Audi 80 1,8 S PM › Logbook › Система зажигания. Ликбез. Разновидности. С чем есть.
Меня часто спрашивают, как настроить зажигание, в чём разница трамблёров, какие купить ВВ-провода, и прочие вопросы по теме зажигания.
Мне надоело писать по сто раз одно и тоже(уж целую книгу нащёлкал), потому соберу всё в кучу , сами разбирайтесь , может вопросов меньше будет.
Итак.
Система Зажигания. Теория. Матчасть. Ликбез.
Для чего нужна система зажигания двигателю внутреннего сгорания? Она ему вообще не нужна, если это дизельный двигатель , поэтому выставить зажигание на дизеле, это как ведро компрессии .
И она крайне необходима, если это бензиновый двигатель внутреннего сгорания.
Главная задача системы зажигания(далее СЗ) — вовремя поджечь топливо-воздушную смесь в камере сгорания двигателя.
Самая простая, и одновременно, самая крупная часть СЗ — это высоковольтная часть.
В неё входят:
Катушка.
Свеча(свечи).
Высоковольтный проводник.
Катушка, это по сути трансформатор, преобразующий импульсы низкого напряжения в импульсы высокого напряжения. Т.е. у неё есть первичная обмотка(которой управляет задатчик импульсов) и вторичная обмотка(где формируется высокое напряжение). Катушки бывают разных видов и размеров в зависимости от типа системы зажигания и количества цилиндров , а также от жадности автопроизводителя .
Обычно, кактушки зажигания неремонтопригодны, и единственный параметр который можно проконтролировать — качество искры. Обычная масленая катушка типа ваз2108(аналог тех что стоят на Ауди 80 Джетрониках/карбюраторах) способна выдавать напряжение на вторичной обмотке до 35-40 киловольт(35000-40000 вольт). Не смотря на такое «убийственное» напряжение, ток в этой цепи довольно мал, и здорового человека не убивает, однако это не повод проверять искру «на язык», может оказаться что Вы не так здоровы как Вам кажется .
А на кой хрен нам нужно такое высокое напряжение, спросите Вы.
Отвечу. Дело в свечах.
Так уж повелось в нашем неидеальном мире, что поджечь смесь паров бензина и воздуха, в условиях создающихся в камере сгорания(высокая температура и давление) довольно сложно. Инженеры древности долго искали способ поджечь смесь, экспериментировали с кремнем, строили форкамеры и не придумали ничего лучше обычного разрядника.
Два электрода, электрически изолированные друг от друга, находящиеся в определённой точке, на определённом расстоянии друг от друга. Да что я Вам описываю, свечу все видели…
Смысл в том, что электроды между собой не соединяются. Между ними воздух. Воздух с парами бензина.
Электропроводность воздуха, как мы знаем из курса физики, очень близка к нулю. Т.е. воздух почти не проводит ток. Удельное сопротивление воздуха 10^18 Ом*см(10000000000000000000 Ом на каждые 10 миллиметров).
А из закона Ома, мы знаем, что для того чтобы через цепь прошёл сколь нибудь заметный ток, при таком-то сопротивлении, напряжение должно быть довольно большим.
Одна тысяча вольт, в среднем, способна преодолеть воздушный зазор в 1 миллиметр. А так, как нам нужно не просто создать вспышку, а надёжно поджечь пары бензина в воздухе, у нас целых 35-40 тысяч вольт, тем более, что часть этой энергии теряется в высоковольтных проводниках.
Т.о. требования к свечам довольно просты. Обеспечить зазор между электродами, изоляцию этих электродов и герметичность камеры сгорания(т.к. они в неё вкручены).
Что такое высоковольтный проводник?
Это система из электрического провода, контактов и разносчика искры(если есть).
Электрическим проводом может служить, по сути, что угодно(ну, почти…). Главное требование изоляция. Даже сопротивление провода роли не играет. Ну что такое эти несчастные 5-10 тысяч Ом по сравнению с сопротивлением воздуха?
Даже, если провод перебит и мультиметр показывает обрыв, провод будет нормально работать, высокое напряжение «пробъёт» недостающий участок цепи, даже не заметит.
Одним из таких, «недостающих участков цепи» является узел разносчик искры. Это крышка распределителя и бегунок. Между контактами бегунка и крышки нет непосредственного соприкосновения. Там воздушный промежуток, такой же как и в свече. И там точно так же пробегает искра(одновременно с искрой в свече).
Запас по напряжению катушки зажигания обычно очень велик(с большим запасом), что бы искра надёжно была всегда. А что бы облегчить жизнь катушке, и снизить помехи в радиоприёмнике(для частот FM не критично), в системе высоковольтных проводников, специально применены балластные сопротивления. Они могут быть распределены по проводам(разница по проводам не критична, т.к. там всего лишь жалкие килоОмы), находится в наконечниках свечей и обычно в бегунке. За счёт этих незаметных(для высокого напряжения) сопротивлений, снижается нагрузка на катушку.
Обычно вторым высоковольтным проводником служит масса автомобиля и двигателя. По нему напряжение добирается до второго электрода. Между электродами возникает разница потенциалов и происходит разряд, поджигающий смесь.
У современных двигателей высоковольтные проводники сведены к минимуму. Обычно это индивидуальные катушки, небольшого размера одетые прямо на свечи. Преимуществ в качестве искры это не даёт. Да и мощность этих катушек невелика, и напряжение гораздо меньше. Зато такие катушки чаще умирают после мойки двигателя или просто так от влаги в воздухе. Этим производитель как бы говорит нам: любишь кататься, люби и с санками сношаться привыкайте платить.
Вот так выглядит схематично схема обычной контактной системы зажигания:
На этой схеме, кроме описанных выше свечей, катушки и высоковольтных проводников с бегунком, если очень вдумчиво присмотреться, видно парочку неописанных элементов.
Это контакты прерывателя и конденсатор.
Это задающая импульсы низковольтная часть СЗ, в данном случае, совершенно примитивная(такая была на старых жигулях).
Принцип работы прост: квадратный вал, вращаясь, замыкает и размыкает контакты прерывателя. Пока контакты замкнуты, заряжается катушка(как любой предмет, обладающий индукцией, катушка требует время для заряда). Когда контакты размыкаются, происходит разряд катушки, и между электродами свечи пробегает искра. Роль конденсатора в системе зажигания — снизить вредное влияние тока самоиндукции чтобы уменьшить окисления контактов и увеличить ЭДС, который индуктируется во вторичной обмотке катушки зажигания. Квадратный вал тут не просто так. Каждый угол квадрата разводит контакты как раз тогда, когда надо подать искру в очередной цилиндр(для 4х цилиндрового двигателя).
Несмотря на свою простоту, у этой системы есть пара значительных недостатков.
Во первых, контакты, всё равно со временем подгорают, и меняют свою геометрию.
Во вторых, квадратный вал стирает постепенно упор на контактах.
Как результат, «убегают» два важных параметра: начальный угол опережения зажигания(НУОЗ) и угол замкнутого состояния контактов(УЗСК).
О первом параметре поговорим позже, а второй отвечает за время накопления энергии в катушке. Если УЗСК сильно отличается от положенного, то катушка зажигания начинает перегреваться, что не идёт ей на пользу.
Когда упор стирается так, что контакты перестают размыкаться, двигатель перестаёт работать…
Поэтому, автопроизводителями(которым надоело по гарантии подкручивать эти контакты) была внедрена БЕЗконтактная система зажигания(БСЗ).
Такая система стоит на карбюраторных ваз 2108, и на наших Ауди 80.
Вместо контактов прерывателя используется датчик работающий на эффекте Холла.
Сам датчик — это махонький полупроводниковый элемент(вроде транзистора), который проводит ток, только находясь в магнитном поле.
Т.к. он устанавливается в автомобиль, производитель превратил его вот в ЭТО:
Тут сам датчик припаян к проводочкам и запаян в пластик. Там же в пластике находится и небольшой магнит. Между магнитом и пластиком есть прорезь, сквозь которую проходит вращающаяся шторка(сам датчик крепится сравнительно неподвижно). В шторке есть прорези, и датчик периодически оказывается то в магнитном поле магнита, то экранированным от него.
А к проводкам припаян разъём, для подключения автомобильной проводки.
Естественно, датчик Холла слишком слаб, для того, что бы рулить катушкой зажигания. Поэтому в бесконтактных системах зажигания между ДХ и катушкой находится коммутатор.
Это коммутатор от ваз 2108. В карбюраторных и некоторых инжекторных Ауди он точно такой же. Единственное, отличие, что наш отечественный производитель, в последнее время производит коммутаторы без седьмого вывода(который идёт на тахометр). Однако, в Ауди он работать будет, только тахометр будет молчать(при желании можно поставить перемычку с 6 на 7 выводы, и тахометр оживёт). Коммутатор использует сигнал с ДХ, для создания импульса на катушку. Причём импульс всегда определённой длительности, что бы не насиловать, почём зря, катушку.
Вот обычная, типовая схема БСЗ:
В Ауди она точно такая же, отличаясь только цветом проводов и наличием 7-го вывода на тахометр.
В более инжекторных Ауди, датчик Холла используется ещё и как датчик оборотов для блока управления двигателем. Там блок управления двигателем, берёт на себя обязанности коммутатора, и каммутатора как отдельного блока в таких системах нет, но часто последний каскад(силовой транзистор) находится на самой катушке.
И на этом можно было бы закончить рассказ, если бы мы жили в идеальном мире.
Но это к счастью не так.
Мир не идеален.
Неидеальность нашего мира заключается в том, что топливо-воздушная смесь воспламеняется не мгновенно. И от момента поджига смеси искрой до пика давления в цилиндре проходит некоторое время. Более того, это время зависит от степени обогащения смеси. Богатая смесь воспламеняется быстрее, бедная медленнее. А что бы получить КПД двигателя как можно выше, надо что бы пик давления приходился на момент прохождения поршнем ВМТ, тогда расширяющиеся газы будут оптимальнее всего давить на поршень.
Так как мы используем двигатель на автомобиле, мы испытываем острую потребность постоянно менять обороты и степень обогащения топлива.
Отсюда возникает необходимость поджигать смесь до достижения поршнем ВМТ(т.е. в такте сжатия), но не слишком рано, что бы расширяющиеся газы не начали давить поршень до ВМТ.
А поскольку, обороты разные, время приходящееся на один оборот тоже разное.
Что бы не сломать голову считая миллисекунды, опережение зажигания меряется углом коленвала в градусах. И называется это угол опережения зажигания(УОЗ), а угол опережения который мы выставляем на холостом ходу, и от которого отталкиваются регуляторы угла опережения называем, соответственно, НУОЗ(начальный УОЗ).
Что же такое, «регуляторы угла опережения зажигания», как они работают, как выглядят?
В механических системах регуляции, это две независимых регулятора:
1. Центробежный регулятор(ЦР). Он спрятан в утробе трамблёра, и представляет из себя два(или более) подпружиненных грузика, которые в зависимости от оборотов отклоняют вал трамблёра, тем самым смещая УОЗ в более ранее состояние при росте оборотов, и обратно при уменьшении оборотов.
Каждый грузик имеет свой вес и свою пружинку(жёсткость пружинок разная), этим достигается нелинейность характеристики.
2. Вакуумный регулятор(ВР). Прикручен к трамблёру сбоку. К нему подходит трубочка/шланг соединённая с впускным коллектором или штуцером на карбюраторе. Он служит для коррекции УОЗ в зависимости от степени обогащения топливо-воздушной смеси. Принцип основан на том, что нагрузка на двигатель, обогащение и давление в впускном коллекторе изменяются, хоть и не полностью одинаково, но сравнительно пропорционально. При малых углах открытия дросселя, смесь сравнительно бедная, горит долго. УОЗ для такой смеси должен быть более ранним. А поскольку, дроссель открыть немного, в коллекторе довольно сильный вакуум(низкое давление). Берём этот вакуум и заставляем его смещать площадку с ДХ в сторону раннего УОЗ. Когда мы открываем дроссель сильнее, вакуум ослабевает, и ДХ смещается обратно в сторону позднего угла.
Есть давний спор, куда подключать ВР трамблёра в случае установки карбюратора Солекс на двигатели Ауди. К коллектору(как подключено у многих родных карбюраторов) или к карбюратору. Даже выдвигается бредовая идея, якобы, царь не настоящий! ВР у Ауди работает у другую(!) сторону. Это бред. Всё работает в одну и туже сторону, в обоих случаях.
Разница лишь в УОЗ на холостом ходу. У карбюраторов Солекс, точка отбора вакуума находится чуть выше края закрытой дроссельной заслонки, и при работе на ХХ вакуума в этой точке нет. Но стоит заслонке чуть приоткрыться, вакуум там появляется и далее нет разницы между коллектором и этой точкой.
А на ХХ УОЗ на самом деле не сильно важен. Смесь на ХХ очень бедная из-за значительного количества выхлопных газов в камере сгорания, а КПД двигателя в таком режиме особо не важен(нагрузки нет). Поэтому разница в УОЗ на ХХ по большому счёту влияет только на СО/СН.
Я советую, в случае Солекса, подключаться к нему, т.к. смесь всё же задаётся карбюратором.
В любом случае, на рабочие характеристики это подключение не влияет.
В более продвинутых системах управления двигателем, механические регуляторы заменены микропроцессорным блоком, который по датчикам рассчитывает необходимый, в данный момент, УОЗ. Естественно, такие системы имеют ряд преимуществ, снижают расход топлива и повышают КПД.
Вот для общего понятия, 3D графики зависимости УОЗ от оборотов и нагрузки, получаемые с помощью трамблёра:
и микропроцессорной системы зажигания:
Нетрудно догадаться, что с помощью микропроцессорной системы можно добиться более оптимальных характеристик УОЗ. Кроме того, в таких система и изнашиваться нечему.
У Ауди такая система называется «VEZ».
—
—
Вот так выглядят основные требования к системе зажигания, необходимые для получения от двигателя КПД близкого к расчётному.
Если есть косяки по ВВ-части, будет плохой запуск, дерготня.
Если есть косяки с ДХ — будем глохнуть и не заводится.
Если есть косяки с регуляторами УОЗ, будет тупость, вялость.
Следовательно, у человека всё должно быть прекрасно систему зажигания нужно держать в порядке. Она никак не менее важна, чем система питания, и может здорово «сделать мозг» в случаях крайней запущенности.
Я хотел в этой записи уместить больше текста и картинок, но что-то мне подсказывает, что уже вышло немало. Особенно текста. Посему, думаю, что до сих строк никто не дочитал решил разбить текст на части.
В следующих частях хотел обозначить разные типы реализации систем зажигания и типичные неисправности.
Ну, а пока всё.
Источник