Как устроена система зажигания, её назначение и принцип действия

Требования к современным катушкам зажигания

Требования, которые предъявляются ко всем современным КЗ:

Простота конструкции. Чем проще устроена КЗ, тем легче ее установить и обслужить в дальнейшем. При более простом устройстве потребитель сможет самостоятельно провести диагностику в случае появления неполадок.
Небольшие габариты и масса.
Высокий ресурс эксплуатации. Надежность устройства позволит обеспечить долгий срок службы.
Надежная защита от воздействия влажности и повышенных температур

Важно, чтобы конструкция катушки, а также материалы, которые применялись для ее производства, были устойчивы к повышенным температурам и влаге. Это позволит обеспечить эффективную работу КЗ при изменении погодных условий и воздействии агрессивной среды, характерной для моторного отсека

Пары, которые исходят от топлива и моторной жидкости, не должны нанести вред устройству и его корпусу. Если будет поврежден корпус конструкции, это приведет к ухудшению функционирования КЗ в целом.
Точность посадки устройства, а также устойчивость к появлению короткого замыкания. Конструкция КЗ должна быть выполнена так, чтобы ее размеров хватало для отвода тепла и обеспечения температурной стабильности.

Технические характеристики катушек зажигания

Основные характеристики устройств приведены в таблице.

Характеристика
Описание
Индуктивность
Этот параметр определяет способность КЗ накапливать электроэнергию и измеряется в Гн. Энергия, собирающаяся внутри первичного элемента устройства, является пропорциональной показателю индуктивности. Чем выше значение индуктивности, тем больше энергии сможет накопить механизм
Параметр трансформации
Определяет, как сильно КЗ может увеличить величину первичного напряжения. На первичный элемент поступает 12-вольтное напряжение от АКБ, а когда цепь размыкается, ток снизится от 6-20 ампер до 0. В результате изменения тока появляется напряжение на первичной составляющей, а параметр трансформации определяет, как сильно выросла эта величина. Данное значение определяется соотношением количества витков во вторичном и первичном устройствах
Величина сопротивления КЗ
Первичное устройство катушки обладает сопротивлением, составляющим около 0,25-0,55 Ом, а вторичное — от 2 до 25 кОм. Величина мощности образования искры, а также ее энергии обратно пропорциональны параметру сопротивления в первичной составляющей. Чем больше это значение, тем меньше величина энергии и мощности, которая образуется при подаче искры
Энергия искры
Данный параметр составляет около 0,1 джоуля и расходуется на протяжении 1,2 мс. В самой свече энергия появляется в результате образования дугового заряда при появлении пробоя между электродными элементами. Значение напряжения на деталях определяется диаметром свечи, а также зазора между электродными компонентами и материала, из которого он изготовлен. Также на эту величину влияет температура и давление в камерах сгорания ДВС, состав горючей смеси. Для эффективной работы свечей величина напряжения, образующегося в КЗ, будет в полтора раза больше напряжения, необходимого для обеспечения пробоя
Параметр напряжения пробоя
Сам пробой образуется между электродными компонентами свечи, если величина напряжения на них и пробое соответствует друг другу. Рабочий параметр определяется зазором между электродами, параметром давления в камерах сгорания, а также температурой горючего состава. При пуске ДВС на холодную данная величина должна быть больше, это позволит появиться пробою и появлению искрового разряда

Это важно, поскольку горючее, а также воздух в двигателе еще холодные
Число искр, появляющихся в минуту
Для расчета количества искр за одну минуту надо знать показатель оборотов коленчатого вала, а также число цилиндров в ДВС. Значение искр можно вычислить путем разделения количества оборотов, умноженных на число цилиндров

А полученный показатель поделить на число тактов мотора

Классическая конструкция катушки зажигания

Наипростейшие катушки зажигания имеют две медные обмотки, которые насчитывают до 150 витков в первичной и до 30000 во вторичной. Они обе являются изолированными. Цель изоляции — предотвращение возникновения короткого замыкания. Их корпус очень похож на стакан с крышкой. На нее выведены контакты первичной обмотки. Вторичная обмотка находится внутри первичной. Один ее конец соединен с обмоткой низшего напряжения. Второй конец тоже выведен на крышку бобины. Его задача- подключение цепи, которая соединяет трансформатор со свечой. Внутри обмоток прячется железный сердечник. Его цель — увеличение силы, которая возникает внутри магнитного поля.

Такого рода конструкции являются редкостью в настоящее время. Они уже не используются для автомобилестроения. Но есть вероятность их встретить при ремонте старых машин.

Признаки неисправности коммутатора

Потеря системой зажигания искры — один из главных симптомов отсутствия исправности коммутатора. Естественно, это сопровождается трудным запуском двигателя, перебоями в его работе. Однако специалисты предупреждают — торопиться с заменой элемента не стоит, ведь подобные признаки присущи также и при других неполадках. К примеру, это же происходит при обрыве ремня ГРМ, повреждении трамблёра или катушки зажигания, слабых контактах соединений проводки и т. д.

Одним словом, проверять коммутатор нужно грамотно. Но как это сделать без квалификации, ведь устройство имеет сложную конструкцию. Есть несколько практичных способов. Первый, это не заморачиваться и установить новый коммутатор. Если проблема исчезнет, значит, всё отлично. Второй способ подразумевает использование контрольной лампы на 12 вольт и стандартного набора ключей.

Далее по инструкции:

• обесточить аккумулятор;
• снять управляющий провод «К» с катушки зажигания — он часто бывает выкрашен в коричневый или красный цвет и проложен к главному зажиму коммутатора;
• на его место установить один конец контрольной лампы, второй — соединить с проводом «К»;
• подсоединить внешнее питание 12 вольт — аккумулятор;
• запустить двигатель.

Если лампа начнёт мигать — коммутатор исправен. Обратная ситуация, когда индикатор не подаёт никаких рабочих признаков, укажет на проблемы с устройством. Вряд ли оно полностью испортилось, тогда двигатель не завёлся бы с первого раза.

Признаки неисправности коммутатора точнее можно увидеть на профессиональном оборудовании — специальном стенде. Это даёт возможность не только определить факт работоспособности устройства, но и рассчитать длительность импульсов. Кроме того, специалисты отдельно измеряют напряжение на выходе датчика Холла — норма не более 0,4 В. Также замыкается первый и второй выводы коммутатора при включённом зажигании, чтобы протестировать наличие искры.

Устройство системы зажигания

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

Рассмотрим более подробно устройство и схему системы зажигания авто.

Основные элементы:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Принцип работы системы зажигания

Разделим работу системы зажигания на следующие этапы:

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

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

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

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

Также на эту тему вы можете почитать:

Volvo S40 2003-2013 годов на вторичном рынке

Suzuki Grand Vitara 2005 года на вторичном рынке

Расход топлива Mazda CX 7 не такой большой и не превышает 15 л

Что выбрать: тосол или антифриз?

Карбюратор для ВАЗ 2109 (Лада Самара) прост в обслуживании

Alex S 12 октября, 2013

Опубликовано в: Полезные советы и устройство авто

Метки: Как устроен автомобиль

как выставить по меткам, видео установки привода трамблера

Устройство системы зажигания ГАЗ-53

Для того, чтобы ремонтировать и настраивать СЗ на ГАЗ-53, необходимо знать, как она устроена.

На данных грузовиках установлена бесконтактная СЗ, которая состоит из следующих компонент:

• источник питания – АКБ;
• коммутатор;
• провода;
• дополнительное реле;
• катушка;
• прерыватель-распределитель;
• указатель тока;
• резисторный элемент;
• замок зажигания (выключатель).

Зная устройство СЗ, схему подключения ЗЗ и других ее компонентов, а также функции, которые выполняет каждый элемент, можно по признакам определить неполадки и устранить их причину. Все компоненты СЗ можно распределить на группы по выполняемым задачам.

Для нормальной работы ДВС необходимо выполнение следующих условий:

• мощная искра;
• соответствие между образованием искры и работой силового агрегата;
• отсутствие пропусков образования искры.

Вся система электронного зажигания представляет собой две цепи: первичную и вторичную.

В первичную входят такие элементы:

• АКБ с многожильными кабелями большого сечения;
• выключатель, подающий питание в цепь;
• первичная обмотка;
• прерыватель распределитель, находящийся в трамблере;
• коммутаторное устройство, обеспечивающее стабильность работы;
• сопротивление необходимое для успешного запуска двигателя и разгрузки КЗ, исключающее ее перегрев.

Вторичная цепь включает в себя:

• распределитель;
• провода для подачи высоковольтного тока;
• свечи.

Когда первичная цепь получает питание, в прерывателе возникает магнитное поле. Вращения трамблера прерывают ток в этом месте, что приводит к исчезновению магнитного поля. В этот момент на вторичной обмотке возникает сигнал, который переходит на цилиндры.

Основные неполадки системы зажигания

Хотя электронная система зажигания и более надёжна по сравнению с устройством, которым оснащались классические ВАЗы, но и она порой ломается. Однако периодическая диагностика автомобиля поможет выявить неполадки в СЗ на ранних этапах и, как следствие, избежать дорогостоящего ремонта. Основные проблемы этого устройства связаны с выходом из строя следующих деталей электроцепи:

• катушек индуктивности;
• свечей зажигания;
• высоковольтных проводов.

Хорошая новость состоит в том, что большинство неисправностей СЗ можно найти самостоятельно и устранить их путём замены сломавшегося элемента. Даже при визуальном осмотре устройства можно выявить некоторые неполадки в его работе. Например, повреждение изоляции высоковольтных проводов или образование нагара на контактах свечей.

Бывает, что умельцы используют для подобной диагностики самодельные устройства, позволяющие определить наличие искры или состояние катушки. Правда, самостоятельно установить точную неисправность последней проблематично. Наиболее же эффективная проверка системы выполняется с применением устройства, именуемого осциллографом.

Осциллограмма может продемонстрировать работу системы зажигания в динамике, что позволит выявить, например, межвитковое замыкание. При такой поломке время горения искры и её сила могут серьёзно снизиться. Среди других причин, приводящих к неисправностям СЗ, можно выделить следующие:

• неправильное обслуживание автомобиля – нарушение регламента или некачественная проверка;
• некорректная эксплуатация машины – например, использование плохого топлива или ненадёжных деталей;
• негативное влияние внешних факторов: мокрая погода, сильная вибрация или перегрев.

Также сбои в работе бесконтактной системы зажигания могут быть следствием ошибок в электронном блоке управления или неполадками какого-нибудь важного датчика. Поэтому хотя бы раз в год рекомендуется проводить полную диагностику всей СЗ с выявлением ошибок ЭБУ или регулировкой системы, если она контактного типа

Кстати, иногда система зажигания не запускается по довольно простой причине — неисправен замок. Он может просто износиться со временем, выйти из строя по причине небрежной эксплуатации или в результате неудачной попытки угона.

Батарейное зажигание

Классическая (контактная) батарейная система зажигания

Второй, наиболее распространённой системой является батарейная система зажигания. В этом случае электропитание осуществляется от автомобильной аккумуляторной батареи, а когда двигатель работает — электроэнергию вырабатывает автомобильный генератор, подключенный параллельно аккумулятору.

Последовательно источникам тока подключен выключатель зажигания, прерыватель и первичная обмотка катушки зажигания с добавочным сопротивлением.

Катушка зажигания представляет собой импульсный трансформатор. Основная функция катушки зажигания — трансформирование низкого (12 вольт) напряжения в высоковольтный (десятки тысяч вольт) импульс, способный «пробить» искровой промежуток на свече.

Цепь высокого напряжения — вторичная обмотка катушки зажигания, прерыватель-распределитель зажигания, высоковольтные провода и свечи зажигания.

Если двигатель одноцилиндровый — тогда высоковольтный распределитель отсутствует, он также не нужен на двухцилиндровых двигателях при применении двухискровых катушек зажигания. В последнее время ставится катушка на каждый цилиндр (что позволяет разместить катушку непосредственно на свече как наконечник и отказаться от высоковольтных проводов) или двухискровая катушка на пару цилиндров.

Принцип действия

Принцип действия основан на законе электромагнитной индукции.

От аккумуляторной батареи при включенном зажигании и замкнутых контактах прерывателя ток низкого напряжения проходит по первичной обмотке катушки зажигания, образуя вокруг неё магнитное поле. Размыкание контактов прерывателя приводит к исчезновению тока в первичной обмотке и магнитного поля вокруг неё. Исчезающее магнитное поле индуктирует во вторичной обмотке высокое напряжение (около 20—25 киловольт). Распределитель поочерёдно подводит ток высокого напряжения к высоковольтным проводам и свечам зажигания, между электродами которых проскакивает искровой заряд, топливовоздушная смесь в цилиндрах двигателя воспламеняется.

Исчезающее магнитное поле пересекает не только витки вторичной, но и первичной обмотки, вследствие чего в ней возникает ток самоиндукции напряжением около 250—300 вольт. Это приводит к искрению и обгоранию контактов, кроме того, замедляется прерывание тока в первичной обмотке, что приводит к уменьшению напряжения во вторичной обмотке. Поэтому параллельно контактам прерывателя подключен конденсатор (как правило, ёмкостью 0,25 мкф).

Последовательно первичной обмотке катушки зажигания включается добавочное сопротивление (или дополнительный резистор). На низких оборотах контакты прерывателя оказываются бо́льшую часть времени в замкнутом состоянии и через обмотку протекает ток, более чем достаточный для насыщения магнитопровода. Избыточный ток бесполезно нагревает катушку. При запуске двигателя добавочное сопротивление шунтируется контактами реле стартера, тем самым повышается энергия электрической искры на свече зажигания.

Смесеобразование и энергия зажигания

Электрическая искра между электродами свечи зажигания создает высокотемператур­ную плазму. При наличии смеси соответству­ющего состава в области свечи зажигания и при подаче системой зажигания достаточ­ного количества энергии дуга создает фронт пламени, который затем распространяется независимо.

Система зажигания должна обеспечивать этот процесс при любых условиях работы двигателя. При идеальных условиях, когда топливно-воздушная смесь неподвижна, од­нородна и имеет стехиометрический состав, для каждого отдельного процесса зажига­ния требуется количество энергии, равное 0,2 мДж. В реальных условиях работы двига­теля требуется значительно больше энергии. Некоторая часть энергии искры преобразу­ется во время пробоя, а оставшаяся часть — во время горения искры.

При увеличении зазора между электро­дами искра увеличивается, однако для этого требуется более высокое напряжение за­жигания. При бедной топливно-воздушной смеси или на двигателях с наддувом также требуется увеличенное напряжение зажига­ния. При данном уровне энергии продолжи­тельность искры при увеличении напряже­ния зажигания уменьшается. Как правило, более продолжительная искра стабили­зирует процесс горения топлива; неодно­родность смеси в области свечи в момент зажигания может быть скомпенсирована за счет увеличения продолжительности искры Турбулентность топливно-воздушной смеси, подобная турбулентности, имеющей место в режиме послойного распределения заряда топлива, может вызвать значительное от­клонение искры, приводящее к ее погаса­нию. Для повторного зажигания топливно-воздушной смеси требуются многоискровые системы зажигания.

Необходимость в более высоких напря­жениях зажигания, большей продолжитель­ности искры и обеспечении многоискрового зажигания вызвала создание систем с более высокой энергией зажигания. Недостаточная энергия зажигания является причиной про­пусков зажигания топлива. Поэтому система зажигания должна обеспечивать достаточное количество энергии при любых условиях ра­боты двигателя.

Эффективное распыление топлива и сво­бодный доступ топливно-воздушной смеси к искре повышают воспламеняемость смеси и способствуют увеличению продолжительности и длины искры. Расположение и длина искры определяются размерами свечи зажигания. Продолжительность искры зависит от типа и конструкции системы зажигания, а также от условий в камере сгорания. В зависимости от особенностей двигателя (впрыск топлива во впускной трубопровод, прямой впрыск то­плива или наличие наддува) требуемая энергия искры составляет от 30 до 100 мДж.

Разновидности систем зажигания

Существующие СЗ обычно разделяют на две группы:

• контактные;
• бесконтактные.

Они выполняют практически одинаковую работу: создание и транспортировка электроэнергии. Однако имеют отличия в методах управления током и доставки его к свечам зажигания, формирующим разряд. По способу накопления энергии СЗ подразделяются на:

• транзисторные или индукторные, хранящие электричество в магнитном поле катушки зажигания, а в роли прерывателя использующие транзисторы;
• менее распространённые тиристорные или конденсаторные, собирающие электроэнергию в конденсаторе, прерывателем у них служит тиристор.

Контактные системы зажигания

Их устройство относительно простое. Электроэнергия от АКБ передаётся на катушку, где образуется высоковольтный ток, перетекающий на механический распределитель. В цилиндры импульс поступает в соответствии с графиком их работы. Наконец, разряд добирается до нужной свечи зажигания.

Контактные СЗ могут быть разделены на две разновидности по способу добычи искры: батарейные и транзисторные. Первый вариант подразумевает, что в картере распределителя установлен механический прерыватель, разрывающий цепь для получения искры и замыкающий её для накопления энергии катушкой. В устройствах же второго типа вместо такого прерывателя установлен транзистор.

Системы с механическим прерывателем снабжаются дополнительным конденсатором, сглаживающим скачки напряжения, вероятные при замыкании или размыкании цепи. При этом меньше обгорают контакты прерывателя, за счёт чего СЗ служит дольше.

Зато устройства, использующие в качестве коммутатора один или несколько транзисторов по числу катушек, вообще не нуждаются в дополнительных конденсаторах. А всё потому, что в данном случае включение и выключение первичной обмотки индукционного элемента сопровождается низким напряжением.

Бесконтактные системы зажигания

У агрегатов такого типа вместо механического прерывателя устанавливаются разного рода датчики: индуктивный, оптический или Холла, работающие по бесконтактному методу. Они управляют транзисторным коммутатором.

Большинство современных машин оснащаются системами зажигания, в которых высоковольтный импульс генерируется и распределяется разными электронными элементами. Точностью определения момента поджигания топлива отличается микропроцессорная СЗ.

В бесконтактных системах применяются следующие индуктивные элементы:

1. Одноискровые катушки, подключаемые к каждой свече персонально. Одним из преимуществ таких систем является возможность отключения конкретного цилиндра в случае поломки какой-нибудь катушки. Коммутаторы могут индивидуально взаимодействовать с каждой катушкой или же быть скомбинированы в группу. В некоторых автомобилях этот комплекс входит в состав электронного блока управления. Кабели высокого напряжения в подобных СЗ присутствуют.
2. «Катушки на свечах», также обозначаемые как COP (Coil on Plug). Установка катушки над свечой зажигания позволяет системе обходиться без высоковольтных проводов.
3. Двухискровые катушки DIS (Double Ignition System), способные взаимодействовать сразу с двумя свечами зажигания. Эти детали могут быть размещены над свечами или прямо на них, но в обоих случаях потребуется высоковольтный кабель.

Бесконтактным СЗ для нормальной работы требуются дополнительные датчики, которые фиксировали бы различные показатели, влияющие на угол опережения зажигания, а также частоту и силу импульса. Эти данные поступают в электронный блок управления, контролирующий работу системы согласно настройкам, установленным производителем.

СЗ электронного типа применимы как на инжекторных, так и на карбюраторных силовых установках, что является одним из их преимуществ перед контактными аналогами. Другой плюс – это более длительный период эксплуатации большинства деталей, входящих в электронную цепь системы.

Для чего нужен, где находится и как выглядит

Как и было сказано, коммутатор нужен для езды на бензине низко октановых марок. Стоит такое горючее значительно дешевле премиум-сортов. При этом отдача мотора по-прежнему остаётся на высоком уровне за счёт лучшего воспламенения смеси воздуха и топлива. Таким образом, коммутатор — это устройство, содействующее появлению в блоке зажигания продуктивной искры. Его можно считать микрокомпьютером, стимулирующим преобразователь. Естественно, коммутатор должен опираться на какие-то данные. В нашем случае, это сигналы датчика синхронизации.

Конструктивно элемент может совмещаться с ЭБУ. В этом случае он располагается на трамблёре (Ваз 2106, 2107) или рядом с преобразователем — на ЗИЛ ТК102У. Не исключение — вариант нахождения на отдельной металлической площадке. Как правило, это или крыло автомобиля, или перегородка под капотом (Ford). А на немецких Audi коммутатор установлен в моторном отсеке под лобовым стеклом. Для него предусмотрен защитный кожух из влагонепроницаемого материала.

Схема устройства контактной системы батарейного зажигания:

а) схема; б) положения ключа выключателя зажигания и стартера; 1 – рычажок прерывателя; 2 – подвижный контакт; 3 – неподвижный контакт; 4 — кулачок; 5 – прерыватель низкого напряжения; 6 — конденсатор; 7, 14, 23 – провода; 8 – выключатель зажигания; 9 – добавочный резистор; 10 – первичная обмотка; 11 – вторичная обмотка; 12 – катушка зажигания; 13 — магнитопровод; 15 – выключатель добавочного резистора; 16 — амперметр; 17 – аккумуляторная батарея (АКБ); 18 – выключатель электродом; 19 – ротор с электродом; 20 — распределитель; 21, 24 – подавительные резисторы; 25 – свеча зажигания; 26 – ключ выключателя зажигания.

Контактная система батарейного зажигания состоит изаккумуляторной батареи 17, катушки зажигания 12, прерывателя 5 низкого напряжения с конденсатором 6, распределителя импульсов высокого напряжения 20, свечей зажигания 25, выключателя зажигания 8, амперметра 16. Прерыватель 5 имеет два контактанеподвижный 3 соединенный с массой и подвижный 2, расположенный на рычажке 1 и соединенный с проводом 7 с первичной обмоткой 10 катушки зажигания. В прерывателе установлен вращающийся валик с кулачком 4, при помощи которого размыкаются контакты. В системе зажигания в качестве источника электрического тока используется генератор переменного тока.

При замыкании контактов прерывателя ток от АКБ проходит по первичной обмотке катушки зажигания, создавая вокруг нее магнитное поле.

Цепь низкого напряжения следующаяположительный вывод АКБ 17 – амперметр 16 – выключатель зажигания 8 добавочный резистор 9 – первичная обмотка 10 — провод 7 – подвижный контакт 2 – неподвижный контакт 3 – масса – выключатель 18 цепи АКБ – отрицательный вывод АКБ.

При размыкании контактов прерывателя обесточивается первичная обмотка катушки зажигания и резко уменьшается магнитное поле. Магнитный поток исчезающего поля пересекает витки вторичной и первичной обмоток, при этом индуктируется электродвижущая сила (ЭДС) высокого напряжения во вторичной и ЭДС самоиндукции в первичной обмотках. Возникающие во вторичной обмотке импульсы высокого напряжения подводятся к свечам зажигания в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Вращающийся ротор 19 своим электродом распределяет импульсы высокого напряжения по электродам крышки распределителя. Частота вращения ротора в 2 раза меньше частоты вращения коленчатого вала и, таким образом, совпадает с частотой вращения кулачка прерывателя.

Положение пластины ротора напротив каждого из электродов крышки распределителя соответствует разомкнутому состоянию контактов прерывателя.

Цепь высокого напряжениявторичная обмотка11 – провод 14 высокого напряжения – подавительный резистор 21 – электрод ротора 19 – один из электродов крышки распределителя 20 – провод 23 — подавительный резистор 24 – свеча зажигания 25 – центральный электрод свечи – боковой электрод свечи – масса – выключатель 18 цепи АКБ – отрицательный вывод АКБ 17 – положительный вывод АКБ 17 – амперметр 16 — выключатель зажигания 8 – добавочный резистор 9 – первичная обмотка 10 – вторичная обмотка катушки зажигания 12.

В первичной обмотке ток самоиндукции возникает при замыкании контактов прерывателя. Ток самоиндукции замедляет процесс исчезновения тока в первичной обмотке, нежелательно, так как при размыкании контактов увеличивается период искрообразования между ними, снижаются эффективность и надежность системы зажигания. Параллельно контактам прерывателя включен конденсатор 6. В момент размыкания цепи низкого напряжения конденсатор заряжается током самоиндукции, а затем при разомкнутых контактах разряжается через первичную обмотку.

Выключатель зажигания 8 необходим для остановки работающего двигателя размыканием первичной обмотки катушки зажигания. Он нужен и для включения зажигания перед пуском двигателя. Ключ 26 выключателя зажигания может занимать четыре положения 0 – зажигания выключено; 1 – зажигание включено; 2 – включены зажигание и стартер; 3 – подведено питание к радиоприемнику. В положении 0 ключ можно вставить и вынуть из замка зажигания. После пуска двигателя ключ выключателя зажигания переводят в положение 1.

Выключатель 18 цепи АКБ нужен для отключения батареи от массы при выполнении электротехнических работ и для остановки автомобиля на длительное время. Выключатель 18 защищает электрооборудование от короткого замыкания или от пожара при неисправной проводке, а также позволяет отключить батарею от всех потребителей электрической энергии, непосредственно не отсоединяя провода, отходящие от нее. В этом случае остается включенным аварийное освещение – плафон кабины и розетка переносной лампы.

Электронное зажигание

Основная статья: Электронное зажигание

Блок электронного зажигания, СССР, 1980-е годы. Самостоятельно подключался к «классической» батарейной системе зажигания автомобиля. Тумблером электронное зажигание могло быть отключено, переменным резистором водитель регулировал опережение зажигания (например, уменьшал при запуске холодного двигателя).

Через контакты прерывателя «классической» системы зажигания протекает большой ток, вызывающий их быстрый износ, а также сила тока низкого напряжения зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя. После появления полупроводниковых элементов (тиристоров и транзисторов) стали выпускаться электронные системы зажигания, вначале контактные, как дополнение к «классической», затем бесконтактные.

В контактной электронной системе зажигания через прерыватель проходит малый ток, собственно прерыватель вызывает срабатывание электронной схемы коммутатора, формирующей импульс в первичной обмотке катушки зажигания. Благодаря электронным компонентам напряжение в первичной обмотке может быть повышено, при запуске двигателя коммутатор может выдавать несколько импульсов подряд, облегчая воспламенение топливной смеси, водитель может со своего места легко регулировать момент зажигания.

Так, на автомобилях ЗИЛ-130, ЗИЛ-131 и ГАЗ-53 штатно устанавливалась контактно-транзисторная система зажигания. В СССР в продажу поступали блоки электронного зажигания («Ока», «Искра», «Искра-2» и др.), которые автолюбители самостоятельно устанавливали на свои «Запорожцы», «Жигули» и «Москвичи». Блок электронного зажигания мог быть легко отключен при его неисправности.

Системы с накоплением энергии в индуктивности

Системы с накоплением энергии в индуктивности (транзисторные) занимают доминирующее положение в технике. Принцип действия — при протекании электрического тока от внешнего источника через первичную обмотку катушки зажигания катушка запасает энергию в своём магнитном поле, при прекращении этого тока ЭДС самоиндукции генерирует в обмотках катушки мощный импульс, который снимается со вторичной (высоковольтной) обмотки, и подаётся на свечу. Напряжение импульса достигает 20—40 тысяч вольт без нагрузки. Реально, на работающем двигателе напряжение высоковольтной части определяется условиями пробоя искрового промежутка свечи зажигания в конкретном рабочем режиме, и колеблется от 3 до 30 тысяч вольт в типичных случаях. Прерывание тока в обмотке долгие годы осуществлялось обычными механическими контактами, сейчас стандартом стало управление электронными устройствами, где ключевым элементом является мощный полупроводниковый прибор: биполярный или полевой транзистор.

Принципиальная схема транзисторного электронного контактного зажигания.При размыкании контактов прерывателя S1 электронная схема формирует импульс электрического тока в первичной обмотке катушки зажигания обозначенной на схеме Trafo1.

Системы с накоплением энергии в ёмкости

Программируемая цифровая система зажигания с накоплением энергии в конденсаторе Phlox II фирмы HEINZMANN GmbH

Системы с накоплением энергии в ёмкости (они же «конденсаторные» или «тиристорные») появились в середине 1970-х годов в связи с появлением доступной элементной базы и возросшим интересом к роторно-поршневым двигателям. Конструктивно они практически аналогичны описанным выше системам с накоплением энергии в индуктивности, но отличаются тем, что вместо пропускания постоянного тока через первичную обмотку катушки к ней подключается конденсатор, заряженный до высокого напряжения (типично от 100 до 400 вольт). То есть обязательными элементами таких систем являются преобразователь напряжения того или иного типа, чья задача — зарядить накопительный конденсатор, и высоковольтный ключ, подключающий данный конденсатор к катушке. В качестве ключа, как правило, используются тиристоры. Недостатком данных систем является конструктивная сложность, и недостаточная длительность импульса в большинстве конструкций, достоинством — крутой фронт высоковольтного импульса, делающий систему менее чувствительной к забрызгиванию свечей зажигания, характерному для роторно-поршневых двигателей.

Существуют также конструкции, объединяющие оба принципа, и имеющие их достоинства, но, как правило, это любительские или экспериментальные конструкции, отличающиеся высокой сложностью изготовления.