Какое напряжение подается на свечу зажигания

Система зажигания автомобиля

Основными условиями воспламенения смеси являются превышение высокого (вторичного) напряжения над напряжением пробоя и достаточность энергии искрового разряда, выделяемой в искровом промежутке зажигательной свечи. Искровой разряд имеет емкостную и индуктивную фазы. Длительность емкостной фазы невелика и составляет 1—3 мкс. Поэтому энергия, выделяемая в данной фазе искрового разряда, обеспечивает воспламенение лишь однородной и полностью газифицированной рабочей смеси. При пуске холодного двигателя, когда паровой части топлива в смеси недостаточно, а температура ее низка, для воспламенения рабочей смеси кроме емкостной фазы разряда требуется индуктивная. Длительность индуктивной фазы искрового разряда существенно больше, чем емкостной, что способствует улучшению прогрева смеси и ее испарению. Это обеспечивает более качественное воспламенение смеси, находящейся по своему составу у границ воспламеняемости.

У систем зажигания, предназначенных для двигателей с Э > 9, энергия искрового разряда достигает 0,05 Дж, а длительность 2,5 мс. При этом повышение вторичного напряжения над напряжением пробоя, характеризуемого коэффициентом запаса, составляет 1,4-1,5.

Величина напряжения пробоя при пуске двигателя (особенно холодного) всегда больше, чем на его рабочих режимах. Это связано с низкой температурой электрода свечи и рабочей смеси в цилиндре. Напряжение пробоя зависит от давления сжатия в момент пробоя искрового промежутка и расстояния между электродами свечи. На величину напряжения пробоя влияет форма электродов свечи (результат электрической эрозии), при изменении которой оно увеличивается на 3-4 кВ за первые 25 тыс. км пробега автомобиля.

Величина вторичного напряжения, развиваемого системой зажигания, зависит от конструктивных и эксплуатационных факторов.

При пусковых частотах вращения коленчатого вала двигателя время замкнутого состояния контактов прерывателя достаточно велико, и сила тока в первичной электроцепи достигает максимального значения. При малой частоте размыкания контактов и большой силе тока разрыва, индуктируемого в первичной обмотке катушки, возможен пробой искрового воздушного промежутка между контактами, что вызывает ухудшение параметров искрового разряда.

Вторичное напряжение уменьшается при снижении напряжения на зажимах аккумуляторной батареи, которое обусловливается низкой температурой аккумуляторной батареи и степенью ее разряженности. Для компенсации снижения напряжения в первичную электроцепь систем зажигания у отечественных автомобилей вводится дополнительный резистор, замыкаемый накоротко в момент включения стартера.

Необходимо отметить влияние неравномерности электрострартерного прокручивания коленчатого вала на снижение вторичного напряжения систем зажигания. Вторичное напряжение падает при неравномерном прокручивании коленчатого вала на 0,2-1,5 кВ по сравнению с равномерным прокручиванием. Уменьшение вторичного напряжения возможно и при увеличении шунтирующего сопротивления и зазора между электродами зажигательной свечи. Шунтирование свечей при пуске двигателя происходит в результате переобогащения смеси и попадания между электродами влаги и остатков продуктов сгорания. Наибольшее шунтирование свечей наблюдается у роторно-поршневых двигателей (в силу конструктивных особенностей расположения свечи) и у двухтактных двигателей из-за плохой организации процесса смесеобразования и плохой очистки цилиндров от остаточных газов. Увеличить энергию искрового разряда и величину вторичного напряжения у систем зажигания можно только увеличением силы тока разрыва первичной электроцепи катушки зажигания. В классических электромеханических системах такая возможность ограничивается сроком службы контактов прерывателя. Наибольшая эксплуатационная надежность контактов имеет место при силе тока 1 А.

Проблема роста вторичного напряжения и энергии искрового разряда за счет увеличения силы тока разрыва первичной цепи решается с помощью схем контактно-транзисторных и бесконтактных систем зажигания.

Контактно-транзисторные системы зажигания обеспечивают более легкие условия работы контактов прерывателя при одновременном повышении силы тока разрыва первичной цепи.

Вторичное напряжение, развиваемое контактно-транзисторной системой зажигания двигателя ЗИЛ-508.1000400, составляет 25 кВ, что обеспечивает коэффициент запаса 1,7-1,8 (1,35 для классической системы). Сила тока в первичной цепи катушки зажигания составляет около 7 А и разрываемого контактами прерывателя — 0,7-0,9 А. Положительным качеством контактно-транзисторной системы является увеличение по сравнению с классической длительностью и энергии искрового разряда (энергия до 0,024-0,025 Дж и длительность до 2,0-2,3 мс). К недостаткам данных систем относится влияние на их характеристики напряжения в первичной цепи и л, хотя оно несколько меньше, чем у классической системы.

Лучшими системами с точки зрения пуска являются электронные бесконтактные системы с электронными или электромеханическими автоматами опережения зажигания, имеющие бесконтактное управление моментом зажигания с нормированным временем накопления энергии в магнитном поле. В таких системах время накопления энергии почти не зависит от п, что улучшает условия пуска двигателя. Энергия индуктивной фазы на пусковых режимах двигателя для отечественных электронных систем (бесконтактной и микропроцессорной) составляет от 0,03 до 0,05 Дж, а длительность разряда от 2,0 до 1,7 мс.

Широко применяются электронные системы с накоплением энергии в электростатическом поле конденсатора и коммутирующем элементе (тиристоре). Резкий рост вторичного напряжения обеспечивает малую чувствительность к шунтированию свечей зажигания. Такой характер возрастания напряжения тиристорной системы, несмотря на малую длительность индуктивной составляющей, позволяет повысить надежность воспламенения топливомасляных смесей двухтактных и роторно-поршневых двигателей, а также газовоздушных смесей газовых двигателей.

Двухтактные пусковые двигатели оборудуются системами зажигания от магнето, особенностью которых являются более низкие вторичное напряжение и энергия искрового разряда по сравнению с батарейной системой зажигания, особенно в интервале пусковых частот вращения коленчатого вала 200-300 мин-1. Для повышения коэффициента запаса по вторичному напряжению приходится повышать пусковую частоту вращения коленчатого вала, что ухудшает экономические показатели пусковой системы.

Неравномерность вращения коленчатого вала пусковых двигателей при электростартерном пуске (5 достигает 1,85-1,90) приводит к снижению вторичного напряжения на 0,3-4,5 кВ. Это необходимо учитывать при выборе параметров систем зажигания от магнето.

Улучшить пуск пусковых двигателей можно за счет применения электронных систем зажигания, минимальная частота устойчивого искрообразования которых должна составлять не более 100-150 мин

Система зажигания автомобиля: знаете откуда берется искра?

Без чего никогда не обойдется бензиновый двигатель, так это без искры, в момент когда нужно поджечь топливную смесь в цилиндре. Для этого создана система зажигания автомобиля. Еще её называют Искровая система зажигания.

Эволюция этой системы происходила от простой контактной системы зажигания, затем с развитием технического прогресса появились бесконтактная, транзисторная. И венцом нашего времени пока является электронная система зажигания.
Все эти способы управления искрой мы рассмотрим в статьях.

Читать еще: Как сделать деталь из карбона

А пока кратко пробежимся по основным принципам каждой системы.

Контактная система зажигания

Главный узел в этой системе, это прерыватель-распределитель. В этой системе происходит все механическим способом.

Контактная группа (прерыватель), пробегая по выступам кулачкового вала, прерывает контакты. В зависимости от того, какова частота вращения вала, импульсы низкого напряжения подаются на катушку-преобразователь, напряжение преобразуется в высокое и подается на свечи зажигания.

Этот ток распределяется на каждый цилиндр тоже механическим узлом – распределителем. Скомпонован этот узел в один механизм прерыватель-распределитель (трамблер)

Контактно-транзисторная система зажигания

Следующим этапом развития искрообразования явилась транзисторная схема управления высоким напряжением.

Транзистор, пропуская через себя низкое напряжение, идущее от контактной группы, управляет работой преобразователя токов (катушка) и преобразует их в ток до 30 тыс. вольт, для получения мощной искры.

Такая система позволила снизить напряжение на контактах, увеличив срок их службы. Позволила увеличить мощь искры и её стабильность, что соответственно сказалось на надежности и стабильности работы двигателя.

Бесконтактная система зажигания автомобиля

В этой системе зажигания роль прерывателя выполняет специальный коммутатор, который взаимодействуя с датчиком, генерирует импульсы управляющего низкого напряжения.

Затем эти импульсы подаются, как в контактной и контактно-транзисторной системах, на преобразователь напряжения (катушку) и далее через механический распределитель к свечам.

Такая система по сути исключила всякий механический контакт при прерывании тока. Контакты прерывателя, доставлявшие не мало хлопот автомобилистам, оказались не нужны и следовательно отпала необходимость в их обслуживании.

А надежность и стабильность работы двигателя увеличилась в разы. Повысилась мощность и экологичность бензиновых двигателей.

Но прогресс не стоит на месте, и с развитием электроники, появилась система высочайшего уровня – электронная.

Электронная система зажигания

Такая система уже работает вместе с другими системами управления двигателем.

Многочисленные датчики отслеживают все режимы работы двигателя, вплоть до состояния выхлопных газов, фиксируют и выдают информацию блоку управления двигателем.

Электронный блок управления обрабатывает сигналы и посылает управляющее наряжение на управляющий транзистор, который в свою очередь осуществляет в нужное время отсечки в первичной обмотке катушки. Во вторичной обмотке наводится высокое напряжение и образуется искра.

Датчики, следящие за частотой вращения коленчатого вала и датчики положения распредвалов передают информацию ЭБУ, которая перерабатывается и выдается команда на соответствующий угол опережения зажигания.

Так же, если на двигатель увеличивается нагрузка, датчик расхода воздуха посылает команду на ЭБУ, который расчитывает оптимальный угол опережения зажигания на соответствующую нагрузку.

Такая система совершенна во всех отношениях. Она позволяет:

использовать её на любых карбюраторных двигателях;
увеличить в полтора раза напряжение искры, мощность которой будет до 30 киловатт, на любых режимах работы двигателя;
исключить износ прерывателей;
увеличить зазор на контактах свечей до 1,2 мм.;
облегчить заводку в холодное время года;
исключает регулировочные и профилактические работы.

Единственный недостаток такой системы, это удорожание. Хотя оно того стоит!

На этом всё, надеюсь понятно что такое система зажигания автомобиля.

Какое напряжение подается на свечу зажигания

Воспламенение топливно-воздушной смеси в камере сгорания бензинового двигателя производится с помощью искры, проскакивающей между электродами свечи. Электрический импульс, необходимый для возникновения искры, создается с помощью довольно простого устройства — катушки зажигания. Об этом компоненте системы зажигания пойдет речь в данной статье.

Назначение катушки зажигания

Воспламенение топливно-воздушной смеси в камере сгорания бензинового двигателя производится с помощью электрической искры, генерируемой свечой зажигания. Однако создать искру достаточной силы довольно трудно, ведь бензин в смеси с воздухом — это неплохой диэлектрик, и даже короткому искровому пробою в нем возникнуть нелегко. Решить задачу можно только подачей на свечу мощного электрического импульса с напряжением в десятки тысяч вольт. А где в автомобиле взять такое напряжение, пусть даже и на короткие доли секунды?

Эта проблема решается с помощью специального устройства — катушки зажигания, или бобины. Катушка зажигания — это компонент системы зажигания автомобиля, преобразующий постоянный ток низкого напряжения (6, 12 или 24 вольта в зависимости от типа транспортного средства) от аккумулятора или генератора в короткий электрический импульс с напряжением до 35 000 вольт. Импульс от катушки подается на свечу зажигания, в ее искровом промежутке возникает искра, чем достигается поставленная цель — воспламенение топливно-воздушной смеси.

На сегодняшний день катушки зажигания применяются практически на всех автомобилях с бензиновыми двигателями или с моторами, работающими на газе. Бобины с одинаковым успехом используются как в системах зажигания традиционных схем (контактных с трамблёром, бесконтактных на тиристорах), так и в современных электронных системах зажигания. Потому что более простого, надежного и эффективного способа создать высоковольтный электрический импульс не существует.

Устройство и принцип действия катушки зажигания

Катушка имеет довольно простое устройство. В ней имеется две цилиндрических обмотки: первичная, содержащая 100-150 витков провода большого сечения, и вторичная, содержащая несколько тысяч витков (до 30 000) провода малого сечения. Причем витки первичной обмотки расположены поверх витков вторичной обмотки. Внутри обмоток находится металлический сердечник.

Вся эта конструкция помещена в цилиндрический корпус из диэлектрика, крышка корпуса выполнена несъемной, а внутренний объем обычно заполнен трансформаторным маслом (оно обеспечивает охлаждение катушек во время работы). На крышке находится несколько контактов (обычно три): центральная клемма, с которой снимается высокое напряжение, и две боковых клеммы, на которые подается ток низкого напряжения.

В основе работы катушки зажигания лежит явление электромагнитной индукции. В сущности, катушка — это повышающий трансформатор, на первичную обмотку которого подается ток низкого напряжения, а со вторичной снимается ток высокого напряжения. Но в катушке, в отличие от обычных трансформаторов, производится преобразование коротких импульсов электрического тока, и на выходе, соответственно, также получаются электрические импульсы.

Однако, как известно, трансформатор может работать только с переменным током, а в автомобилях используется ток постоянный. Мало того, через первичную обмотку катушки также протекает постоянный ток, а значит, во вторичной обмотке ток возникнуть не может. Нет ли здесь противоречия? На самом деле все просто: катушка зажигания работает совместно с прерывателем — устройством, которое обеспечивает пульсацию постоянного тока, и подает на первичную обмотку достаточно короткие электрические импульсы. Импульс, проходя по первичной обмотке, за счет электромагнитной индукции также возбуждает во вторичной обмотке импульс. Причем пиковое напряжение электрического импульса во вторичной обмотке будет во столько же раз больше напряжения в первичной обмотке, во сколько больше витков во вторичной обмотке по отношению к первичной.

Читать еще: Какие из указанных знаков информируют о приближении

Важно отметить, что преобразование тока происходит именно в момент размыкания прерывателя, то есть — в момент отсоединения первичной обмотки катушки от аккумулятора или генератора. Напряжение в этот момент падает не моментально, а в течение некоторого (очень короткого) промежутка времени, и за это время во вторичной обмотке, за счет изменения тока в первичной обмотке, индуцируется ток высокого напряжения — этот импульс и подается на свечу зажигания.

Так как в катушке действует закон сохранения, то мощность тока во вторичной обмотке почти равна (на деле — чуть меньше) мощности тока в первичной обмотке. Это значит, что электрический импульс на выходе имеет высокое напряжение, но малый ток, а в первичной обмотке все ровно наоборот. Именно поэтому первичная обмотка выполняется из провода большого сечения (так как по ней протекают токи в десятки ампер), а вторичная обмотка — из очень тонкого провода (токи во вторичной обмотке не превышают единицы микроампер).

Часто в катушках зажигания предусмотрено добавочное сопротивление (резистор), включенное последовательно с первичной обмоткой. Этот резистор изготавливается из сплава, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры: при нагревании сопротивление увеличивается, при охлаждении — уменьшается. Добавочное сопротивление необходимо для защиты катушки на малых оборотах двигателя.

Дело в том, что при малых оборотах через первичную обмотку катушки постоянный ток проходит на протяжении довольно длительного времени, а это приводит к усиленному нагреву провода и негативно сказывается на сердечнике. Поэтому на малых оборотах резистор нагревается, его сопротивление повышается, а это приводит к снижению тока в первичной обмотке — так исключается перегрев. При повышении оборотов температура падает, сопротивление резистора снижается, и через первичную обмотку проходит более высокий ток. Во время запуска двигателя сопротивление шунтируется (то есть, замыкается проводом), и не оказывает влияния на систему зажигания.

Классификация и схемы подключения катушек зажигания

Все катушки зажигания устроены одинаково, однако существует несколько схем включения катушек в систему зажигания, и катушки, используемые в каждой схеме, имеют свои особенности. Всего можно выделить три типа катушек зажигания:

– Общая;
– Индивидуальная;
– Сдвоенная (двухвыводная или двухискровая), и ее вариант — четырехвыводная катушка.

Общая катушка зажигания. Это наиболее простой и исторически первый вариант. При такой схеме в автомобиле есть только одна катушка зажигания, вырабатываемые ею высоковольтные импульсы распределяются по свечам зажигания с помощью трамблёра или иного распределительного устройства. Данная схема широко применяется в контактной, бесконтактной и электронной системах зажигания.

Индивидуальная катушка зажигания. Это современный вариант, который находит все большее применение. В данной схеме в паре с каждой свечой зажигания работает своя катушка, чем достигается наилучшее согласование фаз газораспределения и воспламенения горючей смеси. Индивидуальные катушки конструктивно отличаются от общих, но принцип действия их одинаков. Данные катушки применяются в электронной системе зажигания. Часто такие катушки называют катушками карандашного типа (COP).

Сдвоенные (двухискровые) катушки зажигания. Как понятно из названия, эти катушки сдвоены, они позволяют получить сразу две искры в двух цилиндрах. Данные катушки иногда используются в двухтактных мотоциклетных и двухцилиндровых двигателях, такое решение позволяет избавиться от трамблёра и значительно упросить систему зажигания. Существует вариант сдвоенной катушки — счетверенная, она позволяет получить сразу четыре искры. В системах зажигания со сдвоенными (и с четверенными) катушками искры синхронно образуются в обоих цилиндрах, однако воспламенение горючей смеси происходит только в одном из них, так как второй в этот момент находится в НМТ, и воспламеняться там просто нечему.

Признаки неисправности катушки зажигания

Катушка является одним из основных компонентов системы зажигания, поэтому ее выход из строя сразу сказывается на работе двигателя. Наиболее часто поломка катушек проявляется следующим образом:

– В двигателях с общей катушкой — сложный запуск двигателя, нестабильная работа двигателя (пропуски зажигания);
– В двигателях с индивидуальными катушками — «троение» двигателя, пропуски зажигания в каком-либо из цилиндров;
– В двигателях со сдвоенными катушками — «троение», пропуски зажигания сразу в двух цилиндрах, работающих от одной катушки.

В современных двигателях, оснащенных системой самодиагностики, при неисправности катушки зажигания на приборной панели загорается индикатор «Check engine». В этом случае сканером можно легко определить код неисправности, и выяснить, какая именно катушка вышла из строя.

Однако данные признаки могут говорить о неисправности любых других компонентов системы зажигания, топливной системы и цилиндропоршневой группы. В частности, пропуски зажигания могут возникать из-за неисправностей свечей зажигания, высоковольтных проводов и трамблёра, а также из-за отсутствия необходимой степени компрессии в цилиндре. В инжекторных двигателях проблемы могут возникать из-за загрязнения или выхода из строя топливных форсунок.

Поэтому при возникновении неполадок в работе двигателя необходимо произвести диагностику катушек зажигания. В двигателях, не оснащенных системой самодиагностики, можно выполнить несколько простых действий:

– Выявить неисправную катушку — на работающем двигателе попеременно отсоединять высоковольтные провода от свечей зажигания. Если после снятия колпачка со свечи двигатель начинает работать хуже, то катушка данной свечи исправна, если же после снятия колпачка работа мотора не изменилась проблема в катушке данной свечи;
– Проверить сопротивление обмоток катушки. В рабочей катушке сопротивление первичной обмотки лежит в пределах 3-3,5 Ом, вторичной обмотки — в пределах 5-9 кОм. Слишком низкое сопротивление обмотки, особенно вторичной, свидетельствует о коротком замыкании внутри катушки. Имеет смысл проверять сопротивление всех катушек, так выявить неисправную катушку проще всего;
– Проверить свечу зажигания и высоковольтный провод, чтобы убедиться, что проблема заключается именно в катушке зажигания.

Неисправную катушку зажигания необходимо заменить, так как длительная работа двигателя с такой катушкой чревата различными проблемами, в том числе повышенным расходом топлива, повышенными вибрациями и даже повреждением каталитического нейтрализатора. Заменить катушку в большинстве моторов, особенно на российских автомобилях, несложно и не составит труда автомобилисту.

Читать еще: Как снять коробку передач на ниве шевроле

Зачем в свечу зажигания встраивается резистор.

На первый взгляд может показаться, что свеча зажигания это всего лиш пара электродов с определенным зазором, которые изолированы друг от друга. Но здесь есть небольшая деталь, о которой будет полезно знать каждому автолюбителю.

Многие знают, что в свечи зажигания встраиваются резисторы. О том, что он присутствует в ней говорит буква Р в названии свечи.

Например, свеча с названием А17ДВР. Последняя буква говорит о наличии резистора, который устанавливается последовательно центральному электроду внутри свечи.

Зачем нужен данный резистор и что изменится в системе зажигания, если он будет отсутствовать. Именно об этом и пойдет речь в данной статье. С помощью профессионального прибора мотор тестера покажу, изменяется ли напряжение во вторичной цепи системы зажигания при наличии резистора и без него.

Мотор тестер это прибор, в состав которого входит множество датчиков. Эти датчики подключаются к определенным системам двигателя. Например, система впуска двигателя, система зажигания и многое другое. После того как датчики подключены двигатель можно завести и посмотреть на каком уровне находится напряжение в системе зажигания. Он показывает не просто уровень напряжения, а подробную осциллограмму, проанализировав которую, можно сделать определенные выводы о наличии каких либо неисправностей в двигателе.

Для того чтобы проверить влияние встроенного резистора на напряжение в системе зажигания я буду пользоваться двумя свечами. В одной из них этот резистор отсутствует.

Свеча с встроенным резистором.

Резистор номиналом в 6 килоом. Вкручиваю свечу в двигатель и завожу его.

Осциллограмма напряжения при работе двигателя на холостом ходу выглядит так.

Как видно напряжение на электродах свечи находится на уровне 11,3 киловольта.

А что будет с напряжением, если в крутить в двигатель свечу без встроенного резистора. Сопротивление равняется нулю.

Завожу двигатель. Работает на холостом ходу.

Как видно напряжение не изменилось.

Резистор не оказывает влияние на напряжение потому, что номинал его слишком мал. Он составляет всего 6-7 килоом. Провел замеры длительности горения и напряжения горения искры небольшая разница есть. В одной из следующих статей покажу.

В литературе написано, что он служит для подавления радиопомех. Как это работает попытаюсь выяснить и написать в следующих статьях.

О том как я мерил сопротивление этих свечей можно прочитать здесь.

Можете еще прочитать следующие статьи.