Электронная система зажигания – как работает?

Преимущества бесконтактной системы зажигания

Задача системы зажигания — обеспечение в нужный момент искры зажигания достаточной энергии для воспламенения топливной смеси. Чем точнее выполняется этот процесс, тем выше мощность и эффективность двигателя. Правильно выставленное зажигание позволяет повысить мощность двигателя, снизить расход топлива и выбросы вредных веществ.

В последние годы и десятилетия эти цели приобретали все большую актуальность. Контактная система зажигания не смогла справиться с требованиями, которые к ней предъявлялись. Максимально передаваемую энергию, необходимую для зажигания рабочей смеси, увеличить не удалось, хотя это было необходимо для двигателей с высокой компрессией и мощностью, частота вращения которых становились все больше.

Кроме того, из-за постоянного износа контактов не возможно обеспечить точное соблюдение заданного момента воспламенения. Это вызывало перебои в работе двигателя, повышение расхода топлива и выбросам вредных веществ атмосферу.

Благодаря развитию электроники удалось инициировать процесс воспламенение бесконтактно, в результате чего решились проблемы износа и технического обслуживания. При этом заданный момент зажигания точно соблюдается практически в течение всего срока службы.

В первую очередь, это достигается благодаря индуктивному формированию сигнала (бесконтактная транзисторная система зажигания с накоплением энергии в индуктивности) и формированию сигнала датчиком Холла (TSZ-h).

Поскольку обе эти системы экономичны и относительно недорогие, они используются и сегодня на некоторых двигатетелях малого объема.

Основные преимущества бесконтактной системы зажигания:

• отсутствие износа и технического обслуживания,
• постоянный момент воспламенения,
• отсутствие дребезга контактов и, как следствие, возможность увеличения частоты вращения,
• регулирование накопления энергии и ограничение первичного тока,
• более высокое вторичное напряжение системы зажигания
• отключение постоянного тока.

Структура и функции БСЗ

На основании рисунка кратко поясняется принцип работы системы:

Рисунок. Компоненты транзисторной системы зажигания

1. Аккумуляторная батарея
2. Выключатель зажигания и стартера
3. Катушка зажигания
4. Коммутатор
5. Датчик зажигания
6. Датчик-распределитель
7. Свеча зажигания

При включении зажигания (2) подается напряжение питания на первичную обмотку катушки зажигания (3). Через первичную обмотку проходит ток, как только коммутатор (4) получит сигнал с датчика зажигания (5), ток первичной обмотки прерывается. Клемма 1 катушки зажигания по средством коммутатора соединяется с массой. Во вторичной обмотке индуцируется высокое напряжение более 20 кВ.

Вторичное напряжение системы зажигания через клемму 4 катушки зажигания передается на датчик-распределитель на соответствующий цилиндр и свечу зажигания.

Блок управления определяет частоту вращения коленчатого вала (сигналы датчика) и на ее основании управляет временем накопления тока первичной обмотки катушки зажигания (длительностью открытого состояния выходного транзистора или тиристора системы зажигания) и его величиной. В соответствии с частотой вращения и напряжением аккумуляторной батареи, незадолго до появления искры зажигания устанавливается заданное значение первичного тока, то есть при увеличении частоты вращения длительность протекания тока увеличивается так же, как при уменьшении напряжения аккумуляторной батареи.

При включенном зажигании и неработающем двигателе (отсутствие сигнала датчика) через некоторое время (как правило, через одну секунду) отключается ток первичной обмотки катушки зажигания. Как только блок управления получит сигнал датчика (например, при запуске), он снова переходит в рабочее состояние.

Для адаптации момента зажигания к разным состояниям нагрузки регулировка осуществляется так же, как и в контактных системах зажигания, механическим способом посредством мембранного механизма вакуумного регулятора, а также центробежного регулятора. В результате сигнал датчика (и вместе с ним момент зажигания) изменяется в зависимости от оборотов и нагрузке двигателя.

Рисунок. Схема взаимодействия вакуумной и центробежной регулировки при управлении зажиганием посредством индуктивного датчика

1. Центробежный регулятор
2. Вакуумный регулятор опережения зажигания с мембранным механизмом
3. Вал распределителя зажигания 4 — Полый вал
4. Статор индуктивного датчика распределителя зажигания
5. Ротор датчика управляющих импульсов
6. Ротор распределителя зажигания

Индуктивное формирование сигнала в бесконтактной транзисторной системе зажигания накоплением энергии в индуктивности

В результате вращения ротора датчика управляющих импульсов изменяется магнитное поле и в индукционной обмотке (статоре) создается представленное на рисунке а, б переменное напряжение. При этом напряжение увеличивается по мере приближения зубцов ротора к зубцам статора. Положительный полупериод напряжения достигает своего максимального значения, когда расстояние между зубцами статора и ротора минимальное. При увеличении расстояния магнитный поток резко меняет свое направление и напряжение становится отрицательным.

Рисунок. Датчик управляющих импульсов по принципу индукции
а) Технологическая схема

1. Постоянный магнит
2. Индукционная обмотка с сердечником
3. Изменяющийся воздушный зазор
4. Ротор датчика управляющих импульсов

б) временная характеристика переменного напряжения, индуктируемого датчиком управляющих импульсов tz = момент зажигания

В этот момент времени (tz) в результате прерывания первинного тока коммутатором инициируется процесс зажигания.

Количество зубцов ротора и статора в большинстве случаев соответствует количеству цилиндров. В этом случае ротор вращается с уменьшенной вдове частотой вращения коленчатого вала. Пиковое напряжение (± U) при низкой частоте вращения составляет прибл. 0,5 В, при высокой — прибл. до 100 В.

Момент зажигания можно проконтролировать только при работающем двигателе, поскольку без вращения ротора изменение магнитного поля не происходит и в результате не создается сигнал.

Преимущества бесконтактной системы зажигания

Использование бесконтактной системы зажигания на автомобиле позволило повысить мощность, добиться более качественного сгорания горючей смеси, что не только позволило снизить расход, но и уменьшить выброс вредных веществ в атмосферу.

Устройство бесконтактной системы зажигания

1 — Свечи зажигания>;>распределитель>;>катушка зажигания>;>генератора.

Бесконтактная система состоит из следующих элементов:

• источник питания;
• выключатель зажигания
• датчик импульсов;
• транзисторный коммутатор;
• катушка зажигания;
• распределитель
• свечи зажигания.

Общее устройство бесконтактной системы зажигания напоминает строение контактной системы зажигания. Распределитель соединяется со свечами и катушкой зажигания при помощи высоковольтных проводов. Также в бесконтактной системе имеется датчик импульсов и транзисторный коммутатор.

Датчик импульсов служит для создания электро- импульсов низкого напряжения. Различают несколько датчиков импульсов: датчик Холла, индуктивный датчик и оптический.

В бесконтактной системе зажигания свое применение нашел датчик Холла (где под воздействием магнитного поля возникает поперечное напряжение в пластине проводника). Датчик Холла имеет не сложную конструкцию и состоит из постоянного магнита, полупроводниковой пластины, микросхемы и обтюратора (стального экрана).

В стальном экране имеется отверстие, через которое датчик пропускает магнитное поле, вследствие чего в полупроводниковой пластине возникает напряжение. Стальной экран, в свою очередь, не пропускает магнитное поле, и напряжение на полупроводниковой пластине не возникает. Такое своеобразное чередование прорезей в стальном экране содействует созданию импульсов низкого напряжения.

Датчик распределитель — это устройство, в котором объединены датчик импульсов с распределителем. Датчик-распределитель напоминает прерыватель-распределитель, и также как он приводится в действие от коленчатого вала.

Транзисторный коммутатор предназначен для прерывания тока в первичной обмотке катушки зажигания в моменты сигналов датчика импульсов. Прерывание тока происходит за счет срабатывания выходного транзистора.

Как работает бесконтактная система зажигания

Датчик-распределитель приводится в действие от вращения коленчатого вала, формируя импульсы низкого напряжения, которые передает на транзисторный коммутатор. Коммутатор, в свою очередь создает импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания. Когда ток прерывается, индуцируется ток высокого напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания, после чего ток высокого напряжения подается на центральный контакт распределителя. В зависимости от порядка работы цилиндров двигателя ток высокого напряжения распределяется по проводам высокого напряжения на свечи зажигания. Свечи зажигания осуществляют воспламенение горючей смеси.

Когда число оборотов коленчатого вала растет, за регулировку угла опережения зажигания отвечает центробежный регулятор опережения зажигания. При изменении режимов работы двигателя регулирование угла опережения зажигания производится вакуумным регулятором опережения зажигания.

Печатные платы для сборки

Для малого потребления тока была выбрана КМОПовская микросхема КР561ЛЕ5 и стабилизатор на светодиодах. КР561ЛЕ5 работает начиная с 3 В и с очень малым (15 uA) током, что является важным для данной схемы.

Компаратор на элементах: DD1.1, DD1.2, R1, R2 служит для более чёткого реагирования на уровень нарастающего напряжения после индукционного датчика и для устранения реакции на помехи. Формирователь импульса запуска на элементах: DD1.3, DD1.4, R3, C1 нужен для формирования нужной длительности импульса, для хорошей работы импульсного трансформатора, чёткого отпирания тиристора и для всё той же экономии тока питания схемы.

Импульсный трансформатор Т1 служит также для развязки от высоковольтной части схемы. Ключ выполнен на транзисторной сборке К1014КТ1А — он формирует хороший импульс, с крутыми фронтами и достаточным током в первичной обмотке импульсного трансформатора, что обеспечивает, в свою очередь, надёжное отпирание тиристора. Импульсный трансформатор изготовлен на ферритовом кольце 2000НМ / К 10*6*5 с обмотками по 60-80 витков провода ПЕВ или ПЕЛ 0.1 — 0.12 мм.

Стабилизатор напряжения на светодиодах был выбран по причине очень малого начального тока стабилизации, что ещё вносит свой вклад в экономию тока потребления схемы, но, при этом, чётко стабилизирует напряжение на микросхеме на уровне 9 В (1.5 В один светодиод) и ещё служит дополнительно световым индикатором наличия напряжения с магнеты, в схеме.

Стабилитроны VD13, VD14 служат для ограничения напряжения и включаются в работу только при очень больших оборотах двигателя, когда экономия питания не очень важна. Желательно намотать такие катушки в магнете, чтобы эти стабилитроны включались только на самой верхушке, только на самом максимально возможном напряжении (в последней модификации стабилитроны не устанавливались, т.к. напряжение итак никогда не превышало 200 В). Две ёмкости: С4 и С5 для увеличения мощности искры, в принципе схема может и на одной работать.

Важно! Диод VD10 (КД411АМ) подбирался по импульсным характеристикам, другие очень грелись, не выполняли в полной мере свою функцию защиты от обратного выброса. К тому же через него идёт обратная полуволна колебания в катушке зажигания, что увеличивает длительность искры почти в два раза.

Ещё эта схема показала нетребовательность к катушкам зажигания – ставились любые какие были под рукой и все работали безупречно (на разные напряжения, под разные системы зажигания — прерывательные, на транзисторном ключе).

Резистор R6 предназначен для ограничения тока тиристора и для его чёткого запирания. Его подбирают в зависимости от используемого тиристора так, чтобы ток через него не мог превысить максимальный для тиристора и, самое главное, чтобы тиристор успевал запираться после разряда ёмкостей С4, С5.

Мостики VD11, VD12 выбираются по максимальному напряжению с катушек магнеты.

Катушек, заряжающих ёмкости для высоковольтного разряда, две (это решение также гораздо экономичнее и эффективнее чем преобразователь напряжений). Такое решение пришло потому, что катушки имеют разное индуктивное сопротивление и их индуктивные сопротивления зависят от частоты вращения магнитов, т.е. и от частоты вращения вала. Эти катушки должны содержать разное количество витков, тогда на малых оборотах будет работать в основном катушка с большим количеством витков, а на больших с малым, так как увеличение наводимого напряжения с увеличением оборотов будет падать на увеличивающемся индуктивном сопротивлении катушки с большим количеством витков, а на катушке с малым количеством витков напряжение растёт быстрее, чем её индуктивное сопротивление. Таким образом всё друг друга компенсирует и напряжение заряда ёмкостей в определённой степени стабилизируется.

Обмотка для зажигания в мопеде «Верховина-6» перематывается так:

1. вначале замеряется напряжение на экране осциллоскопа с этой обмотки. Осциллоскоп нужен для более точного определения максимального амплитудного напряжение на обмотке, так как обмотку близко от максимума напряжения закорачивает прерыватель и тестер покажет некое заниженное действующее значение напряжение. Но ёмкости будут заряжаться до максимального амплитудного значения напряжения, да ещё и полным (без прерывателя) периодом.
2. после, сматывая обмотку, надо посчитать количество её витков.
3. разделив максимальное амплитудное напряжение обмотки на число её витков получаем сколько вольт даёт один виток (вольт/виток).
4. разделив необходимые для нашей схемы напряжения на полученный (вольт/виток) получим количество витков, которые необходимо будет намотать для каждого из нужных напряжений.
5. наматываем и выводим на клемник. Обмотка освещения остаётся прежней.

Используемые в схеме детали

Микросхема КР561ЛЕ5 (элементы 2 ИЛИ НЕ); интегральный ключ на МОП-транзисторе К1014КТ1А; тиристор ТС112-10-4; выпрямительные мосты КЦ405 (А,Б,В,Г), КЦ407А; диоды импульсные КД 522, КД411АМ (очень хороший диод, другие греются или работают гораздо хуже); светодиоды АЛ307 или другие; конденсаторы С4,С5 – К73-17/250-400В, остальные любого типа; резисторы МЛТ. Схема и описание — ПНП

Разберем отличия контактного от бесконтактного зажигания:

Преимущества бесконтактного зажигания:

• так как в распределителе нет контактной группы, искрообразование происходит четко;
• высокий срок эксплуатации катушки;
• при средних оборотах мотора БСЗ создает искру в 4 раза мощнее, чем контактное зажигание. Это особенно полезно, если свечи загрязнились, так как искра все равно будет вырабатываться;
• отлично выполняет свои функции даже в мороз;
• если напряжение в электросети низкое, то искрообразование все равно будет происходить;
• благодаря мощной стабильной искре свечей, воспламенение топливно-воздушной смеси происходит быстрее;
• если установлен БСЗ, то уменьшается расход топлива и повышается мощность мотора;
• улучшается динамика разгона автомобиля;
• БСЗ легче обслуживать, потому что в устройстве нет подвижных деталей.

Переделка катушки зажигания

Для переделки катушки зажигания Б114 ее разбирают. Перед разборкой, чтобы было легче развальцевать металлический стакан, снимают напильником фаску по его краю. После этого, осторожно, чтобы не повредить пластмассовую крышку, развальцовывают край металлического стакана, вынимают катушку и резиновое уплотнительное кольцо. С первичной обмотки, расположенной поверх вторичной, сматывают верхний слой (35 витков). Оставшиеся витки необходимо надежно укрепить петлей из тесьмы. Поверх обмотки следует уложить 2—3 слоя бумаги и обмотать сверху нитками.

Для обеспечения оптимальной индуктивности рассеяния сечение стержневого магнитопровода катушки зажигания надо уменьшить в 2,5 раза (оставить 10 пластин). Эти пластины обертывают несколькими слоями бумаги и плотно вставляют в катушку.
Затем катушку зажигания собирают, при необходимости в стакан добавляют трансформаторного масла и снова завальцовывают. Перед завальцовкой крышку катушки следует прижать, например, струбциной.

У катушек зажигания Б117, Б115 надо также оставить 10 пластин, а первичную обмотку следует удалить и намотать другую проводом ПЭВ-2 диаметром 1,2 мм. Число витков — 100; их укладывают в три слоя. Обмотку следует надежно закрепить; расстояние по поверхности изоляции между ее крайними витками и магнитопроводом не должно быть менее 15 мм.

Перед налаживанием блока особое внимание следует уделить проверке цепи управления тринистором и подключению источника питания. Полярность подключения первичной обмотки катушки зажигания Б114 особой роли не играет. Однако, если катушку зажимом «К» подключить к плюсовому выводу источника питания, то запас по пробивному напряжению будет выше на 10… 15 % и произойдет изменение полярности высоковольтных импульсов. У катушек Б117, Б115 общую точку соединения обмоток рекомендуется подключать к плюсовому проводу питания. С такими катушками общая длительность искрового разряда уменьшается до 3,4…3,7 мс, а скорость нарастания высоковольтного импульса увеличивается до 600 В/мкс.

Для налаживания блока зажигания требуется регулируемый источник питания с напряжением до 15 В на ток нагрузки не менее 2 А. Выходные зажимы источника питания следует зашунтировать батареей конденсаторов с общей емкостью не менее 15 000 мкФ. Налаживают устройство при напряжении питания 14 В. Испытательный искровой промежуток в цепи вторичной обмотки катушки зажигания должен быть равен 7…8 мм. Вместо прерывателя подключают микропереключатель. Параллельно накопительному конденсатору С5 включают вольтметр постоянного тока на напряжение не менее 120 В и с током полного отклонения стрелки не более 100 мкА.

После включения питания микропереключателем подают одиночные запускающие импульсы. В искровом промежутке должна проскакивать мощная искра. При этом напряжение на накопительном конденсаторе С5 должно быть в пределах 100…105 В, его устанавливают подстроенным резистором R5. Если напряжение превышает 110 В и его не удается уменьшить, то следует проверить подключение обмоток трансформатора Т1 По окончании налаживания печатную плату и внутреннюю поверхность корпуса блока рекомендуется покрыть лаком.

Блок зажигания устанавливают на автомобиле в двигательном отсеке. Конденсатор, установленный на корпусе прерывателя, следует отключить. Проводники, соединяющие блок с бортовой сетью автомобиля, должны иметь сечение не менее 1,5 мм и минимальную длину.

Для более полной передачи энергии на свечи зажигания при большой частоте вращения коленчатого вала двигателя (свыше 3000 мин-1) рекомендуется доработать пластину ротора (бегунка) распределителя зажигания [5].

Схема зажигания на принципе заряда накопительного конденсатора

Емкость в этой конструкции заряжается от стабильного по амплитуде обратного выброса блокинг-генератора. Амплитуда этого выброса почти не зависит от напряжения аккумуляторной батареи и числа оборотов коленчатого вала и поэтому энергии искры всегда достаточно для воспламенения топлива.

Схема зажигания выдает потенциал на накопительном конденсаторе в диапазоне 270 — 330 Вольт при падении напряжения на аккумуляторе до 7 вольт. Предельная частота срабатывания около 300 импульсов в секунду. Потребляемый ток около двух ампер.

Схема зажигания состоит из ждущего блокинг-генератора на биполярном транзисторе, трансформатора, цепи формирования импульсов C3R5, накопительной емкости С1, генератора импульсов на тиристоре.

В начальный момент времени, когда контактные S1 замкнуты, транзистор заперт, а емкость С3 разряжена. При размыкании контакта конденсатор будет заряжаться по цепи R5, R3.

Импульс тока заряда запускает блокинг-генератор. Передний фронт импульса с вторичной обмотки трансформатора запускает тиристор КУ202, но, так как емкость С1 предварительно не была заряжена, на выходе устройства искра отсутствует. С течением времени, под действием коллекторного тока транзистора осуществляется насыщение сердечника трансформатора и поэтому блокинг-генератор вновь окажется в ждущем режиме.

При этом на коллекторном переходе формируется выброс напряжения, который трансформируется в в третьей обмотке и через диод зарядит емкость С1.

При повторном размыкании прерывателя в устройстве происходит тот же алгоритм с той лишь разницей, что открывшийся передним фронтом импульса тиристор подсоединит уже заряженную емкость к первичной обмотке катушки. Ток разряда конденсатора С1 индуцирует во вторичной обмотке высоковольтный импульс.

Первый диод используется для исключения паразитных колебаний в контуре. Радиокомпоненты С2, R2 дифференцируют импульсы блокинг-генератора, а защитный диод применяется от перенапряжение во время действия выброса.

Диод V5 защищает базовый переход транзистора. Стабилитрон предохраняет V6 от пробоя, если блок включен без бобины либо без свечи. Конструкция нечувствительна к дребезжанию контактных пластин прерывателя S1.

Трансформатор изготавливается своими руками на магнитопроводе ШЛ16Х25. Первичная обмотка содержит 60 витков провода ПЭВ-2 1,2, вторичная 60 витков ПЭВ-2 0,31, третья 360 витков ПЭВ-2 0,31.

Схема электронного зажигания на двух транзисторах

Мощность искры в этой конструкции зависит от температуры биполярного транзистора VT2, которая на горячем двигателе снижается, а на холодном наоборот, тем самым, существенно облегчая запуск. В момент размыкания и замыкании контактов прерывателя импульс следует через конденсатор С1, кратковременно отпирая оба транзистора. При запирании VT2 появляется искра.

Емкость С2 сглаживает импульсный пик. Сопротивления R6 и R5 ограничивают максимум напряжения на коллекторном переходе VT2. При разомкнутых контактах оба транзистора закрыты, при длительно замкнутых контактах ток идущий через емкость С1 постепенно снижается. Транзисторы плавно закрываются, защищая катушку зажигания от перегрева. Номинал резистора R6 подбирается для конкретной катушки(на схеме он показан для катушки Б115), для Б116 R6 = 11 кОм.

Как видите на рисунке выше печатная плата устанавливается поверх радиатора. Биполярный транзистор VT2 через термопасту и диэлектрическую прокладку установлен на радиатор.

Контактно транзисторная схема зажигания

Эта конструкция позволяет формировать искру с большой длительностью, поэтому процесс сгорания топлива в автомобиле становится оптимальным.

Схема зажигания состоит из триггера Шмитта на транзисторах V1 и V2, развязывающих усилителей V3, V4 и электронного транзисторного ключа V5, коммутирующего ток в первичной обмотке катушки зажигания.

Триггер Шмитта формирует коммутирующие импульсы с крутым фронтом и спадом при замыкании или размыкании контактов прерывателя. Поэтому в первичной обмотке катушки зажигания увеличивается скорость прерывания тока и возрастает амплитуда высоковольтного напряжения на выходе вторичной обмотки.

В результате улучшаются условия формирования искры в свече, что способствует процессу улучшения запуска автомобильного двигателя и более полному сгоранию горючей смеси.

Транзисторы VI, V2, V3 — КТ312В, V4 — КТ608, V5 — КТ809А. Емкость С2 — с рабочим напряжением не ниже 400 В. Катушка типа Б 115, применяемая в легковых автомобилях.

Печатную плату изготовил в соответствии с рисунком по технологии ЛУТ.

Транзисторная схема электронного зажигания «Делько-Реми»

В этой системе энергия, расходуемая на искрообразование, копится в магнитном поле катушки зажигания. Система может быть смонтирована на любом карбюраторном двигателе с бортовой сетью автомобиля +12 В. Устройство состоит из транзисторного коммутатора, построеного на мощном германиевом транзисторе, стабилитроне , резисторах R1 и R2, отдельных добавочных сопротивлениях R3 и R4, двухобмоточной катушки зажигания и контактов прерывателя.

Мощный германивый транзистор Т1 работает в ключевом режиме с нагрузкой в коллекторной цепи, в роли которой служит первичная обмотка катушки зажигания. При включенном замке зажигания и разомкнутых контактах прерывателя транзистор заперт, так как ток в базовой цепи стремится нулю.

Во время замыкания контактов прерывателя в базовой цепи германиевого транзистора начинает течь ток величиной 0,5- 0,7 А, задаваемый сопротивлением R1, R2. Когда транзистор полностью отпирается, внутреннее сопротивление его резко снижается, и по первичной цепи катушки течет ток, нарастающий по экспоненте. Процесс нарастания тока практически не отличается от аналогичного процесса классической системы зажигания.

При очередном размыкании контактов прерывателя движение базового тока притормаживается, и транзистор закрывается, что приводит к резкому падению номинала тока через первичную обмотку. Во вторичной обмотке катушки зажигания генерируется высокое напряжение U2макс которое через распределитель поступает на свечу зажигания. Затем процесс повторяется.

параллельно с появлением высокого напряжения на вторичной обмотке в первичной обмотке катушки индуцируется ЭДС самоиндукции, которая ограничивается стабилитроном.

Сопротивление R1 исключает обрыв базовой цепи транзистора при разомкнутых контактах прерывателя. Сопротивление R4 в эмиттерной цепь является токовым элементом обратной связи, снижая время переключения и улучшающим ТКС транзистора Т1. Сопротивление R3 (совместно с R4) ограничивает ток протекающий через первичную цепь катушки зажигания.

Отличительной особенностью данной системы зажигания является возможность работы с большими величинами тока разрыва, который коммутируется мощным транзистором и может доходить до 7-8 А на холостых оборотах двигателя. Так как контакты прерывателя подсоединены в цепь управления транзистором и работают на чисто активвидимой эрозии контактов. Поэтому в транзисторной системе зажигания искрогасительная емкость С1, шунтирующая контакты прерывателя, не нужна.

Отсутствие этой емкости увеличивает скорость исчезновения магнитного потока в катушке и увеличивает индуцируемое вторичной обмоткой напряжение U2макс по сравнению с классической системой зажигания. Помимо этого, значительный рост первичного тока позволяет в транзисторной системе зажигания снизить индуктивность первичной обмотки катушки зажигания при сохранении или увеличении энергетического баланса. Вот поэтому с ростом числа оборотов коленчатого вала двигателя вторичное напряжение падает в этой системе значительно меньше, чем в привычной нам, батарейной системе зажигания. Стабилитрон Д1 имеет напряжение стабилизации около 80 В. Сопротивления R1, R2 изготовляются из проволоки высокого сопротивления и рассчитаны на ток 1 А. Проволочные сопротивления R3, R4 должны быть рассчитаны на ток величиной 8 А.

Схема транзисторного зажигания для мотоцикла

Конструктивно устройство состоит из трех блоков: двух одинаковых — коммутаторов на базе транзисторных ключей и блока коммутации, являющегося согласующим элементом для блоков коммутаторов.

Схема, установленная к стандартной системе контактного зажигания, имеет следующие преимущества:

• не обгорают контакты прерывателя;
• предусмотрена схема защиты катушки зажигания от возможного сгорания в результате длительного включения зажигания без вращения двигателя;
• искра формируется в колебательном режиме, другими словами формируется несколько коротких импульсов, что улучшает качество сгорания паров бензина в цилиндрах ДВС.

Рассмотрим работу схемы электронного зажигания:

При замыкании и размыкании контактов прерывателя SK импульс проходит через С1, кратковременно открывая VT1, VT2 и VT3. При закрывании VT3 возникает искра. С3 немного сглаживает пик импульса высокого напряжения появляющегося между коллектором и эмиттером VT3, защищая его от пробоя. Когда в результате самоиндукции катушки зажигания и заряда С3 напряжение между коллектором и эмиттером достигнет порядка 230 вольт, происходит первичный пробой диода VD3. В результате этого, ток снова пойдёт через первичную обмотку катушки. С3 обеспечивает кратковременную задержку закрывания диода VD3, позволяя насытиться катушке зажигания. Когда диод закрывается, возникает вторая искра, которая немного слабее первой. Процесс образования искры имеет затухающий характер, может повториться несколько раз, и зависит от напряжения пробоя диода VD3 и емкости конденсатора С3. Длительность каждого импульса искрообразования короче, чем один импульс стандартной системы зажигания, а общая длительность пачки импульсов зажигания больше. В результате этого происходит многократное воспламенение паров топлива, без уменьшения срока службы свечей зажигания. Топливо сгорает лучше, уменьшается нагар свечей, что в свою очередь снижает расход бензина.

В случае длительно замкнутых контактов прерывателя, конденсатор С1 постепенно заряжается через замкнутые контакты, ток через конденсатор убывает, соответственно и транзисторы плавно закрываются, защищая катушку зажигания от возможного перегрева.

Элементы схемы: Резисторы – любые, на мощность не ниже указанной на схеме. Их номиналы могут отличаться от указанных на схеме на 20%, схема будет работать надёжно. Электролитические конденсаторы любого типа, на напряжение не ниже указанного на схеме. Диод VD1 — любой маломощный импульсный. Диод VD2 – любой маломощный выпрямительный. Диод VD3 используется и как защитный диод в цепи коллектор-эмиттер транзистора VT3, и как стабилитрон. Обратное напряжение пробоя диода VD3 равное 200…250 вольтам определяет скорость и амплитуду повторных импульсов зажигания, поэтому в качестве VD3 применимы мощные импульсные диоды 2Д213А, 2Д213Б, 2Д231 с любым индексом, 2Д245Б, или два последовательно соединённых 2Д213В. Возможно подобрать диод и другого типа, но с не худшими параметрами и указанным обратным напряжением. Транзистор VT1 – типа КТ361Б,В,Г, или КТ3107 с любой буквой. Транзистор VT2 – типа КТ315Б,Г,Е,Н, или КТ3102 с любой буквой. Транзистор VT3 – типа 2Т812А (КТ812А), можно использовать КТ912А, или КТ926А.

Прошу обратить внимание, что плюсовой вывод катушки не отключается от общего плюса системы зажигания, как может показаться на схеме, а лишь питание схемы осуществляется от 12 вольт, имеющимися на катушке зажигания. Разрывается только цепь «прерыватель — катушка зажигания». Как это реализуется изображено на следующих рисунках. На первом изображена стандартная схема зажигания, на втором — подключение схемы электронного зажигания.

Для подключения схемы электронного зажигания необходимо разорвать чёрный провод идущий от прерывателя к катушке зажигания. Прерыватель подключить на вход схемы электронного зажигания, а вывод катушки — к коллектору транзистора. Конденсатор висящий на прерывателе можно оставить, а лучше выкинуть, он почти не влияет на работу схемы. Никакие другие цепи «стандартного» зажигания не разрывают и не переключают. Необходимо только запитать схему зажигания: минус — это корпус авто, а плюс взять от другого контакта катушки зажигания (на рисунке — сине-чёрный провод). Все изменения изображены на рисунке красным цветом.

Вся схема собрана на маленькой плате размерами 3,5 х 5,0 см, помещённой в алюминиевый корпус размерами 4,0 х 6,5 х 2,5 см. Транзистор расположен непосредственно на корпусе через слюдяную прокладку. Важно обеспечить изоляцию коллектора транзистора от корпуса автомобиля (нуля). После сборки, для уменьшения расхода топлива, может понадобиться небольшая регулировка угла опережения зажигания.

Бесконтактная, в чем фишка?

Как вы, наверное, помните, проблемы, имеющиеся в контактных системах зажигания автомобилей, были связаны с механическими частями.

Если точнее, то от импульсов тока, возникающих при подаче напряжения на катушку зажигания, частенько обгорали контактные группы прерывателя и распределителя, да и вообще они из-за постоянного трения сильно подвергались физическому износу. Эти проблемы частично были решены в контактно-транзисторном варианте, но всё же до идеала ещё было далеко.

Новым шагом на пути решения проблем стала бесконтактная система. В ней разработчики решили полностью отказаться от контактного прерывателя и заменили его новым узлом — бесконтактным датчиком. О том, какую именно роль выполняет данное устройство, читайте далее.

Бесконтактный датчик: кто таков и чем полезен?

На самом деле бесконтактная система зажигания принцип работы которой мы сегодня рассматриваем, конструктивно не сильно отличается от своих предшественников.

Алгоритм функционирования остался прежним, но она напрочь лишилась каких-либо механических контактов в низковольтной части. Чтобы разобраться с тем, как всё работает, давайте взглянем на устройство бесконтактной системы. Она состоит из таких элементов:

• аккумуляторная батарея и генератор;
• замок зажигания;
• датчик импульсов;
• транзисторный коммутатор;
• катушка зажигания;
• распределитель;
• регуляторы угла опережения зажигания;
• свечи.

Как Вы могли заметить, многие из этих элементов уже знакомы нам. Принципиально новым в списке узлов бесконтактной системы зажигания является датчик импульсов, который заменил собой прерыватель, присутствующий как в классической контактной схеме, так и в её более совершенном транзисторном варианте.

Он при помощи специального элемента отслеживает частоту вращения коленвала мотора. В роли такого элемента может быть датчик Холла (наиболее распространённый вариант), который генерирует электрические импульсы в зависимости от изменения магнитного поля, оптический датчик или индуктивный.

Созданные им импульсы, генерирующиеся именно в те моменты, когда нужно создать искру в свече, попадают в коммутатор.

Если Вы читали предыдущие статьи, то помните, что основу коммутатора составляет транзистор – электронный прибор, который может управлять большими токами при помощи малых.

Именно на него и воздействуют те самые электрические импульсы от датчика, а он, в свою очередь, контролирует работу катушки зажигания, которая преобразовывает низкое напряжение бортовой сети в гораздо более высокое, необходимое для образования искры (около 30 000 Вольт).

Кстати, датчик импульсов объединён в один корпус с распределителем и вместе они образуют единое устройство, которое называют датчик-распределитель.

Формирование сигнала датчиком Холла

Вторую возможность бесконтактного управления искрообразованием, возможно осуществить с помощью датчик Холла.

Датчик Холла часто используется при переоборудование системы зажигания с контактной на бесконтактную, поскольку его удается установить вместо прерывателя на подвижную пластину.

В бесконтактном датчике используется эффект Холла (названный в честь его открывателя), заключающийся в возникновение поперечной разности потенциалов в проводнике с постоянным током под действием магнитного поля. Эффект Холла особенно эффективен в специальных полупроводника. Микросхема, интегрированная в датчик Холла еще больше усиливает сигнал.

Рисунок. Эффект Холла

• Av А2 — соединения, полупроводниковый слой
• UH — напряжение Холла
• В — магнитное поле (плотное)
• Iv — постоянный ток питания

При вращении экрана с прорезями (обтюратора) магнитное поле периодически воздействуют на датчик Холла. Если между магнитными направляющими обтюратор открыт (так называемые прорези), индуктируется напряжение Холла. Если в воздушном зазоре между магнитными направляющими обтюратор закрыт, то линии магнитного поля не могут воздействовать на датчик Холла и напряжение близко к нулю (Небольшие поля рассеяния полностью подавить нельзя). Благодаря характеристике напряжения Холла снова присутствует сигнал для искрообразования.

Рисунок. Принцип

1. Обтюратор с шириной b
2. Постоянный магнит
3. Микросхема Холла
4. Воздушный зазор

Количество прорезей соответствует в большинстве случаев количеству цилиндров, а обтюратор вращается вместе с ротором распределителя зажигания с уменьшенной вдвое частотой вращения коленчатого вала. Для регулирования опережения зажигания пластина, на которой закреплен датчик Холла, механически передвигается по уже знакомому принципу. Искрообразование происходит при включении датчика Холла (t2), то есть как только прорезь позволит линиям магнитного поля воздействовать на датчик Холла. В данном случае настройку зажигания можно выполнять при неработающем двигателе (соблюдайте информацию производителя!).

Рисунок. Характеристика напряжения Холла

Выбор БСЗ

При покупке нового БСЗ следует обратить внимание на наличие составляющих всего комплекта. В заводском комплекте должно быть:

1. 1. Трамблер (главный распределитель). Шифр для двигателей 1.5 и 1.6 — 38.37061. Для двигателей 1.3 номер будет 38.3706–01, потому что высота блока 1.3 мотора ниже, а вал трамблера короче.
   2. Коммутатор с номером 36.3734 или 3620.3734.
   3. Высоковольтная катушка (бобина). Маркировка 27.3705
   4. Тонкие провода с разъемами.

По внешнему виду очень похож комплект БСЗ для машины ВАЗ 2121 «НИВА». Но лучше не ставить этот комплект на Ваз 2107 или на Ваз 2106, потому как характеристики «шестерки» и «семерки» сильно отличаются от «нивы». Марки трамблера для Нивы: 3810.3706 или 38.3706–10.

Лучшим производителем электронной системы зажигания для старых авто ВАЗ является компания «СОАТЭ». База производственной мощности находится в городе Старый Оскол. По отзывам автовладельцев классических моделей БСЗ СОАТЭ отличный вариант.

Преимущества и недостатки БСЗ

Бесконтактное зажигание ставится на большинство новых машин и некоторые иномарки старше 15 лет. Даже если на авто не стоит электронная система зажигания, то монтаж и её настройка не вызывают сложностей даже у начинающих мастеров.

В обычном варианте зажигания достаточно часто выходит из строя контактная пара, что доставляет владельцу транспортного средства массу неудобств. В электронных системах такой недостаток исключён, благодаря чему устройство более надёжно и стабильно в работе.

Бесконтактное зажигание хорошо справляется со своей задачей даже при влажной и холодной погоде, что является несомненным плюсом по сравнению с контактным.

Более современная конструкция совместима со всеми марками и моделями авто, поэтому переоборудование может выполняться на всех машинах.

Среди преимуществ электронной системы специалисты отмечают три основных параметра.

1. Возможность более эффективного использования свечей. Так как электричество подаётся на первичную обмотку через коммутатор, то на вторичной обмотке катушки можно получить значительно большее напряжение. Мощная искра обеспечивает стабильный поджиг смеси даже в движках с высокой компрессией. Так как контакты отсутствуют, то они не пригорают, благодаря чему в процессе эксплуатации БСЗ не происходит снижение мощности искры.
2. Экономность. Благодаря электромагнитному импульсному создателю, пришедшему на замену контактной группы, импульсы имеют более стабильные и лучшие характеристики. Двигатель, оборудованный электронной системой зажигания, имеет более высокие показатели мощности при том, что расход топлива может снижаться в среднем на 1 литр на 100 км. Также импульсный создатель гарантирует стабильность работы при различных оборотах мотора.
3. Более редкое обслуживание. В отличие от КСЗ, которую рекомендуется обслуживать каждые 5 — 7 тысяч км, электронное оборудование менее подвержено поломкам и не нуждается в частой регулировке. Бесконтактную систему в среднем нужно обслуживать каждые 10 — 12 тысяч км. Чаще всего регламентные работы предполагают смазывание трамблера. Иногда может потребоваться замена отдельных деталей, но их неисправности встречаются достаточно редко.

Также автолюбители отмечают и другие плюсы, которые, по их мнению, играют важную роль при выборе системы зажигания. Бесконтактное электронное зажигание потребляет минимальное количество электричества в заведённом состоянии, что существенно экономит заряд аккумулятора. Для работы системы требуется гораздо меньшее количество тока, благодаря чему авто заведётся даже при полностью разряженном аккумуляторе «с толкача».

Среди недостатков зажигания можно отметить некачественные коммутаторы. Очень часто встречаются случаи, когда коммутатор отечественного производства выходил из строя всего через несколько тысяч километров после установки, поэтому не стоит экономить на всех деталях системы.

Качественные комплектующие — залог надёжной и долговечной работы БСЗ.

Ещё одной деталью, которая чаще всего выходит из строя, является реле холостого хода. Запчасть не подлежит ремонту, поэтому её приходится менять при поломке. Так как в установленных на заводе бесконтактных системах чаще всего используются не совсем качественные детали, то многие автомастера рекомендуют сразу заменить некоторые части зажигания:

• датчик Холла;
• коммутатор;
• катушка (читайте также, как проверить катушку зажигания>);
• бегунок;
• крышка трамблера.

В некоторых случаях целесообразно установить блоки зажигания для электронных систем.

Из чего состоит БСЗ?

Бесконтактное зажигание включает в себя небольшое количество деталей, благодаря чему снижается вероятность выхода из строя каждой из них. Система состоит из:

1. Источника питания. Во всех автомобилях им является аккумуляторная батарея.
2. Выключатель зажигания и стартера. Деталь необходима для правильного распределения времени работы устройства.
3. Катушка зажигания. Преобразовывает низковольтный ток от аккумулятора в высоковольтный, благодаря чему обеспечивается стабильная работа авто.
4. Транзисторный коммутатор. Отвечает за прерывание поступления электрического тока на катушку.
5. Датчик зажигания. Фиксирует перемены в магнитном поле.
6. Распределительный датчик. Датчик объединён с импульсным, который бывает нескольких видов. Импульсный датчик чаще всего представлен датчиком Холла, но также существуют ещё две разновидности — индуктивный и оптический.
7. Свечи.

Что понадобится для монтажа бесконтактной системы?

Установка зажигания требует минимальной подготовки, благодаря чему монтаж может произвести каждый желающий. Для проведения монтажных работ понадобятся:

• ключи под номерами 8, 10 и 13;
• крестовидная отвёртка;
• дрель с комплектом насадок;
• саморезы различной длины.

Эти инструменты понадобятся в процессе монтажа, но под рукой также стоит иметь и другие гаечные ключи, а также плоскогубцы, отвёртку с набором бит.

Процесс установки БСЗ

В первую очередь необходимо снять клемму с аккумулятора для предотвращения замыкания системы. Бесконтактное зажигание на ВАЗ-2106 предполагает монтаж в несколько этапов. Нет разницы, с какой части системы начинать замену. Можно начать с переустановки с переустановки трамблера:

1. В первую очередь необходимо демонтировать высоковольтные провода.
2. Вращая коленчатый вал, нужно поставить бегунок в перпендикулярное положение по отношению к оси мотора. Мастера рекомендуют поставить отметку расположения трамблера (средней метки). Данная процедура облегчит последующую установку и корректировку работы БСЗ.
3. Демонтировать крепеж трамблера и снять деталь.
4. Установить новую запчасть, а бегунок поставить в положение в соответствие с ранее проставленными метками.
5. Далее надевается крышка трамблера и устанавливаются провода.

Далее можно приступить к замене катушки. Манипуляция достаточно простая, но необходимо придерживаться правильного расположения контактов. При расположении контактов с другой стороны необходимо перевернуть деталь. В последнюю очередь лучше переустановить коммутатор. Деталь монтируется при помощи саморезов. Обязательным условием выступает прислонение радиатора к кузову автомобиля. После того, как вся система собрана, необходимо тщательно проверить все электрические соединения и соответствие расположения деталей согласно схеме.

Какие инструменты нужны для установки бесконтактного зажигания

Для того чтобы выполнить данную процедуру успешно, требуется использование определенных инструментов. Здесь идет речь про:

1. Гаечные ключи.
2. Отвертки крестового типа.
3. Дрель, а также сверло по металлу.
4. Саморезы.

Как установить электронное зажигание: алгоритм действий

В целом, если человеком будет подробно изучена схема подключения электронного зажигания, то каких-либо сложностей при выполнении работ не возникнет. Безусловно, в этом вопросе рекомендуется иметь опыт в вопросе ремонта и модернизации своего автомобиля.

Итак, установка производится только после того, как была выполнена процедура регулировки трамблера.

Алгоритм действий следующий:

1. Изначально осуществляется демонтаж крышки трамблера.
2. Далее, мастеру нужно снять электропровода, которые размещены на крышке.
3. После этого выставляется направление резистора.
4. Далее выполняется отключение проводов, соединяющих трамблер и катушку. При помощи ключа выкручивается гайка фиксирующая трамблер и производятся работы по демонтажу.
5. После этого необходимо выполнить установку нового трамблера.
6. Как только он был установлен, его необходимо закрепить.
7. Далее выполняется подсоединение электрических проводов.
8. После выполняется замена катушек, так как «родные» не подходят к тем, которые используются на системе электрического типа.
9. На финальном этапе производится монтаж коммутатора и проверяется правильность подключения проводов.
10. Как только вы убедились в правильности выполнения работы, необходимо установить защитную крышку.

Как гарантированно выполнить процедуру верно

Нередко, у владельцев «классических» автомобилей ВАЗ, которые решили самостоятельно выполнить установку и регулировку бесконтактного зажигания, возникают определенные вопросы, которые касаются выполнения этой процедуры. Это объясняется нехваткой опыта в данном вопросе. Именно поэтому перед тем как осуществить процедуру демонтажа «родной» системы, а послу установку бесконтактной, следует изучить схему подключения бесконтактного зажигания. В том случае если пренебречь данной процедурой, то скорее всего, у вас возникнут сложности еще на этапе выполнения демонтажа старой системы. В худшей же ситуации, может произойти то, что определенные технические узлы просто-напросто будут повреждены и ремонт будет стоить достаточно дорого.

Именно поэтому, если вы не уверены в том, что установка и настройка бесконтактного зажигания может быть выполнена вами самостоятельно, рекомендуется обратиться за помощью к профессиональным мастерам, специализирующимся на этом вопросе. Стоит сказать, что на сегодняшний день услуги по установке подобных систем являются распространенными и, как правило, предоставляются в каждом сервисном центре. При этом в данном вопросе также необходимо быть предельно внимательным.

Стоит признать, что «классические» автомобили ВАЗ являются уже устаревшими и с вопросом установки системы зажигания обращаются все реже. Поэтому вы можете столкнуться с ситуацией, когда мастер длительное время работающий на СТО, никогда ранее не сталкивался с этой процедурой.

Отметим, что при поиске специалистов рекомендуется отдавать предпочтение в пользу тех которые имеют опыт работы и знают, как правильно выполнять процедуру, чтобы авто работало как нужно. При правильно выполненной работе, вы сразу же заметите, что автомобиль стал без проблем заводиться в холодное время года, а расход бензина в значительной степени сократился.

Установка бесконтактного зажигания – это максимально верное решение, которое позволит сделать работу транспортного средства лучше, а также поспособствовать в экономии денежных средств на приобретении топлива для авто.

Основные различия традиционной и бесконтактной систем зажигания

При работе бензинового двигателя искрообразование (то есть подача высокого напряжения на свечу) происходит в момент, когда осуществляется размыкания низковольтной цепи питания катушки зажигания. В традиционной системе в качестве такого «выключателя» выступают контакты механического прерывателя, которые периодически размыкаются при соприкосновении с кулачками вращающегося ротора трамблера.

Именно этот узел и был заменен при переходе на бесконтактную систему. Управляющий сигнал в ней формируется специальным сенсором (индуктивным, оптическим или датчиком Холла), установленным под крышкой распределителя. Электрический импульс поступает на полупроводниковый коммутатор, который и осуществляет управление первичной обмоткой катушки зажигания.

На заметку! В полной мере назвать систему зажигания большинства современных автомобилей (средней ценовой категории) бесконтактной все-таки нельзя. Дело в том, что контакты, установленные в крышке распределителя, все равно участвуют в процессе искрообразования, ведь, именно, через них и бегунок высокое напряжение подается на свечи.

Преимущества и недостатки бесконтактной системы зажигания

Несмотря на то, что бесконтактная система зажигания (БСЗ) стоит дороже (это, пожалуй, ее единственный недостаток) по сравнению с традиционной, именно ее применяют сейчас во всех современных автомобилях. Лучшее искрообразование в БСЗ обусловлено тем, что за счет применения полупроводникового коммутатора уменьшаются потери энергии на первичной обмотке катушки, а это, в свою очередь, ведет к увеличению напряжения на вторичной. В результате происходит более полное сгорание топливно-воздушной смеси в цилиндрах двигателя. Отсюда и все вытекающие достоинства бесконтактной системы зажигания:

• увеличение мощности мотора;
• экономия топлива;
• улучшение динамических характеристик автомобиля;
• снижение токсичности выхлопных газов;
• уверенный запуск двигателя в условиях повышенной влажности и больших отрицательных температур;
• стабильная работа мотора при различных оборотах (вплоть до максимальных);
• увеличение срока эксплуатации свечей.

Способы переоборудования контактной системы зажигания в бесконтактную

Естественно, по дорогам нашей необъятной Родины колесит огромное количество автомобилей (как импортных, так и отечественных), оборудованных стандартной системой зажигания. Повысить эффективность и надежность ее работы – мечта любого владельца транспортного средства. В настоящее время сделать это своими руками достаточно просто. Существует два основных способа (вариант полностью самодельного устройства мы не рассматриваем) модернизации системы зажигания:

• Приобретение и установка полного комплекта бесконтактного зажигания. Хотя такой вариант тюнинга и является достаточно дорогостоящим, специалисты считают его самым «правильным» с технической точки зрения. Только полностью заменив штатную систему зажигания можно получить новую, обладающую всеми достоинствами бесконтактного искрообразования.
• Доработка «родного» трамблера, путем установки специального модуля, представляющего собой малогабаритное устройство «3 в 1» (датчик, усилитель сигнала и коммутирующий транзистор). Этот вариант модернизации является менее затратным и позволяет несколько улучшить технические характеристики традиционной системы зажигания, исключив из схемы «проблемный» механический прерыватель.

На заметку! Производители автомобильных запчастей предлагают пользователям наборы, позволяющие произвести переделку систем зажигания для различных моделей транспортных средств, в соответствии с вышеописанными вариантами.

Бюджетный вариант перехода на бесконтактную систему

Контакты механического размыкателя «подгорают» и изнашиваются, поэтому их приходится периодически чистить и регулировать зазор. Избавить владельцев классических ВАЗов (2101-2107) от этой рутинной работы позволяет установка модуля «Сонар ИК» (стоимостью 700÷900 рублей) в трамблер.

Устройство состоит из:

• оптического датчика (источника инфракрасного излучения и фотоприемника);
• усилителя электрического сигнала;
• коммутирующего транзистора.

Важно! Все вышеперечисленное смонтировано в миниатюрном влагозащищенном корпусе, что позволяет достаточно просто установить его на место штатного контактного прерывателя.

Принцип работы модуля заключается в следующем:

• При вращении ротора трамблера его кулачки периодически перекрывают световой поток оптического датчика.
• Электрические импульсы от фотоприемника усиливаются встроенной микросхемой и подаются на управляющий транзистор, который размыкает/замыкает цепь первичной обмотки катушки.

На заметку! Светодиодные индикаторы (красного и зеленого цвета) информируют о состоянии электронного коммутирующего ключа (замкнут/разомкнут).

Полностью электронные системы зажигания

Распределение напряжения происходит больше не механическим путем, а чисто электронным путем в блоке управления зажигания. В полностью электронных системах зажигания находятся две катушки зажигания первичной обмотки и две катушки зажигания вторичной обмотки в индуктивной катушке зажигания с распределителем (зажигание со стационарным распределителем вместо вращающегося).

Каждая катушка вторичной обмотки (у четырехцилиндрового двигателя) соединена с двумя свечами зажигания, это означает, что блок управления посылает управляющие сигналы всегда одновременно на две свечи.

Расположение выбрано с тем расчетом, чтобы запальная свеча второй свечи зажигания попадала в такт выпуска неработающего цилиндра. Полностью электронная система зажигания является на сегодняшний день самой распространённой системой зажигания, где обслуживание системы зажигания сведено к минимуму.

Индивидуальные катушки зажигания

Индивидуальные катушки зажигания монтируются на свече зажигания и им поэтому не нужен провод высокого напряжения от катушки до свечи зажигания.

Система с индивидуальными катушками зажигания предусматривает подачу только одного управляющего сигнала индивидуально на каждый цилиндр за рабочий цикл. Управление катушками зажигания выполняется блоком управления зажигания или блоком управления силового агрегата.

Угол опережения зажигания

Угол опережения зажигания, это угол поворота коленчатого вала между моментом зажигания и ВМТ. Если зажигание происходит перед ВМТ, то его называют ранним. Если зажигание происходит после ВМТ, то его называют поздним. Для полного сгорания топливовоздушной смеси требуется при постоянном наполнении по всему диапазону частот вращения около двух миллисекунд.

При повышении частоты вращения поршень проходит тот же путь (ход) за меньшее время. По этой причине при увеличении частоты вращения двигателя необходимо сдвигать момент зажигания в раннюю сторону. Величина угла зажигания оказывает существенное влияние на работу двигателя.

Влияет на развиваемый крутящий момент, токсичность отработавших газов, расход топлива и т. д. Два важных параметра, которые влияют на определение угла опережения зажигания: частота вращения и нагрузка на двигатель. Длительность сгорания топливовоздушной смеси является постоянной величиной, которая зависит от соотношения топлива и воздуха, а не от частоты вращения.

Чем выше частота вращения, тем раньше должен быть момент зажигания для обеспечения максимального давления в камере сгорания непосредственно за ВМТ поршня и чем выше нагрузка на двигатель, иными словами потребность в крутящем моменте, тем богаче должна быть топливовоздушная смесь, тем дольше продолжительность сгорания, и тем раньше требуется момент зажигания.

Нагрузка на двигатель определяется системой управления двигателя на основании давления в впускном коллекторе и положении дроссельной заслонки. Эти два фактора нагрузки и число оборотов двигателя позволяют определить момент зажигания. Он может варьироваться в зависимости от условий эксплуатации двигателя, например: при холодном пуске.

Момент зажигания оказывает основное влияние на давление в камере сгорания и тем самым на увеличение отдаваемой мощности. Давление взрыва подобного сгорания топливовоздушной смеси должно достигать своего максимума тогда, когда поршень только что миновал свою ВМТ.

При раннем зажигании наблюдается значительное повышение давления к камере сгорания, которое приводит к увеличению мощности. Сгорание начинается еще при недостаточном сжатии. Как результат — сгорание, сопровождается рывками и колебаниями давления после ВМТ.

Эти явления называются сильной детонацией или детонационным шумом (звонкий стук). Для приближения момента зажигания непосредственно к границе детонации на блоке цилиндров устанавливается датчик детонации, который передает информацию о сгорании, сопровождающимся рывками, на блок управления силового агрегата (PCM).

Зажигание, которое расположено совсем не далеко от ВМТ, способно отдать мощность лишь при слабом сжатии топливовоздушной смеси. Позднее зажигание приводит к снижению давления в камере сгорания и потере мощности.

Традиционная система зажигания, работающая с центробежной силой и вакуумным регулятором опережения зажигания, способна лишь в ограниченном объеме среагировать на изменение числа оборотов и нагрузки. Электронные системы зажигания определяют угол опережения зажигания на основе запрограммированных регулировочных характеристик.

Индивидуальные для каждого двигателя данные определяются путем проведения серии тестов. При этом целенаправленно оказывается влияние на снижение токсичности ОГ, мощность и расход топлива двигателя. Регулировочные характеристики зажигания у полностью электронных систем зажигания сохранены в памяти блока управления силового агрегата.

Сбои в процессе сгорания

Детонация в бензиновом двигателе наблюдается при самовоспламенении топливовоздушной смеси. Самовоспламенение приводит к молниеносному, взрывному сгоранию, причем сферические фронты пламени перемещаются по направлению друг к другу.

Горение происходит с очень высокой скоростью, что ведет к значительному повышению давления в камере сгорания. При детонации на детали кривошипно-шатунного механизма воздействуют очень высокие механические и термические нагрузки, одновременно наблюдается падение мощности.

Наряду с ненадлежащим топливом детонацию могут вызвать следующие причины: слишком раннее зажигание, неравномерное распределение смеси в цилиндре, плохой отвод тепла из-за образования масляного нагара или неисправности системы охлаждения, слишком высокая степень сжатия, например, из-за слишком тонкой прокладки головки блока цилиндров.

Другие причины детонации: калильное зажигание. Калильное зажигание — это непроизвольное воспламенение смеси до возникновения запальной искры. Это воспламенение возникает как результат соприкосновения с сильно раскаленным местом в камере сгорания. Этим раскаленным местом может выступающая кромка, электрод свечи зажигания или выпускной клапан.

Антидетонационное регулирование

У двигателей с высокой степенью сжатия максимальный КПД достигается на режиме, который граничит с детонацией. По этой причине антидетонационное регулирование работы каждого цилиндра двигателя происходит индивидуально, каждый цилиндр работает в режиме, который граничит с детонацией.

Для этого на двигатель устанавливается один или несколько датчиков детонации, улавливающих механические колебания двигателя и преобразующие их в передаваемый блоку управления силового агрегата электрическое напряжение сигнала.

При превышении напряжения сигнала от какого-либо цилиндра блок управления силового агрегата (PCM) сдвигает в позднюю сторону угол опережения зажигания в этом цилиндре на некоторую величину.

Если после этого детонация больше не регистрируется, то зажигание плавно начинает сдвигаться в раннюю сторону. Такой алгоритм делает возможным работу двигателя на границе детонации с максимальным КПД.

Рециркуляция отработавших газов

Для уменьшения токсичности отработавших газов, содержащих оксиды азота, необходимо снизить температуру в камере сгорания, для этого часть отработавших газов возвращают в систему впуска, уменьшая тем самым содержание кислорода в поступающем воздухе.

Отработанные газы отводятся во впускной коллектор через трубопровод и клапан регулировки рециркуляции ОГ. Такая рециркуляция называется внешней. Внутренняя рециркуляция ОГ у всех двигателей происходит за счет перекрытия фаз открытия клапанов системы газораспределения.

У двигателей с регулируемыми фазами газораспределения, управление внутренней рециркуляцией выполняется блоком управления двигателем (PCM) за счет изменения фаз. Это позволило отказаться от применения дорогостоящей системы внешней рециркуляции, упростив тем самым конструкцию двигателя.

Система внешней рециркуляции ОГ применяется на дизельных и некоторых бензиновых двигателях, преимущественно с непосредственным впрыском топлива. Топливовоздушная смесь, находящаяся в камере сгорания после закрытия впускных клапанов, состоит из свежего заряда и остаточных газов. Фазы газораспределения оказывают решающее влияние на состав топливовоздушной смеси.

Поступающий в двигатель свежий заряд состоит:

• в бензиновых двигателях с впрыском во впускной коллектор из приточного воздуха и поступающего вместе с ним топлива,
• в дизельных и бензиновых двигателях с непосредственным впрыском из приточного воздуха.

Первоисточники

• https://ustroistvo-avtomobilya.ru/sistema-zazhiganiya/beskontaktnaya-sistema-zazhiganiya/
• https://www.autoezda.com/electr/%D0%B1%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D1%82%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BD%D0%B0%D1%8F-%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0-%D0%B7%D0%B0%D0%B6%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F
• https://radioskot.ru/publ/avtomoto/skhema_bloka_ehlektronnogo_zazhiganija/23-1-0-1102
• https://autostuk.ru/ustanovka-elektronnogo-zazhiganiya-na-vaz.html
• https://www.qrz.ru/schemes/contribute/auto/ignition.shtml
• http://www.texnic.ru/konstr/avto/avto002/avto004.html
• https://meanders.ru/zazjiganie_avto.shtml
• https://auto-ru.ru/beskontaktnaya-sistema-zazhiganiya.html
• https://motorsguide.ru/system/beskontaktnaya-sistema-zazhiganiya
• https://tolkavto.ru/remont-i-obsluzhivanie/elektrooborudovanie/ustanovka-beskontaktnogo-elektronnogo-zazhiganiya.html
• https://avto-moto-shtuchki.ru/avtotekhnika/340-beskontaktnaya-sistema-zazhiganiya.html
• https://olegles.ru/elektronnaya-sistema-upravleniya-dvigatelem

Источник