Bezstykowy układ zapłonowy

Układ zapłonowy w samochodzie jest potrzebny do zapalenia mieszanki paliwowo-powietrznej, która dostała się do cylindra silnika. Stosowany jest w jednostkach napędowych zasilanych benzyną lub gazem. Silniki wysokoprężne mają inną zasadę działania. Używają wyłącznie bezpośredniego wtrysku paliwa (w przypadku innych modyfikacji układów paliwowych, czytaj tutaj).

W tym przypadku w cylindrze zostaje sprężona świeża porcja powietrza, które w tym przypadku nagrzewa się do temperatury zapłonu oleju napędowego. W momencie, gdy tłok osiągnie górny martwy punkt, elektronika wtryskuje paliwo do cylindra. Mieszanina zapala się pod wpływem wysokiej temperatury. W nowoczesnych samochodach z taką jednostką napędową często stosuje się układ paliwowy typu CommonRail, który zapewnia różne tryby spalania paliwa (szczegółowo opisano w innej recenzji).

Praca jednostki benzynowej odbywa się w inny sposób. W większości modyfikacji, ze względu na niską liczbę oktanową, opisano (czym jest i jak jest określana) tutaj) benzyna zapala się w niższych temperaturach. Chociaż wiele samochodów premium może być wyposażonych w układy napędowe z bezpośrednim wtryskiem, które działają na benzynie. Aby mieszanina powietrza i benzyny zapaliła się przy mniejszej kompresji, taki silnik działa w połączeniu z układem zapłonowym.

Niezależnie od tego, w jaki sposób wdrożono wtrysk paliwa i projekt układu, kluczowymi elementami SZ są:

• Cewka zapłonowa (w bardziej nowoczesnych modelach samochodów może ich być kilka), co powoduje powstanie prądu o wysokim napięciu;
• Świece zapłonowe (w zasadzie jedna świeca opiera się na jednym cylindrze), który jest zasilany energią elektryczną we właściwym czasie. Powstaje w nim iskra zapalająca VTS w cylindrze;
• Dystrybutor. W zależności od rodzaju systemu może być mechaniczny lub elektroniczny.

Jeśli wszystkie układy zapłonowe zostaną podzielone na typy, będą dwa. Pierwszy to kontakt. Już o niej rozmawialiśmy w osobnej recenzji... Drugi typ to bezdotykowy. Skoncentrujemy się tylko na tym. Omówimy, z jakich elementów się składa, jak działa, a także jakie usterki występują w tym układzie zapłonowym.

Co to jest bezkontaktowy układ zapłonowy samochodu

W starszych pojazdach stosowany jest układ, w którym zawór jest typu tranzystora stykowego. Kiedy w pewnym momencie styki zostaną połączone, odpowiedni obwód cewki zapłonowej zamyka się i powstaje wysokie napięcie, które w zależności od obwodu zamkniętego (odpowiada za to pokrywa rozdzielacza - przeczytaj o tym tutaj) trafia do odpowiedniej świecy.

Mimo stabilnej pracy takiej SZ z czasem wymagała modernizacji. Powodem tego jest niemożność zwiększenia energii wymaganej do zapłonu VST w nowocześniejszych silnikach ze zwiększoną kompresją. Ponadto przy dużych prędkościach zawór mechaniczny nie radzi sobie ze swoim zadaniem. Inną wadą takiego urządzenia jest zużycie styków wyłącznika-rozdzielacza. Z tego powodu niemożliwe jest dostrojenie i precyzyjne dostrojenie czasu zapłonu (wcześniej lub później) w zależności od prędkości obrotowej silnika. Z tych powodów typ styku SZ nie jest stosowany w nowoczesnych samochodach. Zamiast tego zainstalowano bezdotykowy analog, a system elektroniczny przyszedł go zastąpić, o którym czytamy bardziej szczegółowo tutaj.

System ten różni się od swojego poprzednika tym, że w nim proces tworzenia wyładowania elektrycznego w świecach nie jest już zapewniany przez typ mechaniczny, ale przez typ elektroniczny. Umożliwia jednorazową regulację kąta wyprzedzenia zapłonu, a nie zmienianie jej praktycznie przez cały okres eksploatacji zespołu napędowego.

Dzięki wprowadzeniu większej ilości elektroniki układ styków otrzymał szereg usprawnień. Dzięki temu można go zainstalować na klasykach, w których wcześniej zastosowano KSZ. Sygnał do tworzenia impulsu wysokiego napięcia ma indukcyjny typ formacji. Ze względu na niedrogą konserwację i oszczędność BSZ wykazuje dobrą wydajność w silnikach atmosferycznych o małej objętości.

Po co to jest i jak to się dzieje

Aby zrozumieć, dlaczego trzeba było zmienić układ styków na bezdotykowy, dotknijmy trochę zasady działania silnika spalinowego. Mieszanka benzyny i powietrza jest dostarczana w suwie ssania, gdy tłok przesuwa się do dolnego martwego punktu. Następnie zawór wlotowy zamyka się i rozpoczyna się suw sprężania. Aby silnik osiągnął maksymalną sprawność, niezwykle ważne jest określenie momentu, w którym należy wysłać sygnał do wygenerowania impulsu wysokiego napięcia.

W układach stykowych w rozdzielaczu podczas obrotu wału następuje zwarcie / rozwarcie styków wyłącznika, które odpowiadają za moment akumulacji energii w uzwojeniu niskonapięciowym i powstawanie prądu wysokonapięciowego. W wersji bezkontaktowej funkcja ta jest przypisana do czujnika Halla. Gdy cewka utworzy ładunek, gdy styk dystrybutora jest zamknięty (w pokrywie dystrybutora), impuls ten przebiega wzdłuż odpowiedniej linii. W trybie normalnym proces ten zajmuje wystarczająco dużo czasu, aby wszystkie sygnały dotarły do ​​styków układu zapłonowego. Jednak wraz ze wzrostem obrotów silnika klasyczny rozdzielacz zaczyna pracować niestabilnie.

Te wady obejmują:

1. Z powodu przejścia prądu wysokiego napięcia przez styki zaczynają się palić. Prowadzi to do tego, że przepaść między nimi rośnie. Ta usterka zmienia moment zapłonu (czas zapłonu), co negatywnie wpływa na stabilność jednostki napędowej, czyni ją bardziej żarłoczną, ponieważ kierowca musi częściej dociskać pedał gazu do podłogi, aby zwiększyć dynamikę. Z tych powodów system wymaga okresowej konserwacji.
2. Obecność styków w systemie ogranicza wielkość prądu wysokiego napięcia. Aby iskra była „grubsza”, nie będzie możliwe zainstalowanie bardziej wydajnej cewki, ponieważ pojemność transmisyjna KSZ nie pozwala na przyłożenie wyższego napięcia do świec.
3. Gdy prędkość obrotowa silnika wzrasta, styki dystrybutora nie tylko zamykają się i otwierają. Zaczynają walić o siebie, co powoduje naturalne grzechotanie. Efekt ten prowadzi do niekontrolowanego otwierania / zamykania styków, co również wpływa na stabilność silnika spalinowego.

Zastąpienie styków rozdzielacza i wyłącznika elementami półprzewodnikowymi pracującymi w trybie bezstykowym pomogło częściowo wyeliminować te usterki. Ten system wykorzystuje przełącznik, który steruje cewką na podstawie sygnałów otrzymywanych z przełącznika zbliżeniowego.

W klasycznej konstrukcji wyłącznik jest zaprojektowany jako czujnik Halla. Możesz przeczytać więcej o jego budowie i zasadzie działania. w innej recenzji... Istnieją jednak również opcje indukcyjne i optyczne. W „klasycznej” ustala się pierwszą opcję.

Bezkontaktowe urządzenie układu zapłonowego

Urządzenie BSZ jest prawie identyczne z analogowym stykiem. Wyjątkiem jest typ przerywacza i zaworu. W większości przypadków czujnik magnetyczny działający na efekt Halla jest instalowany jako wyłącznik. Otwiera również i zamyka obwód elektryczny, generując odpowiednie impulsy niskiego napięcia.

Przełącznik tranzystorowy reaguje na te impulsy i przełącza uzwojenia cewki. Ponadto ładunek wysokiego napięcia trafia do dystrybutora (tego samego dystrybutora, w którym z powodu obrotu wału styki wysokiego napięcia odpowiedniego cylindra są naprzemiennie zamykane / otwierane). Dzięki temu zapewnione jest bardziej stabilne formowanie wymaganego ładunku bez strat na stykach wyłącznika, ponieważ są one nieobecne w tych elementach.

1. Świece zapłonowe; 2. Czujnik dystrybutora zapłonu; 3. Ekran; 4. Czujnik bezkontaktowy; 5. Przełącznik; 6. Cewka zapłonowa; 7. Blok montażowy; 8. Przekaźnik zapłonu; 9. Włącznik zapłonu.

Ogólnie obwód bezkontaktowego układu zapłonowego składa się z:

• Zasilanie (bateria);
• Grupa kontaktów (blokada zapłonu);
• Czujnik impulsów (pełni funkcję wyłącznika);
• Przełącznik tranzystorowy, który przełącza uzwojenia zwarciowe;
• Cewki zapłonowe, w których w wyniku działania indukcji elektromagnetycznej prąd 12 V zamieniany jest na energię, która wynosi już kilkadziesiąt tysięcy woltów (parametr ten zależy od typu SZ i akumulatora);
• Dystrybutor (w BSZ dystrybutor jest nieco zmodernizowany);
• Przewody wysokiego napięcia (jeden centralny kabel jest podłączony do cewki zapłonowej i centralnego styku dystrybutora, a 4 już przechodzą od pokrywy dystrybutora do świecznika każdej świecy);
• Świece zapłonowe.

Dodatkowo, aby zoptymalizować proces zapłonu VTS, układ zapłonowy tego typu jest wyposażony w regulator odśrodkowy UOZ (działa przy zwiększonych prędkościach), a także regulator podciśnienia (uruchamiany w momencie wzrostu obciążenia jednostki napędowej).

Zastanówmy się, na jakiej zasadzie działa BSZ.

Zasada działania bezkontaktowego układu zapłonowego

Układ zapłonowy uruchamia się przekręcając kluczyk w zamku (znajduje się on na kolumnie kierownicy lub obok niej). W tym momencie sieć pokładowa jest zamknięta, a prąd jest dostarczany do cewki z akumulatora. Aby zapłon zaczął działać, należy wprawić w ruch wał korbowy (poprzez pasek rozrządu połączony jest z mechanizmem dystrybucji gazu, który z kolei obraca wałek rozdzielacza). Jednak nie będzie się on obracał, dopóki mieszanka paliwowo-powietrzna nie zapali się w cylindrach. Dostępny jest starter do uruchamiania wszystkich cykli. Omówiliśmy już, jak to działa. w innym artykule.

Podczas wymuszonego obrotu wału korbowego, a wraz z nim wałka rozrządu, obraca się wałek rozdzielacza. Czujnik Halla wykrywa moment, w którym potrzebna jest iskra. W tym momencie do przełącznika wysyłany jest impuls, który wyłącza uzwojenie pierwotne cewki zapłonowej. Z powodu gwałtownego zaniku napięcia w uzwojeniu wtórnym powstaje wiązka wysokiego napięcia.

Ponieważ cewka jest połączona centralnym drutem z nasadką dystrybutora. Obracając się, wałek rozdzielacza jednocześnie obraca suwak, który na przemian łączy centralny styk ze stykami linii wysokiego napięcia prowadzącej do każdego pojedynczego cylindra. W momencie zamknięcia odpowiedniego styku wiązka wysokiego napięcia przechodzi do oddzielnej świecy. Między elektrodami tego elementu powstaje iskra, która zapala sprężoną w cylindrze mieszankę paliwowo-powietrzną.

Zaraz po uruchomieniu silnika nie ma już potrzeby uruchamiania rozrusznika, a jego styki należy otworzyć puszczając kluczyk. Za pomocą mechanizmu sprężyny powrotnej grupa styków powraca do położenia włączonego zapłonu. Wtedy system działa niezależnie. Należy jednak zwrócić uwagę na kilka niuansów.

Osobliwością działania silnika spalinowego jest to, że VTS nie wypala się natychmiast, w przeciwnym razie z powodu detonacji silnik szybko by się zepsuł, a zrobienie tego zajmuje kilka milisekund. Różne prędkości wału korbowego mogą spowodować, że zapłon rozpocznie się zbyt wcześnie lub zbyt późno. Z tego powodu mieszanki nie wolno zapalać w tym samym czasie. W przeciwnym razie urządzenie przegrzeje się, utraci moc, będzie działać niestabilnie lub nastąpi detonacja. Czynniki te będą się ujawniać w zależności od obciążenia silnika lub prędkości wału korbowego.

Jeżeli mieszanka paliwowo-powietrzna zapali się wcześnie (duży kąt), wówczas rozprężające się gazy zapobiegną przesuwaniu się tłoka w suwie sprężania (w tym procesie element ten pokonuje już poważny opór). Tłok o niższej sprawności wykona skok roboczy, ponieważ znaczna część energii ze spalającego się VTS została już wydana na odporność na suw sprężania. Z tego powodu moc jednostki spada, a przy niskich prędkościach wydaje się „dławić”.

Z drugiej strony podpalenie mieszanki w późniejszym momencie (mały kąt) prowadzi do tego, że wypala się ona przez cały suw roboczy. Z tego powodu silnik bardziej się nagrzewa, a tłok nie usuwa maksymalnej wydajności z rozprężania gazów. Z tego powodu późny zapłon znacznie zmniejsza moc jednostki, a także czyni ją bardziej żarłoczną (aby zapewnić dynamiczny ruch, kierowca będzie musiał mocniej naciskać pedał gazu).

Aby wyeliminować takie skutki uboczne, za każdym razem, gdy zmieniasz obciążenie silnika i prędkość wału korbowego, musisz ustawić inny czas zapłonu. W starszych samochodach (tych, które nawet nie korzystały z dystrybutora) montowano w tym celu specjalną dźwignię. Ustawienie wymaganego zapłonu było wykonywane ręcznie przez samego kierowcę. Aby proces ten był zautomatyzowany, inżynierowie opracowali regulator odśrodkowy. Jest instalowany w dystrybutorze. Ten element to obciążnik sprężynowy powiązany z płytą podstawy wyłącznika. Im wyższe obroty wału, tym bardziej różnią się ciężary i tym bardziej ta płyta się obraca. Dzięki temu następuje automatyczna korekta momentu odłączenia uzwojenia pierwotnego cewki (wzrost SPL).

Im silniejsze obciążenie jednostki, tym bardziej jego cylindry są wypełnione (im mocniej wciskany jest pedał gazu, a większa objętość VTS wchodzi do komór). Z tego powodu spalanie mieszanki paliwa i powietrza następuje szybciej, jak w przypadku detonacji. Aby silnik nadal działał z maksymalną wydajnością, należy obniżyć kąt wyprzedzenia zapłonu. W tym celu na dystrybutorze jest zainstalowany regulator podciśnienia. Reaguje na stopień podciśnienia w kolektorze dolotowym i odpowiednio dostosowuje zapłon do obciążenia silnika.

Kondycjonowanie sygnału czujnika Halla

Jak już zauważyliśmy, kluczową różnicą między układem bezstykowym a układem stykowym jest wymiana wyłącznika ze stykami na czujnik magnetoelektryczny. Pod koniec XIX wieku fizyk Edwin Herbert Hall dokonał odkrycia, na podstawie którego działa czujnik o tej samej nazwie. Istota jego odkrycia jest następująca. Kiedy pole magnetyczne zaczyna działać na półprzewodnik, wzdłuż którego płynie prąd elektryczny, pojawia się w nim siła elektromotoryczna (lub napięcie poprzeczne). Siła ta może być tylko o trzy wolty niższa niż główne napięcie działające na półprzewodnik.

Czujnik Halla w tym przypadku składa się z:

• Trwały magnes;
• Płytka półprzewodnikowa;
• Mikroukłady zamontowane na płytce;
• Cylindryczny stalowy ekran (obturator) zamontowany na wale rozdzielacza.

Zasada działania tego czujnika jest następująca. Gdy zapłon jest włączony, prąd przepływa przez półprzewodnik do przełącznika. Magnes znajduje się po wewnętrznej stronie stalowej osłony, która posiada szczelinę. Płytka półprzewodnikowa jest zainstalowana naprzeciw magnesu na zewnątrz obturatora. Gdy podczas obrotu wału rozdzielacza nacięcie ekranu znajduje się pomiędzy płytą a magnesem, na sąsiedni element oddziałuje pole magnetyczne i generowane jest w nim naprężenie poprzeczne.

Gdy tylko ekran się obróci i pole magnetyczne przestanie działać, napięcie poprzeczne znika w płytce półprzewodnikowej. Naprzemienność tych procesów generuje w czujniku odpowiednie impulsy niskiego napięcia. Są wysyłane do przełącznika. W tym urządzeniu takie impulsy są zamieniane na prąd pierwotnego uzwojenia zwarciowego, które przełącza te uzwojenia, dzięki czemu generowany jest prąd o wysokim napięciu.

Awarie w bezkontaktowym układzie zapłonowym

Pomimo tego, że bezkontaktowy układ zapłonowy jest ewolucyjną wersją stykowego, a wady poprzedniej wersji są w nim wyeliminowane, nie jest ich całkowicie pozbawiony. W BSZ występują również pewne awarie charakterystyczne dla styku SZ. Oto niektóre z nich:

• Awaria świec zapłonowych (jak je sprawdzić, przeczytaj osobno);
• Zerwanie okablowania uzwojenia w cewce zapłonowej;
• Styki są utlenione (i nie tylko styki dystrybutora, ale także przewody wysokiego napięcia);
• Naruszenie izolacji kabli wybuchowych;
• Usterki przełącznika tranzystorowego;
• Nieprawidłowe działanie regulatorów podciśnienia i odśrodkowych;
• Uszkodzenie czujnika Halla.

Chociaż większość usterek jest wynikiem naturalnego zużycia, często pojawiają się one również z powodu zaniedbania samego kierowcy. Na przykład kierowca może zatankować samochód niskiej jakości paliwem, naruszyć harmonogram rutynowych przeglądów lub, aby zaoszczędzić pieniądze, przeprowadzić konserwację na niewykwalifikowanych stacjach obsługi.

Nie bez znaczenia dla stabilnej pracy układu zapłonowego, a nie tylko bezkontaktowego, jest jakość materiałów eksploatacyjnych i części, które są instalowane podczas wymiany uszkodzonych. Innym powodem awarii BSZ są niekorzystne warunki atmosferyczne (np. Niskiej jakości druty wybuchowe mogą przebić się podczas ulewnego deszczu lub mgły) lub uszkodzenia mechaniczne (często obserwowane podczas nieostrożnych napraw).

Oznaki wadliwego SZ to niestabilna praca zespołu napędowego, złożoność lub wręcz niemożność jego uruchomienia, utrata mocy, zwiększone obżarstwo itp. Jeśli dzieje się tak tylko wtedy, gdy na zewnątrz panuje zwiększona wilgotność (gęsta mgła), należy zwrócić uwagę na linię wysokiego napięcia. Przewody nie mogą być mokre.

Jeśli silnik jest niestabilny na biegu jałowym (gdy układ paliwowy działa prawidłowo), może to oznaczać uszkodzenie osłony rozdzielacza. Podobnym objawem jest awaria przełącznika lub czujnika Halla. Wzrost zużycia benzyny może wiązać się z awarią regulatorów podciśnienia lub odśrodkowego, a także z nieprawidłową pracą świec.

Musisz szukać problemów w systemie w następującej kolejności. Pierwszym krokiem jest określenie, czy generowana jest iskra i jak skuteczna jest. Odkręcamy świecę, zakładamy świecznik i próbujemy uruchomić silnik (elektroda masy, boczna, musi być oparta o korpus silnika). Jeśli jest zbyt cienka lub nie jest wcale, powtórz procedurę z nową świecą.

Jeśli w ogóle nie ma iskry, należy sprawdzić linię elektryczną pod kątem przerw. Przykładem tego mogą być utlenione styki drutowe. Osobno należy przypomnieć, że kabel wysokiego napięcia musi być suchy. W przeciwnym razie prąd wysokiego napięcia może przebić się przez warstwę izolacyjną.

Jeśli iskra zniknęła tylko na jednej świecy, to w przedziale od dystrybutora do NW wystąpiła przerwa. Całkowity brak iskrzenia we wszystkich cylindrach może wskazywać na utratę kontaktu na środkowym przewodzie przechodzącym od cewki do pokrywy rozdzielacza. Podobna awaria może być skutkiem mechanicznego uszkodzenia kołpaka dystrybutora (pęknięcia).

Zalety bezkontaktowego zapłonu

Jeśli mówimy o zaletach BSZ, to w porównaniu z KSZ jego główną zaletą jest to, że ze względu na brak styków wyłącznika zapewnia dokładniejszy moment powstania iskry dla zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej. To jest właśnie główne zadanie każdego układu zapłonowego.

Inne zalety rozważanego SZ to:

• Mniejsze zużycie elementów mechanicznych dzięki temu, że w jego urządzeniu jest ich mniej;
• Bardziej stabilny moment powstania impulsu wysokiego napięcia;
• Dokładniejsza regulacja UOZ;
• Przy wysokich obrotach silnika układ zachowuje swoją stabilność dzięki brakowi brzęczenia styków wyłącznika, jak w KSZ;
• Dokładniejsza regulacja procesu akumulacji ładunku w uzwojeniu pierwotnym i kontrola pierwotnego wskaźnika napięcia;
• Umożliwia wytworzenie wyższego napięcia na uzwojeniu wtórnym cewki w celu uzyskania silniejszej iskry;
• Mniejsze straty energii podczas pracy.

Jednak bezkontaktowe układy zapłonowe nie są pozbawione wad. Najczęstszą wadą jest awaria przełączników, zwłaszcza jeśli są wykonane według starego modelu. Częste są również awarie zwarciowe. Aby wyeliminować te wady, kierowcom zaleca się zakup ulepszonych modyfikacji tych elementów, które mają dłuższą żywotność.

Podsumowując, oferujemy szczegółowy film o tym, jak zainstalować bezdotykowy układ zapłonowy:

Instalacja BSZ, szczegółowa instrukcja wideo.

Pytania i odpowiedzi:

Jakie są zalety bezstykowego układu zapłonowego? Nie ma utraty kontaktu wyłącznika / dystrybutora z powodu osadów węgla. W takim systemie iskra o większej mocy (paliwo spala się wydajniej).

Jakie są systemy zapłonowe? Kontaktowe i bezkontaktowe. Styk może zawierać wyłącznik mechaniczny lub czujnik Halla (dystrybutor - dystrybutor). W systemie bezstykowym znajduje się wyłącznik (zarówno wyłącznik, jak i rozdzielacz).

Jak prawidłowo podłączyć cewkę zapłonową? Brązowy przewód (pochodzący z wyłącznika zapłonu) jest podłączony do zacisku +. Czarny przewód znajduje się na styku K. Trzeci styk w cewce jest pod wysokim napięciem (przechodzi do rozdzielacza).

Jak działa elektroniczny układ zapłonowy? Do uzwojenia pierwotnego cewki doprowadzany jest prąd o niskim napięciu. Czujnik położenia wału korbowego wysyła impuls do ECU. Uzwojenie pierwotne jest wyłączone, a w wtórnym generowane jest wysokie napięcie. Zgodnie z sygnałem ECU prąd płynie do żądanej świecy zapłonowej.