Система зажигания двигателя внутреннего сгорания

Система зажигания ДВС представляет собой целый комплекс датчиков, приборов и прочих конструктивных элементов, слаженное взаимодействие которых по тщательно проработанной схеме ведет к запуску силовой установки.

Ключевой функцией такой системы является создание напряжения, благодаря которому образуется искра, способствующая воспламенению ТВС строго в конкретный момент времени. От этого напрямую зависит работа двигателя, а также такие важные параметры, как безопасность движения, расход горючего и пр.

Устройство и принцип действия классической системы зажигания

Рассматривая предмет нашей беседы с конструктивной точки зрения, отметим, что устройство системы зажигания нельзя назвать чем-то гиперсложным, не поддающимся пониманию рядового обывателя. Состоит этот узел из таких элементов:

•  Аккумулятор, питающий систему напряжением в 12 вольт. Иногда его заменяют каким-либо иным источником питания. 
•  Переключатель, необходимый для того, чтобы замкнуть контур и обеспечить подачу напряжения на накопитель. Происходит замыкание в момент поворота ключа в замке зажигания.
•  Накопитель – емкостный или индуктивный в зависимости от вида системы и модели ТС.
•  БУ накоплением и распределением электрической энергии. Существует несколько разновидностей, используемых в современном автомобилестроении – ЭБУ,   транзисторный коммутатор либо прерыватель. 
•  Распределитель, который бывает электронным или механическим. Его задача – обеспечить подачу электрической энергии на свечи в требуемый момент времени.
•  Провода, соединяющие компоненты системы и обеспечивающие подачу тока на электроды свечей зажигания.
•  Собственно свечи, которые также являются одними из важнейших компонентов данного узла. 

Важно

В основе работы системы зажигания лежит следующий принцип: когда напряжение подается в сеть, накапливается, а затем преобразуется энергия, которая перераспределяется на свечи, где и происходит формирование искры. Есть искра – есть воспламенение топливно-воздушной смеси, в результате чего бензино-воздушная смесь воспламеняется.

Виды систем зажигания

По состоянию на момент написания данного материала существует три вида систем зажигания автомобиля:

1.  Контактная.
2.  Бесконтактная.
3.  Электронная.

Рознятся они в соответствии со способом управления, характеризуются своими особенностями, плюсами и минусами. Поговорим о каждой более детально.

Контактная система

Эту систему зажигания также называют контактно-транзисторной. Ее изобрели первой, сегодня такая схема системы зажигания считается устаревшей и практически не используется. Высокое напряжение в подобных конструкциях образуется в катушке, а на свечи оно передается по старинке – механически, то есть путем смыкания и размыкания контактов.

В состав узлов подобного типа входит регулятор опережения зажигания, выполненный в виде грузиков, оказывающих воздействие на пластину, которая, в свою очередь, контактирует с механизмом прерывателя. Важное значение для работы системы имеет угол опережения зажигания – такое положение коленчатого вала, при котором на свечи подается высокое напряжение.

Зажигание наступает до того, как поршень достигнет своей предельной мертвой точки, благодаря чему топливно-воздушная смесь будет сгорать полностью, с максимальной эффективностью.

Когда контакты замыкаются, на первичную обмотку катушки поступает низкое напряжение. Там энергия аккумулируется, и после размыкания контактов на вторичной обмотке формируется уже высокое напряжение. Только потом энергия подается на распределитель и на конкретную свечу зажигания.

Контактно-транзисторная

Это следующее поколение системы зажигания двигателя, характеризующееся наличием в конструкции первичной цепи катушки коммутатора, необходимого для снижения силы тока в обмотке. Содержит элементы контактной и бесконтактной систем.

Особенности:

•  Продолжительный срок службы контактов и всего узла в целом.
•  Увеличенная длина искры, что положительно сказывается на площади контакта с ТВС и обеспечивает ее полное сгорание.
•  Воздействие прерывателя напрямую на коммутатор.

Когда ключ проворачивается в замке зажигания, через транзистор проходят токи управления и токи первичной обмотки, являющиеся основными.

После размыкания контактов ток с цепи управления пропадает, происходит запирание транзистора, благодаря чему исключается вероятность протекания тока первичной обмотки. Именно в этот момент на вторичной обмотке образуется высокое напряжение.

Бесконтактная

Бесконтактная система зажигания – следующий этап эволюции узла, ставшего темой нашей сегодняшней беседы. Второе название – транзисторная. Функции прерывателя в подобных системах выполняет датчик импульсов, который позволил обойтись без контактов прерывателя и тем самым продлить срок эксплуатации всей системы в целом. Датчик отвечает за образование импульсов низкого напряжения. 

В современном автомобилестроении с указанной целью могут использоваться устройства одного из трех типов – датчик Холла, индуктивный и оптический. Каждый из них внедряется в конструкцию распределителя и посылает сигналы на транзисторный коммутатор, который служит для прерывания тока на первичной обмотке катушки.

Работа датчика зависит от вращения коленчатого вала. Когда коленвал вращается, импульсы напряжения от датчика поступают на коммутатор, который образовывает импульсы на обмотке низкого напряжения.

Если подача тока останавливается, на вторичной обмотке появляется высокое напряжение, поступающее на распределитель, а уже оттуда – на конкретную свечу зажигания. Регулировка угла опережения осуществляется регулятором – центробежным либо вакуумным.

Электронная и микропроцессорная системы

Электронная система зажигания – последнее изобретение в данной отрасли. Основное ее отличие от узлов, описанных выше, кроется в отсутствии механических контактов. По этой причине далекие от технических премудростей люди нередко путают такую систему с классической бесконтактной, но на самом деле между ними существуют серьезные различия.

Электрозажигание представляет собой элемент системы управления силовой установкой.

Существует два типа таких узлов:

1.  Прямого зажигания - высокое напряжение напрямую поступает к электродам.
2.  С распределителем, когда схема включает механическое устройство, которое подает высокое напряжение на нужную свечу.

Кроме ключевых элементов в состав подобных систем входят и другие детали:

•  Входные датчики, мониторящие работу двигателя и передающие полученные сведения на блок управления.
•  Собственно блок управления, который отвечает за анализ сигналов, полученных от датчика, и за передачу на воспламенитель команды, обязательной к выполнению   в конкретный момент времени.
•  Воспламенитель, именуемый также исполнительным устройством. Это не что иное, как транзисторная плата, которая обеспечивает подачу напряжения на первичную   обмотку, а в закрытом режиме отсекает его и формирует напряжение уже на вторичной обмотке.

В качестве оснастки для таких систем могут использоваться либо общие, либо индивидуальные, либо сдвоенные катушки зажигания – все зависит от модели и характеристик транспортного средства. 

Отдельным видом электронной схемы зажигания можно считать микропроцессорную, представляющую собой комплекс датчиков. Их сигналы поступают на электронный блок управления и обрабатываются там для определения оптимального режима под конкретный момент.

Конструкция сравнительно нова, она не получила пока столь широкого распространения, как перечисленные выше аналоги, однако обладает таким неоспоримым плюсом, как способность снизить расход топлива и улучшить динамические характеристики транспортного средства. 

Итог

Все системы зажигания, используемые для воспламенения ТВС, используются в той или иной машиностроительной отрасли в зависимости от характеристик, назначения и прочих особенностей конкретного механизма.

У каждого из них свои плюсы и минусы. Когда-то нужна сложная инновационная система, а в ряде случаев достаточно классической схемы, эффективность которой подтверждена десятилетиями безотказной эксплуатации.