Система запалювання (тільки бензинові двигуни)

10.4.1 Система запалювання - опис

Система запалювання призначена для підпалювання паливо-повітряної суміші в бензинових і газових двигунах внутрішнього згоряння. Підпал здійснюється завдяки електричному розряду між електродами свічки при підведенні до неї напруги в 18 000—20 000 В.

Основні складники системи запалювання (кожен з елементів описаний докладно нижче):

• вимикач запалювання;
• котушка запалювання;
• переривник-розподільник;
• регулятори випередження запалювання;
• свічки запалювання;
• дроти, що з’єднують ці елементи.

10.4.2 Система запалювання з переривником-розподільником

На малюнку 10.6 наведено типову схему системи запалювання з переривником-розподільником.

Малюнок 10.6 Контактна система запалювання з розподільником.

10.4.3 Вимикач запалювання

Вимикач запалювання зібраний разом із замком запалювання. Основна функція цього вимикача — живлення споживачів електричним струмом від джерел живлення. Система запалювання в цілому — це теж споживач електроструму. Як видно зі схеми нижче, через вимикач від джерела живлення живиться первинна обмотка котушки запалювання.

10.4.4 Котушка запалювання

По суті, котушка запалювання — це трансформатор, який перетворює низьку напругу від бортових джерел живлення (12 В) на напругу, достатню для отримання потужної іскри між електродами свічки, необхідну для підпалювання паливо-повітряної суміші в циліндрі двигуна. Достатня напруга — це 20 000—30 000, а то і 60 000 В.

Для такого роду перетворення в корпусі котушки є дві обмотки — первинна та вторинна, а також сердечник. Кожна обмотка має різну кількість витків і переріз проводів.

Коли ви повертаєте ключ і вмикаєте запалювання від акумуляторної батареї, електричний струм надходить на первинну обмотку і через контакти замикається на «масу». При проходженні через первинну обмотку струму навколо котушки створюється електромагнітне поле. Тільки-но контакти розімкнуться і течія струму через первинну котушку різко припиниться, у вторинній котушці виникне необхідна напруга та струм. І вже струм в 30 і більше тисяч вольт від вторинної обмотки котушки запалювання потече через розподільник до свічки запалювання.

10.4.5 Переривник-розподільник

Переривник-розподільник (в народі — трамблер) призначений для того, щоб переривати і розподіляти: переривати струм, що тече через первинну обмотку котушки запалювання, та розподіляти струм від вторинної котушки запалювання між свічками запалювання в тій послідовності, яку передбачено порядком роботи двигуна. До центру кришки розподільника приєднано високовольтний дріт від вторинної обмотки котушки запалювання, а по периметру кришки розташовано виводи, які через високовольтні дроти з’єднано зі свічками запалювання.

Переривник може бути контактним і безконтактним. У контактному розрив ланцюга первинної обмотки котушки запалювання відбувається через контакти, що украй ненадійно.

Примітка
Причина ненадійності контактів криється в тому, що зникає магнітне поле, що перетинає витки не тільки вторинної, але і первинної обмотки, внаслідок чого в ній виникає струм самоіндукції та напруга близько 250—300 В. Це призводить до іскріння та обгорання контактів, крім того, сповільнюється переривання струму в первинній обмотці і, як наслідок, до зменшення напруги у вторинній. Звичайно, це вирішується установкою конденсатора (зазвичай ємністю 0,25 мкФ). Однак все-таки є таке явище, як ерозія — поступове руйнування поверхні контактів, внаслідок якого вони прилягають нещільно і знижується напруження, що виникає у вторинній обмотці котушки запалювання.

Щоб виключити механічну складову переривника, замість контактів встановили спеціальний пристрій, що зветься датчиком Холла. Жодних контактів — тільки керуючі імпульси, які контролюють роботу котушки запалювання.

10.4.6 Регулятори випередження запалювання

Для того щоб паливо-повітряна суміш встигла згоріти, поки поршень рухається від верхньої мертвої точки до нижньої, її необхідно підпалювати трохи раніше. Основним показником моменту запалювання є кут випередження запалювання, що говорить нам про те, за скільки градусів до ВМТ на такті стиснення виникне пробій між електродами свічки.

У розподільниках описаного вище типу зміна кута випередження запалювання здійснюється механічним шляхом — провертанням контактів щодо приводного вала в той чи інший бік.

10.4.7 Свічки запалювання

Елемент, завдяки якому в циліндрі підпалюється паливо-повітряна суміш, називається свічкою запалювання. Будова цього елемента найпростіша (дивіться малюнок 10.7): корпус із нарізаною різьбою й електродом (негативним, оскільки контактує з «масою» — головкою блока циліндрів), ізолятор, всередині якого проходить позитивний електрод. До цього електрода з одного боку через наконечник приєднаний високовольтний дріт системи запалювання. Позитивний електрод розташований поруч із негативним (повітряний зазор між ними становить 0,8—1,2 мм, залежно від моделі свічки). Коли від розподільника запалювання високовольтний розряд дротом підводиться до позитивного електрода, повітряний зазор пробивається, тобто виникає іскра — досить потужна, щоб підпалити паливо-повітряну суміш.

Малюнок 10.7 Свічка запалювання.

10.4.8 Мікропроцесорна система запалювання

Як було вже сказано не раз, розвиток автомобілебудування рухається семимильними кроками, і на зміну системі запалювання з розподільником прийшли мікропроцесорні системи. У них немає будь-яких обертових і рухомих частин (дивіться малюнок 10.8), але є котушки запалювання (найчастіше по котушці на кожен циліндр), електронний блок керування (з інтегрованим блоком запалювання) і комутатор (якщо блок котушки запалювання один) або комутатори (якщо котушок запалювання кілька).

Малюнок 10.8 Система запалювання з мікропроцесорним керуванням.

В електронний блок керування стікаються дані від низки датчиків, обробляючи які, ЕБК видає керуючий сигнал на комутатор (або комутатори), що визначає, коли підпалити в циліндрі паливо-повітряну суміш. Отримання кожного іскрового розряду проводиться за електронними сигналами з дуже високою точністю і без використання будь-яких рухомих частин. У багатьох двигунах іскра утворюється не тільки під час такту стиснення (це означає, що кожна свічка генерує іскровий розряд щоразу, коли поршень доходить до ВМТ). Вміст шкідливих компонентів у відпрацьованих газах при цьому дещо знижується.