Система зажигания автомобиля: виды, устройство и принцип работы

ᐉ Система зажигания автомобиля

Основными условиями воспламенения смеси являются превышение высокого (вторичного) напряжения над напряжением пробоя и достаточность энергии искрового разряда, выделяемой в искровом промежутке зажигательной свечи. Искровой разряд имеет емкостную и индуктивную фазы. Длительность емкостной фазы невелика и составляет 1—3 мкс. Поэтому энергия, выделяемая в данной фазе искрового разряда, обеспечивает воспламенение лишь однородной и полностью газифицированной рабочей смеси. При пуске холодного двигателя, когда паровой части топлива в смеси недостаточно, а температура ее низка, для воспламенения рабочей смеси кроме емкостной фазы разряда требуется индуктивная. Длительность индуктивной фазы искрового разряда существенно больше, чем емкостной, что способствует улучшению прогрева смеси и ее испарению. Это обеспечивает более качественное воспламенение смеси, находящейся по своему составу у границ воспламеняемости.

У систем зажигания, предназначенных для двигателей с Э > 9, энергия искрового разряда достигает 0,05 Дж, а длительность 2,5 мс. При этом повышение вторичного напряжения над напряжением пробоя, характеризуемого коэффициентом запаса, составляет 1,4-1,5.

Величина напряжения пробоя при пуске двигателя (особенно холодного) всегда больше, чем на его рабочих режимах. Это связано с низкой температурой электрода свечи и рабочей смеси в цилиндре. Напряжение пробоя зависит от давления сжатия в момент пробоя искрового промежутка и расстояния между электродами свечи. На величину напряжения пробоя влияет форма электродов свечи (результат электрической эрозии), при изменении которой оно увеличивается на 3-4 кВ за первые 25 тыс. км пробега автомобиля.

Величина вторичного напряжения, развиваемого системой зажигания, зависит от конструктивных и эксплуатационных факторов.

При пусковых частотах вращения коленчатого вала двигателя время замкнутого состояния контактов прерывателя достаточно велико, и сила тока в первичной электроцепи достигает максимального значения. При малой частоте размыкания контактов и большой силе тока разрыва, индуктируемого в первичной обмотке катушки, возможен пробой искрового воздушного промежутка между контактами, что вызывает ухудшение параметров искрового разряда.

Вторичное напряжение уменьшается при снижении напряжения на зажимах аккумуляторной батареи, которое обусловливается низкой температурой аккумуляторной батареи и степенью ее разряженности. Для компенсации снижения напряжения в первичную электроцепь систем зажигания у отечественных автомобилей вводится дополнительный резистор, замыкаемый накоротко в момент включения стартера.

Необходимо отметить влияние неравномерности электрострартерного прокручивания коленчатого вала на снижение вторичного напряжения систем зажигания. Вторичное напряжение падает при неравномерном прокручивании коленчатого вала на 0,2-1,5 кВ по сравнению с равномерным прокручиванием. Уменьшение вторичного напряжения возможно и при увеличении шунтирующего сопротивления и зазора между электродами зажигательной свечи. Шунтирование свечей при пуске двигателя происходит в результате переобогащения смеси и попадания между электродами влаги и остатков продуктов сгорания. Наибольшее шунтирование свечей наблюдается у роторно-поршневых двигателей (в силу конструктивных особенностей расположения свечи) и у двухтактных двигателей из-за плохой организации процесса смесеобразования и плохой очистки цилиндров от остаточных газов. Увеличить энергию искрового разряда и величину вторичного напряжения у систем зажигания можно только увеличением силы тока разрыва первичной электроцепи катушки зажигания. В классических электромеханических системах такая возможность ограничивается сроком службы контактов прерывателя. Наибольшая эксплуатационная надежность контактов имеет место при силе тока 1 А.

Проблема роста вторичного напряжения и энергии искрового разряда за счет увеличения силы тока разрыва первичной цепи решается с помощью схем контактно-транзисторных и бесконтактных систем зажигания.

Контактно-транзисторные системы зажигания обеспечивают более легкие условия работы контактов прерывателя при одновременном повышении силы тока разрыва первичной цепи.

Вторичное напряжение, развиваемое контактно-транзисторной системой зажигания двигателя ЗИЛ-508.1000400, составляет 25 кВ, что обеспечивает коэффициент запаса 1,7-1,8 (1,35 для классической системы). Сила тока в первичной цепи катушки зажигания составляет около 7 А и разрываемого контактами прерывателя — 0,7-0,9 А. Положительным качеством контактно-транзисторной системы является увеличение по сравнению с классической длительностью и энергии искрового разряда (энергия до 0,024-0,025 Дж и длительность до 2,0-2,3 мс). К недостаткам данных систем относится влияние на их характеристики напряжения в первичной цепи и л, хотя оно несколько меньше, чем у классической системы.

Лучшими системами с точки зрения пуска являются электронные бесконтактные системы с электронными или электромеханическими автоматами опережения зажигания, имеющие бесконтактное управление моментом зажигания с нормированным временем накопления энергии в магнитном поле. В таких системах время накопления энергии почти не зависит от п, что улучшает условия пуска двигателя. Энергия индуктивной фазы на пусковых режимах двигателя для отечественных электронных систем (бесконтактной и микропроцессорной) составляет от 0,03 до 0,05 Дж, а длительность разряда от 2,0 до 1,7 мс.

Широко применяются электронные системы с накоплением энергии в электростатическом поле конденсатора и коммутирующем элементе (тиристоре). Резкий рост вторичного напряжения обеспечивает малую чувствительность к шунтированию свечей зажигания. Такой характер возрастания напряжения тиристорной системы, несмотря на малую длительность индуктивной составляющей, позволяет повысить надежность воспламенения топливомасляных смесей двухтактных и роторно-поршневых двигателей, а также газовоздушных смесей газовых двигателей.

Двухтактные пусковые двигатели оборудуются системами зажигания от магнето, особенностью которых являются более низкие вторичное напряжение и энергия искрового разряда по сравнению с батарейной системой зажигания, особенно в интервале пусковых частот вращения коленчатого вала 200-300 мин-1. Для повышения коэффициента запаса по вторичному напряжению приходится повышать пусковую частоту вращения коленчатого вала, что ухудшает экономические показатели пусковой системы.

Неравномерность вращения коленчатого вала пусковых двигателей при электростартерном пуске (5 достигает 1,85-1,90) приводит к снижению вторичного напряжения на 0,3-4,5 кВ. Это необходимо учитывать при выборе параметров систем зажигания от магнето.

Улучшить пуск пусковых двигателей можно за счет применения электронных систем зажигания, минимальная частота устойчивого искрообразования которых должна составлять не более 100-150 мин

Система зажигания автомобиля

Даже несмотря на то, что на календаре пока что еще осень, в утренних похолоданиях все отчетливее проявляется скорый приход зимы. Понижение температуры сказывается и на условиях эксплуатации транспортных средств, ведь завести мотор с подмерзшим топливом куда сложнее. Вот и получается, что уже с приходом осени, в преддверии зимы, крайне важно позаботиться о техническом состоянии системы зажигания, грамотно подготовив ее к последующей эксплуатации в условиях пониженных температур.

Специалисты советуют убедиться в рабочем состоянии свечей и проводов, исключить возможность их повреждения, а для этого проверить в каком состоянии находится изоляция, не изношены ли электроды и нет ли пропусков зажигания или электродных помех. При малейших подозрениях на неисправность лучше заблаговременно произвести замену, чтобы впоследствии не оказаться перед необходимостью выполнять данную процедуру, остановившись посреди трассы в сильный мороз.

Точность подбора всех составляющих системы зажигания к двигателю любого транспортного средства, является одним из важнейших условий для ее последующей нормальной эксплуатации. Это должен уяснить каждый автомобилист. И если такие параметры, как длина резьбы, диаметр, размер под ключ, при наличии опыта можно определить визуально, а расстоянии между электродами с помощью специального инструмента, решение в отношении установки помехоподавляющего резистора, а также материала электродов и ряда других не менее важных моментов можно принять, лишь только зная маркировку свечи. В настоящее время каждый изготовитель предлагает собственную классификацию, так как общей маркировочной таблицы, которая бы объединяла всю продукцию, пока что не существует.

Выпуская ту или иную модель автомобиля, в прилагаемой инструкции и каталогах, производитель указывает марку свечей.

Рекомендации по поводу замены свечей и проводов

В процессе эксплуатации происходит износ системы зажигания, причем в большей степени изнашиваются свечи зажигания и высоковольтные провода, как работающие в наиболее неблагоприятных условиях. Тут сказывается действие высоких температур и напряжения. Поэтому и получается, что эти детали выходят из строя чаще, нежели катушки зажигания и прерыватель-распределитель.

Одной из проблем системы зажигания может стать явление, именуемое «эрозией». Проявляется оно в том, что искры от работающего двигателя попадают между электродами свечей и прожигают их. Со временем расстояние между электродами становится больше, энергия искры сходит на нет. Как результат, сложности с поджиганием воздушно-топливной смеси, перерасход топлива, перебои в работе мотора и проблемы с его включением.

Дребезжание, действие высоких температур приводит к износу покрытия высоковольтных проводов, которое покрывается трещинами и начинает пропускать искру мимо свечи на металлические детали мотора.

Вот и получается, что свечи и высоковольтные провода – это элементы, которые требуют периодической замены. В большинстве случаев эта процедура не вызывает сложности и с ней может справиться любой водитель. Главное, соблюдать правила установки. В противном случае, даже небольшая неточность станет причиной серьезной проблемы, которая выльется в ощутимые расходы.

Правила замены свечей зажигания и высоковольтных проводов:

1. Прежде чем производить замену вышедших из строя элементов, следует дождаться, пока двигатель остынет. Если же поторопиться с выполнением поставленной задачи, можно усугубить повреждения, да к тому же еще и получить ожог. В нагретом состоянии свеча становится более ломкой, также как и провод , поэтому можно запросто сорвать резьбу или порвать наконечник;
2. Вытаскивая свечу с проводом, следует браться за наконечник, а не за сам провод. В противном случае можно сорвать контактный наконечник, а то и вовсе порвать провод;
3. Необходимо сделать отметки на проводах, подведенных к цилиндрам свечи;
4. Прежде чем выкручивать свечи зажигания, необходимо удалить скопившуюся вокруг них грязь. Для облегчения данной задачи можно использовать масляный компрессор или же, если загрязнения мазутного типа, то и щетку. Если этого не сделать, то при выкручивании свечей может произойти загрязнение мотора. Попадая в зазор между цилиндром и поршнем, грязевые частицы образуют засор, из-за которого работа поршневых колец нарушается;
5. Замена свечи должна производиться с помощью специального инструмента – свечного ключа. Наличие мягкого центрирующего кольца облегчает процесс выкручивания и закручивания, тем самым предотвращая поломку свечей. Не стоит экономить на покупке данного инструмента, так как для того, чтобы вытащить поломанную свечу придется потратить намного больше. Чтобы не довести до поломки керамического изолятора, обращаться с ним нужно осторожно, без давления.
6. Существуют установленные параметры затяжки для различных видов свечей зажигания (см. Таблицу 1). Если перестараться, есть риск сорвать резьбу или вообще сломать свечу. Слабая затяжка станет причиной зазора, что в итоге приведет к чрезмерному нагреву свечи. Случается, что из-за недостаточной затяжки свеча «выстреливает». Каким должно быть правильное усилие затяжки свечей, можно узнать из таблицы 1.

   Таблица 1. Моменты затяжки свечей зажигания

   Свеча зажигания	Посадочная поверхность	Материал головки блока цилиндров
   Резьба		Чугун	Алюминий
   М10х1	Плоская	10-15 Нм	10-15 Нм
   М12х1,25	Плоская	15-20 Нм	15-20 Нм
   М14х1,25	Плоская	20-40 Нм	20-30 Нм
   М14х1,25	Коническая	10-20 Нм	10-20 Нм
   М18х1,5	Коническая	20-30 Нм	20-30 Нм

7. Следует соблюдать порядок подключения при замене высоковольтных проводов;
8. Важно, чтобы соединение свечи и провода было плотным, наконечник должен словно сидеть в свече, при этом изолятор будет закрытым колпачком провод;
9. Равномерная работа двигателя, без скачков станет доказательством того, что все манипуляции были выполнены правильно.
   Если же есть эффект троения двигателя, то, скорее всего, совершена ошибка в установке высоковольтных проводов.

← Вернуться к списку

3 Общие точки отказа зажигания в современных автомобилях

Для работы каждого двигателя внутреннего сгорания требуется несколько основных элементов. Хотя ваш двигатель не будет работать без воздуха, топлива и надлежащего сжатия, искра — это пламя, которое приводит в движение весь процесс. В бензиновом двигателе ваши свечи зажигания используют электрический заряд для воспламенения горючей смеси при каждом цикле двигателя.

Хотя вы можете думать о свечах как о служебной части системы зажигания, они являются лишь частью гораздо более широкого набора компонентов. Поскольку проблемы с зажиганием могут привести к различным симптомам, начиная от условий отсутствия запуска и заканчивая плохой работой на холостом ходу, отследить проблемы с зажиганием иногда может быть сложно. Ниже вы найдете сразу три примера мест отказа системы зажигания на современных автомобилях.

1. Неисправности свечей зажигания

Современные автомобили имеют гораздо более сложные системы зажигания, чем автомобили прошлого, но вы все равно найдете скромную свечу зажигания в верхней части каждого цилиндра. Свечи зажигания создают дугу на кончике электрода, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь в каждой камере сгорания. Производительность и эффективность вашего автомобиля зависят от этой искры, возникающей, когда поршень достигает самой верхней точки такта сжатия.

Свеча зажигания, которая не зажигается надежно, может вызвать пропуски зажигания, плохие характеристики холостого хода, резкое ускорение и затрудненный запуск. В зависимости от характера сбоя эти проблемы могут быть нечастыми поначалу, но со временем усугубляются. Большинство автомобилей в конечном итоге загорается индикатором проверки двигателя, когда пропуски зажигания происходят достаточно часто.

Современные производители обычно рекомендуют заменять свечи зажигания с увеличенными интервалами от 60 000 до 100 000 миль пробега. Если ваши свечи зажигания выходят из строя намного раньше, проблема с зажиганием может заключаться в загрязнении электродов. Частые отказы свечей зажигания — это проблема, которую всегда следует диагностировать в профессиональной мастерской.

2. Проблемы с катушкой

В прошлом автомобили использовали распределитель и ряд проводов для подачи высокого напряжения на каждую свечу зажигания. И распределители, и провода свечей зажигания были типичными элементами обслуживания, поэтому современные системы без распределителя в конечном итоге имеют меньше потенциальных точек отказа. Эти системы также имеют тенденцию быть более эффективными, чем системы зажигания на основе распределителя, благодаря более строгому компьютерному контролю времени.

Конструкция катушки на свече (COP) в большинстве современных автомобилей работает именно так, как следует из названия. Вместо того, чтобы использовать распределитель для передачи высокого напряжения от централизованной катушки зажигания, каждый цилиндр получает собственную катушку зажигания. Затем компьютер автомобиля может напрямую управлять моментом зажигания для каждого цилиндра через эти блоки катушек.

Неудивительно, что проблемы с блоком катушек очень похожи на проблемы со свечами зажигания. Когда катушка выходит из строя, свеча для этого цилиндра не срабатывает или срабатывает ненадежно. В любом случае вы можете ожидать такой же широкий спектр симптомов. Большинство производителей не считают катушки элементом регулярного технического обслуживания, но они имеют тенденцию изнашиваться, поскольку пробег большинства автомобилей достигает шестизначного числа.

3. Проблемы с датчиками

Датчики положения коленчатого и распределительного валов вашего автомобиля могут не показаться частью его системы зажигания, но они играют жизненно важную роль. Оба этих датчика передают данные компьютеру автомобиля, что позволяет ему понять текущее положение важнейших внутренних компонентов двигателя. Поскольку системы без распределителя полагаются на компьютер автомобиля для правильного момента зажигания, неверные данные могут привести к проблемам с синхронизацией.

К счастью, эти датчики часто вызывают срабатывание индикатора проверки двигателя, когда они выходят из строя, что позволяет относительно легко отследить проблему. Если не принять меры, любой датчик может привести к тому, что ваш автомобиль будет работать плохо, заглохнет или вообще не заведется. В отличие от неисправного блока катушек или свечи зажигания, неисправный датчик потенциально может повлиять на синхронизацию всех цилиндров двигателя вашего автомобиля, а не только одного.

Современные системы зажигания включают в себя множество сложных и иногда капризных компонентов. Когда одна часть системы выходит из строя, это может привести к тому, что ваш автомобиль будет работать плохо или вообще не будет работать. White’s Automotive Center может помочь вам разобраться в проблеме с зажиганием и вернуть ваш автомобиль на дорогу. Свяжитесь с нами, чтобы назначить встречу сегодня!

[Поражение электрическим током от автомобильной системы зажигания в производственной среде работников автосервиса]

Обзор

. 2014;65(3):419-27.

[Статья в польский]

Бернард Фрыськовски, Дорота Святек-Фрисковска

• PMID: 25230570

Обзор

[Статья в польский]

Bernard Fryśkowski et al. Мед пр. 2014.

. 2014;65(3):419-27.

Авторы

Бернард Фрыськовски, Дорота Святек-Фрисковска

• PMID: 25230570

Абстрактный

Процедуры диагностики автомобильной системы зажигания предполагают специфические действия из-за наличия импульсов высокого напряжения порядка нескольких десятков киловольт. Поэтому работающие в автосервисе ремонтники при непосредственном контакте с электрооборудованием систем зажигания подвергаются риску поражения электрическим током. Как правило, энергия электрического разряда автомобильных систем зажигания недостаточно высока, чтобы вызвать фибрилляцию из-за электрического воздействия на сердце. Тем не менее, есть водители и сотрудники автосервисов, которые используют электронные кардиостимуляторы, чувствительные к импульсам высокого напряжения. Влияние высоковольтных систем зажигания на организм человека, особенно при электротравме, до конца не выяснено. Поэтому сравнительно немного научных работ посвящено этой проблеме. Целью данной статьи является рассмотрение опасности поражения электрическим током от автомобильных систем зажигания, особенно у людей, страдающих сердечными заболеваниями. Представлены и обсуждены некоторые примеры методов снижения вероятности поражения электрическим током при проведении диагностических процедур двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием.

Похожие статьи

• Случай пароксизмальной фибрилляции предсердий после поражения электрическим током низкого напряжения.

  Навинан М.Р., Кандипан Т., Кулатунга А. Навинан М.Р. и соавт. Примечания BMC Res. 2013 27 сентября; 6:384. дои: 10.1186/1756-0500-6-384. Примечания BMC Res. 2013. PMID: 24070318 Бесплатная статья ЧВК.

• Висцеральные осложнения электроожоговой травмы. Отчет о двух случаях и обзор литературы.

  Branday JM, DuQuesnay DR, Yeesing MT, Duncan ND. Брэндей Дж. М. и др. West Indian Med J. 1989 Jun; 38(2):110-3. Медицина Вест-Индии J. 1989. PMID: 2763531

• Повреждения электрическим током постоянного тока: систематический обзор отчетов о случаях и серии случаев.

  Дехент Д., Эмондс Т., Штундер Д., Шмидхен К., Краус Т., Дриссен С. Дехент Д. и соавт. Бернс. 2020 март; 46(2):267-278. doi: 10.1016/j.burns.2018.11.020. Эпаб 201914 июня. Бернс. 2020. PMID: 31208768

• Кардиомониторинг у пациентов с электротравмой.

  Аккаш М., Ходжагил Х., Ай Д., Эрбиль Б., Кунт М.М., Озмен М.М. Аккаш М. и др. Ulus Travma Acil Cerrahi Derg. 2012 июль; 18 (4): 301-5. doi: 10.5505/tjtes.2012.69158. Ulus Travma Acil Cerrahi Derg. 2012. PMID: 23138995

• Молниеносные и термические поражения.

  Сэнфорд А., Гамелли Р.Л. Сэнфорд А. и др. Handb Clin Neurol. 2014;120:981-6. doi: 10.1016/B978-0-7020-4087-0.00065-6. Handb Clin Neurol. 2014. PMID: 24365365 Обзор.