значно вищі, а тривалість більше 1,5 мс (осцилограма виглядає, як на рис. 3, а), причину можна знайти, послідовно перевіряючи свічки, ”бігунок”, кришку розподільника та котушку запалювання.

Якщо на екрані ми бачимо, що ділянка горіння взагалі відсутня (рис. 3, б), амплітуда напруги пробою вище норми і йде високовольтний коливальний процес (як дзеркало, що повторює коливання в первинній обмотці котушки запалювання) - значить, обірваний провід, що йде до свічки цього циліндра.

Якщо процес горіння спостерігається, але напруга пробою та іскри вдвічі вище за норму, а на осцилограмі видно коливальний процес на всій ділянці горіння, отже, треба шукати тріщину в корпусі свічки.

Якщо ж, навпаки, ця напруга значно нижча за норму, тривалість іскри більше 2,5–3 мс, швидше за все, пробиває на ”масу” (закорочений) високовольтний провід (рис. 3, в).

Звичайно, ми розшифрували тільки основні, найбільш часто зустрічаються варіанти показань і осцилограми високих напруг. Інші, більш складні, описані в посібниках з експлуатації мотортестерів.

Системи запалювання порівнюють за такими характеристиками:

Залежність вторинної напруги U 2 m від частоти розрядів f ;

Споживана потужність;

Тривалість іскрового розряду (індуктивної складової);

Швидкість наростання високої напруги, що визначає чутливість системи запалення до шунтування іскрового проміжку свічки;

Надійність системи запалення;

Потреби обслуговування;

Наявність у вихлопних газах токсичних речовин.

Найбільше значення наведених вище характеристик має залежність вторинної напруги U 2 m від частоти f.

Частота розрядів пропорційна частоті обертання nі числу циліндрів двигунах

де дорівнює 2 - для 4-тактних двигунів і 1 - для 2-тактних.

На рис. 4.8 представлена ​​залежність вторинної напруги, що розвивається різними системами запалювання, від частоти розрядів (іскроутворення). Найбільше зниження вторинної напруги (рис.4.8, крива 1) при збільшенні частоти іскроутворення відбувається в контактній батарейній (класичній) системі запалювання через зменшення струму розриву в первинній обмотці котушки запалення. Максимальна частота розрядів контактної батареї запалювання 300 іскор в секунду. У цій системі запалювання при пуску двигуна також знижується вторинна напруга.

Мал. 4.8. Залежність вторинної напруги різних систем запалення від частоти розрядів: 1 – контактна батарейна (класична); 2 - контактно-транзисторна; 3 – тиристорна (конденсаторна).

Контактно-транзисторні системи запалення внаслідок чіткого розриву збільшеного струму (до 10 А) первинного ланцюга розвивають більш високу вторинну напругу та підвищену безперебійну частоту розрядів – 350 іскор в секунду.

У тиристорних систем запалення вторинне напруга залежить від частоти розрядів, оскільки накопичувальний конденсатор встигає зарядитися до максимального (розрахункового) напруги (частота розрядів близько 600 іскор за секунду).

Шунтування іскрового проміжку свічки внаслідок забруднень та нагару на ізоляторі призводить до зниження вторинної напруги. Найбільш стійкою до шунтування іскрового проміжку є система запалювання тиристора (рис. 4.9, крива 1) завдяки швидкому наростанню вторинної напруги. Найбільше втрачає напруги при шунтуванні іскрового проміжку контактна батарейна (класична) система запалювання (рис. 4.9, крива 3).

Мал. 4.9. Відсоткова зміна вторинної напруги залежно від шунтуючого опору іскрового проміжку свічки у різних системах запалювання: 1 – тиристорна; 2 - контактно-транзисторна; 3 – контактна батарейна (класична)

Потужність, що споживається різними системами запалювання, неоднакова, причому зі зміною частоти обертання колінчастого валу двигуна вона залишається постійною.

Найбільшу потужність споживає контактно – транзисторна система запалювання (близько 60 Вт) на пусковій частоті обертання, а за максимальної частоти обертання вона знижується до 40 Вт. Контактна батарейна система запалювання має знижену споживану потужність (18 – 20 Вт при пусковій та 7 – 9 Вт при максимальній частоті обертання).

Зменшення споживаної потужності названими системами запалення відбувається внаслідок зниження струму розриву зі збільшенням частоти обертання колінчастого валу двигуна.

Найбільш трудомістка в обслуговуванні контактна батарейна (класична) система запалювання. Несправності у ній виникають приблизно за 10 000 км пробігу.

Тривалість іскрового розряду між електродами свічки запалювання характеризує його енергію і істотно впливає на повноту згоряння робочої суміші, отже, і складу вихлопних газів. Допустимий час розряду вважається від 0,2 до 0,6 мс. При часі розряду менше 0,2 мс погіршується пуск двигуна, а за тривалості розряду понад 0,6 мс зростає електрична ерозія електродів свічки запалювання. Чим більший іскровий проміжок між електродами свічки запалювання, тим менша тривалість розряду.

Напруга, що підводиться до первинної обмотки котушки запалювання конденсаторних систем запалення, повинна знаходитися в межах 290 - 400 В, так як вторинне висока напруга пов'язане з напругою в первинній обмотці через коефіцієнт трансформації котушки запалювання і при відхиленні первинної напруги а при відхиленні вище 400 може бути пробита ізоляція обмотки котушки запалення або кришки розподільника.

Система запалювання забезпечує роботу двигуна та є складовою «Електрообладнання автомобіля».

Система запалення призначенадля створення струму високої напруги та розподілу його по свічках циліндрів. Імпульс струму високої напруги подається на свічки в певний момент часу, який змінюється в залежності від частоти обертання колінчастого валу і навантаження на двигун. В даний час на автомобілях може встановлюватись контактна системазапалення або безконтактна електронна система.

Контактна система запалювання.

Джерела електричного струму ( акумуляторна батареяі генератор) виробляють струм низької напруги. Вони «видають» у бортову електричну мережу автомобіля 12 – 14 вольт. Для виникнення іскри між електродами свічки на них необхідно подати 18 - 20 тисяч вольт! Тому в системі запалення є дві електричні ланцюги- низької та високої напруги. (Рис. 1)

Контактна система запалювання(рис. 2) складається з:
. котушки запалювання,
. переривника струму низької напруги,
. розподільника струму високої напруги
. вакуумного та відцентрового регуляторів випередження запалення,
. свічок запалювання,
. проводів низької та високої напруги,
. вмикача запалювання.

Котушка запалюванняпризначена для перетворення струму низької напруги в струм високої напруги. Як і більшість приладів системи запалення, вона розташовується в моторному відсікуавтомобіля. Принцип роботи котушки запалювання дуже простий. Коли по обмотці низької напруги протікає електричний струм, навколо неї створюється магнітне поле. Якщо ж перервати струм у цій обмотці, то магнітне поле, що зникає, індукує струм вже в іншій обмотці (високої напруги).

За рахунок різниці в кількості витків обмоток котушки, з 12 вольт ми отримуємо необхідні нам 20 тисяч вольт! Це якраз та напруга, яка може пробити повітряний простір (близько міліметра) між електродами свічки запалювання.

Переривник струму низької напруги- Потрібен для того, щоб розмикати струм у ланцюги низької напруги. Саме при цьому у вторинній обмотці котушки запалення індукується струм високої напруги, який потім надходить на центральний контакт розподільника.
Контакти переривника знаходяться під кришкою розподільника запалювання. Пластинчаста пружина рухомого контакту постійно притискає його до нерухомого контакту. Розмикаються вони лише на короткий термін, коли кулачок, що набігає, приводного валика переривника-розподільника натисне на молоточок рухомого контакту.

Паралельно контактам увімкнено конденсатор.Він потрібний для того, щоб контакти не обгоряли в момент розмикання. Під час відриву рухомого контакту від нерухомого, між ними хоче проскочити потужна іскра, але конденсатор поглинає велику частину електричного розряду і іскріння зменшується до незначного. Конденсатор бере ще участь і у збільшенні напруги у вторинній обмотці котушки запалювання. Коли контакти переривника повністю розмикаються, конденсатор розряджається, створюючи зворотний струм ланцюга низької напруги, і тим самим, прискорює зникнення магнітного поля. А чим швидше зникає це поле, тим більший струм виникає в ланцюзі високої напруги.

Переривник струму низької напруги та розподільник високої напруги розташовані у водному корпусі і мають привід від колінчастого валу двигуна (рис. 3). Часто водії називають цей вузол коротко - "переривник-розподільник" (або ще коротше - "трамблер").

Кришка розподільника та розподільник (ротор) струму високої напруги(Мал. 2 і 3) призначені для розподілу струму високої напруги по свічках циліндрів двигуна.
Після того, як у котушці запалювання утворився струм високої напруги, він потрапляє (по високовольтному дроту) на центральний контакт кришки розподільника, а потім через пружний контактний куточок на пластину ротора. Під час обертання ротора струм "зіскакує" з його пластини, через невеликий повітряний зазор, на бічні контакти кришки. Далі, через високовольтні дроти, імпульс струму високої напруги потрапляє до свічок запалювання.
Бічні контакти кришки розподільника пронумеровані та з'єднані (високовольтними проводами) зі свічками циліндрів у строго визначеній послідовності.

Таким чином, встановлюється «порядок роботи циліндрів», який виражається рядом цифр. Як правило, для чотирициліндрових двигунів, застосовується послідовність: 1 -3 - 4 - 2. Це означає, що після займання робочої суміші в першому циліндрі, наступне займання відбудеться в третьому, потім у четвертому і, нарешті, у другому циліндрі. Такий порядок роботи циліндрів встановлено для рівномірного розподілу навантаження на колінчастий валдвигуна.
Подача високої напруги на електроди свічки запалювання має відбуватися в кінці такту стиснення, коли поршень не доходить до верхньої мертвої точки приблизно 4О - 6О, вимірюючи по кутку повороту колінчастого валу. Цей кут називають кутом випередження запалення.

Необхідність випередження моменту запалення горючої суміші обумовлена ​​тим, що поршень рухається в циліндрі з величезною швидкістю. Якщо суміш підпалити трохи пізніше, то гази, що розширюються, не встигатимуть виконувати свою основну роботу, тобто тиснути на поршень належним чином. Хоча горюча суміш і згоряє протягом 0,001 - 0,002 секунди, підпалювати її треба до підходу поршня до верхньої мертвою точкою. Тоді на початку і середині робочого ходу поршень відчуватиме необхідний тиск газів, а двигун матиме ту потужність, яка потрібна для руху автомобіля.
Початковий кут випередження запалювання виставляється та коригується за допомогою повороту корпусу переривника-розподільника. Тим самим ми вибираємо момент розмикання контактів переривника, наближаючи їх або навпаки, видаляючи від кулачка, що набігає, приводного валика переривника-розподільника.
Однак, залежно від режиму роботи двигуна умови процесу згоряння робочої суміші в циліндрах постійно змінюються. Тому для забезпечення оптимальних умов необхідно постійно змінювати і вказаний вище кут (4 о- 6 про). Це забезпечують відцентровий та вакуумний регулятори випередження запалення.

Відцентровий регулятор випередження запалення призначенийдля зміни моменту виникнення іскри між електродами свічок запалювання, залежно від швидкості обертання колінчастого валу двигуна. При збільшенні оборотів колінчастого валу двигуна, поршні в циліндрах збільшують швидкість свого поворотно-поступального руху. У той же час швидкість згоряння робочої суміші залишається практично незмінною. Це означає, що для забезпечення нормального робочого процесу в циліндрі суміш необхідно підпалювати трохи раніше. Для цього іскра між електродами свічки має проскочити раніше, а це можливо лише в тому випадку, якщо контакти переривника розімкнуться теж раніше. Ось це і має забезпечити відцентровий регулятор випередження запалення (рис. 4).

Відцентровий регулятор випередження запалення знаходиться у корпусі переривника-розподільника (див. рис. 3 та 4). Він складається з двох плоских металевих грузиків, кожен з яких одним із своїх кінців закріплений на опорній пластині, жорстко з'єднаній з приводним валиком. Шипи грузиків входять у проріз рухомої пластини, на якій закріплена втулка кулачків переривника. Пластина з втулкою мають можливість прокручуватися на невеликий кут щодо приводного валика переривника-розподільника. У міру збільшення числа обертів колінчастого валу двигуна збільшується і частота обертання валика переривника-розподільника. Грузики, підкоряючись відцентровій силі, розходяться убік, і зрушують втулку кулачків переривника «у відрив» від приводного валика. Тобто кулачок, що набігає, повертається на деякий кут по ходу обертання назустріч молоточку контактів. Відповідно контакти розмикаються раніше, кут випередження запалення збільшується. При зменшенні швидкості обертання приводного валика відцентрова сила зменшуються і, під впливом пружин, грузики повертаються на місце - кут випередження запалення зменшується.

Вакуумний регулятор випередження запалення призначений зміни моменту виникнення іскри між електродами свічок запалювання, залежно від навантаження на двигун.
На одній і тій же частоті обертання колінчастого валу двигуна положення дросельної заслінки (педалі газу) може бути різним. Це означає, що в циліндрах утворюватиметься суміш різного складу. А швидкість згоряння робочої суміші таки залежить від її складу.
При повністю відкритій дросельній заслінці суміш згоряє швидше, і підпалювати її можна і потрібно пізніше. Тобто кут випередження запалення треба зменшувати. І навпаки, коли дросельна заслінка прикрита, швидкість згоряння робочої суміші падає, тому кут випередження запалення має бути збільшений.

Вакуумний регулятор (рис. 6) кріпиться до корпусу переривника – розподільника (рис. 3). Корпус регулятора поділено діафрагмою на два обсяги. Один з них пов'язаний з атмосферою, а інший через сполучну трубку з порожниною під дросельною заслінкою. За допомогою тяги діафрагма регулятора з'єднана з рухомою пластиною, на якій розташовуються контакти переривника.
При збільшенні кута відкриття дросельної заслінки (збільшення навантаження на двигун) розрядження під нею зменшується. Тоді, під впливом пружини, діафрагма через тягу зрушує на невеликий кут пластину разом з контактами у бік від переривника, що набігає кулачка. Контакти розмикатимуться пізніше - кут випередження запалення зменшиться. І навпаки - кут збільшується, коли ви зменшуєте газ, тобто прикриваєте дросельну заслінку. Розрядження під нею збільшується, передається до діафрагми і вона, долаючи опір пружини, тягне він пластину з контактами. Це означає, що кулачок переривника раніше зустрінеться з молоточком контактів та розімкне їх. Тим самим ми збільшили кут випередження запалення для робочої суміші, що погано горить.

Свіча запалювання(Мал. 7) необхідна для утворення іскрового розряду та запалювання робочої суміші в камері згоряння двигуна. Сподіваюся, ви пам'ятаєте, що свічка встановлюється у голівці
циліндра. Коли імпульс струму високої напруги від розподільника попадає на свічку запалювання, між її електродами проскакує іскра. Саме ця «іскорка» займає робочу суміш і забезпечує нормальне проходження робочого циклу двигуна.
Високовольтні дротислужать для подачі струму високої напруги від котушки запалювання
до розподільника та від нього на свічки запалювання.

Основні несправності контактної системи запалювання.

Відсутня іскра між електродами свічокчерез обрив або поганий контакт проводів у ланцюгу низької напруги, обгорання контактів переривника або відсутність зазору між ними,
"пробою" конденсатора. Також іскра може бути відсутня при несправності котушки запалювання, кришки розподільника, ротора, високовольтних проводів або самої свічки.
Для усунення цієї несправності необхідно послідовно перевірити ланцюги низької та високої напруги. Зазор у контактах переривника слід відрегулювати, а непрацездатні елементи системи запалення замінити.

Двигун працює з перебоями та (або) не розвиває повної потужностічерез несправної свічкизапалення, порушення величини зазору в контактах переривника або між електродами
свічок, пошкодження ротора або кришки розподільника, а також при неправильній установці початкового кута випередження запалення.
Для усунення несправності необхідно відновити нормальні зазори в контактах переривника та між електродами свічок, виставити початковий кут випередження запалення
відповідно до рекомендацій заводу-виробника, а несправні деталі слід поміняти на нові.

Електронна безконтактна система запалювання.

Перевага електронної безконтактної системи запалення полягає в можливості збільшення напруги, що подається на електроди свічки. Це означає, що покращується процес займання робочої суміші. Тим самим полегшується запуск холодного двигуна, підвищується стійкість роботи на всіх режимах. І це має особливе значення для наших суворих зимових місяців.
Важливим фактом є те, що при використанні електронної безконтактної системи запалювання двигун стає більш економічним.
Як і у безконтактної системи є ланцюги низької та високої напруги. Ланцюги високої напруги у них практично ні чим не відрізняються. А ось у ланцюзі низької напруги, безконтактна система на відміну від свого контактного попередника, використовує електронні пристрої- комутатор та датчик-розподільник (датчик Холла) (рис. 8).

Електронна безконтактна система запалювання включає наступні вузли:
. джерела електричного струму,
. котушку запалювання,
. датчик - розподільник,
. комутатор,
. свічки запалювання,
. дроти високої та низької напруги,
. вимикач запалювання.
У електронної системизапалення відсутні контакти переривника, а отже, нічому
підгоряти і нема чого регулювати. Функцію контактів у цьому випадку виконує безконтактний
датчик Холла, який надсилає керуючі імпульси в електронний комутатор. А
комутатор, у свою чергу, керує котушкою запалювання, яка перетворює струм низького.
напруги у великі вольти.

Основні несправності безконтактної електронної системи запалювання.

Якщо «затих» і не хоче заводитись двигун з електронною безконтактною системою запалювання, то в першу чергу варто перевірити... подачу бензину. Можливо, на вашу радість, причина була саме в цьому. Якщо ж із бензином все гаразд, а іскри на свічці немає, то у вас є два варіанти вирішення проблеми.
Перший варіант передбачає спробу перевірити практично думку про те, що «електроніка - наука про контакти». Відкриваємо капот і перевіряємо, зачищаємо, посмикуємо та підпихаємо на
свої місця всі дроти та проводочки, які трапляються під руку. Якщо десь були ненадійні електричні з'єднання, двигун заведеться. А якщо ні, то лишається ще й другий варіант.
Для можливості втілення в життя другого варіанта вам слід бути запасливим водієм. З резерву необхідних речей, які ви возите із собою в машині, в першу чергу треба взяти запасний комутатор та замінити ним колишній. Як правило, після цієї процедури двигун оживає. Якщо ж він все ще не хоче запускатися, то має сенс, послідовно змінюючи нові, перевірити кришку розподільника, ротор, безконтактний датчик і котушку запалювання. У процесі цієї «міняльної» процедури двигун все-таки заведеться, а потім вдома, разом із фахівцем ви зможете розібратися, який саме вузол вийшов з ладу і чому.
З досвіду експлуатації машини в наших умовах можу сказати, що більшість проблем, що виникають у системі запалення, пов'язана з «чистотою» рідних доріг. Взимку рідка «каша» з
брудного снігу та сольового розчину лізе у всі щілини та роз'їдає все, що тільки можна. А влітку всюдисущий пил, на який зокрема перетворюється зимова «солона каша», забивається ще
глибше і дуже згубно впливає на всі електричні з'єднання.

Експлуатація системи запалення.

Оскільки ми вже знаємо, що «електроніка – наука про контакти», то насамперед необхідно стежити за чистотою та надійністю електричних з'єднань. Тому при експлуатації
автомобіля іноді доводиться зачищати клеми дротів та штекерні роз'єми. Періодично слід контролювати зазор у контактах переривача (рис. 19) та за необхідності його регулювати. Якщо зазор у контактах переривника більший за норму (0,35 - 0,45 мм), то спостерігається нестійка робота двигуна на великих оборотах. Якщо менше – нестійка робота на оборотах холостого ходу. Все це відбувається тому, що порушений зазор змінює час замкнутого стану контактів. А це вже впливає і на потужність іскри, що проскакує між електродами свічки, і на момент її виникнення в циліндрі (випередження запалення).
На жаль, якість нашого бензину залишає бажати кращого. Тому, якщо сьогодні ви заправили свій автомобіль поганим бензином, то наступного разу він може бути ще гіршим.
Природно це не може не впливати на якість карбюратором горючої суміші, що готується, і процес її згоряння в циліндрі. У таких випадках щоб двигун безвідмовно продовжував виконувати свою роботу, необхідно підлаштовувати систему запалення під сьогоднішній бензин.
Якщо початковий кут випередження запалення відповідає оптимальному, можна спостерігати і відчувати такі явища.

Кут випередження запалення занадто великий ( раннє запалення):
. утруднений запуск холодного двигуна,
. «бавовни» в карбюраторі (зазвичай добре чутно з-під капота при спробах запуску
двигуна),
. втрата потужності двигуна(машина погано «тягне»),
. перевитрата палива,
. перегрів двигуна (індикатор температури охолоджуючої рідини активно прагне червоному сектору),
. підвищений вміст шкідливих викидів у вихлопних газах

Кут випередження запалення менше норми (пізнє запалення):
. «постріли» в глушнику,
. втрата потужності двигуна,
. перевитрата палива,
. перегрів двигуна.

Свіча запалювання,як було згадано раніше, це невеликий і на вигляд простий елемент системи запалення. Однак для нормальної роботи двигуна зазор між електродами свічки має бути конкретним і рівним у свічках усіх циліндрів. Для контактних систем запалення зазор між електродами свічки має бути в межах 0,5 – 0,6 мм, для безконтактних систем трохи більше – 0,7 – 0,9 мм. Згадайте ті «страшні» умови, в яких працюють свічки запалювання. Не всякий метал витримає величезні температури в агресивному середовищі. Тому електроди свічок підгоряють і покриваються нагаром, а це означає, що нам знову треба засукати рукави. Дрібнозернистим надфілем або спеціальною алмазною пластинкою очищаємо електроди свічки від нагару. Регулюємо зазор, підгинаючи бічний електрод свічки. Вкручуємо її на місце або викидаємо залежно від ступеня обгоряння електродів. Щоразу, викручуючи свічки запалювання, звертайте увагу на колір їх електродів. Якщо вони світло-коричневі – то свічка працює нормально, якщо чорні – то можливо свічка взагалі не працює.
Останнім часом у продажу з'явилися силіконові високовольтні дроти. При заміні старих проводів, що вийшли з ладу, має сенс купувати саме силіконові, тому що вони не «пробиваються» струмом високої напруги. Адже перебої в роботі двигуна часто відбуваються через витікання імпульсу струму високої напруги високовольтним дротом на «масу» автомобіля. Замість того, щоб пробивати повітряний бар'єр між електродами свічки та підпалювати робочу суміш, електричний струм вибирає шлях найменшого опору та «йде на бік».
Намагайтеся не відкривати капот автомобіля, коли на вулиці йде дощ чи сніг. Після мокрого душу двигун може не запуститись, оскільки вода, потрапивши на прилади електроустаткування,
утворює струмопровідні містки. Той же ефект, але більш посилений, виникає у любителів покататися глибокими калюжами на великій швидкості. В результаті «купання», водою заливаються всі прилади та дроти системи запалення, розташовані під капотом, і двигун природно глухне, оскільки струм високої напруги вже не може дістатися свічок запалювання. Ну а відновити поїздку, тепер вдається лише після того, як гарячий двигунсвоїм теплом просушить все "електричне" у підкапотному просторі.