Регулировка зажигания

Ни один бензиновый двигатель внутреннего сгорания не может работать без системы зажигания. Топливо-воздушная смесь воспламеняется в цилиндрах благодаря системе зажигания.

Установка момента зажигания или регулировка опережения зажигания.

Существует 3 вида систем:

• контактная;
• бесконтактная (аналоговая);
• электронная (микропроцессорная).

Все системы зажигания автомобиля обладают своими особенностями и разными конструкциями.

Контактное зажигание — самый старый вид. Применяется на классике (ВАЗ советского/российского производства). В контактном зажигании большую роль играет механический прерыватель — накапливает и распределяет электрическую энергию по цилиндрам.

Бесконтактное зажигание схоже по своему устройству с контактным. Отличается лишь наличием датчика импульсов (датчик Холла) и транзисторного коммутатора. Транзисторный коммутатор накапливает энергию и выполнять роль прерывателя. Механический распределитель производит распределение тока.

Электронное зажигание отличается наличием электронного блока управления. ЭБУ накапливает и распределяет электрическую энергию. Изначально электронный блок отвечал за управление системой зажигания и системой впрыска топливо-воздушной смеси. В современных автомобилях система управления двигателем отвечает за впрыск топлива.

Что такое датчик Холла и как он работает

Датчик Холла (он же датчик положения распредвала) является одним из главных элементов трамблера (прерывателя-распределителя). Он находится рядом с валом трамблера, на котором крепится магнитопроводящая пластина, похожая на корону. В пластине столько же прорезей, сколько цилиндров в двигателе. Также внутри датчика находится постоянный магнит.

Принцип работы датчика Холла следующий: когда вал вращается, металлические лопасти поочередно проходят через прорезь в датчике. В результате этого вырабатывается импульсное напряжение, которое через коммутатор попадает в катушку зажигания и, преобразуясь в высокое напряжение, подается на свечи зажигания.

Датчик Холла имеет три клеммы:

• одна соединяется с «массой»,
• ко второй подходит плюс с напряжением около 6 В,
• с третьей клеммы уходит преобразованный импульсный сигнал на коммутатор.

Когда и зачем нужно настраивать зажигание?

Сначала немножко теории. Если бы рабочая смесь в цилиндрах сгорала мгновенно, то проблем с опережением не было бы в принципе. Поджигай ее в верхней мертвой точке — и все окей. Но смесь сгорает не мгновенно: ей требуются миллисекунды. При этом реальная частота вращения коленчатого вала, конечно же, непостоянна. Поэтому нельзя тупо поджигать смесь в одно и то же время при разных режимах работы мотора: она будет сгорать либо слишком рано, либо чересчур поздно. Итог всегда будет неутешительный — двигатель плохо тянет, греется, неустойчиво работает, детонирует и т.п.

В частности, если начать «искрить» слишком рано (большой УОЗ), то давление газов станет резко возрастать до прихода поршня в верхнюю мертвую точку, препятствуя его движению. Из-за этого уменьшится мощность и ухудшится экономичность мотора, он утратит приемистость и будет дергаться на малых оборотах. При позднем искрообразовании (малый УОЗ) смесь будет долго гореть при расширяющемся объеме, а потому давление газов будет значительно ниже расчетного. Мощность и экономичность понизятся, а мотор сильно перегреется, поскольку догорание смеси будет идти на протяжении всего такта расширения.

Способ лечения один — поджигать рабочую смесь согласно частоте вращения и нагрузке на двигатель. Кроме того, корректировка УОЗ может потребоваться при переходе на бензин с другим октановым числом. Кстати, на очень древних автомобилях (в начале прошлого века) момент зажигания регулировал водитель: была предусмотрена специальная рукоятка. Но вскоре она исчезла, поскольку мотор обзавелся трамблером с центробежным механизмом внутри.

Центробежный регулятор содержал, как правило, пару грузиков, уравновешенных пружинами. При увеличении частоты вращения грузики расходились в стороны и поворачивали опорную пластину, на которой находился прерыватель. Чем выше частота вращения, тем сильнее расходятся грузики и тем выше становится УОЗ.

Дальнейшая погоня за экономичностью добавила в помощники к центробежному регулятору его вакуумного коллегу. Дело в том, что с увеличением нагрузки увеличивается и наполнение цилиндров горючей смесью, поскольку водитель сильнее давит на акселератор. При этом процентное содержание остаточных газов в рабочей смеси снижается, что способствует увеличению скорости сгорания. Следовательно, УОЗ надо снижать.

Напротив, при снижении нагрузки на мотор уменьшается наполнение цилиндров, растет содержание остаточных газов, а потому рабочая смесь будет гореть медленнее. УОЗ в этом случае нужно увеличивать. Эту задачу и решает вакуумный регулятор, отслеживающий разрежение во впускном трубопроводе двигателя. Чем выше нагрузка, тем ниже разрежение, и наоборот. В большинстве классических моторов центробежный и вакуумный регуляторы работают совместно.

Если октановое число топлива не соответствует тому, которым руководствовался конструктор при проектировании мотора, то даже при оптимальной работе упомянутых регуляторов нормальной работы мотора ждать не стоит. Самое неприятное явление, которое может при этом возникнуть, — детонация. Грубо говоря, это взрывообразное сгорание смеси, чреватое капремонтом. Для предотвращения детонации в классических моторах былой эпохи нужно было открыть капот и вручную повернуть корпус трамблера в нужную сторону. Залил низкооктановый бензин — изволь сделать зажигание более поздним…

Само собой, что в современных двигателях оптимальный УОЗ выставляет управляющий контроллер. Он следит за оборотами, нагрузкой, октановым числом, температурой и т.п.

Последствия неверно выставленного зажигания

При раннем или позднем зажигании наблюдаются симптомы:

• падение мощности мотора и динамики разгона автомобиля;
• затрудненный запуск силового агрегата (проблема прогрессирует по мере падения температуры воздуха);
• увеличение расхода топлива;
• нестабильная работа в режиме холостого хода;
• перегрев и сгорание рабочей смеси в коллекторах;
• появление детонации при сгорании топлива , разрушающей поршни и кольца.

Преимущества БСЗ (бесконтактной системы)

Итак, на трамблере старого образца ввиду наличия огромного количества механических компонентов со временем появляются люфты и зазоры. Энергия искры не обеспечивается, как это нужно, да и качество самих контактов ставится под большое сомнение.

Комплект БСЗ

Инсталляция бесконтактной системы зажигания или БСЗ способно решить все прежние сложности, так как один датчик холла может разом заменить группу различных механических элементов. Прогресс – дело хорошее, с этим не поспоришь.

Датчик холла

Раз уж зашла речь о датчике холла, то рассмотрим те моменты, из-за которых он считается значительно лучше механики, и даже способен заменить несколько из них.

Примечание. Интересно, что до определенного момента этот датчик не мог и рассматриваться, как аналог механическому компоненту распределителя.

Однако со временем в ходе технологического прогресса и явных недостатков механических составляющих, таких как постоянное загрязнение, отсутствие контактов и т. д, датчик холла стал вытеснять прежние системы. И сегодня он ставится даже на скутеры, играя функцию составной части регулятора зажигания.

Датчик холла на трамблере

По сути, датчик холла – это тонкий лист полупроводника. В ходе попадания в него импульса, появляется ток со слабым вольтажом. Усиление напряжения возможно лишь в том случае, если поперек полупроводника проходит магнитное поле. Это свойство материала и взяли на вооружение физики.

Состоит элемент из полупроводникового материала (пластины), чипа (микросхемы), магнита и металлического экрана с прорезями. Именно через последний компонент и осуществляется пропуск магнитного поля, из-за чего и возникает энергия. Металлический экран, понятно, что не пропускает магнитного поля, но когда открываются прорези, создается импульс с низким напряжением.

Интересный момент. При сочетании этого устройства с распределителем получается единый узел под названием трамблер, который и выполняет с большой эффективностью стандартные функции распределителя зажигания.

Другие преимущества

Преимущества бесконтактной системы очевидны

Введение в эксплуатацию БСЗ стало одной из серьезных инноваций в автомобилестроении. Это техновшество позволило не только повысить мощность силовой установки, но и в несколько раз снизить расход горючего. Кроме того, благодаря новой системе удалось понизить и количество выбрасываемых в атмосферу вредных веществ.

КСЗ или контактная система не оправдала надежды конструкторов, ведь так и не удалось увеличить энергоколичество в искре, да и в процессе перехода на более мощные двигатели такой распределитель более себя не оправдывал.

Одним словом, высокоточная регулировка зажигания с КСЗ невозможна, у мотора постоянно наблюдаются перебои в работе, увеличивается расход горючего и выброс СО2.

Очевидно, что подача сравнительно большей энергии на свечи многие эксперты считают чуть ли не главным преимуществом БСЗ. За счет этого увеличивается искра, так нужная для полного сгорания бензина. А это, в свою очередь, приводит к улучшению маневренности автомобиля на дорогах.

Функциональная схема БСЗ

БСЗ трамблер – это и всеобщее улучшение, а также стабильность импульсов. На всех диапазонах функционирования ДВС существенно улучшается отдача. Датчик холла в данном случае играет куда большую роль, полностью заменяя архаичную контактную систему.

Наконец, еще одним бесспорным преимуществом БСЗ является неприхотливость и низкая потребность в техобслуживании. Регулировки такой распределитель потребует всего лишь единожды, а не как КСЗ – постоянно.

Неисправности бесконтактной системы зажигания: признаки и причины

Как и любое другое решение, бесконтактная система зажигания имеет как плюсы, так и минусы. Среди основных недостатков можно выделить то, что надежность некоторых составных элементов (особенно при условии использования дешевых аналогов) может быть низкой.

Само собой, неисправности системы зажигания сразу сказываются на работе двигателя. При этом важно обращать внимание на такие признаки:

• Запуск двигателя затруднен или невозможен (вероятны проблемы со свечами, ВВ-проводами, катушкой зажигания и т.д.);
• Также на сбои в системе зажигания указывает то, что на холостом ходу мотор работает нестабильно. Это может быть вызвано пробоями в крышке датчика-распределителя, неисправностями транзисторного коммутатора или самого датчика-распределителя;
• Отмечен большой расход бензина, падение мощности двигателя, пропуски зажигания и т.д. В этом случае может быть поломка центробежного регулятора опережения зажигания, сбои в работе вакуумного регулятора опережения зажигания и т.д.

Также добавим, что бесконтактная система традиционно имеет слабые места. Это в полной мере касается коммутаторов, особенно старого образца. Еще может подводить катушка.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как определить, ранее или позднее зажигание. Из этой статьи вы узнаете, по каким признакам можно понять, что зажигании ранее или позднее, какие симптомы указывают на сбои в работе системы зажигания и т.д.

На практике, нужно приобретать модифицированный коммутатор, а также лучше изделие иностранного производства. Такое решение «ходит» дольше, но и его срок службы, к сожалению, в отдельных случаях может оказаться не большим.

В любом случае, неисправности бесконтактной системы зажигания могут также быть связаны со свечами зажигания, встречаются нарушения в области соединений низковольтной и высоковольтной цепей, обрывы проводов, окисления контактов, плохое соединение. Для более продвинутых электронных систем еще можно добавить проблемы с ЭБУ, выход из строя отдельных датчиков.

Так или иначе, важно понимать, что использование элементов системы зажигания низкого качества вполне может привести к проблемам. Например, установка неподходящих или проблемных свечей зажигания, несвоевременная их замена, использование дешевых катушек зажигания или неисправных высоковольтных проводов может влиять на исправность и состояние других элементов системы и на работу ДВС в целом.

Также нельзя исключать и воздействие других факторов (повреждения, попадание жидкостей, окисление и т.п.). Например, при мойке двигателя элементы системы зажигания нужно отдельно изолировать, в процессе эксплуатации автомобиля не допускается активное скопление влаги и т.п.

Неисправности бесконтактной системы зажигания: признаки и причины

Как и любое другое решение, бесконтактная система зажигания имеет как плюсы, так и минусы. Среди основных недостатков можно выделить то, что надежность некоторых составных элементов (особенно при условии использования дешевых аналогов) может быть низкой.

Само собой, неисправности системы зажигания сразу сказываются на работе двигателя. При этом важно обращать внимание на такие признаки:

• Запуск двигателя затруднен или невозможен (вероятны проблемы со свечами, ВВ-проводами, катушкой зажигания и т.д.);
• Также на сбои в системе зажигания указывает то, что на холостом ходу мотор работает нестабильно. Это может быть вызвано пробоями в крышке датчика-распределителя, неисправностями транзисторного коммутатора или самого датчика-распределителя;
• Отмечен большой расход бензина, падение мощности двигателя, пропуски зажигания и т.д. В этом случае может быть поломка центробежного регулятора опережения зажигания, сбои в работе вакуумного регулятора опережения зажигания и т.д.

Также добавим, что бесконтактная система традиционно имеет слабые места. Это в полной мере касается коммутаторов, особенно старого образца. Еще может подводить катушка.

На практике, нужно приобретать модифицированный коммутатор, а также лучше изделие иностранного производства. Такое решение «ходит» дольше, но и его срок службы, к сожалению, в отдельных случаях может оказаться не большим.

Так или иначе, важно понимать, что использование элементов системы зажигания низкого качества вполне может привести к проблемам. Например, установка неподходящих или проблемных свечей зажигания, несвоевременная их замена, использование дешевых катушек зажигания или неисправных высоковольтных проводов может влиять на исправность и состояние других элементов системы и на работу ДВС в целом.

Также нельзя исключать и воздействие других факторов (повреждения, попадание жидкостей, окисление и т.п.). Например, при мойке двигателя элементы системы зажигания нужно отдельно изолировать, в процессе эксплуатации автомобиля не допускается активное скопление влаги и т.п.

Принцип действия бесконтактной системы зажигания

Рассмотрим принцип действия бесконтактной системы зажигания на примере системы зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099. Определим, откуда берется искра для поджига топливной смеси в камере сгорания и почему она проскакивает своевременно для каждого цилиндра.

Бесконтактная система зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 включает в себя катушку зажигания, свечи зажигания, высоковольтные провода (бронепровода), трамблер с распределителем зажигания, датчиками-регуляторами опережения зажигания (центробежным и вакуумным) и датчиком Холла, также коммутатор и провода низкого напряжения.

Схема бесконтактной системы зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

Откуда поступает ток в систему зажигания?

Электрический ток в систему зажигания поступает с вывода «30» генератора, через монтажный блок предохранителей и реле, замок зажигания, реле зажигания и далее на вывод «Б» катушки зажигания. Система запитывается после поворота ключа в замке зажигания.

Принцип действия бесконтактной системы зажигания

— При работе двигателя вращается вал распределителя зажигания (трамблера). В работу вступает датчик Холла. Стальной круглый экран с четырьмя прорезями на валу трамблера, вращаясь, проходит через зазор этого датчика. Когда проходит прорезь экрана, напряжение отдаваемое датчиком ниже бортового на 3 В или равно ему, когда зубец экрана, напряжение падает практически до нуля. Прохождение каждого из четырех зубцов соответствует такту сжатия и моменту зажигания в одном из цилиндров двигателя.

Датчик Холла и экран трамблера

— Далее в работу вступает коммутатор. Свои прерывистые импульсы датчик Холла подает на вывод «6» коммутатора, а тот в свою очередь подает импульс на первичную обмотку катушки зажигания (вывод «К»).

— Теперь работает катушка зажигания. В момент прерывания электрического тока (зубец экрана проходит через зазор датчика Холла) магнитное поле в катушке зажигания резко сжимается и, пересекая витки обмотки, производит ЭДС порядка 22-25 кВ (ток высокого напряжения).

— Работа распределителя зажигания. Ток высокого напряжения по центральному бронепроводу поступает на центральный вывод крышки трамблера и далее на «бегунок»-распределитель зажигания, который вращаясь, раздает ток высокого напряжения по четырем клеммам крышки.

— Работа свечей зажигания. По высоковольтным проводам ток высокого напряжения поступает к свечам зажигания. Между их электродами проскакивает искра, воспламеняющая топливную смесь в цилиндрах двигателя.

Чтобы добиться от двигателя максимальной мощности необходимо воспламенять смесь искрой несколько раньше прихода поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ). Для этого регулируют угол опережения зажигания вращением трамблера в ту или иную сторону. При холостых оборотах двигателя 750-800 об/мин угол опережения зажигания, например для двигателя 21083 работающего на 92-м бензине должен составлять 4±1º (подробнее см. «Установка угла опережения зажигания на ВАЗ 2108, 2109, 21099»).

Примечания и дополнения

— При работе двигателя на высоких оборотах необходим еще более ранний угол опережения зажигания. Здесь помогает центробежный регулятор опережения зажигания, который за счет расхождения своих грузиков от центробежной силы при повышении оборотов вращения оси трамблера смещает пластину с экраном. Она раньше проходит через зазор в датчике Холла, импульс поступает на коммутатор с некоторым опережением и соответственно зажигание становится раньше (подробнее см. «Центробежный регулятор опережения зажигания»).

Работа центробежного регулятора опережения зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

— При движении с нагрузкой (например, в гору) помогает вакуумный регулятор опережения зажигания. Он работает по такому же принципу, как и центробежный регулятор. Смещает пластину с экраном для опережения угла, но за счет разрежения возникающего за дроссельной заслонкой после нажатия на педаль «газа» (подробнее см. «Вакуумный регулятор опережения зажигания»).

Вакуумный регулятор опережения зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

Переходим к последнему этапу, нам нужно проверить полученные результаты. Результаты проверяются по поведению машины на дороге. Двигатель нужно прогреть, выехать на ровный участок дороги набрать скорость 40-50 км/ч, включить четвертую передачу и резко нажать педаль газа. В течение 1-2 секунд будет слышно характерные стуки похожие на цоканье, а автомобиль сразу начнет уверенно набирать скорость.

Если звуков не слышно, то нужно повернуть трамблер против хода часовой стрелки на одно деление, такая процедура должна повторяться до тех пор, пока не будет слышен звук.