Бескантактныя сістэма запальвання
Змест
Сістэма запальвання ў аўтамабілі патрэбна для таго, каб узгарэць паветрана-паліўную сумесь, якая патрапіла ў цыліндр матора. Яна выкарыстоўваецца ў сілавых агрэгатах, якія працуюць на бензіне ці газе. Дызельныя рухавікі маюць іншы прынцып працы. У іх ужываецца выключна непасрэдны ўпырск паліва (пра іншыя мадыфікацыі паліўных сістэм чытайце тут).
У гэтым выпадку ў цыліндры адбываецца сціск свежай порцыі паветра, якая пры гэтым награваецца да тэмпературы ўзгарання дызельнага паліва. У момант, калі поршань дасягае верхняй мёртвай кропкі, электроніка распыляе паліва ў цыліндр. Пад уздзеяннем высокай тэмпературы адбываецца запальванне сумесі. У сучасных аўтамабілях з такім сілавым агрэгатам часта выкарыстоўваецца паліўная сістэма тыпу CommonRail, якая забяспечвае розныя рэжымы спальвання паліва (падрабязна пра яе распавядаецца у іншым аглядзе).
Праца бензінавага агрэгата ажыццяўляецца іншым спосабам. У большасці мадыфікацый з-за нізкага актанавага ліку (пра тое, што гэта, і як яно вызначаецца, апісана тут) бензін запальваецца пры меншых тэмпературах. Хоць у шматлікіх прэміяльных аўтамабілях могуць усталёўвацца сілавыя агрэгаты з непасрэдным упырскам, якія працуюць на бензіне. Каб сумесь паветра і бензіну загарэлася пры меншай кампрэсіі, такі рухавік працуе разам з сістэмай запальвання.
Незалежна ад таго, як рэалізаваны ўпырск паліва і прылады сістэмы, ключавымі элементамі ў СЗ з'яўляюцца:
- шпулька запальвання (у больш сучасных мадэлях аўта іх можа быць некалькі), якая стварае ток высокай напругі;
- Свечы запальвання (у асноўным на адзін цыліндр належыць адна свечка), на якую ў патрэбны момант падаецца электрычнасць. У ёй утворыцца іскра, якая запальвае ВТС у цыліндры;
- Размеркавальнік запальвання. У залежнасці ад тыпу сістэмы ён можа быць механічны ці электронны.
Калі ўсе сістэмы запальвання падзяліць на тыпы, то іх будзе два. Першая - кантактная. Пра яе мы ўжо казалі ў асобным аглядзе. Другая разнавіднасць - бескантактавая. На ёй мы якраз і засяродзімся. Абмяркуем, з якіх элементаў яна складаецца, як яна працуе, а таксама якія бываюць няспраўнасці ў гэтай сістэме запальвання.
Што такое бескантактавая сістэма запальвання аўтамабіля
На старых аўтамабілях выкарыстоўваецца сістэма, у якой размеркавальнік мае кантактна-транзістарны тып. Калі ў пэўны момант кантакты злучаюцца, адбываецца замыканне адпаведнага ланцуга шпулькі запальвання, і ўтворыцца высокая напруга, якое ў залежнасці ад замкнёнага контуру (за гэта адказвае вечка трамблера – пра яго чытайце тут) паступае на адпаведную свечку.
Нягледзячы на стабільную працу такой СЗ, з цягам часу яе трэба было мадэрнізаваць. Чыннік таму немагчымасць павялічыць энергію, неабходную для падпалу ВСТ у больш сучасных маторах з павялічанай кампрэсіяй. Акрамя таго, на высокіх абарачэннях механічны размеркавальнік не спраўляецца са сваёй задачай. Яшчэ адзін мінус такой прылады - знос кантактаў прерывателя-размеркавальніка. З-за гэтага немагчыма дакладнае рэгуляванне і тонкая настройка моманту запальвання (ранейшае ці пазней) у залежнасці ад абаротаў матора. Па гэтых прычынах кантактны тып СЗ не выкарыстоўваецца на сучасных аўтамабілях. Замест яе ўстанаўліваецца бескантактны аналаг, а на змену ёй прыйшла электронная сістэма, пра якую больш падрабязна чытайце тут.
Ад свайго папярэдніка дадзеная сістэма адрозніваецца тым, што ў ёй працэс фармавання электрычнага разраду на свечкі забяспечваецца ўжо не механічным, а электронным тыпам. Яна дазваляе адзін раз наладзіць момант запальвання, і не мяняць яго практычна на працягу ўсяго працоўнага рэсурсу сілавога агрэгата.
Дзякуючы ўкараненню большай колькасці электронікі кантактная сістэма атрымала шэраг паляпшэнняў. Гэта дае магчымасць усталёўваць яе на класіку, у якой да гэтага выкарыстоўвалася КСЗ. Сігнал для адукацыі высакавольтнага імпульсу мае індуктыўны тып фарміравання. За кошт недарагога абслугоўвання і эканамічнасці БСЗ дэманструе нядрэнную эфектыўнасць на атмасферных маторы з невялікім аб'ёмам.
Навошта яно патрэбна і якім бывае
Каб зразумець, навошта кантактную сістэму трэба было змяняць на бескантактавую, трохі кранем прынцыпу працы рухавіка ўнутранага згарання. Сумесь бензіну і паветра падаецца на такце ўпускаючы, калі поршань рухаецца да ніжняй мёртвай кропкі. Далей впускной клапан зачыняецца, і пачынаецца такт сціску. Каб матор дасягнуў максімальнага ККД, вельмі важна вызначыць момант, калі трэба падаваць сігнал на фармаванне высакавольтнага імпульсу.
У кантактных сістэмах у трамблеры падчас кручэння вала замыкаюцца/размыкаюцца кантакты прерывателя, якія адказваюць за момант назапашвання энергіі ў нізкавольтнай абмотцы і адукацыі току высокай напругі. У бескантактавым варыянце гэтая функцыя ўскладзена на датчык Хола. Калі шпулька сфармавала зарад, пры замыканні кантакту размеркавальніка (у вечку трамблера) гэты імпульс ідзе па адпаведнай магістралі. У звычайным рэжыме гэты працэс займае дастаткова часу, каб усе сігналы паступілі на кантакты сістэмы запальвання. Аднак калі абарачэнні матора павялічваюцца, класічны трамблер пачынае працаваць нестабільна.
Да такіх недахопаў адносіцца:
- З-за праходжання праз кантакты току высокай напругі, яны пачынаюць падгараць. Гэта прыводзіць да таго, што зазор паміж імі павялічваецца. Дадзеная няспраўнасць змяняе УАЗ (кут апярэджання запальвання), што адмоўна ўплывае на стабільнасць працы сілавога агрэгата, робіць яго больш пражэрлівым, бо для падвышэння дынамічнасці кіроўцу даводзіцца часцей націскаць педаль газу да падлогі. Па гэтых прычынах сістэма мае патрэбу ў перыядычным абслугоўванні.
- Наяўнасць кантактаў у сістэме абмяжоўвае велічыню току высокай напругі. Каб іскра была «тлусцей», не атрымаецца ўсталяваць больш прадукцыйную шпульку, бо прапускная здольнасць КСЗ не дазваляе падаць на свечкі больш высокая напруга.
- Калі абарачэнні матора павялічваюцца, кантакты размеркавальніка не проста замыкаюцца і размыкаюцца. Яны пачынаюць ударацца адзін аб аднаго, з-за чаго ўзнікае натуральнае бразджанне. Гэты эфект прыводзіць да некантралюемага змыкання / размыкання кантактаў, што таксама адбіваецца на стабільнасці працы ДВС.
Часткова ўхіліць гэтыя няспраўнасці дапамагла замена кантактаў размеркавальніка і прерывателя на паўправадніковыя элементы, якія працуюць на бескантактавым рэжыме. У такой сістэме выкарыстоўваецца камутатар, які кіруе шпулькай на падставе сігналаў, атрыманых ад бескантактавага прерывателя.
У класічным выкананні прерыватель выкананы ў выглядзе датчыка Хола. Падрабязней пра яго прыладу і прынцып працы можна прачытаць у іншым аглядзе. Аднак сустракаюцца таксама індуктыўныя і аптычныя варыянты. У класіцы усталёўваецца першы варыянт.
Прылада бескантактавай сістэмы запальвання
Прылада БСЗ практычна ідэнтычна кантактнаму аналогу. Выключэннем з'яўляецца тып прерывателя і размеркавальніка. У якасці прерывателя ў большасці выпадкаў усталёўваецца магнітны сэнсар, які працуе на эфекце Хола. Ён гэтак жа размыкае і замыкае электрычны ланцуг, фармуючы якія адпавядаюць нізкавольтныя імпульсы.
Транзістарны камутатар рэагуе на гэтыя імпульсы, і перамыкае абмоткі шпулькі. Далей высакавольтны зарад ідзе на размеркавальнік (такі ж трамблер, у якім дзякуючы кручэнню вала па чарзе замыкаюцца/размыкаюцца высакавольтныя кантакты які адпавядае цыліндру). Дзякуючы гэтаму забяспечваецца больш стабільнае фармаванне патрэбнага зарада без страт на кантактах прерывателя, бо яны адсутнічаюць у дадзеных элементах.
У цэлым схема бескантактавай сістэмы запальвання складаецца з:
- Крыніцы харчавання (акумулятар);
- Кантактнай групы (замка запальвання);
- Датчыка імпульсаў (выконвае функцыю прерывателя);
- Транзістарнага камутатара, які перамыкае абмоткі КЗ;
- Шпулькі запальвання, у якой дзякуючы дзеянню электрамагнітнай індукцыі 12-вольтавы ток пераўтворыцца ў энергію, якая складае ўжо дзясяткі тысяч вольт (гэты параметр залежыць ад тыпу СЗ і акумулятарнай батарэі);
- Размеркавальніка (у БСЗ гэта некалькі мадэрнізаваны трамблер);
- Высакавольтных правадоў (адзін цэнтральны кабель злучаецца з шпулькай запальвання і цэнтральным кантактам размеркавальніка, а 4 ужо ідуць ад вечка трамблера на надсвечнік кожнай свечкі);
- Свечак запальвання.
Дадаткова для аптымізацыі працэсу ўзгарання ВТС сістэма запальвання дадзенага тыпу абсталёўваецца цэнтрабежным рэгулятарам УАЗ (працуе на падвышаных абарачэннях), а таксама вакуумным рэгулятарам (спрацоўвае, калі павялічваецца нагрузка на сілавы агрэгат).
Разгледзім, па якім прынцыпе працуе БСЗ.
Прынцып працы бескантактавай сістэмы запальвання
Праца сістэмы запальвання пачынаецца паваротам ключа ў замку (ён размешчаны або на рулявой калонцы, або побач з ёй). У гэты момант бартавая сетка замыкаецца, і на шпульку паступае ток ад батарэі. Каб запальванне пачало працаваць, неабходна прымусіць каленвал круціцца (праз рамень ГРМ ён злучаны з газаразмеркавальным механізмам, які ў сваю чаргу круціць вал размеркавальніка). Аднак ён не будзе круціцца, пакуль у цыліндрах не будзе загарацца паветрана-паліўная сумесь. Для запуску ўсіх цыклаў маецца стартар. Аб тым, як ён працуе, мы ўжо абмяркоўвалі у іншым артыкуле.
Падчас прымусовага кручэння коленвала, а разам з ім і размеркавальнага вала, адбываецца кручэнне вала трамблера. Датчык Хола фіксуе момант, калі патрэбна іскра. У гэты момант на камутатар паступае імпульс, які выключае першасную абмотку шпулькі запальвання. З-за рэзкага знікнення напругі ў другаснай абмотцы ўтворыцца пучок высокай напругі.
Бо шпулька злучаная цэнтральным провадам з вечкам размеркавальніка. Круцячыся, вал трамблера адначасова пракручвае лятунок, які па чарзе злучае цэнтральны кантакт з кантактамі высакавольтнай магістралі, якая ідзе да кожнага асобнага цыліндру. У момант замыкання адпаведнага кантакту пучок высокай напругі ідзе на асобную свечку. Паміж электродамі гэтага элемента ўтворыцца іскра, якая і запальвае сціснутую ў цыліндры паветрана-паліўную сумесь.
Як толькі матор завёўся, ужо адпадае неабходнасць у працы стартара, і яго кантакты трэба растуліць, адпусціўшы ключ. Пры дапамозе зваротнага спружыннага механізму кантактная група вяртаецца ў становішча ўключанага запальвання. Далей сістэма працуе самастойна. Аднак трэба звярнуць увагу на парачку нюансаў.
Асаблівасць працы рухавіка ўнутранага згарання складаецца ў тым, што ВТС згарае не маментальна, інакш з-за дэтанацыі рухавік хутка выходзіў бы з ладу, а ёй патрабуецца некалькі мілісекунд на гэта. Розная частата кручэння коленвала можа прыводзіць або да занадта ранняга пачатку ўзгарання, або да занадта позняга. Па гэтым чынніку нельга запальваць сумесь у адзін і той жа момант. У адваротным выпадку агрэгат будзе перагравацца, губляць магутнасць, няўстойліва працаваць ці будзе назірацца дэтанацыя. Гэтыя фактары будуць выяўляцца ў залежнасці ад нагрузкі на матор ці абарачэнняў коленвала.
Калі паветрана-паліўная сумесь будзе загарацца рана (вялікі кут), то якія пашыраюцца газы будуць перашкаджаць руху поршня на такце сціску (у гэтым працэсе дадзены элемент і без таго пераадольвае сур'ёзны супраціў). Поршань з меншай эфектыўнасцю будзе выконваць працоўны ход, бо значная частка энергіі ад згаральнай ВТС ужо была выдаткавана на супраціў такту сціску. З-за гэтага магутнасць агрэгата падае, а на нізкіх абарачэннях ён быццам "захлынаецца".
З іншага боку падпал сумесі ў пазнейшы момант (маленькі кут) прыводзіць да таго, што яна згарае на працягу ўсяго працоўнага ходу. З-за гэтага рухавік мацней награваецца, а поршань не здымае максімальны ККД ад пашырэння газаў. Па гэтай прычыне позняе запальванне ў значнай ступені зніжае магутнасць агрэгата, а таксама робіць яго больш пражэрлівым (каб забяспечыць дынамічнае перамяшчэнне, вадзіцелю давядзецца мацней ціснуць на педаль газу).
Каб ухіліць такія пабочныя эфекты, кожны раз пры змене нагрузкі на матор і абарачэнняў коленвала трэба выставіць іншы кут апярэджання запальвання. У старых аўтамабілях (тых, у якіх нават не выкарыстоўваўся трамблер) для гэтай мэты ўсталёўваўся спецыяльны рычаг. Настройка патрэбнага запальвання выконвалася ўручную самім вадзіцелем. Каб зрабіць гэты працэс аўтаматычным, інжынерамі быў распрацаваны цэнтрабежны рэгулятар. Ён устанаўліваецца ў трамблеры. Дадзены элемент уяўляе сабой подпружиненные грузікі, звязаныя з апорнай пласцінай прерывателя. Чым вышэй абарачэнні вала, тым мацней грузікі разыходзяцца, і тым мацней пракручваецца гэтая пласціна. Дзякуючы гэтаму адбываецца аўтаматычная карэкціроўка моманту адключэння першаснай абмоткі шпулькі (павелічэнне УАЗ).
Чым мацней нагрузка на агрэгат, тым мацней напаўняюцца яго цыліндры (мацней націскаецца педаль газу, і ў камеры паступае большы аб'ём ВТС). З-за гэтага згаранне сумесі паліва і паветра адбываецца хутчэй, як пры дэтанацыі. Каб матор працягваў выдаваць максімальны ККД, кут апярэджання запальвання трэба карэктаваць у бок памяншэння. Для гэтай мэты на трамблеры усталёўваецца вакуумны рэгулятар. Ён рэагуе на ступень разрэджання ва впускным калектары, і ў адпаведнасці з гэтым падладжвае запальванне пад нагрузку на матор.
Фарміраванне сігналу датчыкам Хола
Як мы ўжо звярнулі ўвагу, ключавым адрозненнем бескантактавай сістэмы ад кантактнай з'яўляецца замена прерывателя з кантактамі на магнітаэлектрычны датчык. У канцы XIX стагоддзі фізік Эдвін Герберт Хол зрабіў адкрыццё, на падставе якога працуе аднайменны датчык. Сутнасць яго адкрыцця заключаецца ў наступным. Калі на паўправаднік, уздоўж якога праходзіць электрычны ток, пачынае ўздзейнічаць магнітнае поле, у ім з'яўляецца электрарухаючая сіла (або папярочная напруга). Гэта сіла можа толькі на тры вольты быць ніжэйшай, чым асноўная напруга, якая ўздзейнічае на паўправаднік.
Датчык Хола ў дадзеным выпадку складаецца з:
- Пастаянна дзеючага магніта;
- Пласціна з паўправадніковага матэрыялу;
- Мікрасхемы, усталяванай на пласціне;
- Цыліндрычнага экрана са сталі (абцюратар), насаджанага на вал трамблера.
Прынцып дзеяння дадзенага датчыка зводзіцца да наступнага. Пакуль запальванне ўключана, праз паўправаднік праходзіць ток на камутатар. Магніт размешчаны з унутранай часткі сталёвага экрана, у якім маецца прарэз. Наадварот магніта з вонкавага боку абцюратара ўсталяваная паўправадніковая пласціна. Калі падчас кручэнняў вала трамблера прарэз экрана апыняецца паміж пласцінай і магнітам, магнітнае поле ўздзейнічае на сумежны элемент, і ў ім утворыцца папярочная напруга.
Як толькі экран пракручваецца, і спыняецца дзеянне магнітнага поля, у паўправадніковай пласціне знікае папярочная напруга. Чаргаванне гэтых працэсаў утварае ў датчыку адпаведныя нізкавольтныя імпульсы. Яны перадаюцца на камутатар. У гэтай прыладзе адбываецца пераўтварэнне такіх імпульсаў у ток першаснай абмоткі КЗ, які перамыкае гэтыя абмоткі, дзякуючы чаму і выпрацоўваецца ток высокай напругі.
Няспраўнасці ў бескантактавай сістэме запальвання
Нягледзячы на тое, што бескантактавая сістэма запальвання з'яўляецца эвалюцыйным варыянтам кантактнай, і недахопы папярэдняга варыянту ў ёй ухілены, але яна іх цалкам не пазбаўлена. Некаторыя няспраўнасці, характэрныя для кантактнай СЗ, таксама прысутнічаюць і ў БСЗ. Вось некаторыя з іх:
- Выйсце са строю свечак запальвання (пра тое, як іх праверыць, чытайце асобна);
- Абрыў праводкі абмоткі ў шпульцы запальвання;
- Кантакты акісляюцца (прычым не толькі кантакты размеркавальніка, але і высакавольтных правадоў);
- Парушэнне ізаляцыі СТСТ кабеляў;
- Няспраўнасці ў транзістарным камутатары;
- Некарэктная праца вакуумнага і цэнтрабежнага рэгулятараў;
- Паломка датчыка Хола.
Хаця большасць няспраўнасцяў з'яўляецца следствам натуральнага зносу, усё ж часта яны з'яўляюцца таксама з-за халатнасці самога аўтамабіліста. Напрыклад, вадзіцель можа запраўляць аўтамабіль няякасным палівам, парушаць рэгламент планавага тэхнічнага абслугоўвання або дзеля эканоміі сродкаў праводзіць ТО на некваліфікаваных СТА.
Немалаважнае значэнне для стабільнай працы сістэмы запальвання, як зрэшты не толькі для бескантактавай, мае якасць расходных матэрыялаў і дэталяў, якія ўсталёўваюцца пры змене якія выйшлі з ладу. Яшчэ адна прычына паломак БСЗ з'яўляюцца негатыўныя ўмовы надвор'я (напрыклад, няякасныя СТСТ правады могуць прабіваць падчас моцнага дажджу або туману) або механічныя пашкоджанні (часта назіраюцца пры неакуратным рамонце).
Прыкметамі няспраўнай СЗ з'яўляецца нестабільная праца сілавога агрэгата, складанасць ці наогул немагчымасць яго запуску, страта магутнасці, павышэнне пражэрлівасці і г.д. Калі такое адбываецца толькі калі на вуліцы падвышаная вільготнасць (моцны смуга), то варта звярнуць увагу на магістраль высокай напругі. Правады не павінны быць мокрымі.
Калі матор нестабільна працуе на халастых абарачэннях (пры гэтым паліўная сістэма спраўная), тое гэта можа паказваць на пашкоджанні вечка трамблера. Падобны сімптом мае паломка камутатара або датчыка Хола. Падвышэнне выдатку бензіну можа быць злучана з паломкай вакуумнага ці цэнтрабежнага рэгулятараў, а таксама з некарэктнай працай свечак.
Шукаць непаладкі ў сістэме трэба ў наступнай паслядоўнасці. Спачатку варта вызначыць, ці ўтвараецца іскра, і наколькі яна эфектыўная. Выкручваем свечку, апранаем надсвечнік і спрабуем запусціць матор (электрод масы, бакавы, трэба прыхінуць пры гэтым да корпуса рухавіка). Калі яна занадта тонкая ці яе ўвогуле няма, паўтараем працэдуру з новай свечкай.
У выпадку поўнай адсутнасці искрения неабходна праверыць электрычную магістраль на прадмет парываў. Прыкладам таму могуць быць акісліліся кантакты правадоў. Асобна варта нагадаць аб тым, што высакавольтны кабель павінен быць сухім. У адваротным выпадку ток высокай напругі можа прабіваць праз ізаляцыйны пласт.
Калі іскра знікла толькі на адной свечцы, тое адбыўся разрыў на прамежку ад размеркавальніка да СЗ. Поўная адсутнасць искрения ва ўсіх цыліндрах можа сведчыць аб страце кантакту на цэнтральным провадзе, які ідзе ад шпулькі да вечка трамблера. Падобная няспраўнасць можа быць наступствам механічнага пашкоджання вечка размеркавальніка (расколіна).
Перавагі бескантактавага запальвання
Калі казаць аб перавагах БСЗ, то ў параўнанні з КСЗ асноўны яе плюс у тым, што дзякуючы адсутнасці кантактаў прерывателя яна забяспечвае больш дакладны момант адукацыі іскры для ўзгарання паветрана-паліўнай сумесі. У гэтым якраз і заключаецца асноўная задача любой сістэмы запальвання.
Да іншых пераваг разгляданай СЗ ставяцца:
- Меншы знос механічных элементаў дзякуючы таму, што іх менш у яе прыладзе;
- Больш за стабільны момант адукацыі імпульсу высокай напругі;
- Больш дакладнае рэгуляванне УАЗ;
- На высокіх абарачэннях матора сістэма захоўвае сваю стабільнасць за рахунак адсутнасці бразджанні кантактаў прерывателя, як у КСЗ;
- Больш тонкае рэгуляванне працэсу назапашвання зарада ў першаснай абмотцы і кантроль паказчыка першаснай напругі;
- Дае магчымасць фармаваць больш высокая напруга на другаснай абмотцы шпулькі для іскры помощнее;
- Менш страт энергіі падчас прац.
Аднак бескантактавыя сістэмы запальвання не пазбаўлены недахопаў. Самы распаўсюджаны мінус - выхад са строю камутатараў, асабліва калі яны выраблены па старым узоры. Таксама нярэдкія паломкі КЗ. Каб ухіліць гэтыя недахопы, аўтамабілістам рэкамендуецца набыць удасканаленыя мадыфікацыі гэтых элементаў, у якіх больш працоўны рэсурс.
У заключэнне прапануем падрабязнае відэа аб тым, як усталяваць бескантактавую сістэму запальвання:
Пытанні і адказы:
Якія перавагі мае бескантактавая сістэма запальвання? У ёй не ўтворыцца страта кантакту прерывателя/размеркавальніка з-за нагара. У такой сістэме больш магутная іскра (паліва згарае больш эфектыўна).
Якія існуюць сістэмы запальвання? Кантактная і бескантактавая. У кантактнай можа стаяць механічны прерыватель або датчык Хола (размеркавальнік - трамблер). У бескантактавай сістэме варта камутатар (і прерыватель, і размеркавальнік).
Як правільна падлучыць шпульку запальвання? Карычневы провад (ідзе ад замка запальвання) падключаецца на клему +. Чорны провад садзіцца на кантакт К. трэці кантакт у шпульцы - высакавольтны (ідзе на размеркавальнік).
Як працуе электронная сістэма запальвання? На першасную абмотку шпулькі паступае ток нізкай напругі. Датчык становішча коленвала падае на ЭБУ імпульс. Першасная абмотка адключаецца, а ў другаснай утворыцца высакавольтная напруга. Згодна з сігналам ЭБУ ток ідзе на патрэбную свечку.
