Системы зажигания, электроснабжения и пуска

Система зажигания

Система зажигания предназначена для подачи импульса высокого напряжения на свечу зажигания в определенный промежуток времени, определяемый углом опережения зажигания, в зависимости от режима работы двигателя.

Воспламенение смеси обеспечивается электрическим разрядом высокого напряжения (12 000—24 000 В), имеющим температуру около 10 300 К между электродами свечи зажигания. Иметь на автомобиле источник такого напряжения нецелесообразно, поэтому в системе зажигания происходит преобразование постоянного тока в переменный импульсный ток, а затем трансформация его в импульс тока высокого напряжения.

Вследствие того, что на борту автомобиля имеется источник постоянного тока напряжением 12 В (аккумуляторная батарея или генератор), в систему зажигания входят приборы, позволяющие превращать постоянный ток в переменный, а затем трансформировать полученный переменный ток в ток высокого напряжения. В качестве трансформатора используется катушка зажигания, имеющая обмотку низкого напряжения и обмотку высокого напряжения. Для преобразования постоянного тока в переменный обмотку низкого напряжения с помощью специального датчика и управляющего импульса периодически соединяют с источником питания, в результате чего в обмотке появляется прерывистый переменный ток. Течение тока через обмотку низкого напряжения создает вокруг обмотки магнитное поле. В момент прерывания тока это магнитное поле с большой скоростью начинает убывать и, пронизывая витки вторичной обмотки, индуцирует в них импульс тока высокого напряжения. Вследствие того, что количество витков во вторичной обмотке значительно превышает количество витков первичной обмотки, создаваемое убывающим магнитным полем напряжение, будет составлять 20 000—25 000 В. Это напряжение по проводу высокого напряжения подается на электроды свечи зажигания, где и происходит электрический разряд, воспламеняющий, находящуюся в цилиндре рабочую смесь.

Угол опережения зажигания обеспечивает оптимальное воспламенение смеси в зависимости от режима работы двигателя. Углом опережения зажигания называется угол поворота коленчатого вала от момента подачи напряжения на свечу зажигания до момента прихода поршня в ВМТ. В зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель угол опережения зажигания изменяется.

Условно систему зажигания можно разделить на три части: источники тока (генератор или аккумуляторная батарея), система образования импульса тока высокого напряжения и система подачи импульса на свечи зажигания. Импульс высокого напряжения образуется в цепи: аккумуляторная батарея (или генератор), датчик-распределитель, коммутатор, катушка зажигания. В датчике-распределителе используется эффект Холла, когда на пьезокварцевую пластину, находящуюся под напряжением, действует изменяющийся магнитный поток, вследствие чего на пластине появляется переменное напряжение, которое микросхемой преобразуется в прямоугольный импульс. Этим импульсом через коммутатор открывается подача тока низкого напряжения в катушку зажигания.

Бесконтактная система зажигания ВАЗ-2110 (рис. 9.1) состоит из источников тока (аккумуляторная батарея 11 и генератор 10), выключателя зажигания 5, катушки зажигания 3, коммутатора 2, датчика-распределителя 7, свечей зажигания 1, проводов низкого 9 и высокого 8 напряжения.

Рис. 9.1. Схема бесконтактной системы зажигания двигателя ВАЗ-2110:

• 1 — свечи зажигания; 2 — электронный коммутатор; 3 — катушка зажигания; 4 — монтажный блок; 5 — выключатель зажигания; 6 — штекерный разъем датчика-распределителя; 7 — датчик распределитель; 8 — провода высокого напряжения; 9 — провода низкого напряжения; 10 — генератор;
• 11 — аккумуляторная батарея

Монтажный блок 4 является узлом, объединяющим все электропроводку автомобиля, в том числе и систему зажигания, посредством разъемов Ш1 и Ш8.

Датчик-распределитель выдает управляющие импульсы тока низкого давления и распределяет по свечам зажигания импульсы тока высокого напряжения, получает привод через муфту от заднего конца распределительного вала. Он состоит из датчика, центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания и распределителя зажигания.

Принцип действия бесконтактной системы зажигания заключается в следующем. Электронно-механическое устройство датчика при включенном выключателем 5 зажигании и вращающемся коленчатом вале двигателя выдает импульсы напряжения на коммутатор 2, который преобразует их в прерывистые импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания 3. В моменты прерывания тока в первичной обмотке индуктируется ток высокого напряжения во вторичной обмотке. Ток высокого напряжения от катушки зажигания по проводу 8 и далее через угольный контакт 3 передается на токоразностную пластину ротора 5, боковую клемму 4 крышки 1и по проводу высокого напряжения, в наконечник которого установлен помехоподавательный резистор, — на соответствующую свечу зажигания и воспламеняет рабочую смесь в цилиндре.

Датчик-распределитель зажигания (рис. 9.2) приводится во вращение от заднего конца распределительного вала через муфту 1. Валик датчика вращается в двух металлокерамических втулках, которые смазываются маслом, поступающим из системы смазки двигателя. Вытекание масла предотвращается маслоотражательной манжетой, установленной в корпусе 2.

Датчик-распределитель зажигания четырехискровой, неэкранированный с вакуумным 3 и центробежным 4 регуляторами опережения зажигания. Имеет встроенный микроэлектронный датчик 5, выдающий импульсы напряжения при прохождении через его паз стального экрана с прорезями.

Коммутатор представляет собой электронное устройство, служащее для прерывания тока в первичной обмотке катушки зажигания. Начало и конец прерывания регулируется импульсами с датчика-распределителя зажигания. В схеме коммутатора предусмотрена цепь регулирования времени прохождения тока через катушку зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Для прерывания тока в катушке зажигания в коммутатор встроен мощный высоковольтный транзистор и предусмотрена защита коммутирующих цепей от тока самоиндукции в момент размыкания цепи низкого напряжения.

Катушка зажигания (рис. 9.3) представляет собой высоковольтный трансформатор и в зависимости от исполнения может быть либо сухой с замкнутым магнитопроводом (производство Германии), либо маслонаполненная с разомкнутым магнитопроводом герметизированная отечественного производства. На магнитопроводе намотаны первичная обмотка 3, состоящая из небольшого количества витков (180—200) провода 0,5 мм большого сечения и вторичная обмотка 2, состоящая из 11—13 тыс. витков провода тонкого сечения 0,05 мм. В катушке зажигания происходят преобразования тока низкого напряжения в импульс тока высокого напряжения, который по проводам подается на свечи зажигания.

Рис. 9.2. Датчик — распределитель зажигания:

• 1 — муфта; 2 — корпус; 3 — вакуумный регулятор; 4 — центробежный регулятор;
• 5 — бесконтактный датчик; 6 — опорная пластина датчика; 7 — держатель переднего подшипника датчика; 8 — крышка; 9 — ротор; 10 — защитный экран;
• 11 — держатель переднего подшипника валика в сборе с опорной пластиной датчика; 12 — шайба крепления проводов; 13 — ведомая пластина центробежного регулятора с экраном; 14 — валик с ведущей пластиной центробежного регулятора; 15 — грузики; 16 — уплотнительная манжета; 17 — опорная платина;
• 18 — пружины; 19 — ось грузиков; 20 — диафрагма; 21 — тяга регулятора;
• 22 — корпус вакуумного регулятора; 23 — штуцер соединения с задроссельным пространством; а — угол регулирования центробежного регулятора

Свечи зажигания (рис. 9.4) представляют собой разрядные устройства с двумя электродами, один из которых, боковой, соединен с «массой», а центральный — с проводом высокого напряжения. Зазор между электродами устанавливается в пределах 0,7—0,9 мм. На двигателе ВАЗ-2110 применяются свечи А-17ДВР и А-17ДВРМ. В свечу встроен помехоподавляющий резистор с сопротивлением 4—10 кОм. Обозначение расшифровывается следующим образом: А — диаметр резьбы М14×1,25; 17 — калильное число; Д — длина резьбы 19 мм; В — выступание конуса изолятора; Р — с помехоподавляющим резистором; М — материал центрального электрода — медно-никилевый.

Рис. 9.3. Катушка зажигания ВАЗ-2110:

• 1 — вывод вторичной обмотки (высокого напряжения); 2 — вторичная обмотка катушки зажигания; 3 — первичная обмотка катушки зажигания;
• 4 — изоляционная пластмасса; 5 — сердечник; 6 — выводы первичной обмотки
• (низкого напряжения)

Рис. 9.4. Устройство свечи зажигания:

• 1 — наружный контакт свечи; 2 — изолятор; 3 — накатка на стержне;
• 4 — корпус; 5 — стеклогерметик; 6 — уплотнительная прокладка;
• 7 — уплотнительное кольцо; 8 — боковой электрод; 9 — центральный электрод

Центробежный регулятор (см. рис. 9.2) опережения зажигания состоит из приводного валика 14 датчика распределителя с ведущей пластиной 17, грузиков 15, установленных на осях 19, и ведомой пластины 13 с оттяжными пружинами 18. С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя и соответственно приводного валика 14 грузики под действием центробежных сил поворачиваются на своих осях, преодолевая упругость пружин. При этом они упираются в ведомую пластину 13 и поворачивают ее вместе с экраном, приклепанным к втулке пластины, в направлении вращения приводного валика на определенный угол а. В результате этого датчик будет выдавать импульсы тока высокого напряжения раньше, т. е. с увеличением угла опережения зажигания.

При снижении частоты вращения коленчатого вала центробежные силы уменьшаются и пружины поворачивают ведомую пластину с экраном 9 в обратную сторону, уменьшая угол опережения зажигания.

Вакуумный регулятор (см. рис. 9.2) изменяет угол опережения зажигания в зависимости от нагрузки на двигатель (открытия дроссельных заслонок). Вакуумный регулятор 3 состоит из корпуса, внутренняя полость которого с одной стороны диафрагмы 20 соединена с атмосферой, а с другой стороны с помощью трубки — с задроссельным пространством. Тягой 21 диафрагмы он соединен с опорной пластиной 17 датчика. При малой нагрузке на двигатель тяга 21, перемещаясь, поворачивает опорную пластину датчика против направления вращения приводного валика датчика-распределителя, увеличивая опережение зажигания.

По мере увеличения нагрузки пружина через тягу поворачивает опорную пластину в направлении вращения приводного валика, вследствие чего опережение зажигания уменьшается.

Система зажигания ВАЗ-2111 отличается от системы зажигания ВАЗ- 2110 отсутствием традиционного распределителя и катушки зажигания.

В системе применен модуль зажигания (рис. 9.5) состоящий из двух катушек и управляющей электроники. В этой системе применяется так называемый метод холостой искры. В этом случае цилиндры двигателей объединены по парам 1—4, 2—3 и искра подается одновременно в два цилиндра, в одном из которых происходит сжатие, а в другом — выпуск (холостая искра).

Рис. 9.5. Модуль зажигания двигателя ВАЗ-2111:

1—3 — вход; 4 — масса; 5 — свечи зажигания; 6 — выводы высокого напряжения; 7 — штекер Угол подачи искры в цилиндр, в котором происходит сжатие, определяется контроллером. Для точного управления зажиганием на контроллер подается опорный сигнал частоты вращения коленчатого вала, сигнал с дроссельной заслонки, сигнал температуры охлаждающей жидкости, сигнал с датчика детонации и т. д.

Угол опережения зажигания в данной системе устанавливается автоматически с помощью контроллера, который получает и обрабатывает сигналы о рабочем режиме двигателя и датчика детонации.

В системе зажигания применяют свечи типа А-17ДВРМ с увеличенным искровым зазором, который составляет 1,0—1,15 мм.