Система зажигания
Система зажигания двигателя предназначена для генерации импульсов высокого напряжения, вызывающих вспышку рабочей смеси в камере сгорания двигателя, синхронизации этих импульсов с фазой двигателя и распределения импульсов зажигания по цилиндрам (ГОСТ 28827-90). От мощности искры и момента зажигания рабочей смеси в значительной степени зависит экономичность и устойчивость работы двигателя, а так же токсичность отработавших газов. Бесперебойное искрообразование происхо дит при напряжении 8…20 кВ, при этом энергия электрического разряда при пуске может достигать 30…100 мДж, а при установившемся режиме до 5 мДж.
Различают следующие системы зажигания, которые серийно выпуска ются в настоящее время у нас и за рубежом или будут в производстве в бли жайшие годы: батарейная с механическим прерывателем, или классическая; контактно-транзисторная; контактно-тиристорная; бесконтактно- транзисторная; цифровая с механическим распределителем; цифровая со статическим распределителем; микропроцессорная система управления автомобильным двигателем. К системам зажигания предъявляются следующие требования:
1. система зажигания должна развивать напряжение, достаточное для пробоя искрового промежутка во всех режимах работы двигателя;
2. искра должна обладать определенной энергией и продолжительностью для воспламенения рабочей смеси;
3. момент зажигания должен быть строго определенным и соответствовать условиям работы двигателя;
4. работа всех элементов системы должна быть надежной при высоких температурах и механических нагрузках;
5. эрозия электродов свечи должна находиться в пределах допуска.
Электронные системы зажигания можно разделить на два вида: системы зажигания с распределителем и системы прямого зажигания.
Первый вид электронных систем зажигания в своей работе использует механический распределитель, с помощью которого осуществляется подача тока высокого напряжения на конкретную свечу. В системах прямого зажигания подача тока высокого напряжения на свечу производится непосредственно с катушки зажигания.
Конструкция электронной системы зажигания включает традиционные элементы - источник питания, выключатель зажигания, катушку, свечи, а также провода высокого напряжения (на некоторых видах системы). Помимо этого система включает следующие элементы управления: входные датчики, электронный блок управления и исполнительное устройство - воспламенитель.
Входные датчики фиксируют текущие параметры работы двигателя и преобразуют их в электрические сигналы. Система электронного зажигания в своей работе использует датчики, входящие в состав системы управления двигателем: частоты вращения коленчатого вала двигателя, положения распределительного вала, массового расхода воздуха, детонации, температуры воздуха, температуры охлаждающей жидкости, давления воздуха, положения дроссельной заслонки, положения педали акселератора, давления топлива,кислородный датчик и другие. Номенклатура датчиков на разных моделях автомобилей может различаться.
Электронный блок управления двигателем обрабатывает сигналы входных датчиков и формирует управляющие воздействия на воспламенитель.
Воспламенитель представляет собой электронную плату, обеспечивающую включение и выключение зажигания. Основу воспламенителя составляет транзистор. При открытом транзисторе ток протекает по первичной обмотке катушки зажигания, при закрытом - происходит его отсечка и наводка тока высокого напряжения во вторичной обмотке.
Электронная система зажигания может иметь одну общую катушку зажигания, индивидуальные катушки зажигания или сдвоенные катушки зажигания.
Общая катушка зажигания применяется в электронной системе зажигания с распределителем. Индивидуальные катушки зажигания устанавливаются непосредственно на свечу, поэтому необходимость в высоковольтных проводах отпадает.
В системах прямого зажигания также используются сдвоенные катушки зажигания. На четырехцилиндровом двигателе устанавливается две таких катушки: одна для 1 и 4 цилиндров, другая – для 2 и 3 цилиндров. Каждая из катушек создает ток высокого напряжения на двух выводах, поэтому искра зажигания всегда происходит одновременно в двух цилиндрах. В одном из цилиндров она воспламеняет топливно-воздушную смесь, в другом происходит вхолостую.
Принцип работы электронной системы зажигания
В соответствии с сигналами датчиков электронный блок управления вычисляет оптимальные параметры работы системы. Осуществляется управляющее воздействие на воспламенитель, который обеспечивает подачу напряжения на катушку зажигания. В цепи первичной обмотки катушки зажигания начинает протекать ток.
При прерывании напряжения, во вторичной обмотке катушки индуцируется ток высокого напряжения. По высоковольтным проводам или непосредственно с катушки зажигания ток высокого напряжения подается к соответствующей свече зажигания. Создающаяся искра в свече зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь.
При изменении скорости вращения коленчатого вала двигателя датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя и датчик положения распределительного вала подают сигналы в электронный блок управления, который в свою очередь осуществляет необходимое изменение угла опережения зажигания.
При увеличении нагрузки на двигатель управление углом опережения зажигания осуществляется с помощью датчика массового расхода воздуха. Дополнительную информацию о процессе воспламенения и сгорания топливно-воздушной смеси дает датчик детонации. Другие датчики представляют дополнительную информацию о режимах работы двигателя.