Система зажигания

Рабочая смесь в цилиндре двигателя загорается от проскакивающей в нужный момент электрической искры. Для обеспечения своевременного воспламенения рабочей смеси предназначена система зажигания, которая бывает трех типов:

контактная;
бесконтактная (транзисторная);
электронная.

Можно сказать, что время контактной и бесконтактной систем практически ушло. В современных машинах, как правило, используется электронная система зажигания. Однако, учитывая тот факт, что многие наши соотечественники ездят на советских и старых российских автомобилях, вкратце рассмотрим принципы работы контактной и транзисторной систем зажигания. Последняя, в частности, используется на ВАЗ-2108. Что касается электронной системы зажигания, то на практике изучать ее нет необходимости, поскольку отрегулировать электронное зажигание можно только на специализированной станции технического обслуживания.

Электрическая искра в контактной системе зажигания образуется между электродами свечи зажигания в конце такта сжатия. Поскольку промежуток сжатой рабочей смеси между электродами свечи имеет высокое электрическое сопротивление, между ними должно создаваться большое напряжение — до 24 000 В: только в этом случае будет вызван искровой разряд. Кстати, искровые разряды должны появляться при определенном положении поршней в цилиндрах и чередоваться в соответствии с установленным порядком работы цилиндров. Иначе говоря, искра не должна проскакивать во время такта впуска, сжатия или выпуска.

Контактная система батарейного зажигания состоит из следующих элементов:

источников электрического тока (аккумулятора и генератора);
катушки зажигания;
замка зажигания (в него водитель вставляет ключ, чтобы завести автомобиль);
прерывателя тока низкого напряжения;
распределителя тока высокого напряжения;
конденсатора;
свечей зажигания (из расчета на один цилиндр — одна свеча);
электрических проводов низкого и высокого напряжения.

Источники электрического тока обеспечивают его подачу в систему зажигания. При запуске двигателя источником является аккумулятор. Работающий двигатель постоянно получает подзарядку от генератора.

Основное предназначение катушки зажигания (она располагается в моторном отсеке) — преобразование тока низкого напряжения в ток высокого напряжения. Когда по первичной обмотке низкого напряжения проходит электрический ток, вокруг нее создается мощное магнитное поле. После прекращения подачи тока (эту задачу выполняет прерыватель) магнитное поле исчезает и пересекает большое количество витков вторичной обмотки высокого напряжения, в результате чего в ней возникает ток высокого напряжения. Значительный рост напряжения (от 12 до требуемых 24 000 В) достигается за счет разницы числа витков в обмотках катушки.

Катушка зажигания

Полученное напряжение позволяет преодолеть пространство между электродами свечи зажигания и получить электрический разряд, в результате которого образуется требуемая искра.

Свеча зажигания

ПРИМЕЧАНИЕ В среднем зазор между электродами свечи зажигания составляет 0,5–1 мм. При необходимости его можно отрегулировать, выкрутив свечу.

При неотрегулированном зазоре между электродами свечи зажигания двигатель работает нестабильно: могут функционировать не все цилиндры. Например, из 4 цилиндров работают 3, еще 1 крутится «вхолостую» (в таких случаях говорят, что мотор троит). При этом двигатель заметно теряет мощность, а расход топлива увеличивается.

Регулируя зазор между электродами свечи, подгибают только боковой электрод. Центральный электрод подгибать запрещено, поскольку это может стать причиной появления трещин на керамическом изоляторе свечи и она станет непригодной.

Функции замка зажигания известны даже новичкам: он необходим, чтобы замкнуть электрическую цепь и завести автомобиль.

Задача прерывателя низкого напряжения — вовремя прервать подачу тока низкого напряжения на первичную обмотку катушки зажигания, чтобы в этот момент во вторичной обмотке образовался ток высокого напряжения. Образовавшийся ток поступает на центральный контакт распределителя тока высокого напряжения.

Контакты прерывателя расположены под крышкой распределителя зажигания. Подвижный контакт постоянно прижимается к неподвижному с помощью специальной пластинчатой пружины. Эти контакты размыкаются на очень маленький промежуток времени в тот момент, когда набегающий кулачок приводного валика трамблера надавливает на молоточек подвижного контакта.

Чтобы контакты не выходили из строя преждевременно, используется конденсатор, который предохраняет контакты от обгорания. Дело в том, что в момент размыкания подвижного и неподвижного контактов между ними могла бы проскакивать мощная искра, однако конденсатор поглощает практически весь электрический разряд.

Еще одна задача конденсатора состоит в том, чтобы способствовать увеличению напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания. При размыкании подвижного и неподвижного контактов прерывателя конденсатор разряжается и создает обратный ток в катушке низкого напряжения, что ускоряет исчезновение магнитного поля. В соответствии с законами физики, чем быстрее пропадает магнитное поле в первичной обмотке, тем более мощный ток возникает во вторичной обмотке.

Эта функция конденсатора исключительно важна. Ведь если он неисправен, двигатель автомобиля может вообще не работать, так как напряжения, возникающего во вторичной обмотке, будет недостаточно для пробоя зазора между электродами свечи зажигания и, следовательно, для получения искры.

Прерыватель тока низкого напряжения и распределитель тока высокого напряжения объединены в одном корпусе и представляют собой прибор, который называется трамблер. Его основные элементы:

крышка с контактами;
тяга;
корпус вакуумного регулятора;
диафрагма вакуумного регулятора;
ротор распределителя (бегунок);
опорная пластина;
резистор;
контактный уголек;
центробежный регулятор с пластиной;
кулачок прерывателя;
подвижная пластина прерывателя;
грузик;
контактная группа;
приводной валик.

С помощью ротора и крышки ток высокого напряжения, образовавшийся в катушке зажигания, распределяется по цилиндрам двигателя (точнее, по свечам, имеющимся в каждом цилиндре). Далее ток по высоковольтному проводу поступает на центральный контакт крышки распределителя, а после этого через подпружиненный контактный уголек на пластину ротора (бегунка). Ротор вращается, и ток через небольшое воздушное пространство переходит на боковые контакты крышки трамблера. К этим контактам подведены высоковольтные провода, которые и проводят ток к свечам зажигания. Причем провода с контактами соединены в строго определенной последовательности, с помощью которой устанавливается порядок работы цилиндров двигателя внутреннего сгорания.

В большинстве случаев последовательность работы 4-цилиндровых двигателей такая: вначале рабочая смесь воспламеняется в первом цилиндре, затем в третьем, далее в четвертом и, наконец, во втором. При таком порядке нагрузка на коленчатый вал распределяется равномерно.

Ток высокого напряжения должен поступать на свечу не в тот момент, когда поршень достиг верхней мертвой точки, а немного ранее. Поршни в цилиндрах движутся с очень высокой скоростью, и если искра появится в момент нахождения поршня в верхнем состоянии, сгоревшая рабочая смесь не успеет оказать на него необходимое давление, что приведет к заметной потере мощности двигателя. Если смесь воспламенится чуть раньше, то поршень испытает наибольшее давление, следовательно — двигатель покажет максимум мощности.

Искра между электродами свечи

Когда именно должна появиться искра? Этот параметр называется углом опережения зажигания: поршень не доходит примерно 40–60° до верхней мертвой точки, если производить замер по углу поворота коленчатого вала.

Для регулировки первоначального угла опережения зажигания корпус трамблера поворачивают до тех пор, пока не будет найден оптимальный вариант. При этом выбирают момент размыкания подвижного и неподвижного контактов прерывателя, когда они либо приближаются, либо удаляются от набегающего кулачка приводного валика трамблера. Кстати, трамблер имеет привод от коленчатого вала двигателя.

В разных режимах работы двигателя условия сгорания рабочей смеси меняются, поэтому угол опережения зажигания нуждается в постоянной корректировке. Эту задачу помогают решить два прибора: центробежный и вакуумный регуляторы опережения зажигания.

Центробежный регулятор опережения зажигания состоит из двух грузиков на осях, укрепленных на пластине приводного валика. Грузики стянуты между собой двумя пружинами. Кроме того, на них имеются штифты, которые вставлены в прорези пластины кулачка прерывателя. Главное предназначение центробежного регулятора опережения зажигания — изменение момента появления искры между электродами свечи зажигания в зависимости от того, с какой скоростью вращается коленчатый вал двигателя.

По мере повышения частоты вращения коленчатого вала грузики под действием центробежной силы расходятся в стороны и поворачивают пластину с кулачком прерывателя по направлению его вращения на определенный угол, что обеспечивает более раннее размыкание контактов прерывателя. Следовательно, опережение зажигания увеличивается.

Когда скорость вращения коленчатого вала снижается, центробежная сила также уменьшается. Под действием стяжных пружин грузики сходятся, поворачивая пластину с кулачком прерывателя в обратную сторону. Результатом является уменьшение опережения зажигания.

Для автоматического изменения опережения зажигания в зависимости от текущей нагрузки на двигатель предназначен вакуумный регулятор. Как известно, в зависимости от состояния дроссельной заслонки в цилиндры двигателя попадает смесь разного состава, соответственно, на ее сгорание требуется различное время.

Вакуумный регулятор монтируется в трамблере, причем корпус регулятора разделен диафрагмой на две полости, одна из которых сообщается с атмосферой, другая — через трубку с карбюратором (точнее, с поддроссельным пространством). При закрытии дроссельной заслонки разряжение в вакуумном регуляторе увеличивается, диафрагма, преодолевая сопротивление возвратной пружины, выгибается наружу и через специальную тягу поворачивает подвижный диск навстречу вращению кулачка прерывателя в сторону увеличения опережения зажигания. Когда дроссельная заслонка открывается, разряжение в полости уменьшается, диафрагма под воздействием пружины выгибается в обратную сторону, поворачивая диск прерывателя по ходу вращения кулачка в сторону уменьшения опережения зажигания.

На старых советских и российских машинах можно выполнить ручную регулировку зажигания с помощью октан-корректора.

Ключевым элементом системы зажигания автомобиля является свеча зажигания. На какой бы машине вы не ездили — «Мерседесе», «Жигули», «Лексусе» или «Запорожце»,? без свечей вам не обойтись. Напомним, что количество свечей соответствует числу цилиндров двигателя.

Когда ток высокого напряжения попадает от распределителя на свечу, между ее электродами проскакивает электрический разряд, воспламеняющий рабочую смесь в цилиндре. Рабочая смесь при сгорании давит на поршень, тот под силой давления движется вниз и прокручивает коленчатый вал, с которого крутящий момент передается на ведущие колеса автомобиля.

Что касается бесконтактной (транзисторной) системы зажигания, то ее основное преимущество заключается в возможности увеличения мощности напряжения, подаваемого на электроды свечи. Это заметно упрощает запуск непрогретого двигателя, а также его работу в холодное время года. Кроме того, автомобиль с бесконтактной системой зажигания является более экономичным.

Основными элементами бесконтактной системы зажигания являются:

источники электрического тока (аккумулятор и генератор);
катушка зажигания;
свечи зажигания;
датчик-распределитель;
коммутатор;
выключатель зажигания;
высоковольтные и низковольтные провода.

Характерной особенностью транзисторной системы является то, что в ней отсутствуют контакты прерывателя, вместо которых используется специальный датчик. Он посылает импульсы в коммутатор, который управляет катушкой зажигания. Катушка зажигания, как обычно, преобразует ток низкого напряжения в ток высокого напряжения.

Среди наиболее часто встречающихся неисправностей системы зажигания автомобиля первую очередь нужно отметить позднее либо раннее зажигание, перебои в одном или нескольких цилиндрах, а также полное отсутствие зажигания.

Если вы заметили, что двигатель теряет мощность и одновременно перегревается — возможно, виновато позднее зажигание. Когда потеря мощности сопровождается характерным стуком в двигателе — скорее всего, речь идет о раннем зажигании. В любом случае для решения проблемы необходимо отрегулировать момент зажигания (как говорят автомобилисты, выставить зажигание). В современных автомобилях самостоятельно это сделать практически невозможно, поэтому сразу обращайтесь на станцию технического обслуживания.

Если какой-то цилиндр работает с перебоями (мотор троит) — в первую очередь проверьте состояние свечи зажигания: возможно, на ее электродах образовался нагар, который нужно снять либо отрегулировать зазор между электродами. Кроме того, причиной неисправности свечи является наличие трещин и иных механических повреждений на керамическом изоляторе.

ПРИМЕЧАНИЕ Свеча ? одна из тех деталей, которые редко нуждаются в замене. В среднем свеча зажигания может «пройти» несколько десятков тысяч километров, поэтому причиной подобных проблем совершенно необязательно являются неисправности свечей.

Заменить свечи зажигания может даже малоопытный автомобилист. Для этого необходимо отсоединить от них высоковольтные провода, затем специальным свечным ключом выкрутить старые свечи и вкрутить новые. Операция несложная, выполняется буквально за 10–20 мин.

Иногда трудно на глаз определить, какая именно свеча неисправна (то есть какой цилиндр работает с перебоями). Чтобы найти повреждение, поочередно отсоединяйте высоковольтные провода от соответствующих свечей путем снятия их наконечников: если перебои в работе двигателя стали более заметны — данная свеча исправна, а если работа двигателя не изменилась — значит, именно она вышла из строя. Дополнительным подтверждением неисправности свечи может являться то, что она после выкручивания из горячего двигателя будет холоднее остальных.

Случаются повреждения высоковольтного провода, вследствие чего электричество поступает с перебоями либо не подается вообще. Рекомендуется проверить состояние контакта, которым провод соединяется со свечой: бывает, что для устранения неисправности достаточно плотнее его прижать. В старых машинах с контактной системой зажигания проблема может заключаться в соответствующем гнезде крышки прерывателя-распределителя.

Если наблюдаются перебои в работе разных цилиндров — проверьте состояние центрального высоковольтного провода: есть вероятность повреждения изоляции. Возможно, это обусловлено вышедшим из строя конденсатором, плохим контактом высоковольтного провода с клеммой катушки зажигания либо гнездом крышки прерывателя-распределителя (в машинах с контактной системой зажигания). В старых автомобилях причинами могут являться обгорание контактов прерывателя, периодическое замыкание на «массу» подвижного контакта прерывателя из-за поврежденной изоляции, появление трещин на крышке трамблера, неотрегулированный зазор между контактами прерывателя.

Проблемы с искрой решаются путем обработки водовытесняющим аэрозолем распределителя зажигания и высоковольтных проводов. Такие аэрозоли в ассортименте продаются на автомобильных рынках и в специализированных магазинах. В частности, у отечественных автолюбителей пользуется популярностью аэрозоль ВД-40.

Довольно неприятным симптомом является полное отсутствие зажигания. Как правило, причина кроется в неисправностях высоковольтных или низковольтных цепей. Для их устранения придется обратиться на станцию технического обслуживания.

ВНИМАНИЕ В случае самостоятельного выполнения работ по техническому обслуживанию и ремонту системы зажигания при работающем двигателе не касайтесь руками элементов системы зажигания, а также не проверяйте их работоспособность «на искру». При включенном зажигании нельзя отключать от коммутатора штекерный разъем, поскольку это может привести к выходу из строя конденсатора. Запрещается прокладывать в одном жгуте высоковольтные и низковольтные провода.