Изучаем контактную систему зажигания автомобиля.

Диагностика автомобиля / автор: Schachmatist / просмотров: 524
Чтобы иметь возможность заниматься диагностикой и ремонтом системы зажигания автомобилей необходимо, прежде всего знать из чего состоит эта система. В этой статье рассмотрим контактную систему зажигания (КСЗ).



Система зажигания (рис. 1) предназначена для принудительного воспламенения рабочей смеси в камере сгорания двигателя электрической искрой, возникающей между электродами свечи зажигания. Искра образуется в результате подачи импульса тока высокого напряжения на электроды свечи.


Возможные случаи изменения высокого напряжения при контактной системе зажигания показаны на рис. 2.
Функции генератора импульсов тока высокого напряжения выполняет катушка зажигания.



Она работает по принципу трансформатора (рис. 3), имеет вторичную обмотку (тонкий провод, много витков), намотанную на железный сердечник и первичную обмотку (толстый провод, мало витков), намотанную сверху на вторичную. При прохождении тока по первичной обмотке катушки зажигания (см. рис. 1) в ней создается магнитное поле.
При размыкании цепи первичной обмотки прерывателем магнитное поле исчезает, при этом его силовые линии пересекают витки первичной и вторичной обмоток.
Во вторичной обмотке индуцируется ток высокого напряжения (до 25000 В), а в первичной — ток самоиндукции (напряжением до 300 В), который имеет то же направление, что и прерываемый ток.
Вторичное напряжение зависит от величины магнитного поля и интенсивности его уменьшения, т.е. от силы и скорости уменьшения тока в первичной обмотке. Ток самоиндукции сохраняет ток в первичной обмотке, вызывает искрение и соответственно обгорание контактов прерывателя.
Для повышения вторичного напряжения и уменьшения обгорания контактов прерывателя параллельно контактам подключают конденсатор. При размыкании контактов прерывателя, когда зазор еще минимальный и вполне может проскочить искра, идет зарядка конденсатора.
Далее конденсатор будет разряжаться через первичную обмотку катушки, создавая в начальный момент импульс тока обратного направления, что ускоряет исчезновение магнитного потока и способствует, как отмечалось выше, росту вторичного напряжения.
Для каждой системы зажигания подбирается свой конденсатор. Обычно емкость конденсаторов лежит в пределах 0,17—0,35 мкФ. Так, для “Жигулей” (классика) емкость конденсатора, замеренная в диапазоне частот между 50 и 1000 Гц, должна находиться в пределах 0,20—0,25 мкФ. Любое отклонение в емкости конденсатора уменьшает вторичное напряжение. При зарядке и разрядке конденсатора вторичное напряжение не превышает 5 кВ.
Вторичное напряжение (напряжение пробоя) при оптимальном составе бензовоздушной смеси должно быть тем больше, чем больше зазор между электродами свечи и чем выше давление в камере сгорания. Обычно оно составляет 8—12 кВ, но для повышения надежности воспламенения смеси применяют системы зажигания, развивающие вторичное напряжение 16—25 кВ.
Такой двухкратный запас необходим как в связи с изменениями в процессе работы самой системы зажигания (например, увеличение зазора между электродами свечи), так и в связи с изменением состава рабочей смеси. Только обеднение рабочей смеси, связанное с неисправностями в системе питания, может потребовать (для надежной работы двигателя) наличие напряжения во вторичной цепи до 20 кВ.
На рис. 3 показана “жигулевская" катушка зажигания с тремя клеммами, где обозначение “+Б” имеет только одна низковольтная клемма.



Для повышения надежности пуска используются катушки зажигания (рис. 4, 5) с четырьмя клеммами (три низкого и одна высокого напряжения). За счет чего повышается надежность пуска при четырехклеммовой катушке? Если включение катушки зажигания, представленной на рис. 3, происходит через клемму “+Б” (батарея), то четырехклеммовая катушка включается через две клеммы “ВК” (включение) и “ВКБ” (включение от батареи). Включение через клемму “ВК” идет от выключателя стартера, т.е. к клемме “ВК" подводится ток только при пуске двигателя. К клемме “ВКБ” ток подводится от замка (выключателя) зажигания.
Обоснованность такого включения в том, что при пуске двигателя питание первичной обмотки идет большим током (соответственно получают более высокое вторичное напряжение). В этом режиме катушка может работать только короткое время, иначе она перегреется и “сгорит”. После запуска питание идет через клемму “ВКБ” и дополнительное сопротивление, уменьшающее величину тока в первичной обмотке. Дополнительное сопротивление также является вариатором, т.е. в зависимости от нагрева изменяет сопротивление. При малых оборотах двигателя ток успевает достичь большой величины, что нежелательно, так как начинают усиленно обгорать контакты прерывателя и возрастает возможное вторичное напряжение, которое при увеличении (например, с увеличением зазора между электродами свечи) может привести к пробою “в слабом месте” (например, в роторе распределителя). С нагревом же вариатор увеличивает сопротивление и уменьшает ток.
Полностью избежать искрения контактов прерывателя не удается. Уменьшить их искрение при КСЗ можно подключением параллельного конденсатора, а также установив минимальный зазор при разомкнутом положении в пределах 0,3—0,4 мм. Для автомобилей ВАЗ при КСЗ зазор должен быть в пределах 0,35—0,45 мм, что соответствует углам замкнутого и разомкнутого состояния контактов соответственно 52—58° и 38—32°. Если зазор в контактах прерывателя сделать больше или меньше рекомендуемой величины, то во всех случаях уменьшается вторичное напряжение. Причем в первом случае (зазор больше) искрение меньше, но уменьшается и угол замкнутого состо¬яния контактов, а следовательно, и сила тока в первичной обмотке и вторичное напряжение. Во втором случае (зазор меньше) ток в первичной обмотке больше, но из-за искрения нет его резкого исчезновения и вторичное напряжение также уменьшается.
Искрят не только контакты прерывателя, но и два контакта ротора (бегунка). Например, центральный, в который упирается подпружиненный
угольный электрод, передающий импульсы высокого (вторичного) напряжения от катушки зажигания к ротору. При вращении ротора эти импульсы в соответствии с порядком работы цилиндров передаются от наружного контакта ротора к боковым электродам в крышке прерывателя — распределителя и далее к свечам зажигания.
Кардинальный способ уменьшить искрение контактов прерывателя при контактной системе зажигания — это уменьшить силу тока в первичной обмотке катушки, достигающего 5 А.
При контактной системе зажигания большой ток протекает и через контакты выключателя зажигания (см. рис. 1, клеммы 30/1 и 15). При этом максимальная сила тока при активной нагрузке (включение) может достигать 7 А, а при индуктивной (выключение) — 11,6 А. Иногда бывает, что из-за обгорания и окисления этих контактов система зажигания отказывала и на новом автомобиле.
На моделях ВАЗ 2104,-2105,-2107 с 1986 года в систему зажигания устанавливают дополнительное реле. В этом случае через контакты выключателя протекает только небольшой (управляющий) ток. Дополнительно в цепях электрооборудования автомобиля из-за многократных быстрых размыканий и замыканий, а также проскакивания искр возникают электромагнитные колебания. Эти колебания непосредственно излучаются в пространство источником искрения в одних случаях, а в других распространяются в виде волн вдоль проводов, служащих как бы передающими антеннами. Возникающие на практике колебания перекрывают широкий диапазон частот. Они могут создавать помехи на всех используемых в радиотехнике диапазонах частот (на длинных, средних, коротких и ультракоротких волнах). Дальность распространения таких колебаний зависит от их частоты. При частоте более 15 МГц эта дальность становится довольно значительной и может доходить до нескольких километров.
Из всей системы электрооборудования автомобиля наиболее сильные помехи создаются вторичной цепью системы зажигания, в меньшей степени — генератором, реле-регулятором, указателями поворота и электродвигателем стеклоочистителей. Помехи, создаваемые звуковым сигналом и стартером, менее существенны, так как эти приборы работают лишь в течение короткого времени. КСЗ имеет минимум четыре “искрящих места” (прерыватель,распределитель, ротор, свечи). Частота излучаемых вторичной цепью колебаний зависит от длины и расположения проводов высокого напряжения и может составлять 10—100 МГц. Следующий существенный источник помех — первичная цепь, а именно электромагнитные колебания в ней, вызванные размыканием контактов прерывателя.
Самым надежным способом устранения радиопомех является экранирование всех источников электромагнитных излучений металлическими оплетками и специальными деталями, изготовленными из стального листа. У такого способа устранения помех радио- и телеприему (экранированием) есть два недостатка. Первый — довольно высокая стоимость. Второй — уменьшение вторичного напряжения из-за увеличения емкости вторичной цепи. Обычно применяется более дешевый, но достаточно эффективный способ снижения создаваемых системами зажигания помех с помощью подавительных сопротивлений.
Для того, чтобы провода вторичной цепи не работали как передающие антенны, применяются только высоковольтные провода с распределенным по длине сопротивлением. Для гашения высокочастотных колебаний искрящих контактов используют подавительные сопротивления. При этом гашение будет тем эффективнее, чем ближе сопротивление к источнику мешающих колебаний, т.е. к искровому промежутку.
Таким сопротивлением является “уголек” в крышке распределителя, сопротивление в роторе между внутренним и наружным контактами в наконечниках свечей или непосредственно в свечах зажигания.
Подавительные сопротивления понижают ток во вторичной цепи и уменьшают обгорание контактов и электродов свечи, но уменьшают и энергию искры.
Главные недостатки контактной системы зажигания — большой ток, проходящий через прерыватель и вызывающий электроэрозионный износ контактов, а также искрящие высоковольтные контакты в распределителе. Эти недостатки в первую очередь уменьшают срок службы и снижают надежность всей системы зажигания.
Надежность же непосредственного зажигания бензовоздушной смеси в камере сгорания зависит от целого ряда факторов: энергии искры, вторичного напряжения, времени горения искры, ее формы и длины, числа искр. Энергия искры определяется напряжением, силой тока и временем горения. Основным параметром, определяющим надежность зажигания, является напряжение.
Если в цилиндре складываются самые благоприятные условия, то зажечь смесь может искра с энергией в 1 мДж. Обычно энергия искры для надежности зажигания доводится на средних оборотах до 10—15 мДж. На автомобилях ВАЗ с КСЗ максимальная энергия искры достигает 23 мДж, снижаясь при высоких оборотах.
При тех же благоприятных условиях, когда в конце такта сжатия давление достигает 8—10 кгс/ см2, а зазор между электродами свечи около 1 мм, достаточно напряжения 8—10 кВ. С целью увеличения надежности зажигания напряжение повышают до 25 кВ и более. Чем выше напряжение, тем меньше система зажигания чувствительна к загрязнению электродов свечи и составу смеси.
Что касается силы тока, протекающего через контакты прерывателя, известно, что если ток менее 1 А — контакты перестают самоочищаться.
По мере совершенствования бензиновых двигателей, сопровождающегося увеличением степени сжатия и частоты вращения коленчатого вала, обеднением рабочей смеси, у КСЗ выявились и другие недостатки.




Например, с увеличением частоты вращения коленчатого вала и числа цилиндров энергия искры снижалась (рис. 6, 7, 8). Требовалась же система зажигания с более высокой энергией. Причем нужно было удовлетворить два противоречивых требования. С одной стороны — увеличить первичный ток, с другой — уменьшить ток, проходящий через контакты прерывателя.
Через контакты прерывателя должен проходить только минимальный управляющий (непервичный) ток, а лучше обойтись вообще без контактов и управляющие сигналы получать от бесконтактного датчика.

Ну вот мы и рассмотрели контактную систему зажигания. Думаю, теперь Вам будет легче ориентироваться при отказе системы зажигания.


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо зайти на сайт под своим именем.

       

Загрузочный диск для японского авто-тв навигатораАнализ сайтов, проверка тиц, google pr