Коммутатор зажигания — схема, принцип работы
При появлении электрических узлов в конструкции первых автомобилей, поджог горючей смеси осуществлялся с помощью батарей. Эта система имела примитивную схему, которая в современных автомобилях подверглась существенной модернизации. Суть работы таких устройств заключается в создании искры внутри камеры сгорания, что приводит к дальнейшей цепной реакции горения топлива в цилиндрах. Метод действия этих систем основан на принципе самоиндукции. Магнитная катушка преобразовывает низкое напряжение в высокое. Ток протекает по замкнутой цепи, при разрыве которой возникает искра на свече.
По такому же принципу срабатывания работают системы зажигания и на отечественных автомобилях. Основные отличия современных систем заключаются в новой элементной базе, изменению определённых деталей и добавлении коммутаторов. Он представляет собой специальное устройство, которое включается в цепь питания первичной обмотки катушки. Коммутатор выполняет функцию регулировки импульсов и по сигналу от управляющего блока разрывает питание, что приводит к возникновению искры.
Принцип работы коммутатора зажигания
Коммутатор зажигания, схема которого более сложная по сравнению с первыми устройствами для воспламенения горючей смеси, имеет транзитные ключи. Такое конструктивное решение является достаточно простым и эффективным. Эти узлы используются для управления током, протекающим через катушку зажигания.
Стоит отметить, что ключи не оказывают влияния на принцип работы, который основан на электромагнитной индукции. Транзисторы уменьшают нагрузку на контакты прерывателя и увеличивают силу тока, протекающего через обмотку. Это техническое изменение дало ряд преимуществ современным системам, в число которых входят:
Повышенная степень сжатия.
Увеличение срока службы и надёжности всей системы зажигания.
Возможность работать на повышенных нагрузках, при высокой скорости движения и больших оборотах силового агрегата.
Виды коммутаторов
При обзоре основных типов коммутаторов необходимо упомянуть то, что современные системы наделены рядом существенных преимуществ, благодаря которым эти устройства получили повышенную эффективность и надёжность. Достичь таких показателей удалось применением в конструкции микропроцессорных узлов. Сегодня автомобильный рынок предлагает самые различные модели, в число которых входят двухканальные и многоканальные коммутаторы. В зависимости от используемых в конструкции деталей, данные устройства делятся на несколько типов:
Транзисторные. В них используется контактная система, что снижает срок их службы в виду быстрого износа элементов из-за обгорания. Энергия накапливается в электромагнитном поле катушки.
Тиристорные. Главным отличием от первого вида является то, что в этих устройствах создание необходимой силы тока происходит в конденсаторе. При включении системы, происходит подключение заряженного конденсатора к обмотке катушки. Внутри их происходит разряжение, которое приводит к возникновению искры на свече.
Гибридные. Этот вид коммутаторов пользуется хорошей популярностью. Он представляет собой тандем нескольких вышеописанных типов. Данное конструктивное решение позволяет повысить эффективность и свести к минимуму недостатки.
Бесконтактные устройства считаются наиболее эффективными системами. Этот вид представляет самые современные коммутаторы, которые значительно превосходят по параметрам другие виды. В их конструкции используются инфракрасные электронные датчики. Отсутствие контактного способа зажигания обеспечивает длительный ресурс работы, так как нет сегментов, на поверхности которых накапливается нагар. На отечественных автомобилях эта система зажигания была впервые представлена на моделях ВАЗ-2108.
Диагностиканеисправностей коммутатора
В 1991 году появились первые отечественные автомобили, конструкция которых, включала коммутатор зажигания. Это новое техническое решение позволило значительно повысить эффективность системы и улучшить общие показатели КПД. Несмотря на то что первыми серийными моделями, имеющими модернизированную систему пуска мотора, были ВАЗ 2108, коммутаторы устанавливают и на более поздние экземпляры, выпущенные при Советском Союзе. Поскольку конструкция классических автомобилей не предусматривает наличия такого механизма, это усложняет процедуру поиска неисправностей при их возникновении. В большинстве случае для ремонта требуется специальное оборудование. Из-за высокой цены, покупать его для разовых проверок нет смысла. Основными признаками поломок коммутатора могут быть:
Отсутствие искры на свече зажигания, из-за чего не запускается двигатель.
Самопроизвольное выключение мотора.
Неустойчивая работа силового агрегата.
Замена исправным налогом. Проверить работоспособность коммутатора можно в домашних условиях. Для этого потребуется проверенный исправный аналог. При наличии изменений в работе двигателя можно будет точно определить состояние первого устройства. Такой метод диагностики является самым распространённым и наименее затратным. Сама деталь не отличается высокой ценой, а наличие запасной позволит всегда устранить поломку в любом месте за несколько минут. Данный способ проверки востребован из-за низкого качества отечественных деталей, которые монтируются на заводе.
С помощью вольтметра. Второй способ проверки коммутатора не требует его демонтажа. Однако такая операция может проводиться только при наличии вольтметра. Процедура выполняется следующим образом:
Включите зажигание и подключите к детали вольтметр.
Стрелку на приборе нужно установить посередине шкалы.
Через несколько минут после подсоединения стрелка должна качнуться вправо. Это происходит из-за автоматического отключения катушки питания при неработающем моторе.
Если все прошло, как описано выше, коммутатор исправен.
С помощью лампочки. В случае, когда у вас нет вольтметра, проверить работоспособность механизма можно, воспользовавшись контрольной лампой. Включите зажигание, один провод лампы нужно присоединить к массе, а второй подключите к 1 клемме коммутатора. В случае отсутствия поломок спустя некоторое время лампа засветиться.
Принцип работы коммутатора автомобильной системы зажигания
Коммутаторы в системе зажигания автомобилей используются уже очень давно. Первые из них, буквально, состояли из двух проводов и батареи напряжения. Сегодня, это высокотехнологический узел одной из главных систем автомобильного устройства. Переоценить значение его работы крайне сложно, ведь благодаря эволюции именно этого устройства, удалось достигнуть максимальных показателей сжигания воздухо-горючих смесей.
Другими словами, применение современного коммутатора системы зажигания, позволяет использовать на автомобилях бензин низкооктановых марок, и увеличивает отдачу двигателя на невысоких оборотах.
Коммутатор системы зажиганияЧто такое коммутатор системы зажигания
Если говорить просто, то под коммутатором системы зажигания, подразумевается несложная электрическая схема, которая стоит на пути электрического заряда между катушкой зажигания и свечой, которая воспламеняет смесь воздуха и бензина в котлах. В чем смысл, назначение и принцип работы этого устройства системы зажигания? Отвечая на этот вопрос, стоит понимать, что существует два типа прерывающих устройств:
- Коммутаторы механического прерывания. Такими электрическими узлами оснащались практически все машины Советского союза, вплоть, до 1988 года. На то время это были практичные, но крайне ненадежные контактные выключатели. Принцип их работы основывался на законах самоиндукции, и приводился в действие механическим прерывателем. Последний, размыкал первичную цепь низкого напряжения, вследствие чего во вторичных цепях трансформатора возникал электромагнитный импульс, который преобразовывался в электрическую искру, и передавался на свечу зажигания. Для того чтобы обезопасить контакты коммутатора системы зажигания в цепь включался конденсатор.
- Коммутаторы бесконтактного действия, или как их еще называют, транзисторные. Принципиально их схема работы аналогична предшественникам, отличается сам механизм исполнения работы. Так, в отличие от контактных выключателей, бесконтактники осуществляют прерывание тока в электрических цепях за счет входного транзистора, который служит шлюзом для потока электроэнергии. На самых последних моделях автомобилей устанавливаются коммутаторы, которые полностью контролируются электроникой.
При этом последние, явно выигрывают у первых, и с большим преимуществом.
Коммутатор и катушка зажиганияТак, например, при использовании транзисторного коммутатора для бесконтактной системы зажигания:
- уменьшается ток, который проходит по контактам прерывателя, вследствие чего они перестают обгорать и залипать;
- далее, увеличивается длительность подачи искры, что автоматически гарантирует лучшее воспламенение, и более эффективное выгорание горючих смесей;
- в случае если по каким-то причинам вышел из строя транзистор, всегда можно перекинуть провода в стандартное положение, и автомобиль продолжит работать.
Ремонт и замена коммутатора
Рано или поздно, как и любой механизм, коммутаторы системы зажигания тоже выходят из строя. И здесь совершенно неважно, какой именно прерыватель был установлен на автомобиле — ремонту эти узлы, как правило, не подлежат. Конечно, если у вас есть определенные навыки в электронике и радиотехнике, то перепаять вышедшую из строя деталь коммутатора будет совсем несложно.
Но, как показывает практика, гораздо меньше мороки, купить новый прерыватель, и установить его. Дело в том, что перепаянные выключатели крайне ненадежны, и могут подвести в самое неподходящее время.
Поэтому простой совет:
- Ремонт коммутатора системы зажигания — это не вариант, покупайте новый!
Ниже несколько советов, где и какие коммутаторы лучше покупать. За основу возьмем ситуацию, когда нужен бесконтактный выключатель.
Какие коммутаторы и где покупать
Естественно, если у вас иномарка, то приобретение нужных вам запчастей лучше производить в соответствующих дилерских центрах, или магазинах, которые официально представляют компанию производителя вашего автомобиля. Ну а если, вы счастливый обладатель, прекрасного наследия Советского автопрома, поиски требуемых вам деталей можно смело начинать на авто и радиорынках. Правда, нужно быть осмотрительным.
Основываясь на многолетнем опыте, и на практических тестах, которые лично проводились над многими марками бесконтактных выключателей, можно выделить два коммутатора системы зажигания, которые отлично зарекомендовали себя.
- Коммутатор аварийный К562.3734 (или К563.3734 ТУ11 КЖЩГ 023-94).
- «Калашников и К° Плазменное зажигание» ТУ 4573-001045363119-97.
Почему именно они? Во-первых, оба выключателя производятся на отечественных заводах. Они рассчитаны для работы именно в наших условиях, все остальные аналоги, будь-то китайские или корейские, не выдерживают тех нагрузок, к которым привычны автомобили советского производства. Во-вторых, как уже говорилось выше, опытным путем было установлено, что только эти коммутаторы достаточно стабильно выдают приемлемые результаты токового разрыва.
Первый, за счет своей оригинальной схемы, по которой он был собран, формирует импульсные разряды, которые позволяют достигать амплитуды тока до 12-13А, при этом потребляемая величина токового заряда составляет всего 2А, и зависит от частоты вращения вала. Еще одним существенным преимуществом этого коммутационного устройства является умеренный температурный режим, в котором он работает. Хотя есть и очевидные недостатки, размеры самого коммутатора могли бы быть несколько меньше.
Второй, это, вообще, инновационное ноу-хау. Коммутатор «Калашников и К° Плазменное зажигание» соединяет в себе два устройства: основной рабочий блок, и запасной. Как и предыдущий выключатель, этот показал достаточно высокие показатели и в продолжительности искрового момента, и в силе импульса разрывного тока.
Но его главное достоинство заключается не в основном блоке, а в резервном, который рассчитан на работу в тех условиях, когда из строя выйдет не только основной блок коммутатора, но и датчик Хола. В последнем обстоятельстве пришлось убедиться самостоятельно.
«Калашников и К° Плазменное зажигание» для работы был установлен на девятку в стандартной комплектации, и когда из строя вышел основной блок коммутатора системы зажигания, пришлось переключиться на резервный. Единственный минус — делать это приходится вручную. При включении блок моментально отреагировал приветствующим писком испод капота. Конечно, давать газу на нем не получится, не позволяет принцип устройства системы коммутатора, но поддерживая минимальные обороты, можно добраться до гаража или станции техобслуживания.
БЕСКОНТАКТНАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ
Особенности устройства
На автомобилях может применяться два типа систем зажигания: бесконтактная (на карбюраторных двигателях) и система зажигания, входящая в комплекс системы впрыска топлива. В настоящей главе дана бесконтактная система зажигания, а другая описана в отдельном Руководстве по ремонту на систему распределенного впрыска топлива.
|
Рис. 7–19. Схема бесконтактной системы зажигания: 1 – катушка зажигания; 2 – датчик-распределитель зажигания; 3 – свечи зажигания; 4 – коммутатор; 5 – выключатель зажигания; А – к источникам питания |
Бесконтактная система зажигания состоит из датчика-распределителя 2 (рис. 7–19
Датчик-распределитель зажигания – типа 40.3706 или 40.3706–01, четырехискровой, неэкранированный, с вакуумным и центробежным регуляторами опережения зажигания, со встроенным микроэлектронным датчиком управляющих импульсов.
Коммутатор – типа 3620.3734, или 76.3734, или RT1903, или PZE4022. Он преобразует управляющие импульсы датчика в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания.
Катушка зажигания – типа 3122.3705 с замкнутым магнитопроводом, сухая или типа 8352.12 – маслонаполненная, герметизированная с разомкнутым магнитопроводом.
Свечи зажигания – типа FE65PR, или FE65CPR, или А17ДВР, или А17ДВРМ, или А17ДВРМ1 с помехоподавительными резисторами.
Выключатель зажигания – типа 2110–3704005 или KZ–881 с противоугонным запорным устройством, с блокировкой против повторного включения стартера без предварительного выключения зажигания, и с подсветкой гнезда.
|
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ На автомобиле применяется система зажигания высокой энергии с широким применением электроники. Поэтому, чтобы не получить травм и не вывести из строя электронные узлы, необходимо соблюдать следующие правила. На работающем двигателе не касаться элементов системы зажигания (коммутатора, катушки, датчика-распределителя зажигания и высоковольтных проводов). Не производить пуск двигателя с помощью искрового зазора и не проверять работоспособность системы зажигания «на искру» между наконечниками проводов свечей зажигания и массой. Не прокладывать провода низкого напряжения системы зажигания в одном жгуте с проводами высокого напряжения. Следить за надежностью соединения с массой коммутатора через винты крепления. Это влияет на его бесперебойную работу. При включенном зажигании не отсоединять провода от клемм аккумуляторной батареи и не отсоединять от коммутатора штепсельный разъем, так как при этом на отдельных элементах его схемы может возникнуть повышенное напряжение и он будет поврежден. |
Установка момента зажигания
Величина угла опережения зажигания указана в приложении 3.
|
Рис. 7–20. Метки для установки момента зажигания: 1 – шкала; 2 – метка на маховике |
Для проверки на автомобиле момента зажигания имеется шкала 1 (рис. 7–20) в люке картера сцепления и метка 2 на маховике. Одно деление шкалы соответствует 1о поворота коленчатого вала. При совмещении метки на маховике со средним (длинным) делением шкалы поршни первого и четвертого цилиндров находятся в в.м.т.
Проверить и установить момент зажигания можно с помощью стробоскопа, действуя в следующем порядке:
– соедините зажим «плюс» стробоскопа с клеммой «плюс» аккумуляторной батареи, зажим массы – с клеммой «минус» аккумуляторной батареи, а зажим датчика стробоскопа присоедините к проводу высокого напряжения 1-го цилиндра;
– запустите двигатель и направьте мигающий поток света стробоскопа в люк картера сцепления; если момент зажигания установлен правильно, то при холостом ходе двигателя метка на маховике должна находиться в положении, соответствующем данным приложения 3.
Для регулировки момента зажигания остановите двигатель, ослабьте гайки крепления датчика-распределителя зажигания и поверните его на необходимый угол. Для увеличения угла опережения зажигания корпус датчика-распределителя следует повернуть по часовой стрелке, а для уменьшения – против часовой стрелки (если смотреть со стороны крышки датчика-распределителя зажигания). Затяните гайки крепления и снова проверьте установку момента зажигания.
|
Рис. 2–21. Держатель заднего сальника коленчатого вала. Стрелками показаны выступы для центрирования держателя относительно фланца коленчатого вала |
Для удобства регулировки момента зажигания на фланце датчика-распределителя зажигания имеются деления и знаки «+» и «–», а на корпусе вспомогательных агрегатов – установочный выступ (
Если имеется диагностический стенд с осциллоскопом, то с его помощью тоже можно легко проверить установку момента зажигания, руководствуясь инструкцией по эксплуатации стенда.
Проверка приборов зажигания на стенде
Датчик-распределитель зажигания
Проверка работы. Установите датчик-распределитель зажигания на контрольно-испытательный стенд для проверки электрических приборов и соедините его с электродвигателем, имеющим регулируемую частоту вращения.
Соедините выводы датчика-распределителя зажигания с катушкой зажигания, с коммутатором и с аккумуляторной батареей стенда аналогично схеме системы зажигания автомобиля. Четыре клеммы крышки соедините с искровыми разрядниками, зазор между электродами которых регулируется.
Установите зазор 5 мм между электродами разрядников, включите электродвигатель стенда и вращайте валик датчика-распределителя несколько минут по часовой стрелке с частотой 2000 мин-1. Затем увеличьте зазор между электродами до 10 мм и следите, нет ли внутренних разрядов в датчике-распределителе. Они выявляются по звуку или по ослаблению и перебою искрения на разряднике испытательного стенда.
Во время работы датчик-распределитель зажигания не должен производить шума при любой частоте вращения валика.
|
Рис. 7–22. Схема для снятия характеристик датчика-распределителя зажигания на стенде: 1 – коммутатор; 2 – датчик-распределитель зажигания; А – к клемме «плюс» стенда; В – к клемме «прерыватель» стенда |
Снятие характеристик автоматического опережения зажигания. Установите датчик-распределитель зажигания на стенд, соедините его выводы с выводами «3», «5» и «6» коммутатора 1 (рис. 7–22) стенда. Вывод «4» коммутатора соедините с клеммой «плюс» стенда, а вывод «1» – с клеммой «прерыватель» стенда. Установите зазор 7 мм между электродами разрядника.
Включите электродвигатель стенда и вращайте валик датчика-распределителя зажигания с частотой 500–600 мин-1. По градуированному диску стенда отметьте значение в градусах, при котором наблюдается одно из четырех искрений.
|
Рис. 7–23. Характеристика центробежного регулятора датчика-распределителя зажигания: А – угол опережения зажигания, град; n – частота вращения валика датчика-распределителя зажигания, мин –1 |
Повышая ступенчато частоту вращения на 200–300 мин-1, определяйте по диску число градусов опережения зажигания, соответствующее частоте вращения валика датчика-распределителя зажигания. Полученную характеристику центробежного регулятора опережения зажигания сопоставьте с характеристикой на рис. 7–23
Если характеристика отличается от приведенной на рисунке, то ее можно привести в норму подгибанием стоек пружин грузиков центробежного регулятора. До 1250 мин-1 – подгибайте стойку тонкой пружины, а свыше 1250 мин-1 – толстой. Для уменьшения угла увеличивайте натяжение пружин, а для увеличения – уменьшайте.
Для снятия характеристики вакуумного регулятора опережения зажигания соедините штуцер вакуумного регулятора с вакуумным насосом стенда.
Включите электродвигатель стенда и вращайте валик датчика-распредели-теля зажигания с частотой 1000 мин-1. По градуированному диску отметьте значение в градусах, при котором происходит одно из четырех искрений.
|
Рис. 7–24. Характеристика вакуумного регулятора датчика-распределителя зажигания: А – угол опережения зажигания, град; Р – разрежение, гПа (мм рт. ст.) |
Плавно увеличивая разрежение, через каждые 26,7 гПа (20 мм рт. ст.) отмечайте число градусов опережения зажигания относительно первоначального значения. Полученную характеристику сравните с характеристикой на рис. 7–24.
Обратите внимание на четкость возврата в исходное положение после снятия вакуума пластины, на которой закреплен бесконтактный датчик.
Проверка бесконтактного датчика. С выхода датчика снимается напряжение, если в его зазоре находится стальной экран. Если экрана в зазоре нет, то напряжение на выходе датчика близко к нулю.
|
Рис. 7–25. Схема для проверки бесконтактного датчика на снятом датчике-распределителе зажигания: 1 – датчик-распределитель зажигания; 2 – резистор 2 кОм; 3 – вольтметр с пределом шкалы не менее 15 В и внутренним сопротивлением не менее 100 кОм; 4 – штепсельный разъем, присоединяемый к датчику-распределителю зажигания |
На снятом с двигателя датчике-распределителе зажигания датчик можно проверить по схеме, приведенной на рис. 7–25, при напряжении питания 8–14 В.
Медленно вращая валик датчика-распределителя зажигания, измерьте вольтметром напряжение на выходе датчика. Оно должно резко меняться от минимального (не более 0,4 В) до максимального, которое должно быть не более чем на 3 В меньше напряжения питания.
|
Рис. 7–26. Схема для проверки бесконтактного датчика на автомобиле: 1 – датчик-распределитель зажигания; 2 – переходный разъем с вольтметром, имеющим предел шкалы не менее 15 В и внутреннее сопротивление не менее 100 кОм; 3 – штепсельный разъем, присоединяемый к датчику-распределителю зажигания; 4 – жгут проводов автомобиля |
На автомобиле датчик можно проверить по схеме, приведенной на рис. 7–26. Между штепсельным разъемом датчика-распределителя зажигания и разъемом жгута проводов подключается переходной разъем 2 с вольтметром. Включите зажигание и, медленно поворачивая специальным ключом коленчатый вал, вольтметром проверьте напряжение на выходе датчика. Оно должно быть в указанных выше пределах.
Катушка зажигания
Проверьте сопротивление обмоток и сопротивление изоляции.
У катушки зажигания 3122.3705 сопротивление первичной обмотки при 25 С должно быть (0,43±0,04) Ом, а вторичной обмотки (4,08±0,4) кОм. У катушки зажигания 8352.12 соответственно – (0,42±0,05) Ом и (5±1) кОм.
Сопротивление изоляции на массу – не менее 50 МОм.
Коммутатор
|
Рис. 7–27. Схема для проверки коммутатора: 1 – разрядник; 2 – катушка зажигания; 3 – коммутатор; 4 – резистор 0,01 Ом ±1%, не менее 20 Вт; А – к генератору прямоугольных импульсов; В – к осциллографу |
Коммутатор проверяется с помощью осциллографа и генератора прямоугольных импульсов по схеме, приведенной на рис. 7–27. Выходное сопротивление генератора должно быть 100–500 Ом. Осциллограф желательно применять двухканальный. 1-й канал – для импульсов генератора, а 2-й – для импульсов коммутатора.
|
Рис. 7–28. Форма импульсов на экране осциллографа: I – импульсы коммутатора; II – импульсы генератора; А – время накопления тока; В – максимальная величина тока |
На клеммы «3» и «6» коммутатора подаются прямоугольные импульсы, имитирующие импульсы датчика. Частота импульсов от 3,33 до 233 Гц, а скважность (отношение периода к длительности импульса Т/Ти) равна 3. Максимальное напряжение Umax – 10 В, а минимальное Umin – не более 0,4 В (рис. 7–28, II). У исправного коммутатора форма импульсов тока должна соответствовать осциллограмме I.
Для коммутаторов 3620.3734 и 76.3734 при напряжении питания (13,5±0,5) В величина силы тока (В) должна быть 7,5–8,5 А. Время накопления тока (А) не нормируется.
Для коммутатора RT1903 при напряжении питания (13,5±0,2) В и частоте импульсов 25 Гц сила тока составляет 7–8 А, а время накопления тока 5,5–11,5 мс.
Для коммутатора PZE4022 при напряжении питания (14±0,3) В и частоте 25 Гц величина силы тока составляет 7,3–7,7 А, а время накопления тока не нормируется.
Если форма импульсов коммутатора искажена, то могут быть перебои с искрообразованием или оно может происходить с запаздыванием. Двигатель будет перегреваться и не развивать номинальной мощности.
Свечи зажигания
Свечи зажигания с нагаром или загрязненные перед испытанием очистите на специальной установке струей песка и продуйте сжатым воздухом. Если нагар светло-коричневого цвета, то его можно не удалять, так как он появляется на исправном двигателе и не нарушает работы системы зажигания.
После очистки осмотрите свечи и отрегулируйте зазор между электродами. Если на изоляторе свечи имеются сколы, трещины или повреждена приварка бокового электрода, то свечу замените.
Зазор (0,7–0,8 мм) между электродами свечи проверяйте круглым проволочным щупом. Проверять зазор плоским щупом нельзя, так как при этом не учитывается выемка на боковом электроде, которая образуется при работе свечи. Зазор регулируйте подгибанием только бокового электрода свечи.
Испытание на герметичность. Вверните свечу в соответствующее гнездо на стенде и затяните динамометрическим ключом моментом 31,4–39,2 Н·м (3,2–4 кгс·м). Создайте в камере стенда давление 2 МПа (20 кгс/см2).
Накапайте из масленки на свечу несколько капель масла или керосина; если герметичность нарушена, то будут выходить пузырьки воздуха, обычно между изолятором и металлическим корпусом свечи.
Электрическое испытание. Вверните свечу в гнездо на стенде и затяните указанным выше моментом. Отрегулируйте зазор между электродами разрядника на 12 мм, что соответствует напряжению 18 кВ, а затем насосом создайте давление 0,6 МПа (6 кгс/см2).
Установите наконечник провода высокого напряжения на свечу и подайте на нее импульсы высокого напряжения.
Если в окуляре стенда наблюдается полноценная искра, то свеча считается отличной.
Если искрение происходит между электродами разрядника, то следует понизить давление в приборе и проверить, при каком давлении наступает искрообразование между электродами свечи. Если оно начинается при давлении ниже 0,3 МПа (3 кгс/см2), то свеча – дефектная.
Допускается несколько искрений на разряднике; если искрообразование отсутствует на свече и на разряднике, то надо полагать, что на изоляторе свечи имеются трещины и что разряд происходит внутри, между массой и электродами. Такая свеча выбраковывается.
Выключатель зажигания
|
Рис. 7–29. Схема соединений выключателя зажигания (при вставленном ключе). У выключателя зажигания KZ–881 вместо лампы накаливания применяется светодиод |
У выключателя зажигания проверяется правильность замыкания контактов при различных положениях ключа (табл. 7–5), и работа противоугонного устройства. Напряжение от аккумуляторной батареи и генератора подводится к контакту «30» (рис. 7–29).
Таблица 7–5
Включаемые цепи при различных положениях ключа
Запорный стержень противоугонного устройства должен выдвигаться, если ключ установить в положение 0 (выключено) и вынуть из замка. Запорный стержень должен утапливаться после поворота ключа из положения 0 (выключено) в положение I (зажигание). Ключ должен выниматься из замка только в положении 0.
Блокировочное устройство против повторного включения стартера не должно допускать повторный поворот ключа из положения I (зажигание) в положение II (стартер). Такой поворот должен быть возможен только после предварительного возвращения ключа в положение 0 (выключено).
Контакты микровыключателя должны быть разомкнуты при извлеченном ключе в положении 0 (выключено) и замкнуты при вставленном ключе во всех положениях.
Проверка элементов для подавления радиопомех
К элементам для подавления радиопомех относятся:
– резистор в роторе датчика-распределителя зажигания. Величина сопротивления резистора 1 кОм;
– провода высокого напряжения с распределенным сопротивлением (2550±270) Ом/м;
– резисторы величиной 4–10 кОм в свечах зажигания;
– конденсатор емкостью 2,2 мкФ, расположенный в генераторе.
Исправность проводов и резисторов проверяется омметром. Проверка конденсатора описана в подразделе «Генератор».
Ремонт датчика-распределителя зажигания
Снятие.
Затормозите автомобиль стояночным тормозом и отсоедините провод от клеммы «минус» аккумуляторной батареи.
Выньте заглушку из смотрового люка картера сцепления. Вращая коленчатый вал за болт крепления шкива, поверните его до совмещения метки на маховике со средним делением шкалы (см. рис. 7–20).
Отсоедините от датчика-распределителя зажигания провода и вакуумный шланг. Отверните гайки крепления, снимите кронштейн крепления высоковольтных проводов и датчик-распределитель зажигания.
Установка.
Валик датчика-распределителя зажигания соединяется с хвостовиком распределительного вала только в одном положении. Поэтому перед установкой поверните валик датчика-распределителя зажигания в такое положение, чтобы кулачки муфты валика находились против пазов распределительного вала.
|
Рис. 7–21. Установка датчика-распределителя зажигания. Стрелкой показан установочный выступ на корпусе вспомогательных агрегатов |
Смажьте моторным маслом и наденьте на фланец датчика-распределителя зажигания уплотнительное кольцо. Установите датчик-распределитель зажигания на корпус вспомогательных агрегатов в таком положении, чтобы среднее деление на фланце датчика-распределителя зажигания находилось против установочного выступа на корпусе вспомогательных агрегатов (см. рис. 7–21). Установите кронштейн крепления проводов высокого напряжения. Закрепите кронштейн и датчик-распределитель зажигания гайками.
Присоедините к датчику-распределителю зажигания провода и вакуумный шланг.
Проверьте и отрегулируйте момент зажигания.
Разборка. Для замены каких-либо деталей разборку производите в следующем порядке:
|
Рис. 7–30. Детали датчика-распределителя зажигания: 1 – муфта; 2 – корпус; 3 – вакуумный регулятор; 4 – центробежный регулятор; 5 – бесконтактный датчик; 6 – опорная пластина датчика с подшипником; 7 – держатель переднего подшипника валика; 8 – крышка; 9 – ротор; 10 – защитный экран; 11 – держатель переднего подшипника валика в сборе с опорной пластиной датчика; 12 – шайба крепления проводов; 13 – ведомая пластина центробежного регулятора с экраном; 14 – валик с ведущей пластиной центробежного регулятора; 15 – грузики; 16 – сальник |
– снимите крышку 8 (рис. 7–30), ротор 9 и защитный экран 10;
– отсоедините тягу вакуумного регулятора 3 от опорной пластины 6 датчика, отверните винты крепления и снимите вакуумный регулятор;
– отверните винты крепления и снимите опорную пластину 6 в сборе с датчиком 5 и держателем 7;
– снимите пружину с муфты 1, удалите штифт и снимите с валика муфту и регулировочные шайбы;
– выньте из корпуса 2 валик с центробежным регулятором 4 и шайбами.
Сборка —
производится в порядке, обратном разборке. При сборке необходимо обеспечить подбором регулировочных шайб осевой свободный ход валика не более 0,35 мм.
что это такое? Схема коммутатора, управление и неисправности
В различных технических текстах можно встретить термин «коммутатор». Что это такое? В самом общем смысле — это устройство для переключения электрических цепей (сигналов), которое может быть электронным, электронно-лучевым или электромеханическим.
В узком смысле так обычно называют коммутатор зажигания, которым оснащаются любые транспортные средства с бензиновыми двигателями. Этой разновидности коммутаторов, в основном автомобильных, и посвящена данная статья.
Предыстория систем зажигания
Как известно, в каждом цикле работы бензинового двигателя внутреннего сгорания существует этап приготовления топливно-воздушной горючей смеси и этап ее сгорания. Но чтобы смесь сгорела, ее нужно чем-то поджечь.
Первым решением, применявшимся в самых ранних автомобильных ДВС, было зажигание смеси от калильной трубки, вставленной в цилиндр и разогреваемой предварительно перед запуском двигателя. При его работе температура этой трубки постоянно поддерживалась за счет сгорающей в каждом цикле работы смеси.
Интересно, что система искрового зажигания от магнето применялась параллельно с калильным зажиганием автодвигателей, но поначалу только для промышленных газовых ДВС. Этот принцип был быстро перенят и автопроизводителями, а после изобретения Р. Бошем в 1902 году привычной свечи зажигания искровая система стала общепринятой.
Принцип искрового зажигания
В настоящее время наиболее распространена батарейная система зажигания, содержащая источник тока в виде автомобильного аккумулятора при пуске и автомобильного генератора при работающем двигателе, катушку зажигания, представляющую собой трансформатор с высоковольтной вторичной обмоткой, к которой присоединена искрообразующая свеча зажигания, а также распределитель (коммутатор) зажигания. Работа коммутатора заключается в периодическом прерывании цепи тока первичной обмотки катушки зажигания. При каждом таком прерывании тока его магнитное поле, существующее в точках пространства, занятых проводами вторичной обмотки катушки зажигания, очень быстро уменьшается. При этом в соответствии с законом электромагнитной индукции в тех же точках пространства возникает весьма большое вихревое электрическое поле, напряженность которого создает высокую (до 25 кВ) ЭДС во вторичной обмотке катушки зажигания, разорванной электродами свечи. Напряжение между ними быстро достигает величины, достаточной для пробоя воздушного промежутка, и тогда проскакивает электрическая искра, поджигающая топливно-воздушную смесь.
Что коммутируется в системе зажигания?
Итак, автомобильный коммутатор. Что это такое и зачем он нужен? Коротко говоря, это устройство, задачей которого является разрыв цепи тока в первичной обмотке катушки зажигания в наиболее выгодный для этого момент.
В четырехтактном ДВС этот момент наступает в конце такта сжатия (2-го такта работы ДВС), незадолго до достижения поршнем так называемой верхней мертвой точки (ВМТ), в которой расстояние от любой точки поршня до оси вращения коленвала ДВС является максимальным. Поскольку коленвал совершает круговое вращательное движение, то момент прерывания тока привязывают к некоторому его положению перед достижением им и поршнем положения ВМТ. Угол между этим положением коленвала и вертикальной плоскостью называют углом опережения зажигания. Он варьируется в диапазоне от 1 до 30 градусов.
Учитывая историю, на вопрос: «Автомобильный коммутатор: что это такое?» — следует отвечать, что это сначала механический, а позже, по мере развития техники, электронный прерыватель тока в катушке зажигания.
Механический предшественник коммутатора зажигания
Собственно, коммутатором это устройство стали называть лишь в последние годы, после того как оно стало полностью электронным. А прежде, начиная с 1910 года, когда на автомобилях «кадиллак» впервые появилась автоматическая система зажигания, его функцию наряду с другими задачами выполнял прерыватель-распределитель (трамблер). Такая двойственность наименования возникла из-за двоякой функции его в системе зажигания. С одной стороны, ток в первичной обмотке катушки зажигания нужно прерывать – отсюда возникает «прерыватель». С другой стороны, напряжение высоковольтной обмотки катушки зажигания нужно поочередно распределять по свечам всех цилиндров, причем с нужным углом опережения. Отсюда вторая половина названия – «распределитель».
Как работали трамблеры?
Прерыватель-распределитель имеет приводимый во вращение от коленвала внутренний вал, на котором закреплен диэлектрический ротор-бегунок с вращающейся токоразносной пластиной на его торце. По пластине скользит подпружиненная угольная щетка, соединенная с высоковольтным центральным контактом в крышке распределителя, который, в свою очередь, соединен с вторичной обмоткой катушки зажигания. Токоразносная пластина периодически приближается к расположенным в крышке трамблера контактам высоковольтных проводов, идущих к свечам цилиндров. В этот момент во вторичной обмотке катушки возникает высокое напряжение, которое пробивает два воздушных промежутка: между токоразностной пластиной и контактом провода к данной свече и между электродами свечи.
На том же валу установлены кулачки, число которых равно числу цилиндров, а выступы каждого кулачка размыкают одновременно с подключением конкретной свечи контакты прерывателя тока, включенные в цепь первичной обмотки катушки зажигания.
Чтобы между контактами прерывателя не возникало искры при размыкании, параллельно им подключен конденсатор большой емкости. При размыкании контактов прерывателя ЭДС индукции в первичной обмотке вызывает ток заряда конденсатора, но вследствие его большой емкости напряжение на нем, а следовательно и между разомкнутыми контактами, не достигает величины пробоя воздуха.
А как же с углом опережения?
Как известно, при уменьшении частоты вращения коленвала смесь в цилиндрах нужно поджигать в такте ее сжатия попозже, прямо перед самой ВМТ, т.е. угол опережения зажигания следует уменьшать. Наоборот, при увеличении частоты вращения смесь в такте сжатия нужно поджигать пораньше, т.е. угол опережения увеличивать. В трамблерах эту функцию выполнял центробежный регулятор, механически связанный с кулачками прерывателя тока. Он поворачивал их на валу распределителя таким образом, чтобы они пораньше или попозже в такте сжатия смеси размыкали контакты прерывателя.
Изменять угол опережения необходимо и при неизменной частоте, когда меняется нагрузка на двигатель. Эту работу выполняло специальное устройство – вакуумный регулятор зажигания.
Появление первых коммутаторов
К концу 70-х годов прошлого века стало ясно, что самым слабым узлом трамблера являются контакты прерывателя, через которые протекал полный ток первичной обмотки. Они постоянно подгорали и выходили из строя. Поэтому первым решением стала специальная электронная схема коммутатора для прерывания тока в катушке. В ее входную слаботочную цепь включались провода от выводов традиционного контактного прерывателя трамблера. Однако теперь его контакты прерывали не полный ток катушки зажигания, а небольшой ток во входной цепи коммутатора.
Собственно же электронный коммутатор был конструктивно выполнен в отдельном блоке и подключался (по желанию водителя) к классическому трамблеру. Такая система зажигания получила название контактной электронной. Она была весьма популярной в 80-е годы прошлого века. И в наше время еще можно встретить оснащенные ею автомобили.
Схема коммутатора контактной электронной системы собиралась на транзисторах.
Следующий шаг – отказ от контактного прерывателя
Контактный прерыватель тока даже в слаботочном варианте, применяемом в контактной электронной системе зажигания, оставался весьма ненадежным узлом. Поэтому автомобилестроители предпринимали немалые усилия для его исключения. Эти усилия увенчались успехом после создания бесконтактного датчика-распределителя на основе датчика Холла.
Теперь вместо нескольких кулачков на валу распределителя стали устанавливать цилиндрический полый экран с прорезями и шторками между ними, причем число шторок и прорезей равно числу цилиндров двигателя. Шторки и прорези экрана движутся в магнитном поле, создаваемом постоянным магнитом, мимо миниатюрного датчика Холла. Пока мимо него движется шторка экрана, выходное напряжение датчика Холла отсутствует. Когда же шторка сменяется прорезью, с датчика Холла электронной схемой снимается фронт импульса напряжения, свидетельствующий о необходимости прервать ток в первичной обмотке катушки зажигания. Этот импульс напряжения передается по проводам в блок коммутатора тока в катушке зажигания, где он предварительно усиливается и далее используется для управления основным силовым коммутирующим каскадом.
Другим вариантом бесконтактного датчика-распределителя является узел с оптическим датчиком, у которого вместо датчика Холла используется фототранзистор, а вместо постоянного магнита – светодиод. Оптический датчик имеет такой же вращающийся экран с прорезями и шторками.
Появление коммутатора как такового
Итак, в бесконтактной системе зажигания вместо одного контактного трамблера появились два отдельных узла: бесконтактный (но только по низкому напряжению) датчик-распределитель и электронный коммутатор. Функцию же распределения высоковольтного напряжения по свечам зажигания в датчике-распределителе по-прежнему выполняет механический ротор-бегунок с токоразносной пластиной.
А как же с регулированием угла зажигания? Эти задачи по-прежнему выполняют центробежный и вакуумный регуляторы в составе датчика-распределителя. Первый из них теперь поворачивает на валу не кулачки, а сдвигает шторки экрана, изменяя тем самым угол зажигания. Вакуумный же регулятор имеет возможность сдвигать датчик Холла с его опорной пластиной, также регулируя данный угол.
Учитывая вышеизложенное, на вопрос: «Современный автомобильный коммутатор: что это такое?» – следует давать ответ, что это конструктивно обособленный электронный блок бесконтактной системы зажигания.
Отказ от распределения высокого напряжения
Дольше всего в коммутаторе сохранялся механический распределитель высоковольтного напряжения по свечам цилиндров. Самое интересное, что этот узел был достаточно надежен и не вызывал больших нареканий. Однако время не стоит на месте, и в начале нашего столетия схема подключения коммутатора претерпела очередные крупные изменения.
В современных автомобилях вообще отсутствует распределение высоковольтного напряжения от одной катушки по разным свечам. Наоборот, в них «размножились» сами катушки и стали принадлежностью свечи каждого цилиндра. Теперь вместо контактной коммутации свечей по высокому напряжению выполняется бесконтактная коммутация их катушек по низкому напряжению. Конечно, это усложняет схему коммутатора, но и возможности современной схемотехники гораздо шире.
В современных автомобилях с инжекторными двигателями управление коммутатором осуществляет либо автономный блок управления двигателем, либо бортовой компьютер автомобиля. Эти устройства управления анализируют не только скорость вращения коленвала, но множество других параметров, характеризующих топливо и охлаждающую жидкость, температуру различных узлов и окружающей среды. На основании их анализа в режиме реального времени меняются и настройки угла опережения зажигания.
Неисправности коммутатора
Наиболее часто встречающейся неисправностью механического трамблера является подгорание его контактов: как подвижных, так и высоковольтных контактов свечей. Чтобы этого не случилось (по крайней мере, не слишком быстро), нужно регулярно осматривать их, и если на них образовался нагар, то его следует снять надфилем или мелкой шкуркой.
Если вышел из строя конденсатор, включенный параллельно контактам прерывателя, или резистор в цепи центрального высоковольтного электрода, то их можно заменить.
Неисправности коммутатора электронного, вызванные выходом из строя усилителя импульсов датчика Холла или коммутатора тока катушки, обычно не подлежат устранению, так как такой коммутатор является неразборным. В этом случае, как правило, неисправный блок просто заменяется новым.
Как проверить коммутатор?
Если обороты двигателя на холостом ходу «плавают», или он глохнет на ходу, или вообще не запускается, то следует проверить наличие искры на подключенных к распределителю зажигания с датчиком Холла свечах. Для этого нужно выкрутить их, надеть наконечники бронепроводов, положить свечи на «массу» и «крутануть» коленвал стартером. Если искры нет или она слабая, нужно переходить к коммутатору.
Но как проверить коммутатор? Следует включить зажигание и оценить, как отклоняется стрелка вольтметра. Если коммутатор исправен, то она должна отклоняться в два этапа. Сначала стрелка занимает некоторое промежуточное положение, в котором остается 2-3 секунды, а затем переходит в конечное (штатное) положение. Если стрелка сразу занимает конечное положение, то можно пробовать заменять коммутатор.
Подключение коммутатора
Как подключить коммутатор к бесконтактной системе зажигания? Следует помнить, что его клеммная колодка подключается двумя проводами к клеммам «Б» и «К» катушки зажигания, трехпроводным жгутом с разъемом — к датчику Холла на датчике-распределителе и одним проводом — к «массе». С выводом «+» аккумулятора схема коммутатора соединяется на клемме «Б» катушки.