Безконтактна система за запалване
Съдържание
Системата за запалване в автомобил е необходима, за да се запали въздушно-горивната смес, която е влязла в цилиндъра на двигателя. Използва се в енергийни агрегати, работещи на бензин или газ. Дизеловите двигатели имат различен принцип на работа. Те използват изключително директно впръскване на гориво (за други модификации на горивните системи прочетете тук).
В този случай свежа порция въздух се компресира в цилиндъра, който в този случай се загрява до температурата на запалване на дизеловото гориво. В момента, в който буталото достигне горната мъртва точка, електрониката пръска гориво в цилиндъра. Под въздействието на висока температура сместа се запалва. В съвременните автомобили с такъв силов агрегат често се използва горивна система тип CommonRail, която осигурява различни режими на изгаряне на горивото (подробно е описано в друго ревю).
Работата на бензиновия агрегат се извършва по различен начин. В повечето модификации, поради ниското октаново число (какво е и как се определя, е описано тук) бензинът се запалва при по-ниски температури. Въпреки че много премиум автомобили могат да бъдат оборудвани със силови агрегати с директно впръскване, работещи на бензин. За да може сместа от въздух и бензин да се възпламени с по-малко компресия, такъв двигател работи съвместно със запалителна система.
Независимо от начина на прилагане на впръскването на гориво и дизайна на системата, ключовите елементи в SZ са:
- Бобина (в по-модерните модели автомобили може да има няколко от тях), което създава ток с високо напрежение;
- Свещ (основно една свещ разчита на един цилиндър), към който се подава електричество в точното време. В него се образува искра, която запалва VTS в цилиндъра;
- Дистрибутор. В зависимост от вида на системата тя може да бъде механична или електронна.
Ако всички системи за запалване са разделени на видове, тогава ще има два. Първият е контактът. Вече говорихме за нея в отделен преглед... Вторият тип е безконтактен. Ние просто ще се съсредоточим върху него. Ще обсъдим от какви елементи се състои, как работи, както и какви неизправности има в тази запалителна система.
Какво представлява безконтактната система за запалване на автомобили
При по-старите превозни средства се използва система, при която клапанът е от контактен транзисторен тип. Когато в определен момент контактите са свързани, съответната верига на запалителната бобина се затваря и се образува високо напрежение, което в зависимост от затворената верига (капакът на разпределителя е отговорен за това - прочетете за това тук) отива към съответната свещ.
Въпреки стабилната работа на такава ЗЗ, с течение на времето тя трябваше да бъде модернизирана. Причината за това е невъзможността да се увеличи енергията, необходима за запалване на VST в по-модерни двигатели с повишена компресия. Освен това при високи скорости механичният клапан не се справя със задачата си. Друг недостатък на такова устройство е износването на контактите на прекъсвача-разпределител. Поради това е невъзможно да се настрои и фино настрои времето за запалване (по-рано или по-късно) в зависимост от оборотите на двигателя. Поради тези причини контактният тип SZ не се използва на съвременните автомобили. Вместо това е инсталиран безконтактен аналог и е заменена електронна система, за която прочетете по-подробно тук.
Тази система се различава от предшественика си по това, че в нея процесът на образуване на електрически разряд на свещите вече не се осигурява от механичен, а от електронен тип. Тя ви позволява да регулирате времето за запалване веднъж и да не го променяте практически през целия експлоатационен живот на силовия агрегат.
Благодарение на въвеждането на повече електроника, контактната система получи редица подобрения. Това прави възможно инсталирането му на класиката, в която преди това е бил използван KSZ. Сигналът за образуване на импулс с високо напрежение има индуктивен тип формиране. Поради евтината поддръжка и икономичността BSZ демонстрира добра ефективност на атмосферни двигатели с малък обем.
За какво е и как се случва
За да разберем защо контактната система трябваше да бъде сменена на безконтактна, нека се докоснем малко до принципа на работа на двигателя с вътрешно горене. Смес от бензин и въздух се подава при всмукателния ход, когато буталото се премести в долната мъртва точка. След това всмукателният клапан се затваря и ходът на компресията започва. За да може двигателят да постигне максимална ефективност, е изключително важно да се определи моментът, в който е необходимо да се изпрати сигнал за генериране на импулс с високо напрежение.
В контактните системи в разпределителя по време на въртенето на вала контактите на прекъсвача са затворени / отворени, които са отговорни за момента на натрупване на енергия в нисковолтовата намотка и образуването на ток с високо напрежение. В безконтактната версия тази функция е възложена на сензора на Хол. Когато намотката е образувала заряд, когато контактът на разпределителя е затворен (в капака на разпределителя), този импулс преминава по съответната линия. В нормален режим този процес отнема достатъчно време, докато всички сигнали отидат до контактите на запалителната система. Когато обаче оборотите на двигателя се повишат, класическият разпределител започва да работи нестабилно.
Тези недостатъци включват:
- Поради преминаването на ток с високо напрежение през контактите, те започват да горят. Това води до факта, че разликата между тях се увеличава. Тази неизправност променя времето за запалване (времето за запалване), което влияе отрицателно върху стабилността на силовия агрегат, прави го по-ненаситен, тъй като водачът трябва да натиска педала за газ по-често по-често, за да увеличи динамиката. Поради тези причини системата се нуждае от периодична поддръжка.
- Наличието на контакти в системата ограничава количеството ток с високо напрежение. За да може искрата да бъде „по-дебела“, няма да е възможно да се инсталира по-ефективна намотка, тъй като пропускателната способност на KSZ не позволява по-високо напрежение да се прилага към свещите.
- Когато оборотите на двигателя се повишат, разпределителните контакти не просто се затварят и отварят. Започват да се блъскат един в друг, което предизвиква естествено тракане. Този ефект води до неконтролирано отваряне / затваряне на контакти, което също влияе на стабилността на двигателя с вътрешно горене.
Замяната на разпределителните и прекъсващите контакти с полупроводникови елементи, които работят в безконтактен режим, помогна частично да се отстранят тези неизправности. Тази система използва превключвател, който управлява намотката въз основа на сигнали, получени от близост превключвател.
В класическия дизайн прекъсвачът е проектиран като сензор на Хол. Можете да прочетете повече за неговата структура и принцип на действие. в друго ревю... Съществуват обаче и индуктивни и оптични опции. В „класиката“ се установява първата опция.
Устройство за безконтактна запалителна система
Устройството BSZ е почти идентично с контактния аналог. Изключение прави вида на прекъсвача и клапана. В повечето случаи като прекъсвач е инсталиран магнитен сензор, работещ върху ефекта на Хол. Той също така отваря и затваря електрическата верига, генерирайки съответните импулси с ниско напрежение.
Транзисторният превключвател реагира на тези импулси и превключва намотките на бобината. Освен това зарядът с високо напрежение отива към разпределителя (същия разпределител, при който поради въртенето на вала контактите за високо напрежение на съответния цилиндър се затварят / отварят последователно). Благодарение на това се осигурява по-стабилно формиране на необходимия заряд без загуби в контактите на прекъсвача, тъй като те липсват в тези елементи.
Като цяло веригата на безконтактната запалителна система се състои от:
- Захранване (батерия);
- Група за контакти (ключалка за запалване);
- Импулсен сензор (изпълнява функцията на прекъсвач);
- Транзисторен превключвател, който превключва намотките на късо съединение;
- Запалителни бобини, при които поради действието на електромагнитната индукция 12-волтовият ток се преобразува в енергия, което вече е десетки хиляди волта (този параметър зависи от вида на SZ и батерията);
- Дистрибутор (в BSZ дистрибуторът е донякъде модернизиран);
- Високоволтови проводници (един централен кабел е свързан към бобината за запалване и централния контакт на разпределителя, а 4 вече преминават от капака на разпределителя към свещника на всяка свещ);
- Запалителни свещи.
В допълнение, за оптимизиране на процеса на запалване на VTS, запалителната система от този тип е оборудвана с UOZ центробежен регулатор (работи при увеличени скорости), както и вакуумен регулатор (задейства се при увеличаване на натоварването на силовия блок)
Нека да разгледаме на какъв принцип работи BSZ.
Принципът на действие на безконтактната запалителна система
Системата за запалване стартира чрез завъртане на ключа в ключалката (той се намира или на кормилната колона, или до нея). В този момент бордовата мрежа е затворена и токът се подава към намотката от батерията. За да започне да работи запалването, е необходимо да накарате коляновия вал да се върти (през ангренажния ремък той е свързан с газоразпределителния механизъм, който от своя страна върти разпределителния вал). Той обаче няма да се върти, докато сместа въздух / гориво не се запали в цилиндрите. Предлага се стартер за стартиране на всички цикли. Вече обсъдихме как работи. в друга статия.
По време на принудителното въртене на коляновия вал, а заедно с него и на разпределителния вал, разпределителният вал се върти. Сензорът на Хол разпознава момента, в който е необходима искра. В този момент към превключвателя се изпраща импулс, който изключва първичната намотка на запалителната бобина. Поради рязкото изчезване на напрежението във вторичната намотка се образува лъч с високо напрежение.
Тъй като намотката е свързана чрез централен проводник към капачката на разпределителя. Въртяйки се, разпределителният вал едновременно завърта плъзгача, който последователно свързва централния контакт с контактите на високоволтовата линия, водеща към всеки отделен цилиндър. В момента на затваряне на съответния контакт лъчът с високо напрежение отива към отделна свещ. Между електродите на този елемент се образува искра, която запалва въздушно-горивната смес, компресирана в цилиндъра.
Веднага след като двигателят стартира, вече няма нужда стартерът да работи и контактите му трябва да се отворят, като се освободи ключът. С помощта на механизъм за връщане на пружината контактната група се връща в положение на запалването. Тогава системата работи самостоятелно. Трябва обаче да обърнете внимание на няколко нюанса.
Особеността на работата на двигателя с вътрешно горене е, че VTS не изгаря незабавно, в противен случай поради детонация двигателят бързо ще се повреди и това отнема няколко милисекунди. Различните скорости на коляновия вал могат да доведат до запалване твърде рано или твърде късно. По тази причина сместа не трябва да се запалва едновременно. В противен случай уредът ще прегрее, ще загуби захранване, ще се наблюдава нестабилна работа или детонация. Тези фактори ще се проявят в зависимост от натоварването на двигателя или скоростта на коляновия вал.
Ако въздушно-горивната смес се запали рано (голям ъгъл), тогава разширяващите се газове ще попречат на буталото да се движи по хода на компресията (в този процес този елемент вече преодолява сериозно съпротивление). Бутало с по-ниска ефективност ще изпълнява работен ход, тъй като значителна част от енергията от изгарящия VTS вече е изразходвана за устойчивост на хода на компресията. Поради това мощността на агрегата пада и при ниски обороти изглежда "задушава".
От друга страна, запалването на сместа в по-късен момент (малък ъгъл) води до факта, че тя изгаря през целия работен ход. Поради това двигателят се загрява повече и буталото не премахва максималната ефективност от разширяването на газовете. Поради тази причина късното запалване значително намалява мощността на агрегата и също го прави по-ненаситен (за да осигури динамично движение, водачът ще трябва да натисне педала за газ по-силно).
За да премахнете такива странични ефекти, всеки път, когато променяте натоварването на двигателя и скоростта на коляновия вал, трябва да зададете различно време за запалване. При по-старите автомобили (тези, които дори не са използвали разпределител), за тази цел е инсталиран специален лост. Настройката на необходимото запалване е извършена ръчно от самия водач. За да направят този процес автоматичен, инженерите разработиха центробежен регулатор. Той е инсталиран в дистрибутора. Този елемент представлява натоварени с пружина тежести, свързани с основната плоча на прекъсвача. Колкото по-високи са оборотите на вала, толкова повече тежестите се различават и толкова повече тази плоча се завърта. Благодарение на това настъпва автоматична корекция на момента на изключване на първичната намотка на намотката (увеличаване на SPL).
Колкото по-силно е натоварването на устройството, толкова повече се пълнят неговите цилиндри (колкото повече се натиска педалът за газ и по-голям обем VTS влиза в камерите). Поради това изгарянето на смес от гориво и въздух става по-бързо, както при детонацията. За да може двигателят да продължи да произвежда максимална ефективност, времето за запалване трябва да се регулира надолу. За тази цел на разпределителя е инсталиран вакуумен регулатор. Той реагира на степента на вакуум във всмукателния колектор и съответно регулира запалването спрямо товара на двигателя.
Кондициониране на сигнала на датчика на Хол
Както вече забелязахме, ключовата разлика между безконтактната система и контактната система е подмяната на прекъсвач с контакти с магнитоелектричен сензор. В края на XNUMX век физикът Едуин Хърбърт Хол прави откритие, на базата на което работи едноименният сензор. Същността на откриването му е следната. Когато магнитно поле започне да действа върху полупроводник, по който протича електрически ток, в него се появява електромоторна сила (или напречно напрежение). Тази сила може да бъде само с три волта по-ниска от основното напрежение, което действа върху полупроводника.
Сензорът на Хол в този случай се състои от:
- Постоянен магнит;
- Полупроводникова плоча;
- Микросхеми, монтирани на плоча;
- Цилиндричен стоманен екран (обтуратор), монтиран на разпределителната шахта.
Принципът на работа на този сензор е както следва. Докато запалването е включено, през полупроводника към превключвателя протича ток. Магнитът е разположен от вътрешната страна на стоманения щит, който има прорез. Срещу магнита от външната страна на обтуратора е монтирана полупроводникова плоча. Когато по време на въртенето на разпределителния вал разрезът на екрана е между плочата и магнита, магнитното поле действа върху съседния елемент и в него се генерира напречно напрежение.
Веднага след като екранът се завърти и магнитното поле престане да действа, напречното напрежение изчезва в полупроводниковата пластина. Редуването на тези процеси генерира съответните импулси с ниско напрежение в сензора. Те се изпращат до превключвателя. В това устройство такива импулси се преобразуват в ток на първичната намотка на късо съединение, който превключва тези намотки, поради което се генерира ток с високо напрежение.
Неизправности в безконтактната запалителна система
Въпреки факта, че безконтактната запалителна система е еволюционна версия на контактната и недостатъците на предишната версия са премахнати в нея, тя не е напълно лишена от тях. Някои неизправности, характерни за контактния SZ, също присъстват в BSZ. Ето някои от тях:
- Неизправност на свещите (за това как да ги проверите, прочетете отделно);
- Прекъсване на окабеляването на проводника в бобината на запалването;
- Контактите се окисляват (и не само контактите на разпределителя, но и проводници с високо напрежение);
- Нарушаване на изолацията на експлозивни кабели;
- Неизправности в транзисторния превключвател;
- Неправилна работа на вакуумните и центробежни регулатори;
- Счупване на сензора на Хол.
Въпреки че повечето неизправности са резултат от нормалното износване, те често се появяват и поради небрежност на самия шофьор. Например шофьор може да зарежда колата с нискокачествено гориво, да нарушава графика на рутинната поддръжка или, за да спести пари, да извършва поддръжка в неквалифицирани бензиностанции.
От не малко значение за стабилната работа на запалителната система, както и не само за безконтактната, е качеството на консумативите и частите, които се монтират при смяна на неуспешните. Друга причина за авариите на BSZ са отрицателните метеорологични условия (например нискокачествени експлозивни проводници могат да се пробият по време на проливен дъжд или мъгла) или механични повреди (често се наблюдават при неточни ремонти).
Признаци за неизправност на SZ са нестабилната работа на силовия агрегат, сложността или дори невъзможността за стартирането му, загуба на мощност, повишена лакомия и др. Ако това се случи само когато има повишена влажност навън (силна мъгла), тогава трябва да обърнете внимание на линията за високо напрежение. Проводниците не трябва да са мокри.
Ако двигателят е нестабилен на празен ход (докато горивната система работи правилно), това може да означава повреда на капака на разпределителя. Подобен симптом е повреда на превключвателя или сензора на Хол. Увеличаването на разхода на бензин може да бъде свързано с повреда на вакуумните или центробежни регулатори, както и с неправилна работа на свещите.
Трябва да търсите проблеми в системата в следната последователност. Първата стъпка е да се определи дали се генерира искра и доколко е ефективна. Развиваме свещта, слагаме свещника и се опитваме да стартираме двигателя (масовият електрод, страничен, трябва да е облегнат на корпуса на двигателя). Ако е твърде тънка или изобщо не, повторете процедурата с нова свещ.
Ако изобщо няма искри, е необходимо да проверите електрическата линия за прекъсвания. Пример за това биха били окислените жични контакти. Отделно трябва да се напомни, че кабелът за високо напрежение трябва да е сух. В противен случай токът с високо напрежение може да пробие изолационния слой.
Ако искрата е изчезнала само на една свещ, тогава е възникнала пролука в интервала от разпределителя до СЗ. Пълното отсъствие на искри във всички цилиндри може да означава загуба на контакт на централния проводник, преминаващ от намотката към капака на разпределителя. Подобна неизправност може да е резултат от механични повреди на капачката на разпределителя (пукнатина).
Предимства на безконтактното запалване
Ако говорим за предимствата на BSZ, тогава, в сравнение с KSZ, основното му предимство е, че поради липсата на контакти на прекъсвача, той осигурява по-точен момент на образуване на искри за запалване на въздушно-горивната смес. Именно това е основната задача на всяка запалителна система.
Други предимства на разглежданата SZ включват:
- По-малко износване на механични елементи поради факта, че в устройството му има по-малко от тях;
- По-стабилен момент на образуване на импулс с високо напрежение;
- По-точна настройка на UOZ;
- При високи обороти на двигателя системата запазва стабилността си поради липсата на тракане на контактите на прекъсвача, както при KSZ;
- По-фина настройка на процеса на натрупване на заряд в първичната намотка и контрол на първичния индикатор за напрежение;
- Позволява ви да образувате по-високо напрежение на вторичната намотка на бобината за по-мощна искра;
- По-малко загуба на енергия по време на работа.
Въпреки това, безконтактните системи за запалване не са лишени от своите недостатъци. Най-често срещаният недостатък е повредата на превключвателите, особено ако те са направени по стария модел. Чести са и повредите при късо съединение. За да се премахнат тези недостатъци, на автомобилистите се препоръчва да купуват подобрени модификации на тези елементи, които имат по-дълъг живот.
В заключение предлагаме подробно видео за това как да инсталирате безконтактна система за запалване:
Въпроси и отговори:
Какви са предимствата на безконтактната система за запалване? Няма загуба на контакт на прекъсвача/разпределителя поради въглеродни отлагания. В такава система има по-мощна искра (горивото гори по-ефективно).
Какви системи за запалване има? Контактни и безконтактни. Контактът може да съдържа механичен прекъсвач или сензор на Хол (разпределител - разпределител). В безконтактна система има превключвател (както прекъсвач, така и разпределител).
Как да свържете правилно запалителната бобина? Кафявият проводник (идващ от ключа за запалване) е свързан към клемата +. Черният проводник седи на контакт K. Третият контакт в бобината е високоволтов (отива към разпределителя).
Как работи електронната система за запалване? Ток с ниско напрежение се подава към първичната намотка на бобината. Сензорът за положение на коляновия вал изпраща импулс към ECU. Първичната намотка е изключена, а във вторичната се генерира високо напрежение. Според сигнала на ECU токът отива към желаната свещ.
