Ремонт системы зажигания дизельного двигателя конспект

Система зажигания дизельного двигателя

Бензиновые двигатели — это категория двигателей внутреннего сгорания. В цилиндрах двигателя топливно — воздушная смесь, предварительно сжатая, воспламеняется за счет электрической искры. Управление мощностью производится за счет дроссельной заслонки, например, карбюраторной. Бензиновые двигатели классифицируются по разным параметрам и могут быть карбюраторными и инжекторными, одно или двухцилиндровыми и многоцилиндровыми, четырехтактными и двухтактными.

Конструкторское решение дизельного двигателя на самом деле мало чем отличается от бензинового. Это те же самые цилиндры, поршни и клапаны, та же цикличность работы. Но есть и принципиальное отличие, а именно, способ воспламенения топливно — воздушной смеси. Интересным фактом является тот, что дизельный двигатель любят ставить на свои пикапы и джипы американцы, ну а теперь и некоторые россияне.

Теперь давайте разберемся, что такое система зажигания. Система зажигания состоит из специальных устройств, например, микропроцессора и встраивается в автомобили с бензиновым двигателем. Единственная функция системы зажигания двигателя сводится к тому, что она обеспечивает воспламенение топливно — воздушной смеси.

Для того, чтобы понять, в чем состоит отличие системы зажигания бензинового двигателя от системы зажигания дизельного двигателя, рассмотрим обе.

Итак, сегодня автомобили с бензиновым типом двигателя могут быть оснащены транзисторной, то есть бесконтактной или контактной и микропроцессорной, то есть электронной системой зажигания. Управление и накопление электроэнергии в контактной системе зажигания происходит за счет работы механического устройства — прерывателя- распределителя. В бесконтактной же системе для этих целей используется транзисторный коммутатор, имеющий бесконтактный датчик импульсов.

Если рассматривать микропроцессорную систему зажигания, то надо отметить, что роль транзисторного коммутатора здесь выполняет электронный блок управления. Не так давно блок управления представлял собой объединенную систему и управлял сразу системой зажигания и системой впрыскивания. Сегодняшняя же система управления способна одновременно управлять разными системами двигателя, включая и систему зажигания. Если говорить о принципе работы системы зажигания бензинового двигателя, то считаю достаточным сказать, что она сводится во – первых, к накоплению и преобразованию катушкой зажигания напряжения c 12В до 30000В (то есть низкого в высокое) в электросети автомобиля; во – вторых, к распределению, и в-третьих, к передаче высокого напряжения свече зажигания для образования искры на ней в нужный момент.

Как вы уже догадались, вся вышеописанная информация касается только бензинового двигателя. К вышесказанному я лишь добавлю то, что система зажигания непосредственно связана с системой впрыска топлива. И эта система устанавливается как в автомобилях с бензиновым, так и в автомобилях с дизельным двигателем. С ее помощью за счет впрыскивания топлива образуется топливно-воздушная смесь.

А теперь давайте будем разбираться, каким же образом происходит воспламенение и сгорание топливно — воздушной смеси в двигателях, имеющих конструкторское решение по дизельному типу.

В дизельном двигателе воздух в цилиндр обязательно подается отдельно от топлива, затем он сжимается. В результате очень высокой степени сжатия воздуха ( чаще всего в соотношении 20:1) он, естественным образом, нагревается до предельных температур, максимальные величины которых могут превышать 700°С и происходит самовоспламенение. При таком принципе работы полностью отпадает применение системы зажигания, а также необходимость использования свечей зажигания. Не смотря на то, что каждый из нас изучал физику, как общепринятую дисциплину в школе, удивление у многих вызывает способность воздуха так сильно разогреваться от, казалось бы, простой операции сжатия. Хотя, наверняка, любому любителю велопрогулок приходилось наблюдать, как нагревается велосипедный насос, после того как с его помощью произвели накачку шин. Теперь, давайте, все же вернемся к его величеству – дизелю.

При поднятии поршня до верхней мертвой точки, то есть конечного момента такта сжатия, топливо под воздействием очень высокого давления впрыскивается в распыленном (до мельчайших частиц) виде в камеру сгорания. Затем происходит смешивание топлива с воздухом и по той причине, что воздух при сильном сжатии достиг очень высоких температур, происходит воспламенение и сгорание топливно-воздушной смеси. При сгорании топливно-воздушной смеси происходит выделение и высвобождение энергии, которая давит на поршень, обеспечивая ему ход вниз. Но в процессе работы топливо не успевает полностью перемешаться с воздухом и поэтому при сгорании образуются NOx, CH, а также сажа. Именно сажа может окрашивать выхлоп в черный цвет. Для того, чтобы не загрязнять атмосферу выхлопом с сажей, устанавливают специальные фильтры, а с углеводородами помогает бороться катализатор. За счет потока выхлопных газов фильтр подвергается нагреву, поэтому осевшая сажа догорает. С регулярной периодичностью приходится прибегать к дожиганию сажи, и в конце хода по команде блока управления за счет сжигания добавочного количества топлива температура газов поднимается.

Когда происходит снижение температуры воздуха, ухудшается текучесть топлива в результате образования парафина, то есть оно становится густым и тягучим и с легкостью забивает фильтр. Именно по этой причине производители дизельного топлива добавляют в него зимой специальные добавки. Не секрет, что в холодную погоду двигателю бывает трудно завестись из-за того, что температура сжатого в цилиндре воздуха может быть недостаточной для возгорания. Поэтому дизельные двигатели могут быть оснащены автоматической системой предварительного подогрева (накала) с использованием накальных свечей. Свечи до запуска двигателя и во время запуска подогревают воздух в камерах сгорания. Иногда для этих целей используют пневматический регулятор и дроссельную заслонку (для создания разряжения). Преимуществом дизельного двигателя является не только отсутствие системы зажигания, но и большее сжатие воздуха, чем в бензиновом двигателе, а это – выдача большей мощности. Таким образом, автомобиль с дизельным топливом способен пройти большее расстояние в сравнении с его бензиновым собратом того же объема, что означает прямую экономию топлива.

Источник

Виды, устройство и принцип работы системы зажигания

Система зажигания двигателя – это комплекс устройств, приборов и датчиков, необходимых для его запуска. Ее главной задачей является создание высокого напряжения для формирование искры, воспламеняющей топливовоздушную смесь, в точно определенный момент времени. Это обеспечивает правильный режим работы мотора, а потому от исправности системы зажигания зависит расход топлива, мощность и безопасность движения автомобиля.

Устройство и принцип действия типовой системы зажигания

С технической стороны система зажигания входит в комплекс электрооборудования двигателя. Конструктивно она состоит из следующих элементов:

• Аккумулятор или другой источник питания. Он подает в сеть низкое напряжение 12 вольт.
• Переключатель. При повороте ключа переключатель замыкается и низкое напряжение поступает в накопитель энергии.
• Накопитель энергии. Бывает двух видов: индуктивный (катушка зажигания трансформаторного типа, преобразующая низкое напряжение в высокое до 30 тысяч вольт) и емкостной (конденсатор).
• Блок управления аккумулированием и распределением энергии. В зависимости от типа системы зажигания это может быть прерыватель, транзисторный коммутатор или ЭБУ (электронный блок управления).
• Распределитель. Этот узел может быть механическим или электронным. Он осуществляет снабжение определенных свечей энергией в заданный момент времени.
• Провода цепи высокого напряжения. По ним поступает высокое напряжение к электродам свечей.
• Свечи зажигания.

Работа системы зажигания основана на следующем принципе: при подаче в сеть низковольтного напряжения, происходит накопление и преобразование энергии, что затем распределяется по свечам, на электродах которых формируется искра, провоцирующая воспламенение топливовоздушной смеси.

Виды систем зажигания

В современном автомобилестроении системы зажигания классифицируют в зависимости от способа управления процессом. При этом выделяют три основных типа схем:

• контактная (контактно-транзисторная);
• бесконтактная (транзисторная);
• электронная (микропроцессорная).

Характерные особенности контактной системы

Исторически контактная система является одной из первых и сегодня ее можно встретить лишь на старых моделях автомобилей. В таких конструкциях формирование высокого напряжения происходит в трансформаторной катушке, а распределение его на свечи реализуется механическим способом – замыканием и размыканием контактов цепи прерывателем-распределителем.

Устройство контактной системы зажигания

Помимо основных элементов, такие системы включают в себя центробежный регулятор опережения зажигания, необходимый для преобразования угла опережения зажигания относительно частоты вращения коленвала. Он представляет собой два груза, воздействующих на мобильную пластину, контактирующую с кулачковым механизмом прерывателя.

Угол опережения зажигания – определенное положение коленвала, при котором осуществляется подача высокого напряжения на свечи. В таком режиме зажигание происходит до момента достижения поршнем верхней мертвой точки, что позволяет обеспечить максимально эффективное сгорание топливовоздушной смеси.

Также в контактных схемах применяется вакуумный регулятор опережения зажигания, изменяющий угол опережения соответственно режиму работы (нагрузке) мотора. Он соединен с полостью, находящейся за дроссельной заслонкой, и при нажатии на педаль газа изменяет угол опережения в зависимости от величины разрежения.

При замыкании контактов низкое напряжение подается на первичную обмотку катушки, где аккумулируется энергия и в момент размыкания контакта происходит формирование высокого напряжения на вторичной обмотке. Затем энергия поступает к распределителю зажигания и далее на соответствующую свечу.

Если нагрузка на силовой агрегат повышается, увеличивается частота вращения вала прерывателя-распределителя, и грузы центробежного регулятора расходятся, изменяя положение пластины. Это способствует более раннему размыканию контактов, что увеличивает угол опережения. При снижении нагрузки на двигатель происходит обратный процесс.

В чем отличия контактно-транзисторной системы зажигания

Следующим поколением системы зажигания стала контактно-транзисторная, предполагающая установку в первичной цепи катушки транзисторного коммутатора. Он позволяет снизить силу тока в обмотке низкого напряжения, что повышает срок эксплуатации контактов.

Контактно-транзисторная система зажигания

За счет установки транзистора напряжение, поступающее на свечи, больше, чем в классической контактной системе на 30%. Зазор между электродами и, как следствие, длина искры при этом также больше, а значит возрастает и площадь контакта с топливовоздушной смесью, что способствует ее полному сгоранию. В контактно-транзисторной системе зажигания прерыватель воздействует не на катушку, а на коммутатор.

При повороте ключа через транзистор начинают проходить два типа токов:

• управления;
• основной ток первичной обмотки.

Когда контакты размыкаются, ток цепи управления исчезает, а транзистор запирается, препятствуя протеканию тока первичной обмотки. В этот момент магнитное поле формирует высокое напряжение на вторичной обмотке. Для ускорения запирания транзистора в контактной системе зажигания этого типа может устанавливаться импульсный трансформатор.

Принцип работы бесконтактной системы

Эволюционным продолжением транзисторно-контактной системы, является бесконтактное зажигание. В таких конструкциях вместо прерывателя устанавливается специальный датчик импульсов. Это дает возможность увеличить срок службы системы зажигания за счет отсутствия неисправностей, связанных с контактами прерывателя.

Датчик формирует электрические импульсы низкого напряжения. Он бывает трех типов:

• Датчик Холла. Конструкция такого датчика включает в себя постоянный магнит, и пластину-полупроводник, оснащенную микросхемой.
• Индуктивный. Принцип его работы основан на изменении величины индукции чувствительного элемента в зависимости от величины зазора между датчиком и движущимся пластинчатым ротором, воздействующим на магнитное поле.
• Оптический. Он состоит из светодиода, фототранзистора и микросхемы согласования. При попадании света от диода на фототранзистор датчик подает массу (минус питания) на коммутатор. Перекрытие потока света провоцирует исчезновение тока в катушке и способствует дальнейшему формированию искры.

Конструктивно датчик импульсов интегрирован в распределитель и регулируется режимом вращения коленвала двигателя. Прерывание тока в первичной обмотке катушки зажигания бесконтактной системы осуществляется также транзисторным коммутатором, но реагирующим на сигналы датчика.

В момент вращения коленвала датчик посылает импульсы напряжения на коммутатор. Последний, соответственно, формирует импульсы тока в обмотке низкого напряжения катушки. Когда ток не поступает, на вторичной обмотке возникает высокое напряжение, которое передается распределителю и далее по высоковольтным проводам к нужной свече. Изменение угла опережения в бесконтактной системе зажигания также выполняется центробежным и вакуумным регуляторами.

Электронная и микропроцессорная системы

Самой современной системой считается электронная. Она не имеет механических контактов, а потому ее также можно назвать бесконтактной. Электронное зажигание является частью системы управления двигателем.

Электронная система зажигания

Выделяют два типа электронных бесконтактных систем зажигания:

• С распределителем. В подобной схеме применяется механический распределитель зажигания, подающий высокое напряжение на заданную свечу.
• Прямого зажигания. При такой схеме высокое напряжение поступает к электродам свечи напрямую с катушки.

Помимо базовых элементов электронная система зажигания включает:

• Входные датчики. Они регистрируют данные о текущем режиме работы мотора и подают их в виде электронных сигналов блоку управления.
• Электронный блок управления. Он выполняет обработку сигналов и передает соответствующие команды на воспламенитель.
• Исполнительное устройство, или воспламенитель. Фактически является транзисторной платой, обеспечивающей в открытом режиме поступление напряжения на первичную обмотку, а в закрытом – отсечку и формирование высокого напряжения на вторичной обмотке катушки.

Такие системы могут оснащаться одной общей (в конструкциях с распределителем), индивидуальными (при подаче энергии прямо на свечу) или сдвоенными катушками зажигания.

Разновидностью электронной системы является микропроцессорная. В ней применяется целый комплекс датчиков, сигналы которых обрабатываются ЭБУ. Он рассчитывает оптимальный режим работы системы в заданный момент времени. Преимуществами такой конструкции является снижение расхода топлива и улучшение динамических характеристик автомобиля.

Источник