Система зажигания предназначена для принудительноговоспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя. Источником зажигания смеси является искровой электрический разряд, возникающий между электродами свечи под воздействием импульса высокого напряжения.
Важное значение при работе системы зажигания имеет установка момента зажигания. При неправильной установке зажигания могут возникнуть обратные вспышки, которые могут привести к воспламенению горючей смеси во впускном трубопроводе при открытых впускных клапанах или заставить коленчатый вал вращаться в обратном направлении. Для предотвращения этого момент зажигания приближают к верхней мертвой точке. У многоцилиндровых двигателей момент зажигания устанавливают по первому цилиндру. Для остальных цилиндров он устанавливается автоматически в соответствии с порядком работы при помощи определенной установки проводов в крышке распределителя.
Тактность двигателя и число цилиндров определяют необходимое число искровых пробоев при максимальной частоте вращения коленчатого вала. Количество искровых пробоев в минуту ограничивается электрическими и механическими условиями работы контактов.
Электронные системы зажигания менее восприимчивы к уровню коммутируемого тока и поэтому обеспечивают более высокое вторичное напряжение и мощность искры, чем контактные системы. Для надежной работы системы зажигания предусматривают полуторакратный запас напряжения по сравнению с пробивным напряжением на свечах, при котором возникает искровой разряд между электродами.
Как правило, максимальная эффективность рабочего процесса двигателя реализуется в случае, когда давление газов достигает наибольшего своего значения при повороте коленчатого вала на 10–15° после верхней мертвой точки. А поскольку требуется время на сгорание смеси, искровой разряд необходимо создавать с определенным опережением.
Угол опережения зажигания устанавливается автоматически в зависимости от режима работы двигателя и должен обеспечивать оптимальные мощностные и экономические показатели двигателя. Допускаемые отклонения от заданных углов должны составлять ± 1° поворота коленчатого вала.
Изменение угла опережения зажигания классической батарейной (механической) системы зажигания, в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, осуществляется центробежным регулятором. С увеличением частоты вращения центробежный регулятор поворачивает ротор датчика на определенный угол в сторону вращения валика распределителя. Это вызывает более раннее появление импульса первичного напряжения, вследствие чего угол опережения зажигания увеличивается.
Изменение угла опережения зажигания в зависимости от разряжения над дроссельной заслонкой (от нагрузки двигателя) осуществляется вакуумным регулятором. По мере увеличения прикрытия заслонки (при уменьшении нагрузки двигателя) разряжение возрастает, диафрагма регулятора втягивается, поворачивая тягой подвижную пластину прерывателя в сторону увеличения угла опережения зажигания.
Основной рабочей характеристикой системы зажигания является зависимость вторичного напряжения от частоты искрообразования. Чем выше частота искрообразования, тем короче время протекания процессов накопления энергии в катушке зажигания и ее разряд. При определенных значениях параметров первичной цепи на больших частотах время нарастания первичного тока может оказаться недостаточным, и вторичное напряжение может снизиться настолько, что наступит перебой в искрообразовании.
Современная электронная база промышленности позволяет создавать надежные электронные системы зажигания с длительным сроком службы.
Вначале была разработана контактно-транзисторная система зажигания, в состав которой помимо основных элементов классической системы зажигания входит транзисторный коммутатор. Использование коммутатора позволяет снизить ток через контакты при прерывании в первичной цепи, поскольку через контакты проходит лишь малый ток, необходимый для управления транзистором. Это позволило увеличить ток в первичной цепи и напряжение во вторичной цепи, а также срок службы контактов и их надежность.
В дальнейшем для усовершенствования системы зажигания вместо контактов был применен бесконтактный датчик, вырабатывающий импульсы в строго заданные моменты времени, которые через преобразующие каскады управляют током в первичной обмотке катушки зажигания. Полностью бесконтактная система зажигания обладает большей надежностью.
По способу накопления энергии электронные системы зажигания делятся на индуктивные и емкостные. В индуктивной системе зажигания вторичное напряжение образуется за счет энергии, накапливаемой в магнитном поле катушки зажигания, а в емкостной – за счет энергии в накопительном конденсаторе. При разряде конденсатора запасенная в нем энергия трансформируется во вторичный контур.
В классической системе зажигания используются катушки с автотрансформаторной связью между обмотками, у которых первичное напряжение при размыкании контактов прерывателя может достигать 400 В. Если использовать такую катушку зажигания, то транзистор должен выдерживать такое напряжение. Поэтому в транзисторных системах применяют катушки зажигания с трансформаторной связью между обмотками и повышенным коэффициентом трансформации, что обеспечивает получение требуемого вторичного напряжения при ЭДС самоиндукции первичной цепи, равной 120–160 В. При этом в качестве силового транзистора применяют высоковольтные транзисторы с допустимым обратным напряжением 120–200 В.
Реальные схемы бесконтактных систем зажигания более сложны, так как на пусковых режимах напряжение, вырабатываемое датчиком, мало и недостаточно для управления силовым транзистором. Поэтому между выходным коммутирующим каскадом и магнитоэлектрическим датчиком включаются дополнительные каскады, предназначенные для усиления и преобразования входного сигнала датчика.
Замена контактов прерывателя бесконтактным датчиком позволила исключить наиболее слабое звено контактных и контактно-транзисторных систем зажигания и тем самым обеспечить системе зажигания более высокую надежность и долговечность при меньшем объеме технического обслуживания.
В настоящее время все большее распространение получают бесконтактные системы зажигания с цифровым электронным регулированием момента зажигания (микропроцессорная система управления двигателем), которые одновременно управляют моментом и энергией искрообразования. В таких системах управление зажиганием осуществляется по оптимальным характеристикам, в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя, давления во впускном трубопроводе, температуры охлаждающей жидкости, положения дроссельной заслонки карбюратора и других характеристик.
Нормальная работоспособность устройств по опережению зажигания требует постоянного контроля, поскольку отклонения от заданных параметров системы зажигания существенно снижают мощностные характеристики двигателя и увеличивают расход топлива.
Для контроля момента установки зажигания требуются автомобильный вакуумметр и тестер момента зажигания.
Контрольные вопросы:
1. Как работает батарейная система зажигания?
2. В чем заключаются особенности контактно-транзисторной системы зажигания?
3. Как устроены и работают источники тока на автомобиле?
4. Каковы конструктивные особенности катушки зажигания?
5. Для чего необходимо регулировать угол опережения зажигания? Как это осуществляется?
6. Какие системы электрического пуска применяют на автомобилях?
7. Как устроен и работает стартер с дистанционным управлением?
