Система зажигания автомобиля¶
Система зажигания (СЗЗ, СЗ) — совокупность устройств и механизмов автомобиля, обеспечивающих своевременное образование искры на свече зажигания для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания. Основная функция СЗ — подача высоковольтного импульса на свечу зажигания в момент, соответствующий концу такта сжатия рабочей смеси, с опережением, зависящим от режима работы двигателя.
¶Принцип работы
В бензиновом двигателе внутреннего сгорания рабочая смесь воспламеняется искровым разрядом между электродами свечи зажигания. Для образования искры необходимо напряжение 15–30 киловольт, которое формируется в системе зажигания из напряжения бортовой сети автомобиля (обычно 12 В). Процесс состоит из нескольких этапов:
- Накопление энергии в первичной обмотке катушки зажигания.
- Резкое прерывание тока в первичной цепи, что вызывает индукцию высокого напряжения во вторичной обмотке.
- Передача высоковольтного импульса по высоковольтным проводам к свече зажигания.
- Пробой воздушного промежутка между электродами свечи и образование искрового разряда.
Система зажигания работает в синхронизации с коленчатым валом двигателя: момент искрообразования определяется углом опережения зажигания (УОЗ), который зависит от частоты вращения коленвала и нагрузки на двигатель.
¶Классификация
Системы зажигания подразделяются по типу прерывателя тока в первичной цепи и способу управления моментом искрообразования:
| Тип | Принцип | Применение |
|---|---|---|
| Контактное | Механический прерыватель с кулачковым механизмом | Автомобили до 1970-х годов |
| Бесконтактное (транзисторное) | Транзисторный ключ, управляющий коммутацией первичной цепи | Автомобили 1970–1990-х годов |
| Микропроцессорное (электронное) | Электронный блок управления (ЭБУ) с датчиками | Современные автомобили |
| Индуктивное (CDI) | Заряд конденсатора и быстрый разряд через катушку | Мотоциклы, снегоходы, лодочные моторы |
¶Контактная система
Контактная система зажигания включает катушку зажигания, прерыватель-распределитель (трамблёр), конденсатор, свечи зажигания и высоковольтные провода. Трамблёр совмещает функции прерывания тока в первичной цепи и распределения высокого напряжения по цилиндрам. Кулачок на валу трамблёра, приводимый в движение от распределительного вала, размыкает контакты прерывателя в нужный момент. Недостатки системы — необходимость регулировки зазора контактов, износ кулачка и подшипников, ограничение по частоте вращения.
¶Бесконтактная система
В бесконтактной системе зажигания роль механического прерывателя выполняет транзисторный ключ, управляемый датчиком Холла или индуктивным датчиком (датчиком бесконтактного типа). Ток первичной цепи коммутируется без искрения, что увеличивает ресурс контактов и позволяет поддерживать стабильное искрообразование на высоких оборотах. Распределение высокого напряжения по-прежнему осуществляется механическим распределителем.
¶Микропроцессорная система
Микропроцессорная система зажигания (МСЗ) управляется электронным блоком, который получает данные от датчиков: коленвала, распредвала, датчика детонации, датчика массового расхода воздуха, температуры двигателя. На основе этих сигналов ЭБУ рассчитывает оптимальный угол опережения зажигания и длительность накачки катушки. Механический распределитель отсутствует — для каждого цилиндра или пары цилиндров применяется отдельная катушка зажигания (катушки «на свечу» или «на пару свечей»). Такая схема исключает высоковольтные провода и повышает надёжность.
¶Основные элементы
- Катушка зажигания — повышающий трансформатор, преобразующий напряжение бортовой сети в высоковольтный импульс. Состоит из первичной и вторичной обмоток, намотанных на магнитопроводе.
- Свеча зажигания — устройство, формирующее искровой разряд в камере сгорания. Имеет центральный и боковой электроды, изолятор и корпус.
- Прерыватель-распределитель (трамблёр) — механическое устройство, прерывающее ток первичной цепи и распределяющее высокое напряжение по свечам.
- Высоковольтные провода — кабели, передающие импульс от катушки к свечам. Изготавливаются с резистивной жилой для подавления помех.
- Датчики (для электронных систем) — датчик положения коленчатого вала, датчик Холла, датчик детонации и другие.
¶Опережение зажигания
Угол опережения зажигания — угол поворота коленчатого вала до момента искрообразования относительно положения верхней мёртвой точки поршня. С увеличением оборотов двигателя смесь сжимается быстрее, и для полного сгорания искру необходимо подать раньше. Система зажигания автоматически корректирует УОЗ в зависимости от режима работы: при росте нагрузки опережение уменьшается для предотвращения детонации, при росте оборотов — увеличивается.
¶Неисправности
Основные признаки неисправности системы зажигания: затруднённый пуск двигателя, пропуски зажигания, снижение мощности, детонация, увеличение расхода топлива. Типичные причины — износ свечей зажигания, пробой изоляции высоковольтных проводов, отказ катушки зажигания, неисправность датчиков или электронного блока управления.
¶История
Первая автомобильная система зажигания с магнето была применена на автомобилях конца XIX века. Система с батарейным зажиганием и катушкой появилась в начале XX века. Массовое внедрение транзисторных бесконтактных систем началось в 1970-е годы, а микропроцессорное управление зажиганием стало стандартом к концу 1980-х годов.
¶Источники
- Вахламов В. К. «Конструкция и расчёт автомобильных двигателей»
- Воскресенский Д. Н. «Конструкция и расчёт автомобилей»
- Руководства по эксплуатации автомобилей ВАЗ, ГАЗ, УАЗ