Конденсатор катушки зажигания: схема запуска двигателя автомобиля

Общие сведения о системе зажигания

Во время такта сжатия поршень движется вверх, увеличивая давление топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндр через впускной клапан. Как только она останавливается, между электродами свечи проскакивает электрическая искра, которая воспламеняет горючую смесь. Для гарантированного воспламенения паров бензина длина искры должна быть не менее 1 мм, именно такое пространство должно существовать между центральным и боковым электродами свечи зажигания.

Для получения такой искры напряжение или разность потенциалов между электродами свечи зажигания должны быть не менее 20 кВ. В этом случае аккумулятор выдает напряжение 12 В, поэтому устройство системы зажигания должно уметь преобразовывать высокие напряжения для получения нужной длины искры. Важно, чтобы искра проскакивала именно в тот момент, когда поршень находится в высшей точке.

Устройство

Конструкция системы зажигания на разных автомобилях может различаться, но, несмотря на это, в целом система зажигания состоит из следующих компонентов:

• батарея;
• электронный блок управления;
• катушка зажигания или модуль;
• свечи;
• подстанция управления;
• датчик положения коленчатого вала;
• провода высокого напряжения.

Модуль зажигания имеет по четыре выходных контакта на каждый цилиндр, к которым через свечные наконечники подключаются свечи. Патч-корды имеют толстую и надежную изоляцию, поэтому автолюбители называют их бронированными кабелями. Чтобы правильно подключить провода к свечам, на модуле зажигания перед выводными контактами нанесены цифры, соответствующие номерам цилиндров.

В большинстве современных автомобилей модуль зажигания, а также высоковольтные кабели заменены отдельными катушками зажигания, которые устанавливаются на каждую свечу. Провода управления под напряжением низкого напряжения идут непосредственно к каждой из этих катушек. При этом за порядок работы свечей отвечает тот же электронный блок управления или мозг автомобиля.

Основные этапы работы системы зажигания

В работе любой системы зажигания есть несколько основных этапов:

1. накопление необходимого заряда;
2. преобразование высокого напряжения;
3. распределение;
4. свечи зажигания;
5. воспламенение смеси
   На любом из этих этапов крайне важна слаженная и четкая работа системы, а значит, свой выбор стоит остановить на надежных и проверенных устройствах. Электронная система зажигания по праву считается лучшей.

Видео о принципе работы системы зажигания:

Виды систем зажигания

Важным элементом является газораспределительное устройство, по типу которого различают контактную или бесконтактную систему зажигания, а на новые автомобили устанавливается более технологичная электронная система зажигания. Каждый из них имеет свои преимущества, о которых должен знать автовладелец.

• Контактная система зажигания распределяет ток высокого напряжения по соответствующим цилиндрам с помощью механического устройства — прерывателя-распределителя. В нем находится ротор распределителя, который, касаясь контактов, в свою очередь, замыкает их на высоковольтную катушку. На этих принципах работает система зажигания карбюраторных двигателей старинных автомобилей.

• Увеличение скорости вращения коленчатого вала и поиск новых технологий, повышающих надежность, привели к тому, что появилась контактно-транзисторная система зажигания. В нем механический переключатель-распределитель соединяет транзисторный ключ, через который протекает низковольтный ток, что приводит к продлению срока службы контактов. Такая комбинированная система зажигания позволила оставить конденсатор параллельно контактам переключателя. В остальном та же классическая система зажигания.
• Бесконтактная система зажигания является более современной альтернативой устаревшим контактным конструкциям. В нем контактный распределитель системы зажигания заменен аналогичным устройством, работающим с оптическим, индуктивным датчиком или датчиком Холла. Импульс от него поступает на транзисторный переключатель, который управляет обмоткой катушки зажигания, действуя как импульсный переключатель. Такая конструкция повышает эффективность всей системы, экономит топливо при увеличении мощности двигателя и улучшает холодный пуск.

• Электронная система работает непосредственно через микропроцессор, установленный в компьютере через специализированное программное обеспечение. Такая система зажигания служит долго и устанавливается на самые современные автомобили. В ранних версиях она сочеталась с системой впрыска топлива, но теперь является составной частью единой системы управления двигателем.

Узлы систем зажигания

Все существующие типы систем зажигания различаются по способу создания управляющего импульса, в остальном их устройство практически одинаково. Таким образом, вы можете указать общие элементы, которые являются неотъемлемой частью любого варианта системы.

Источник питания первичный, используется аккумулятор (активируется при запуске), а во время работы используется напряжение, вырабатываемое генератором.

Выключатель – это устройство, которое необходимо для подачи питания на всю систему или ее отключения. Выключателем является либо замок зажигания, либо блок управления.

Аккумулятор заряда – необходимый элемент для концентрации энергии в необходимом объеме, для воспламенения смеси. Существует два типа компонентов накопления:

• Индуктивная – катушка, внутри которой находится повышающий трансформатор, создающий достаточный импульс для качественного поджога. Первичная обмотка устройства питается от плюса батареи и доходит до минуса через переключатель. Когда выключатель размыкает первичную цепь, во вторичной создается заряд высокого напряжения, который передается на свечу.
• Емкостный — конденсатор, который заряжается более высоким напряжением. В нужный момент накопленный заряд по сигналу передается на катушку.

Свечи — изделие, состоящее из изолятора (основания свечи), контактной клеммы для присоединения высоковольтного провода, металлического каркаса для удержания детали и двух электродов, между которыми образуется искра.

Система распределения – это подсистема, предназначенная для направления искры в нужный цилиндр. Он состоит из нескольких компонентов:

• Распределитель или распределитель – это устройство, сравнивающее скорость вращения коленчатого вала и, соответственно, рабочее положение цилиндров с кулачковым механизмом. Компонент может быть механическим или электронным. Первый передает вращение мотору и через специальный бегунок распределяет напряжение от вариатора. Второй (статический) исключает наличие вращающихся частей, распределение происходит за счет работы блока управления.
• Коммутатор — это устройство, которое генерирует импульсы нагрузки катушки. Деталь подключается к первичной обмотке и отключает питание, создавая напряжение самоиндукции.
• Блок управления представляет собой микропроцессорное устройство, определяющее время подачи тока на катушку на основе показаний датчиков.

Провод — изолированный одножильный высоковольтный провод, соединяющий катушку с распределителем, а также контакты свечи-выключателя.

Магнето

Одной из первых систем зажигания является магнето. Он состоит из генератора тока, создающего разряд только для искр. Система состоит из постоянного магнита, который приводится в движение коленчатым валом и индукторами. Искра, способная пройти через разрядник, генерируется повышающим трансформатором, частью которого является толстая обмотка индуктора. Для повышения напряжения используется часть обмотки генератора, которая соединена с электродом свечи зажигания.

Система зажигания магнето

Управление подачей искры может быть контактным, выполненным в виде переключателя или бесконтактным. При бесконтактном способе подачи искры применяют конденсаторы, улучшающие качество искры. В отличие от представленных ниже схем зажигания, магнето не требует аккумулятора, имеет малый вес и активно используется в малогабаритной технике – газонокосилках, бензопилах, генераторах и т.д.

Контактная система зажигания

Устаревшая распространенная схема воспламенения топливной смеси. Отличительной особенностью системы является создание высокого напряжения — до 30 тыс. В на одну свечу. Он создает катушку высокого напряжения, которая подключается к распределительному механизму. Импульс передается на катушку благодаря специальным проводам, подключенным к контактной группе. При открытии кулачков образуется разряд и искра. Устройство также выполняет роль синхронизатора, так как момент искрообразования должен совпадать с нужным моментом такта сжатия. Этот параметр устанавливается механической регулировкой и смещением искры на более раннюю или более позднюю точку.

Самая простая схема

Уязвимой частью этого варианта является естественный механический износ. За счет этого изменяется момент искрообразования, он нестабилен при различных положениях ползуна. Так как появляются вибрации двигателя, падает его динамика, ухудшается равномерность работы. Тонкая настройка позволяет избавиться от явных глюков, но проблема может повториться.

Преимуществом контактного зажигания является его надежность. Даже при сильном износе деталь будет работать ровно, позволяя двигателю работать. Контур не капризен к температурным режимам, практически не боится влаги и воды. Этот тип зажигания распространен на старых автомобилях и до сих пор используется на различных серийных моделях.

Что такое конденсатор?

Конденсатор — это устройство, позволяющее накапливать, а затем излучать электрический заряд.

Этакая маленькая батарейка. Он состоит из двух электродов, разделенных диэлектриком. Если на него подать электрический ток, он начнет накапливаться на электродах конденсатора. Основным свойством конденсатора является емкость.

У распределителя он подключается параллельно контактам выключателя.

Зачем нужен конденсатор в контактной системе зажигания?

Короче говоря, увеличить выходное напряжение с катушки на свечи зажигания.

Как известно, контактная система зажигания работает за счет принудительного размыкания контактов переключателя в распределителе. Каждое открытие является прерыванием электрического тока, протекающего через первичную обмотку катушки зажигания. После этого магнитное поле в катушке зажигания резко уменьшается и, пересекая витки первичной и вторичной обмоток, индуцирует ЭДС порядка 14000-24000 В. В результате в свечах возникает мощная искра. При этом двигатель работает ровно, тянет хорошо, паруса коричневые. Чем быстрее уменьшается магнитное поле, тем выше ЭДС и сильнее искра и тем лучше будет работать двигатель.

Но тут возникают проблемы, так как ЭДС индукции в первичной обмотке (ЭДС самоиндукции) пытается поддерживать исчезающий электрический ток и тормозит уменьшение магнитного поля. Напряжение падает, искра становится недостаточно мощной. Двигатель внезапно «затроил» или даже остановился. В качестве бонуса ЭДС самоиндукции вызывает сильную искру на контактах переключателя, ускоряя их износ.

Чтобы избежать подобных негативных явлений, в электрическую цепь включен конденсатор (устанавливается на трамблер). В начальный момент размыкания контактов ток самоиндукции заряжает конденсатор, что уменьшает прохождение тока между контактами переключателя и уменьшает искрообразование между ними. Затем конденсатор разряжается через первичную обмотку катушки зажигания, ток разряда направлен против тока самоиндукции, поэтому магнитное поле в катушке исчезает быстрее и подает в цепь высоковольтный ток. Работа двигателя нормализуется. Если бы не конденсатор, катушка давала бы всего 4000-5000 В.

Емкость конденсатора имеет большое значение. Если емкость слишком велика, искры между контактами переключателя будут незначительными, но время заряда и разряда конденсатора увеличится, что уменьшит ЭДС индукции во вторичной обмотке. При малой емкости конденсатора искра будет выше, но и ЭДС уменьшится, поэтому ток его разряда будет низким и он не сможет противодействовать замедлению исчезновения магнитного поля в катушке зажигания. В результате падение напряжения в высоковольтной цепи системы зажигания и слабая искра.

Неисправности конденсатора трамблера ВАЗ 2101, 2102, 2103, 2106, 2121

Основной неисправностью конденсатора в контактной системе зажигания является его «пробой» на «массу». В этом случае двигатель автомобиля может вообще не запускаться, а может запускаться и останавливаться, или внезапно останавливаться во время движения. Типичными внешними признаками неисправности являются: сильные искры между контактами выключателя при запуске двигателя и очень слабая искра или ее полное отсутствие.

Конденсатор можно проверить, и при обнаружении неисправности заменить на новый.

Бесконтактное зажигание

Принцип работы бесконтактной системы несколько иной. Он сохраняет трамблер как конструктивный элемент, но выполняет только функцию синхронизации цилиндров и подает импульс на переключатель. В свою очередь транзисторный элемент синхронизируется со стрелкой датчика и автоматически определяет угол открытия, а также другие настройки.

Преимуществом системы является стабильность качества искры, которая не зависит от ручных регулировок или сохранности контактной поверхности. Если рассматривать превосходство этого варианта над контактной схемой, то можно выделить:

• система постоянно вырабатывает качественную искру;
• конструкция системы зажигания исключает ухудшение ее работы из-за износа или загрязнения;
• нет необходимости регулировать угол обстрела;
• вам не придется следить за состоянием контактов, контролировать угол их замыкания и прочие настройки.

В результате применения бесконтактной системы можно отметить снижение расхода топлива, улучшение динамических характеристик, отсутствие сильных вибраций двигателя, стабильная искра облегчает холодный пуск.

Электронная и микропроцессорная системы

Самой современной системой считается электронная. Он не имеет механических контактов и поэтому также может называться бесконтактным. Электронное зажигание является частью системы управления двигателем.

В этой системе практически отсутствуют потери напряжения, как в предыдущих, и работа каждой свечи не зависит от работы других свечей, как в первом и втором вариантах статического зажигания. Кроме того, в этом случае угол опережения зажигания регулируется непосредственно на каждом цилиндре, что обеспечивает полное сгорание топлива, уменьшая тем самым выброс вредных веществ в атмосферу.

Существует два типа электронных бесконтактных систем зажигания:

• С дистрибьютором. В аналогичной схеме используется механический распределитель зажигания, питающий данную свечу высоким напряжением.
• Прямое зажигание. При этой схеме высокое напряжение подается на электроды свечи непосредственно с катушки.

Помимо основных элементов, в состав электронной системы зажигания входят:

• Входные датчики фиксируют данные о текущем режиме работы двигателя и отправляют их в виде электронных сигналов на блок управления.
• Электронный блок управления. Он выполняет обработку сигналов и посылает соответствующие команды воспламенителю.
• Исполнительный прибор, или зажигалка. Фактически это плата транзисторов, обеспечивающая подачу напряжения на первичную обмотку в открытом режиме, и отсечку и формирование высокого напряжения во вторичной обмотке катушки в закрытом режиме.

Такие системы могут быть оснащены общей катушкой зажигания (в конструкциях с распределителем), одинарной (когда питание подается непосредственно на свечу) или двойной.

Одним из типов электронной системы является микропроцессор. В нем используется широкий набор датчиков, сигналы которых обрабатываются компьютером. Рассчитывает оптимальный режим работы системы в заданный момент времени. Преимуществами такой конструкции являются снижение расхода топлива и улучшение динамики автомобиля.

Проблемы с зажиганием

Основной проблемой любой системы зажигания является отсутствие разряда в камере сгорания из-за разрыва свечей. Это приводит к отключению одного или нескольких цилиндров. Чтобы этого не произошло, свечи нужно менять каждые 30-40 тысяч километров. На старых автомобилях отечественного производства это можно сделать самостоятельно. Для самых современных моделей требуется специальный ключ, поэтому данную операцию лучше проводить на СТО.

Наиболее характерные неисправности зажигания

Неисправности системы зажигания могут привести к выходу из строя других устройств, используемых для нормальной работы машины. Отдельным списком выделены распространенные неисправности, при которых затрудняется работа системы воспламенения рабочей смеси: В результате перегорает добавочный резистор, появляются характерные трещины на изоляторе, а также на крышке катушка. В этом случае необходимо заменить поврежденные элементы, а если катушка практически разрушена, то замена всего узла. — Типичная неисправность автоматического выключателя: Возможно, контакты внутри автоматического выключателя обгорели или загрязнены маслом; нарушение стандартного зазора между контактами, что приводит к перебоям смены свечей.Обгорание или замасливание контактов может вызвать очень сильное повышение уровня сопротивления между ними, за счет этого уменьшается ток, создаваемый в первичной обмотке, и как следствие, снижается мощность искры, создаваемой свечами.

Нарушение зазора также приводит к ухудшению образования искры, которая создается между электродами свечи зажигания. Как следствие, перебои в нормальной работе двигателя. — Свечи: возможно появление нагара на внутренней поверхности, а также обильные загрязнения на внешней. Нарушение зазора между электродами, различные трещины в изоляторе, неисправности бокового электрода – все это приводит к плохой подаче искр или их отсутствию. Это вызывает неустойчивую, неравномерную и неустойчивую работу двигателя, снижает его мощность. Также возможна остановка при увеличении нагрузки.

Нормальная работа свечей зажигания возможна только в том случае, если: — поверхность резьбы сухая (ни в коем случае не мокрая); — имеется очень тонкий слой нагара или нагара; — цвет электродов, а также изолятора должен быть от светло-коричневого до светло-серого, почти белого. Влажная поверхность резьбы может свидетельствовать обо всех неисправностях: это может быть бензин или масло. У неисправной свечи зажигания электроды и часть изолятора покрыты толстым слоем нагара и мокрые.

Замасленные свечи и другие признаки неисправности

Если двигатель имеет очень большой пробег, и при этом все свечи были заменены одновременно, основной причиной такого состояния является повышенный износ цилиндров, колец или поршней. В период обкатки автомобиля на поверхности свечи может появиться масло. Это происходит со временем. Если масло обнаружилось только на одной свече, то скорее всего причина этого в неисправности выпускного клапана, который может прогореть. Чтобы это определить, нужно хорошо прислушаться к работе двигателя, на холостом ходу он работает неровно. В этом случае нельзя откладывать ремонтные работы, потому что тогда седло сгорит, а ремонт выйдет еще дороже. Обгоревшие или очень сильно заржавевшие электроды говорят лишь о перегреве свечи.Это возможно, если использовался низкооктановый бензин.

Слишком бедная смесь также является результатом плавления электрода. Возможны различные механические повреждения поверхности паруса. Она может иметь изогнутый вид или электрод, расположенный сбоку от свечи, будет перекашиваться. Последствия такой работы – перебои с розжигом. Причиной таких проблем может быть неправильно подобранная длина паруса или несоответствие длины резьбы посадке в головке двигателя. В этом случае стоит выбрать стандартную свечу, рекомендованную производителем. Если его длина была выбрана правильно, следует обратить внимание на наличие внутри цилиндра посторонних механических элементов. После того, как свечи были заменены, вы можете найти массу информации об их состоянии. Если свеча продолжает покрываться нагаром в другом цилиндре, это свидетельствует о неисправности. Но если нормальная ремонтопригодная свеча из одного из соседних цилиндров так же начинает коптить, как и ее предшественник, то это неисправность непосредственно в кривошипно-шатунном устройстве этого цилиндра.