Bezkontaktní zapalovací systém

Zapalovací systém v automobilu je nutný k zapálení směsi vzduchu a paliva, která se dostala do válce motoru. Používá se v pohonných jednotkách, které pracují na benzín nebo plyn. Vznětové motory mají odlišný pracovní princip. Používají výhradně přímé vstřikování paliva (pro další úpravy palivových systémů čtěte zde).

V tomto případě je ve válci stlačena nová část vzduchu, který se v tomto případě zahřeje na zápalnou teplotu motorové nafty. V okamžiku, kdy píst dosáhne horní úvrati, elektronika rozstřikuje palivo do válce. Pod vlivem vysoké teploty se směs zapálí. V moderních automobilech s takovou pohonnou jednotkou se často používá palivový systém typu CommonRail, který poskytuje různé způsoby spalování paliva (je podrobně popsán v jiné recenzi).

Práce benzínové jednotky se provádí jiným způsobem. Ve většině modifikací je popsáno kvůli nízkému oktanovému číslu (co to je a jak se určuje) zde) benzín se vznítí při nižších teplotách. Ačkoli mnoho prémiových vozů může být vybaveno pohonnými jednotkami s přímým vstřikováním, které běží na benzín. Aby se směs vzduchu a benzínu vznítila s menší kompresí, pracuje takový motor ve spojení se zapalovacím systémem.

Bez ohledu na to, jak je realizováno vstřikování paliva a design systému, jsou klíčovými prvky SZ:

• Zapalovací cívka (v modernějších modelech automobilů jich může být několik), což vytváří proud vysokého napětí;
• Zapalovací svíčky (v zásadě se jedna svíčka spoléhá na jeden válec), do kterého se dodává elektřina ve správný čas. Vytvoří se v něm jiskra, která zapálí VTS ve válci;
• Distributor. V závislosti na typu systému může být mechanický nebo elektronický.

Pokud jsou všechny zapalovací systémy rozděleny do typů, budou dva. První je kontakt. Už jsme o ní mluvili v samostatné recenzi... Druhý typ je bezkontaktní. Jen se na to zaměříme. Budeme diskutovat o tom, z jakých prvků se skládá, jak to funguje, a také o tom, jaké poruchy fungují v tomto zapalovacím systému.

Co je to bezkontaktní zapalovací systém automobilu

U starších vozidel se používá systém, ve kterém je ventil typu kontaktního tranzistoru. Když jsou v určitém okamžiku kontakty připojeny, příslušný obvod zapalovací cívky se uzavře a generuje se vysoké napětí, které v závislosti na uzavřeném obvodu (za to odpovídá kryt rozdělovače - přečtěte si o tom zde) přejde na odpovídající svíčku.

I přes stabilní provoz takového SZ bylo v průběhu času potřeba jeho modernizace. Důvodem je neschopnost zvýšit energii potřebnou k zapálení VST u modernějších motorů se zvýšenou kompresí. Navíc při vysokých rychlostech mechanický ventil neřeší svůj úkol. Další nevýhodou takového zařízení je opotřebení kontaktů rozdělovače vypínače. Z tohoto důvodu není možné doladit a doladit časování zapalování (dříve nebo později) v závislosti na otáčkách motoru. Z těchto důvodů se kontaktní typ SZ nepoužívá na moderních automobilech. Místo toho je nainstalován bezkontaktní analog a nahradil jej elektronický systém, o kterém se čte podrobněji zde.

Tento systém se liší od svého předchůdce v tom, že proces vytváření elektrického výboje na svíčkách není zajištěn mechanickým, ale elektronickým typem. Umožňuje vám jednorázově upravit časování zapalování a neměnit ho prakticky po celou dobu životnosti pohonné jednotky.

Díky zavedení více elektroniky prošel kontaktní systém řadou vylepšení. To umožňuje jeho instalaci na klasiku, ve které byl KSZ dříve používán. Signál pro vytvoření vysokonapěťového pulzu má indukční typ tvorby. Díky levné údržbě a hospodárnosti vykazuje BSZ dobrou účinnost u atmosférických motorů s malým objemem.

K čemu to je a jak se to děje

Abychom pochopili, proč musel být kontaktní systém změněn na bezkontaktní, pojďme se trochu dotknout principu fungování spalovacího motoru. Směs benzínu a vzduchu je přiváděna při sacím zdvihu, když se píst pohybuje do dolní úvrati. Sací ventil se poté uzavře a začne kompresní zdvih. Aby motor dosáhl maximální účinnosti, je nesmírně důležité určit okamžik, kdy je nutné vyslat signál pro generování vysokonapěťového impulzu.

V kontaktních systémech v rozdělovači se během otáčení hřídele sepnou / rozepnou kontakty vypínače, které jsou odpovědné za okamžik akumulace energie v nízkonapěťovém vinutí a tvorbu vysokonapěťového proudu. V bezkontaktní verzi je tato funkce přiřazena Hallovu senzoru. Když cívka vytvoří náboj, když je kontakt rozdělovače sepnutý (v krytu rozdělovače), jde tento impuls podél příslušné linie. V normálním režimu tento proces trvá dost času, než všechny signály přejdou na kontakty systému zapalování. Když se však zvýší otáčky motoru, klasický distributor začne pracovat nestabilně.

Mezi tyto nevýhody patří:

1. Kvůli průchodu proudu vysokého napětí přes kontakty začnou hořet. To vede k tomu, že se mezera mezi nimi zvětšuje. Tato porucha mění časování zapalování (časování zapalování), což negativně ovlivňuje stabilitu pohonné jednotky, a zvyšuje tak jeho nenasytnost, protože řidič musí pro zvýšení dynamiky častěji sešlápnout plynový pedál k podlaze. Z těchto důvodů vyžaduje systém pravidelnou údržbu.
2. Přítomnost kontaktů v systému omezuje množství proudu vysokého napětí. Aby byla jiskra "tlustší", nebude možné instalovat účinnější cívku, protože přenosová kapacita KSZ neumožňuje použití vyššího napětí na svíčky.
3. Když se zvýší otáčky motoru, kontakty rozdělovače se více než jen sepnou a rozepnou. Začnou do sebe narážet, což způsobí přirozené chrastění. Tento efekt vede k nekontrolovatelnému otevírání / zavírání kontaktů, což také ovlivňuje stabilitu spalovacího motoru.

Nahrazení kontaktů rozdělovače a jističe polovodičovými prvky, které pracují v bezkontaktním režimu, pomohlo tyto poruchy částečně eliminovat. Tento systém používá přepínač, který ovládá cívku na základě signálů přijatých z přibližovacího spínače.

V klasickém provedení je jistič navržen jako Hallovo čidlo. Můžete si přečíst více o jeho struktuře a principu fungování. v jiné recenzi... Existují však také indukční a optické možnosti. U „klasiky“ je zavedena první možnost.

Bezkontaktní zapalovací systém

Zařízení BSZ je téměř totožné s analogovým kontaktem. Výjimkou je typ jističe a ventilu. Ve většině případů se jako jistič instaluje magnetický senzor pracující na Hallově jevu. Také otevírá a zavírá elektrický obvod a generuje odpovídající nízkonapěťové impulsy.

Tranzistorový spínač reaguje na tyto impulsy a spíná vinutí cívky. Dále vysokonapěťový náboj jde do rozdělovače (stejný rozdělovač, ve kterém jsou v důsledku otáčení hřídele střídavě sepnuty / otevřeny vysokonapěťové kontakty příslušného válce). Díky tomu je zajištěna stabilnější tvorba požadovaného náboje bez ztrát na kontaktech jističe, protože v těchto prvcích chybí.

1. Zapalovací svíčky; 2. snímač rozdělovače zapalování; 3. obrazovka; 4. Bezkontaktní snímač; 5. Přepnout; 6. zapalovací cívka; 7. Montážní blok; 8. zapalovací relé; 9. Spínač zapalování.

Obecně se obvod bezkontaktního zapalovacího systému skládá z:

• Napájení (baterie);
• Kontaktní skupina (zámek zapalování);
• Pulzní senzor (vykonává funkci jističe);
• Tranzistorový spínač, který spíná vinutí zkratu;
• Zapalovací cívky, ve kterých se v důsledku působení elektromagnetické indukce převádí 12voltový proud na energii, která je již desítky tisíc voltů (tento parametr závisí na typu SZ a baterii);
• Distributor (v BSZ je distributor poněkud modernizovaný);
• Dráty vysokého napětí (jeden centrální kabel je připojen k zapalovací cívce a centrálnímu kontaktu rozdělovače a 4 již vedou od krytu rozdělovače ke svícenům každé svíčky);
• Zapalovací svíčky.

Kromě toho je pro optimalizaci procesu zapalování VTS zapalovací systém tohoto typu vybaven odstředivým regulátorem UOZ (pracuje při vyšších rychlostech) a vakuovým regulátorem (aktivuje se při zvýšení zátěže pohonné jednotky).

Zvažme, na jakém principu BSZ funguje.

Princip činnosti bezkontaktního zapalovacího systému

Systém zapalování se spouští otočením klíče v zámku (je umístěn buď na sloupku řízení, nebo vedle něj). V tuto chvíli je palubní síť uzavřena a do cívky je dodáván proud z baterie. Aby mohlo zapalování začít fungovat, je nutné provést otáčení klikového hřídele (přes rozvodový řemen je spojen s mechanismem rozvodu plynu, který zase otáčí hřídel rozdělovače). Nebude se však otáčet, dokud se směs vzduch / palivo nezapálí ve válcích. K zahájení všech cyklů je k dispozici startér. Už jsme diskutovali o tom, jak to funguje. v jiném článku.

Během nuceného otáčení klikového hřídele a s ním vačkového hřídele se otáčí hřídel rozdělovače. Hallův senzor detekuje okamžik, kdy je potřeba jiskra. V tomto okamžiku je do spínače odeslán puls, který vypne primární vinutí zapalovací cívky. V důsledku prudkého zmizení napětí v sekundárním vinutí se vytvoří paprsek vysokého napětí.

Protože cívka je připojena centrálním vodičem k víku rozdělovače. Při otáčení rozdělovací hřídel současně otáčí jezdec, který střídavě spojuje centrální kontakt s kontakty vysokonapěťového vedení směřujícího ke každému jednotlivému válci. V okamžiku sepnutí příslušného kontaktu paprsek vysokého napětí přejde na samostatnou svíčku. Mezi elektrodami tohoto prvku se vytvoří jiskra, která zapálí směs vzduchu a paliva stlačenou ve válci.

Jakmile motor nastartuje, startér již nemusí pracovat a jeho kontakty se musí otevřít uvolněním klíče. Pomocí mechanismu vratné pružiny se kontaktní skupina vrátí do polohy zapnuto. Pak systém funguje samostatně. Měli byste však věnovat pozornost několika nuancím.

Zvláštností provozu spalovacího motoru je to, že VTS nespálí okamžitě, jinak by v důsledku detonace motor rychle selhal a trvá to několik milisekund. Různé rychlosti klikového hřídele mohou způsobit startování zapalování příliš brzy nebo příliš pozdě. Z tohoto důvodu nesmí být směs zapálena současně. Jinak by došlo k přehřátí, ztrátě energie, nestabilnímu provozu nebo detonaci. Tyto faktory se projeví v závislosti na zatížení motoru nebo otáčkách klikového hřídele.

Pokud se směs vzduch-palivo vznítí brzy (velký úhel), pak rozpínající se plyny zabrání pístu v pohybu na kompresní zdvih (v tomto procesu již tento prvek překonává vážný odpor). Píst s nižší účinností provede pracovní zdvih, protože významná část energie ze spalování VTS již byla vynaložena na odolnost proti kompresnímu zdvihu. Z tohoto důvodu klesá výkon jednotky a při nízkých rychlostech se zdá, že se „dusí“.

Naproti tomu zapálení směsi v pozdějším okamžiku (malý úhel) vede k tomu, že vyhoří po celou dobu pracovního zdvihu. Z tohoto důvodu se motor více zahřívá a píst neodstraňuje maximální účinnost z expanze plynů. Z tohoto důvodu pozdní zapalování výrazně snižuje výkon jednotky a také zvyšuje její nenasytnost (pro zajištění dynamického pohybu bude řidič muset silněji sešlápnout plynový pedál).

Chcete-li tyto vedlejší účinky eliminovat, je třeba při každé změně zatížení motoru a otáček klikového hřídele nastavit jiné časování zapalování. U starších automobilů (těch, které nepoužívaly ani rozdělovač) byla pro tento účel instalována speciální páka. Nastavení požadovaného zapalování bylo provedeno ručně řidičem. Aby byl tento proces automatický, vyvinuli inženýři odstředivý regulátor. Je instalován v rozvaděči. Tímto prvkem jsou odpružená závaží spojená se základovou deskou nárazníku. Čím vyšší je rychlost hřídele, tím více se hmotnosti liší a tím více se tato deska otáčí. Díky tomu dochází k automatické korekci momentu odpojení primárního vinutí cívky (zvýšení SPL).

Čím silnější je jednotka, tím více jsou naplněny její válce (čím více je sešlápnut plynový pedál a do komor vstupuje větší objem VTS). Z tohoto důvodu dochází ke spalování směsi paliva a vzduchu rychleji, jako při detonaci. Aby motor mohl i nadále dosahovat maximální účinnosti, je třeba nastavit časování zapalování směrem dolů. Za tímto účelem je na rozvaděči nainstalován regulátor vakua. Reaguje na stupeň podtlaku v sacím potrubí a podle toho přizpůsobuje zapalování zatížení motoru.

Úprava signálu Hallova snímače

Jak jsme si již všimli, klíčovým rozdílem mezi bezkontaktním systémem a kontaktním systémem je výměna jističe kontakty s magnetoelektrickým senzorem. Na konci XNUMX. století provedl fyzik Edwin Herbert Hall objev, na jehož základě funguje senzor stejného jména. Podstata jejího objevu je následující. Když magnetické pole začne působit na polovodič, kterým protéká elektrický proud, objeví se v něm elektromotorická síla (nebo příčné napětí). Tato síla může být pouze o tři volty nižší než hlavní napětí, které působí na polovodič.

Hallův senzor se v tomto případě skládá z:

• Stálý magnet;
• Polovodičová deska;
• Mikroobvody namontované na desce;
• Válcové ocelové síto (uzávěr) namontované na hřídeli rozdělovače.

Princip činnosti tohoto snímače je následující. Při zapnutém zapalování protéká polovodičem proud do spínače. Magnet je umístěn na vnitřní straně ocelového štítu, který má otvor. Polovodičová deska je instalována naproti magnetu na vnější straně uzávěru. Když je během otáčení rozdělovacího hřídele stínění mezi deskou a magnetem, působí magnetické pole na sousední prvek a je v něm generováno příčné napětí.

Jakmile se obrazovka otočí a magnetické pole přestane působit, zmizí příčné napětí v polovodičové desce. Střídání těchto procesů generuje v senzoru odpovídající nízkonapěťové impulsy. Jsou odeslány do přepínače. V tomto zařízení se takové impulsy přeměňují na proud primárního zkratového vinutí, které spíná tato vinutí, díky čemuž je generován vysokonapěťový proud.

Poruchy v bezkontaktním zapalovacím systému

Navzdory skutečnosti, že bezkontaktní zapalovací systém je evoluční verzí kontaktního systému a jsou v něm odstraněny nevýhody předchozí verze, není jich zcela zbaven. Některé poruchy charakteristické pro kontakt SZ jsou také přítomny v BSZ. Zde je několik z nich:

• Selhání zapalovacích svíček (informace o tom, jak je zkontrolovat, si přečtěte odděleně);
• Rozbití kabeláže vinutí v zapalovací cívce;
• Kontakty jsou oxidovány (a to nejen kontakty rozvaděče, ale také vysokonapěťové vodiče);
• Porušení izolace výbušných kabelů;
• Poruchy tranzistorového spínače;
• Nesprávná funkce podtlakových a odstředivých regulátorů;
• Zlomení Hallova snímače.

Ačkoli většina poruch je výsledkem běžného opotřebení, často se objevují také kvůli nedbalosti samotného motoristy. Řidič může například do vozidla natankovat palivo nízké kvality, porušit plán běžné údržby nebo z důvodu úspory peněz provádět údržbu na nekvalifikovaných čerpacích stanicích.

Pro stabilní provoz systému zapalování, a nejen pro bezkontaktní, není důležitá kvalita spotřebního materiálu a dílů, které se instalují při výměně vadných. Dalším důvodem poruch BSZ jsou nepříznivé povětrnostní podmínky (například nekvalitní výbušné dráty mohou prorazit během silného deště nebo mlhy) nebo mechanické poškození (často pozorované při nepřesných opravách).

Známky vadného SZ jsou nestabilní provoz pohonné jednotky, složitost nebo dokonce nemožnost spuštění, ztráta energie, zvýšená obžerství atd. Pokud k tomu dojde pouze při zvýšené vlhkosti venku (silná mlha), měli byste věnovat pozornost vedení vysokého napětí. Dráty nesmí být mokré.

Pokud je motor na volnoběh nestabilní (palivový systém funguje správně), může to znamenat poškození víka rozdělovače. Podobným příznakem je porucha spínače nebo Hallova snímače. Zvýšení spotřeby benzínu může být spojeno s poruchou vakuového nebo odstředivého regulátoru, stejně jako s nesprávnou funkcí svíček.

Problémy v systému musíte vyhledat v následujícím pořadí. Prvním krokem je zjistit, zda je jiskra generována a jak efektivní je. Odšroubujeme svíčku, nasadíme svícen a pokusíme se nastartovat motor (hromadná elektroda, boční, musí být opřená o tělo motoru). Pokud je příliš tenký nebo vůbec, opakujte postup s novou svíčkou.

Pokud nedochází k žádnému jiskření, je nutné zkontrolovat elektrické vedení, zda není přerušené. Příkladem toho mohou být kontakty oxidovaného drátu. Samostatně je třeba připomenout, že vysokonapěťový kabel musí být suchý. Jinak může vysokonapěťový proud prorazit izolační vrstvu.

Pokud jiskra zmizela pouze na jedné svíčce, nastala mezera v intervalu od distributora k SZ. Úplná absence jiskření ve všech válcích může znamenat ztrátu kontaktu na středovém vodiči vedoucím od cívky k víku rozdělovače. Podobná porucha může být výsledkem mechanického poškození krytu ventilu (praskliny).

Výhody bezkontaktního zapalování

Pokud mluvíme o výhodách BSZ, pak ve srovnání s KSZ je jeho hlavní výhodou to, že díky absenci kontaktů jističe poskytuje přesnější okamžik vzniku jiskry pro zapálení směsi vzduch-palivo. To je přesně hlavní úkol každého zapalovacího systému.

Mezi další výhody uvažovaného SZ patří:

• Menší opotřebení mechanických prvků v důsledku skutečnosti, že je v jeho zařízení méně;
• Stabilnější okamžik vzniku pulzu vysokého napětí;
• Přesnější nastavení UOZ;
• Při vysokých otáčkách motoru si systém udržuje svoji stabilitu kvůli absenci rachocení kontaktů vypínače, jako je tomu u KSZ;
• Jemnější nastavení procesu akumulace náboje v primárním vinutí a ovládání indikátoru primárního napětí;
• Umožňuje vytvořit vyšší napětí na sekundárním vinutí cívky pro silnější jiskru;
• Menší ztráta energie během provozu.

Bezkontaktní zapalovací systémy však nemají své nevýhody. Nejběžnější nevýhodou je porucha spínačů, zejména pokud jsou vyrobeny podle starého modelu. Běžné jsou i zkratové poruchy. Aby se tyto nevýhody odstranily, doporučuje se motoristům zakoupit vylepšené úpravy těchto prvků, které mají delší životnost.

Na závěr nabízíme podrobné video o tom, jak nainstalovat bezkontaktní zapalovací systém:

Instalace BSZ, podrobná video instrukce.

Otázky a odpovědi:

Jaké jsou výhody bezkontaktního zapalovacího systému? Nedochází ke ztrátě kontaktu jističe/rozdělovače v důsledku usazenin uhlíku. V takovém systému je silnější jiskra (palivo hoří efektivněji).

Jaké zapalovací systémy existují? Kontaktní i nekontaktní. Kontakt může obsahovat mechanický jistič nebo Hallovo čidlo (rozdělovač - rozdělovač). V bezkontaktním systému je vypínač (jistič i rozdělovač).

Jak správně zapojit zapalovací cívku? Hnědý vodič (vycházející ze spínače zapalování) je připojen ke svorce +. Černý vodič sedí na kontaktu K. Třetí kontakt v cívce je vysokonapěťový (jde do rozdělovače).

Jak funguje elektronický zapalovací systém? Nízkonapěťový proud je přiváděn do primárního vinutí cívky. Snímač polohy klikového hřídele vysílá impuls do ECU. Primární vinutí je vypnuto a v sekundárním je generováno vysoké napětí. Podle signálu ECU jde proud do požadované zapalovací svíčky.