Диагностирование и то системы зажигания двигателя

Принцип работы коммутатора системы зажигания

Назначение
коммутатора в системе зажигания — управление напряжением, которое проходит по
сигналам, поступающим с ЭБУ. При вращении коленвала распределительный датчик
создает импульсы, которые поступают на переключатель. Он формирует импульсы в
катушке зажигания (первичная электрообмотка). Потом он появляется во вторичной
электрообмотке. Напряжение поступает на основной распределительный контакт, потом
по проводке идет на свечи, образующие искру.

Когда
коленвал увеличивает обороты, контроль над регулировкой угла опережения
зажигания берет на себя центростремительный регулятор. При изменении нагрузки
на силовой агрегат эту функцию выполняет вакуумный регулятор. Использование
транзисторов позволяет уменьшить нагрузку на прерыватель — сила тока при этом,
наоборот, увеличивается. Это даёт усовершенствованным системам ряд преимуществ:

степень сжатия
увеличивается;
вся система зажигания работает
дольше;
система может нормально
работать при больших нагрузках на мотор.

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:

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.
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
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.
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.
Высоковольтный провод — это одножильный провод с повышенной изоляцией. Внутренний проводник может иметь форму спирали, для исключения помех в радиодиапазоне.

Каким может быть коммутатор в автомобиле?

Современные
коммутаторы эффективны и надежны благодаря
микропроцессорам. Сейчас в магазинах продают разные модели. Все коммутаторы
можно поделить на:

Транзисторные. Имеют контакты, которые могут обгореть или просто
износиться. Это значит, что срок службы у них небольшой.
Тиристорные. Похожи на транзисторные, но имеют одно отличие —
высокое напряжение возникает в конденсаторе. Когда система активируется,
конденсатор подключается к катушечной обмотке. При следующем разряжении возникает
искра.
Гибридные. Здесь есть кулачковый трамблер. Электронная часть
включает в себя коммутатор и катушку. Это гибрид электроники и механики. За
счет электронных элементов этот узел надёжнее и экономичнее. Датчики здесь
заменены кулачками, подсоединяются они просто. Конструкция удобна — ведь
когда свитч выходит из строя, можно переключиться на старую катушку. Потом
запускается кулачковое зажигание.
Бесконтактные — самые эффективные устройства. Их параметры намного
выше показателей коммутаторов другого типа. С началом применения
электроники производители начали отказываться от контактов — сигналы стали
передаваться от датчика Холла.

Датчики
сыграли роль в улучшении процесса образования искры — перебои прекратились, погрешность
воспламенения горючего в правом цилиндре уменьшилась. Проблема зависимости угла
опережения от частоты оборотов двигателя осталась, но и она была решена при
помощи микроконтроллерной системы. Устройства, в которые она интегрирована,
получают сигнал с датчика на вход Х1. Здесь его обработкой занимается
микроконтроллер, определяющий момент активации и деактивации катушки.

Кстати, на машинах российского производства
бесконтактники впервые были установлены на ВАЗ 2108.

Коммутатор – основа бесперебойной работы двигателя

Автомобиль ВАЗ 2109 оснащен бесконтактной системой зажигания.

Система включает в себя свечи зажигания, четыре высоковольтных провода (по одному на каждую свечу), датчик Холла, трамблер, катушку зажигания и, собственно, коммутатор.

Рис. 1 Цепь зажигания Ваз 2109 Схематическое изображение.

Система зажигания генерирует электрический импульс (искру), тем самым обеспечивая воспламенение смеси топлива и воздуха в камерах сгорания, необходимое для работы двигателя.

Коммутатор отвечает за циклическую подачу импульсов к катушке зажигания, это необходимо для исправной работы всей системы в целом.

Таким образом, при неисправном коммутаторе искра будет подаваться с перебоями или же совсем отсутствовать. Передвигаться на таком автомобиле не представляется возможным.

Сам коммутатор ВАЗ 2109 состоит из алюминиевого корпуса и микросхемы, установленной на нем. Прибор крепится в подкапотном пространстве и соединяется проводами с катушкой зажигания.

Рис. 2 Внешний вид коммутатора ВАЗ 2109.

Конструкция корпуса и способ крепления позволяет коммутатору успешно переносить вибрации, возникающие при движении авто.

Коммутатор бесконтактной системы зажигания ВАЗ 2109 имеет следующие эксплуатационные характеристики:

Диапазон напряжения 6–16 Вольт.
Рабочее напряжение 13,5 Вольт.
Сила тока коммутации 7,5–8,5 Ампер.
Коммутатор в исправном состоянии обеспечивает бесперебойную подачу искры в цилиндры с частотой вращения коленвала до 7000 оборотов.

ДВУХКАНАЛЬНЫЙ КОММУТАТОР

Двухканальный коммутатор можно сделать и своими руками. Для этого не нужно обладать углубленными познаниями в электротехнике или быть хорошим механиком. Зато незначительные поправки в системе зажигания обеспечат ее бесперебойную работу в различных условиях езды. Одноконтактные коммутаторы давно устарели. А переоборудованный вариант сразу позволит почувствовать его преимущества. Итак, нужно будет выполнить следующий порядок действий:

снимаем крышку трамблера;
отключаем высоковольтный привод с катушки;
при помощи стартера выставляем резистор перпендикулярно агрегату;
делаем метку на трамблере и двигателе в месте его совпадения с серединой трамблера;
снимаем старый трамблер, предварительно открутив крепления;
отключаем привод, идущий от катушки к трамблеру;
берем новый трамблер, снимаем с него крышку и устанавливаем на двигатель согласно метке;
фиксируем крепежную вилку, надеваем крышку с приводами;
меняем катушку на новую и подключаем к ней провода;
теперь можно заводить двигатель.

Конечно, процедура займет некоторое время, ведь многие действия будут связаны с электрикой автомобиля. Но двухканальный коммутатор зажигания позволит легче заводить машину, а заодно – экономить топливо и поддерживать ресурсы двигателя.

Появление первых коммутаторов

К концу 70-х годов прошлого века стало ясно, что самым слабым узлом трамблера являются контакты прерывателя, через которые протекал полный ток первичной обмотки. Они постоянно подгорали и выходили из строя. Поэтому первым решением стала специальная электронная схема коммутатора для прерывания тока в катушке. В ее входную слаботочную цепь включались провода от выводов традиционного контактного прерывателя трамблера. Однако теперь его контакты прерывали не полный ток катушки зажигания, а небольшой ток во входной цепи коммутатора.

Собственно же электронный коммутатор был конструктивно выполнен в отдельном блоке и подключался (по желанию водителя) к классическому трамблеру. Такая система зажигания получила название контактной электронной. Она была весьма популярной в 80-е годы прошлого века. И в наше время еще можно встретить оснащенные ею автомобили.

Схема коммутатора контактной электронной системы собиралась на транзисторах.

ПЕРВЫЕ КОММУТАТОРЫ

На первых автомобилях устанавливались самые простые блоки управления системой зажигания. Схема их работы приведена ниже.

В данной схеме используется принцип самоиндукции. Разрыв цепи протекания тока в обмотке бобины сопровождается вторичной высоковольтной ЭДС. При этом на контакте свечи появляется искра. Цепь разрывается благодаря замыканию контактов на прерывателе.

Эта схема коммутатора зажигания отличается простотой и надежностью, потому устанавливалась на автомобили долгое время, несмотря на ее явные недостатки. Даже после изменения элементарной базы, первоначальный принцип работы устройства сохранился.

Основной недостаток такой системы – слишком высокий ток, протекающий через катушку. Как результат – появление искрения в прерывателе, его оплавление и обгорание контактов. К этому следует добавить и небольшую длительность искрового разряда. В результате для полноценного поджигания требуется более обогащенная горючая смесь, появляется плохая приемистость двигателя на низких оборотах, увеличивается расход топлива.

Но со временем автомобилестроение вышло на новый уровень, и в системах зажигания начали использоваться электронные коммутаторы зажигания.

Самая распространенная неисправность

На ГАЗ 3307 в системе зажигания чаще всего нарушается работа катушки зажигания. В качестве профилактических мер нужно почаще поглядывать на крышку катушки, ведь она пластиковая. Нужно очищать ее от пыли и грязи, масляных отложений, контролировать надежно ли прикреплены все провода, что к ней подсоединяются.

Среди причин неисправности этого элемента зажигания можно выделить:

Пробой изоляционных материалов (как внешних, так и между первичной и вторичной обмоткой).
Замыкание между определенными витками.
Нарушение целостности крышки.
Прогар вследствие ненадежного крепления высоковольтного провода.

В обормотках чаще всего возникают нарушения из-за того, что катушка перегревается. Перед тем как выбрасывать катушку автомобиля ГАЗ 3307 и ставить на ее место новую необходимо проверить насколько надежно там закреплены все провода. Далее, нужно проверить ее с помощью стенда. Если она исправна, то обязано быть качественное искрообразование на разряднике с искровым зазором в 7 мм с частотой вращения вала от 20 до 2300 оборотов в минуту. Если в эти требования катушка не вписывается – ее придется выкидывать и ставить новую. А если визуально было замечено нарушение обмотки, то менять нужно сразу же, проверка на стенде ни к чему.

Системы зажигания контактной категории

Классический механизм, несмотря на своё техническое устаревание и уступках по характеристикам новым системам, репрезентирует собой чрезвычайно сложную конструкцию. Система состоит из следующих элементов:

Источник подачи питания, которым в режиме запуска двигателя выступает аккумулятор, а в режиме работы мотора эту функцию выполняет генератор.
Выключатель или замок зажигания опционально позволяет осуществить подачу энергии на бортовую сеть и реле стартера транспортного средства.
Накопитель или катушка, предназначением которой выступает скопление и преобразование напряжения, необходимого для организации разряда между электродами.
Регламентируемые свечи зажигания.
Распределительный механизм, элементы которого во взаимодействии отвечают за подачу в заданный момент энергии.
Заизолированная, высоковольтная проводка, соединяющая конструктивные элементы системы.

Основополагающей особенностью функционирования контактной системы выступает деятельность так званых «кулачков», приводимых в действие посредством кручения валового привода распределителя. Посредством разъединения кулачки разрывают подачу напряжения в двенадцать вольт на наружную обмотку бобины. Когда на трансформаторе пропадает напряжение, в первичной обмотке образовывается электродвижущая индукция, что провоцирует образование во внутренней обмотке вольтажа, составляющего три тысячи единиц, необходимого для функционирования системы. Высоковольтное напряжение генерируется механически распределителем, откуда и подаётся переменно на свечи через аккумулятор или генератор, меняясь под такт деятельности мотора. Вырабатывается напряжение в удовлетворительном объёме для возникновения искрового разряда, способного пробить воздушный просвет между электродами свечей, что и является необходимым аспектом для воспламенения рабочей, топливной жидкости.

К преимущественным сторонам зажигания контактного типа профессионалы причисляют его простоту, которая изначально предопределяет надёжность и незамысловатость конфигурации. В системе не задействованы сложные конструктивные решения электронного класса, в виде современных блочных электросистем, которым свойственны сбои в работе и высокая товарная стоимость. Кулачковая система имеет и определённые недостатки, так как в ином случае отсутствовала бы потребность в её конструктивном усовершенствовании и модернизации. Основным недостатком кулачковой конфигурации выступает формирование искры: при процессе расщепления кулачков на металлических контактах со временем возникает нагар, который снижает качество контакта, что выливается в проблемы с заведением мотора. Нагарообразования провоцируют потребность в регулярном контроле зазора на свечах, их чистку и более частую замену для корректного функционирования системы.

Ремонт

Устройство модуля зажигания достаточно сложное: в него входят одна или несколько катушек, плата, контакты и провода. Их всех вышеназванных элементов ремонту поддаются только контактные соединения, в некоторых случаях возможна замена деталей (транзисторов, катушек).

Модуль с целью проведения ремонта демонтируют и вскрывают. Для этого понадобятся:

Торцевые ключи с головками на 1, 13 и 17.
Шестигранник на 5.
Отвертка.
Паяльник.
Флюс для алюминия.
Многожильный провод.
Лак для ногтей.

Ремонт модуля зажигания производится в следующем порядке:

На снятом устройстве открывают корпус, поддев его отверткой.
Убирают силиконовую пленку, покрывающую плату.
От ВВ контактов убирают весь алюминий.
На плате взамен всех демонтированных старых припаивают новые провода. Для этого поверхность коллектора очищают от налета, после плату нагревают до 180оС (о наступлении нужной температуры даст знать характерный запах). В процессе пайки концы проводов подсоединяют к модулю.
По окончании операции все контакты, плату и модуль замазывают лаком для ногтей.
Устройство собирают в обратном порядке, устанавливают на автомобиль и запускают двигатель. В случае нормальной работы модуль зажигания заклеивается герметиком намертво, при этом провода заправляются внутрь полости таким образом, чтобы по краям они не оказались зажатыми пластиной.

Если устройство не заработало, то поломку внутри модуля следует искать более тщательно. Может быть из строя вышел транзистор, электронный компонент или произошел обрыв в катушке. Такой ремонт имеет смысл только в том случае, если его цена будет существенно ниже стоимости новой детали.

Как определить неисправность коммутатора в машине?

Выявить
поломки у устройств нового типа несколько сложнее, чем у одноконтактных. Лучше
отвезти машину в СТО. Признаки поломок таковы:

мотор перестал запускаться,
искры нет;
двигатель постоянно
глохнет;
силовой агрегат работает
неустойчиво.

Для
проверки используют вольтметр — при включенном зажигании его стрелка должна
располагаться посередине шкалы. Когда питание перестает поступать, она
отклоняется в правую сторону. Если все происходит так, прибор находится в
рабочем состоянии.

Если
вольтметра нет, проверяют узел при помощи сигнальной лампочки. Один из проводов
подсоединяется к массе, второй — к первой коммутаторной клемме. Если устройство
рабочее, лампочка загорится.

Появление
коммутатора — следствие эволюции системы зажигания. По мере её развития и
возникли многоканальные устройства, которые сильно облегчают жизнь нынешним
автовладельцам.

Механический предшественник коммутатора зажигания

Собственно, коммутатором это устройство стали называть лишь в последние годы, после того как оно стало полностью электронным. А прежде, начиная с 1910 года, когда на автомобилях «кадиллак» впервые появилась автоматическая система зажигания, его функцию наряду с другими задачами выполнял прерыватель-распределитель (трамблер). Такая двойственность наименования возникла из-за двоякой функции его в системе зажигания. С одной стороны, ток в первичной обмотке катушки зажигания нужно прерывать – отсюда возникает «прерыватель». С другой стороны, напряжение высоковольтной обмотки катушки зажигания нужно поочередно распределять по свечам всех цилиндров, причем с нужным углом опережения. Отсюда вторая половина названия – «распределитель».

Назначение коммутатора

Бесконтактная система зажигания отличается тем, что электрический импульс, подаваемый на катушку (катушки), формируется не контактом прерывателя, установленным в трамблере, а коммутатором. Электронная схема последнего подает искру в цилиндры с оптимальным временем опережения, основываясь на данных о текущем режиме работы двигателя и положении коленвала в каждый конкретный момент.
Коммутатор способен выдерживать физические нагрузки, вибрацию и температурные перепады в широком диапазоне. Отсутствие контактов в схеме обеспечивает большую надежность и долговечность работы узла. Еще одно достоинство такого решения состоит в том, что коммутатор ВАЗ 2107 имеет возможность перепрограммирования со стороны пользователя для установки момента опережения, соответствующего качеству топлива и динамическим требованиям к автомобилю.

Параметры коммутатора ВАЗ 2107

Рабочее напряжение коммутатора — 13,5 вольт, допустимый диапазон напряжения — от 6 до 16 вольт. Максимальный ток коммутации — 8,5 ампер. Коммутатор обеспечивает стабильное искрообразование в диапазоне оборотов двигателя от 20 до 7000 оборотов в минуту.

Статьи о классических внедорожниках УАЗ, автомобилях повышенной проходимости, SUV, кроссоверах, Crossover Utility Vehicle, эксплуатация, ремонт, запчасти

Виды систем зажигания

Важный элемент — распределяющее устройство, по типу которого различается контактная или бесконтактная система зажигания, а на новых автомобилях устанавливается более технологичная электронная система зажигания. Каждая из них имеет свои преимущества, которые нужно знать владельцу автомобиля.

Контактная система зажигания распределяет ток высокого напряжения по соответствующим цилиндрам при помощи механического устройства – прерывателя-распределителя. В нем располагается ротор трамблера, который поочередно прикасаясь к контактам, замыкает их на катушку высокого напряжения. На таких принципах работает система зажигания карбюраторного двигателя старых автомобилей.

Повышение скорости вращения коленвала и поиск новых технологий, повышающих надежность, привело к тому, что появилась контактно-транзисторная система зажигания. В ней механический прерыватель-распределитель соединяет транзисторный коммутатор, по которому протекает ток низкого напряжения, что приводит к продлению срока службы контактов. Такая комбинированная система зажигания позволила отказаться от конденсатора, запараллеленного с контактами прерывателя. В остальном – это та же классическая система зажигания.
Бесконтактная система зажигания – более современная альтернатива устаревшим контактным конструкциям. В ней контактный распределитель системы зажигания заменяется аналогичным устройством, работающим на оптическом, индуктивном сенсоре или датчике Холла. Импульс от него идет на транзисторный коммутатор, который и управляет повышающей обмоткой катушки зажигания, выступая прерывателем импульсов. Такая конструкция повышает КПД всей системы, позволяет экономить топливо при увеличении мощности двигателя, улучшает холодный запуск.

Электронная система работает непосредственно через установленный в ЭБУ микропроцессор при помощи специализированного программного обеспечения. Такая система зажигания служит долго и устанавливается на самые современные автомобили. В первых версиях она объединялась с системой впрыска топлива, но теперь она является составной частью единой системы управления двигателем.

Проверка и замена коммутатора автомобиля ВАЗ-2109

Коммутатор типа 3620.3734 или 76.3734 размыкает цепь питания первичной обмотки катушки зажигания, преобразуя управляющие импульсы датчика в импульсы тока в катушке зажигания. Нельзя отсоединять разъем коммутатора при включенном зажигании – это может вызвать его повреждение (как и других компонентов системы зажигания).

При работе коммутатора выделяется большое количество тепла. Кроме того, масса коммутатора подсоединяется через его радиатор. Поэтому периодически очищайте радиатор коммутатора от пыли и грязи для улучшения теплоотдачи.

1. Отсоедините от клеммы «К» катушки зажигания коричневый провод с красной полосой (провод идет к контакту «1» коммутатора).

2. Подключите этот провод к контрольной лампе, рассчитанной на 12 В, мощностью 3 Вт. Другой контакт лампы подключите к клемме «К» катушки зажигания. Проверните двигатель стартером, при этом лампа должна замигать. Если лампа не загорается, замените коммутатор.

3. Для замены коммутатора отсоедините колодку с проводами от коммутатора зажигания, отжав отверткой пружинную скобу на колодке. Перед снятием коммутатора отсоедините провод от клеммы “ – ” аккумуляторной батареи.

4. Отверните две гайки крепления радиатора и снимите коммутатор с радиатором.

5. Установите новый коммутатор с радиатором в порядке, обратном снятию

Обратите внимание: под левой гайкой должен быть закреплен провод массы

Данный метод проверки позволяет проверить, подает ли коммутатор управляющие импульсы на катушку зажигания. Более точную проверку (величину длительности и форму импульсов) коммутатора надо производить на специальном стенде.

Предыстория систем зажигания

Как известно, в каждом цикле работы бензинового двигателя внутреннего сгорания существует этап приготовления топливно-воздушной горючей смеси и этап ее сгорания. Но чтобы смесь сгорела, ее нужно чем-то поджечь.

Первым решением, применявшимся в самых ранних автомобильных ДВС, было зажигание смеси от калильной трубки, вставленной в цилиндр и разогреваемой предварительно перед запуском двигателя. При его работе температура этой трубки постоянно поддерживалась за счет сгорающей в каждом цикле работы смеси.

Интересно, что система искрового зажигания от магнето применялась параллельно с калильным зажиганием автодвигателей, но поначалу только для промышленных газовых ДВС. Этот принцип был быстро перенят и автопроизводителями, а после изобретения Р. Бошем в 1902 году привычной свечи зажигания искровая система стала общепринятой.

Выводы

Все системы, используемые для воспламенения топливной смеси, хороши в определенных областях машиностроения. Все не лишены своих недостатков. Не всегда нужно создавать сложную и высоконадежную систему, иногда гораздо дешевле использовать простые и более дешевые. Нет необходимости устанавливать дорогую систему зажигания на автомобиль, который по своей стоимости гораздо ниже, чем остальные в его классе. Такими действиями можно только поднять его стоимость, но качество, к сожалению, останется прежним. Зачем что-то менять, если работа системы зажигания показала только лучшие результаты на многих тестах?