Электронная система зажигания, микропроцессорная система зажигания – устройство, принцип работы

Электронной называется система зажигания, в которой создание и распределение тока высокого напряжения по цилиндрам двигателя осуществляется с помощью электронных устройств. Система имеет другое название — микропроцессорная система зажигания.

Необходимо отметить, что контактно-транзисторная система зажигания и бесконтактная система зажигания также включают электронные компоненты, но данные системы уже имеют свои устоявшиеся названия. С другой стороны электронная система зажигания не имеет механических контактов, поэтому, по сути, является бесконтактной системой зажигания.

На современных автомобилях электронная система зажигания является составной частью системы управления двигателем. Данная система осуществляет управление объединенной системой впрыска и зажигания, а на последних моделях автомобилей и рядом других систем – впускной и выпускной системами, системой охлаждения.

Существует множество конструкций электронных систем зажигания (Bosch Motronic, Simos, Magneti-Marelli и др.), отличающихся по конструкции. Электронные системы зажигания можно разделить на два вида: системы зажигания с распределителем и системы прямого зажигания.

Первый вид электронных систем зажигания в своей работе использует механический распределитель, с помощью которого осуществляется подача тока высокого напряжения на конкретную свечу. В системах прямого зажигания подача тока высокого напряжения на свечу производится непосредственно с катушки зажигания.

Конструкция электронной системы зажигания включает традиционные элементы — источник питания, выключатель зажигания, катушку, свечи, а также провода высокого напряжения (на некоторых видах системы). Помимо этого система включает следующие элементы управления: входные датчики, электронный блок управления и исполнительное устройство — воспламенитель.

Входные датчики фиксируют текущие параметры работы двигателя и преобразуют их в электрические сигналы. Система электронного зажигания в своей работе использует датчики, входящие в состав системы управления двигателем: частоты вращения коленчатого вала двигателя, положения распределительного вала, массового расхода воздуха, детонации, температуры воздуха, температуры охлаждающей жидкости, давления воздуха, положения дроссельной заслонки, положения педали акселератора, давления топлива, кислородный датчик и другие. Номенклатура датчиков на разных моделях автомобилей может различаться.

Электронный блок управления двигателем обрабатывает сигналы входных датчиков и формирует управляющие воздействия на воспламенитель.

Воспламенитель представляет собой электронную плату, обеспечивающую включение и выключение зажигания. Основу воспламенителя составляет транзистор. При открытом транзисторе ток протекает по первичной обмотке катушки зажигания, при закрытом — происходит его отсечка и наводка тока высокого напряжения во вторичной обмотке.

Электронная система зажигания может иметь одну общую катушку зажигания, индивидуальные катушки зажигания или сдвоенные катушки зажигания.

Общая катушка зажигания применяется в электронной системе зажигания с распределителем. Индивидуальные катушки зажигания устанавливаются непосредственно на свечу, поэтому необходимость в высоковольтных проводах отпадает.

В системах прямого зажигания также используются сдвоенные катушки зажигания. На четырехцилиндровом двигателе устанавливается две таких катушки: одна для 1 и 4 цилиндров, другая – для 2 и 3 цилиндров. Каждая из катушек создает ток высокого напряжения на двух выводах, поэтому искра зажигания всегда происходит одновременно в двух цилиндрах. В одном из цилиндров она воспламеняет топливно-воздушную смесь, в другом происходит вхолостую.

Принцип работы электронной системы зажигания

В соответствии с сигналами датчиков электронный блок управления вычисляет оптимальные параметры работы системы. Осуществляется управляющее воздействие на воспламенитель, который обеспечивает подачу напряжения на катушку зажигания. В цепи первичной обмотки катушки зажигания начинает протекать ток.

При прерывании напряжения, во вторичной обмотке катушки индуцируется ток высокого напряжения. По высоковольтным проводам или непосредственно с катушки зажигания ток высокого напряжения подается к соответствующей свече зажигания. Создающаяся искра в свече зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь.

При изменении скорости вращения коленчатого вала двигателя датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя и датчик положения распределительного вала подают сигналы в электронный блок управления, который в свою очередь осуществляет необходимое изменение угла опережения зажигания.

При увеличении нагрузки на двигатель управление углом опережения зажигания осуществляется с помощью датчика массового расхода воздуха. Дополнительную информацию о процессе воспламенения и сгорания топливно-воздушной смеси дает датчик детонации. Другие датчики представляют дополнительную информацию о режимах работы двигателя.

 

 

виды, устройство и принцип работы

Искровое зажигание подготовленной горючей смеси в цилиндрах является основой работы бензинового двигателя. Другие способы воспламенения тут не годятся из-за низкой антидетонационной способности лёгких нефтяных фракций. Надо инициировать горение строго в определённое время и очень надёжно. Для этого разработана и непрерывно совершенствуется система зажигания.

Содержание статьи:

• 1 Принцип работы
• 2 Разновидности систем зажигания
  • 2.1 Контактные
  • 2.2 Бесконтактные
  • 2.3 Микропроцессорная
• 3 Устройство
  • 3.1 Источник питания
  • 3.2 Выключатель
  • 3.3 Накопитель энергии
  • 3.4 Свечи
  • 3.5 Система распределения зажигания
• 4 Основные неисправности

Принцип работы

Двух- и четырёхтактные двигатели требуют воспламенения в конце такта сжатия заранее загруженной смеси паров бензина с воздухом. В определённой концентрации, за соблюдением которой строго следит система питания, смесь воспламеняется достаточно легко, кроме экстремальных случаев предельного режима или сверхбедного состава особо экономичных моторов.

В любом случае, искра должна быть достаточно мощной. Для этого к искровому промежутку подводится очень высокое напряжение, составляющее десятки киловольт. При атмосферном давлении было бы достаточно и меньшего напряжения, но в конце такта сжатия при солидной компрессии двигателя с высоким КПД оно будет превышено на порядок и более.

Это интересно: Как прогреть салон автомобиля в зимний период

Искровой разряд создаёт некоторое количество плазмы, то есть ионизированного газа со сверхвысокой температурой. Подобные условия и инициирует горение, после чего фронт пламени с большой скоростью распространяется по всему объёму камеры сгорания.

Высокое напряжение должно быть создано в точно заданный момент и иметь характеристики импульса, иначе разряд будет поддерживаться постоянно, что неприемлемо. Для этого создаются высоковольтные импульсные источники энергии поджога, которые могут иметь самую различную конфигурацию и принципы построения.

Разновидности систем зажигания

Разные способы построения системы не существуют параллельно, они сменяют одна другую в процессе эволюции. Как должна выглядеть идеальная система инженеры знали всегда, но не сразу в мире появилась необходимая элементная база, материалы и технологии.

Контактные

Контактная система зажигания, иначе называемая батарейной, выглядит наиболее просто.

В её состав входят:

• контактный прерыватель, представляющий собой пару металлических площадок, соединяющихся между собой в момент прохождения управляющего кулачка;
• катушка зажигания, это высоковольтный трансформатор, имеющий две обмотки, одну на малой количество витков толстого провода, а вторую многовитковую, соединённую с выходным высоковольтным наконечником;
• высоковольтные провода с прочной изоляцией, соединяющие выход катушки с распределителем и его выходные контакты со свечами;
• распределитель зажигания, содержащий ротор, вращающийся в такт с двигателем и указывающий на контакт нужного цилиндра, когда в нём поршень подходит к верхней мёртвой точке такта сжатия;
• конденсатор, накапливающий энергию паразитных выбросов на обмотках катушки;
• автоматические корректоры момента зажигания, обычно центробежный и вакуумный.

Система далека от совершенства, значительную мощность разряда обеспечить в ней сложно, а контакты склонны к обгоранию и износу. В настоящее время устарела и не используется.

Бесконтактные

Практически устроена так же, но в ней механические контакты заменены на датчик, управляющий работой мощного импульсного усилителя, нагруженного на первичную обмотку катушки.

Проблем с таким построением значительно меньше, а мощность увеличена. Рабочий ток катушки протекает не через обгорающие контакты, а через силовой транзистор, не подверженный износу или проблемам с регулируемым зазором.

Укрупнённо все бесконтактные системы можно разделить на транзисторные и тиристорные, отличающиеся режимами работы силового ключа.

Если транзистор полностью функционально имитирует контакты с улучшением характеристик, то тиристор открывается для разряда специально установленного высоковольтного конденсатора, который разряжается на катушку, многократно увеличивая напряжение. В

настоящее время тиристоры в зажигании забыты, а транзисторы используются лишь как силовые драйверы контроллеров управления двигателем.

Микропроцессорная

Следующим этапом развития бесконтактных систем стало внедрение быстродействующих микропроцессорных блоков в качестве посредников между датчиками и катушками.

С их помощью стало возможно создание адаптивных систем, учитывающих текущий режим двигателя без применения громоздких и ненадёжных механических регуляторов.

Читайте также: Как самому отремонтировать бескамерную шину

Электронный блок, построенный по структуре микрокомпьютера, собирает информацию от многочисленных датчиков:

• обороты двигателя;
• мгновенное угловое положение коленвала;
• степень открытия дроссельной заслонки;
• температура охлаждающей жидкости;
• расход воздуха или абсолютное давление во впускном коллекторе;
• температура всасываемого воздуха;
• содержание кислорода в выхлопных газах;
• появление детонационных процессов.

Более сложные системы учитывают и многое другое, а конечным выходом системы будет точно вычисленный момент подачи искры в каждый цилиндр. Наличие нескольких катушек зажигания избавляет от механического распределителя.

Устройство

Технически система содержит ряд узлов, расположенных в моторном отсеке, на двигателе или в салоне автомобиля.

Источник питания

Питается система зажигания от бортовой сети автомобиля, обычно без предохранителя, чтобы не снижать надёжность. Включение питания происходит от замка с ключом, который управляет мощным реле, поскольку ток потребляется значительный.

Выключатель

В последнее время выключатель зажигания лишь инициирует рабочий режим электронного блока управления двигателем (ЭБУ), который сам подаёт питание на реле отдельных устройств, платы управления, силовые ключи, бензонасос и вентилятор охлаждения. Если зажигание включено, а двигатель не запущен, то потребление тока автоматически сводится к минимуму.

Накопитель энергии

В качестве накопителя сейчас почти повсеместно используется магнитное поле сердечников катушек зажигания. В нужный момент силовой ключ открывается, по первичной цепи трансформатора начинает протекать нарастающий ток, что вызывает увеличение магнитного потока.

После закрывания транзистора вся накопленная энергия через вторичную обмотку расходуется на искровой разряд в свече.

Свечи

Свеча выступает в роли важнейшего элемента, поскольку трудится в очень сложных условиях. Искру надо обеспечит при высоком давлении в точно определённый момент, при этом выступающие в цилиндр части не должны перегреваться или охлаждаться до такой степени, что их забросает смесью, маслом или продуктами горения. Поэтому свечи подбираются по калильному числу под конкретный двигатель.

Для увеличения срока службы в состав электродов вводятся платина или иридий. Такие свечи могут выполняться с заострённым тонким центральным электродом, что повышает напряжённость поля и улучшает искрообразование. Традиционные сплавы при такой конфигурации быстро изнашиваются от электрической и тепловой эрозии.

Система распределения зажигания

Распределение икры по цилиндрам выполняется различными способами, механическими и электронными. Иногда искра с целью упрощения подаётся одновременно в два цилиндра сразу, но поскольку в одном из них в этот момент происходит такт выпуска, то это ни на что не повлияет.

Распределитель (трамблёр)

Самый простой распределитель содержит бегунок с контактом, вращающийся через привод от коленвала. Синхронизация обеспечивает его положение точно напротив нужного выходного высоковольтного наконечника, куда и уходит разряд. Гальванического контакта тут нет, небольшой промежуток легко пробивается мощным выходом катушки.

Коммутатор

Так принято называть транзисторный блок, принимающий сигнал датчика, установленного вместо контактов прерывателя. На самом деле блок ничего не коммутирует, а просто усиливает слабый сигнал до величины, способной запасти нужную энергию в катушке. Состоит из управляющей электронной схемы и силового транзисторного ключа.

Блок управления

В сложных системах все элементы, кроме катушек и датчиков, объединены в управляющем блоке. Он содержит приёмные усилители сигналов датчиков, микропроцессорное устройство обработки информации, обычно совмещающее управление впрыском и зажиганием, а также драйверы – мощные выходные транзисторные ключи.

Высоковольтные провода

В последние десятилетия от высоковольтных проводов, ранее соединявших выходы катушек с наконечниками свечей зажигания, отказываются.

Ненадёжная изоляция и трудности с обеспечением перезаряда паразитных ёмкостей, поэтому на современном автомобиле этих проводов нет, а на каждую свечу надета персональная одноконтактная катушка.

Основные неисправности

Блок управления постоянно отслеживает равномерность вращения вала двигателя. В случае неполадок с зажиганием он выдаёт сигнал о наличии пропусков зажигания в отдельных цилиндрах. При полном отказе двигатель вообще не запускается или работает не на всех цилиндрах.

Причины могут быть разными:

• отказ свечей из-за брака или несвоевременной замены, о чём не все водители знают;
• пробой изоляции катушек зажигания, как следствие несвоевременной замены свечей и нештатного увеличения их искрового зазора;
• выгорание силовых транзисторных ключей в блоке управления по разным причинам, обычно заводской брак;
• отказ основных датчиков, в современных системах это датчик положения коленвала, в устаревших – датчик Холла в трамблёре;
• в батарейных системах обгорание контактов и пробой конденсатора;
• в системах с распределителем зажигания часто пробивает бегунок, крышку с контактами или выгорает помехозащитный резистор;
• полный отказ наступает при обгорании контактной группы в замке зажигания, вся система остаётся без питания.

Обслуживание системы сводится к плановой замене свечей. Обычные медноникелевые следует менять каждые 10-15 тысяч километров пробега, а с содержанием благородных металлов – примерно через 60 тысяч. Иначе придётся вместе с ними заменить и катушки зажигания, что значительно дороже.

Какая система зажигания у вашего автомобиля (и как она работает)

Вы здесь

Главная | Что такое система зажигания вашего автомобиля (и как она работает)

Что такое система зажигания в общей схеме сети вашего автомобиля? Этот вопрос мы часто слышим от читателей. Система зажигания вашего автомобиля вырабатывает искры, используемые для воспламенения топливно-воздушной смеси в бензиновом двигателе (в дизельных двигателях нет системы зажигания).

Катушка зажигания преобразует электричество низкого напряжения от аккумуляторной батареи в электричество высокого напряжения, которое направляется по проводам HT (High Tension) к свечам зажигания. А свечи зажигания ввинчиваются в головку блока цилиндров и производят искры внутри камер сгорания. Имея в виду этот обзор, давайте углубимся в тему…

Момент зажигания

Точный момент воспламенения воздушно-топливной смеси внутри каждого цилиндра имеет решающее значение и оказывает большое влияние на работу двигателя. Момент, когда смесь воспламеняется в каждом цилиндре, зависит от того, когда свеча зажигания производит искру для ее воспламенения. Момент зажигания известен как момент зажигания, и он может очень точно контролироваться системой управления двигателем.

В большинстве современных систем угол опережения зажигания постоянно изменяется, а момент зажигания для каждого из цилиндров двигателя регулируется индивидуально, что помогает максимально увеличить эффективность работы двигателя.

Системы зажигания на основе распределителя

До введения электронных систем управления двигателем распределитель был основным компонентом системы зажигания, контролируя катушку и угол опережения зажигания и распределяя напряжение высокого напряжения (ВН) от катушки к свечи зажигания. В настоящее время, если распределитель вообще используется, его единственная работа заключается в распределении высоковольтного напряжения на свечи зажигания.

«Рычаг ротора» внутри распределителя приводится в движение двигателем и вращается внутри крышки распределителя. Катушка соединена с ротором, который вращается через ряд контактов — по одному на каждый цилиндр двигателя.

Когда плечо ротора проходит через каждый контакт в крышке, импульс от катушки зажигания проходит через небольшой зазор между плечом ротора и контактом (на самом деле они не соприкасаются), а затем проходит по высоковольтному проводу к соответствующей свече зажигания. .

Распределители теперь редкость, и большинство современных двигателей имеют систему зажигания без распределителя.

Системы прямого зажигания (или системы зажигания без распределителя)

Система прямого зажигания (иногда называемая DIS) не имеет распределителя. Провода высокого напряжения идут непосредственно от катушки к свечам зажигания — катушка имеет соединение с каждым из цилиндров двигателя, а момент зажигания контролируется системой управления двигателем.

Некоторые двигатели имеют отдельную катушку для каждого цилиндра, и в этих системах катушки часто устанавливаются непосредственно над свечами зажигания, что означает, что длинные провода высокого напряжения не нужны.

Свечи зажигания

Свечи зажигания устанавливаются на бензиновые двигатели и служат для воспламенения воздушно-топливной смеси в цилиндрах в нужный момент.

Когда система зажигания посылает напряжение по высоковольтному проводу к свече зажигания, высокое напряжение вызывает скачок искры между центральным электродом свечи зажигания и электродом(ами) заземления. Искра воспламеняет взрывоопасную топливно-воздушную смесь, которая расширяется, толкая поршень вниз по цилиндру.

«Зазор свечи зажигания» (зазор между заземляющим электродом (электродами) и центральным электродом) можно отрегулировать в соответствии с конкретным двигателем. Размер зазора очень важен, потому что он определяет способ горения топливно-воздушной смеси. Некоторые свечи зажигания имеют более одного заземляющего электрода

Метки: 

Двигатели

Ремонт автомобилей

Техническое обслуживание автомобилей

Рекомендуется для вас

Последние советы и руководства

Общие проблемы Renault Trafic III (2014-2019 гг. ))

20 января 2023

Toyota Aygo MK1 Общие проблемы (2005-2014)

19 января 2023

Ford Mondeo Mk4 Общие проблемы (2007-2014)

Январь 18, 2023

Как поехать на льду. и снег

17 января 2023

Понимание систем зажигания

Системы зажигания и двигатели внутреннего сгорания развивались более 100 лет, каждая итерация делала автомобили чуть более эффективными, надежными и экологичными. В результате системы зажигания сейчас невероятно сложны. Если вы заинтересованы в автомобильной карьере или хотели бы пройти обучение автомеханику, вам обязательно следует начать изучать функциональные возможности и механику этих систем. В современных автомобилях вы найдете, среди прочего, обычные системы зажигания с точкой прерывания, электронные системы зажигания и системы зажигания без распределителя.

Знакомство с системой зажигания

Основной функцией автомобильной системы зажигания является контроль момента зажигания свечи зажигания. Для оптимальной работы система зажигания должна работать рука об руку с остальной частью двигателя. Задача системы зажигания — воспламенить топливо в нужное время. Если система зажигания подает искру в неподходящее время, двигатель будет производить меньше энергии, а это означает, что ему потребуется больше бензина, чтобы проехать то же самое расстояние.

В двигателе смесь топлива и воздуха сгорает внутри цилиндра, что приводит к увеличению давления внутри цилиндра и опусканию поршня. Чтобы генерировать наибольшую мощность, система зажигания должна максимизировать давление внутри цилиндра. В идеале система зажигания должна подавать искру до того, как поршень закончит движение. К тому времени, когда поршень окажется на месте, искра подействует, и мощность будет генерироваться.

Распределитель

Двигатели обычно имеют более одного цилиндра. Чтобы зажечь более одного цилиндра, система зажигания обычно использует распределитель, который посылает высокое напряжение от катушки к нужному цилиндру в нужное время.

Распределитель использует ротор для перемещения и достижения различных цилиндров. Со временем ротор и катушка могут изнашиваться или даже выходить из строя из-за использования. Если в вашем автомобиле возникают загадочные проблемы с двигателем, обратитесь к профессионалу, прошедшему обучение в школе автомехаников 9.0093, скорее всего, посоветует вам посмотреть в этом направлении, чтобы увидеть, не нужно ли настроить или заменить детали системы зажигания.

Хотя в большинстве систем зажигания используется распределитель, некоторые из них не имеют распределителя. Как тогда они перенаправляют ток? Это немного технически, но, по сути, блок управления двигателем управляет транзисторами, которые размыкают землю цепи. Таким образом, вместо того, чтобы вращаться, блок управления двигателем может оставаться на месте, что дает ему полный контроль над синхронизацией искр. Поскольку у них нет дистрибьютора, подобные системы имеют несколько преимуществ. Во-первых, они изнашиваются медленнее, а значит, требуют меньше обслуживания.