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.

Система зажигания:описание,принцип работы,устройство,фото,видео.

Главной функцией системы зажигания в бензиновом двигателе, является подача искры на свечи зажигания во время определенного такта его работы. Система зажигания дизельного двигателя устроена по-другому, оно происходит момент, когда топливо впрыскивается в такт сжатия.

Система зажигания

Система зажигания автомобиля — это достаточно сложная совокупность приборов, отвечающая за появление искры в тот момент, который соответствует режиму работы силовой установки. Данная система является частью электрооборудования. Самые первые двигатели, такие как агрегат Даймлера, в качестве системы для зажигания применяли калильную головку – это первое устройство системы зажигания, которое не лишено было недостатков. Их суть заключалась в том, что воспламенение осуществлялось в самом конце такта, так как камера раскалялась до достаточно высокой температуры.

Перед стартом всегда нужно было прогреть саму калильную головку и только потом запускать двигатель. В дальнейшем головка разогревалась за счет поддержания температуры от сгораемого топлива. В современных условиях такой принцип системы зажигания может использоваться только в микродвигателях, применяемых в моделях авто и прочей техники, используемой ДВС. Такое исполнение позволяет уменьшить габаритные размеры, но при этом вся конструкция может быть дороже. В небольших моделях это малозаметно, а вот в полноразмерном автомобиле может очень сильно сказаться на цене. Во всех авто схема системы зажигания практически одинаковая. Некоторые отличия диктуются только видом исполнения.

ВИДЫ СИСТЕМ ЗАЖИГАНИЯ

В зависимости от того, как происходит процесс образования искры, выделяют несколько систем: бесконтактная (с участием транзистора), электронная (с помощью микропроцессора) и контактная.

В бесконтактной схеме, для взаимодействия с датчиком импульсов, использован транзисторный коммутатор, выполняющий функцию прерывателя. Высокое напряжение регулирует механический распределитель.

Электронная система зажигания двигателя накапливает и распределяет электрическую энергию с помощью электронного блока управления. Ранее конструктивная особенность этого варианта позволяла электронному блоку отвечать одновременно за систему зажигания и за систему впрыска топлива. Сейчас система зажигания является элементом системы управления двигателем.

В контактной системе электрическая энергия распределяется с помощью механического устройства – прерывателя-распределителя. Дальнейшим ее распространением занимается контактная транзисторная система.

Устройство системы зажигания

Схема системы зажигания: 1 — замок зажигания; 2 — катушка зажигания; 3 — распределитель, 4 — свечи зажигания; 5 — прерыватель, 6 — масса.

Все вышеперечисленные виды систем зажигания похожи между собой, отличаются только методом создания управляющего импульса. Так в систему зажигания входят:

1. Источник питания для системы зажигания, это аккумуляторная батарея (в момент запуска двигателя), и генератор(во время работы двигателя).
2. Выключатель зажигания – это механическое или электрическое контактное устройство подачи напряжения на систему зажигания, или по-другому – замок зажигания. Как правило, выполняет две функции: подачи напряжения на бортовую сеть и систему зажигания, подачи напряжения на втягивающее реле стартера автомобиля.
3. Накопитель энергии – узел предназначенный для накопления, преобразования энергии достаточной для возникновения электрического разряда между электродами свечи зажигания. Условно накопители энергии можно разделить на индуктивный и емкостный.
   1. Простейший индуктивный накопитель – это катушка зажигания, которая представляет собой автотрансформатор, первичная обмотка у него подключается к плюсовому полюсу и через устройство разрыва к минусовому. Во время работы устройства разрыва, например кулачков зажигания, в первичной обмотке возникает напряжение самоиндукции. Во вторичной обмотке образуется повышенное напряжение, достаточное для пробоя воздушного зазора свечи.
   2. Емкостный накопитель представляет собой емкость, которая заряжается повышенным напряжением и в нужный момент отдает свою энергию на свечу зажигания
4. Свечи зажигания , представляют собой устройство с двумя электродами находящимися друг от друга на расстоянии 0,15-0,25 мм. Это фарфоровый изолятор, насаженный на металлическую резьбу. В центре находится центральный проводник, который служит электродом, вторым электродом является резьба.
5. Система распределения зажигания предназначена для подачи в нужный момент энергии от накопителя к свечам зажигания. В состав системы входят распределитель, и(или) коммутатор, блок управления системой зажигания.
   1. Распределитель зажигания (трамблёр) – устройство распределения высокого напряжения по проводам, ведущим к свечам цилиндров. Обычно в распределителе собран и кулачковый механизм. Распределение зажигания может быть механическим и статическим. Механический распределитель представляет собой вал, который приводится в действие от двигателя и при помощи «бегунка» распределяет напряжение по высоковольтным проводам. Статическое распределение зажигания подразумевает под собой отсутствие вращающихся деталей. При таком варианте катушка зажигания присоединятся непосредственно к свече, а управление происходит от блока управления зажиганием. Если, например, двигатель автомобиля имеет четыре цилиндра, то и катушек будет четыре. Высоковольтные провода в данной системе отсутствуют.
   2. Коммутатор – электронное устройство для генерации импульсов управления катушкой зажигания, включается в цепь питания первичной обмотки катушки и по сигналу от блока управления разрывает питание, в результате чего возникает напряжение самоиндукции.
   3. Блок управления системой зажигания – микропроцессорное устройство, которое определяет момент подачи импульса в катушку зажигания, в зависимости от данных датчиков положения коленвала, лямбда-зондов, температурных датчиков и датчика положения распредвала.
6. Высоковольтный провод — это одножильный провод с повышенной изоляцией. Внутренний проводник может иметь форму спирали, для исключения помех в радиодиапазоне.

ПРИНЦИП РАБОТЫ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ

Рассмотрим подробнее распределитель зажигания, чтобы определить технологию направления электрического импульса на каждый цилиндр отдельно. Сняв крышку трамблера можно увидеть вал с пластиной в центре и расположенные по кругу медные контакты. Эта пластина и есть бегунок, он обычно пластиковый или текстолитовый и в нем стоит предохранитель. Медный наконечник с одного края бегунка по очереди касается медных контактов, раздавая электрические разряды на провода к цилиндрам в необходимое время такта работы двигателя. Пока бегунок совершает свое движение от одного контакта к другому, в цилиндрах готовится новая порция горючей смеси для воспламенения.

Чтобы исключить постоянную подачу тока, в трамблер устанавливается прерыватель – контактная группа. Кулачки расположены на валу эксцентрично, и при вращении замыкают и размыкают электрическую сеть.

Необходимым условием правильной работы и эффективного сгорания смеси является произошедшее строго в определенный момент самовозгорание. Процесс возгорания очень сложен с технической точки зрения, так как в цилиндрах образуется большое количество дуговых разрядов, которые зависят от оборотов двигателя. Разряды должны быть так же равны определенным значениям: от 0,2 мдж и выше (в зависимости от топливной смеси). В случае недостаточной энергии, смесь не загорится, и появятся перебои в работе двигателя, он может не запуститься или заглохнуть. Работа катализатора так же зависит от исправности системы зажигания двигателя. Если система работает с перебоями, остатки топлива будут попадать в катализатор и догорать там, что приведет к перегреву и прогоранию металла катализатора как снаружи, так и выходу из строя внутренних перегородок. Прогоревший внутри катализатор не сможет выполнять свои функции и потребуется замена.

Наиболее характерные неисправности зажигания

Неисправности системы зажигания могут повлечь за собой выход из строя и остальных устройств, используемых для нормальной работы машины. Выделяют отдельный список часто встречаемых неисправностей, при которых затрудняется работа системы воспламенения рабочей смеси: — Возможны замыкания первичной обмотки катушки зажигания на массу, а также замыкание вторичной на первичную. В результате происходит перегорание дополнительного резистора и появляются характерные трещины в изоляторе, а также в крышке катушки. В этом случае необходима замена поврежденных элементов, если же катушка практически разрушена — то замена всего узла. — Характерные неисправности прерывателя: возможно обгорание либо загрязнение маслом контактов внутри прерывателя; нарушение стандартного зазора между контактами, что приводит к перебоям в переключении между свечами. Обгорание либо замасливание контактов может вызвать очень резкое увеличение уровня сопротивления между ними, из-за этого уменьшается ток, создаваемый в первичной обмотке, и как результат — снижается мощность искры, которую создают свечи.

Нарушение зазора также приводит к ухудшению образованию искры, которая создается между электродами свечи. Как результат — перебои в нормальной работе двигателя. — Свечи: возможно появление нагара на внутренней поверхности, а также обильное загрязнение снаружи. Нарушение зазора между электродами, различные трещины в изоляторе, неисправность бокового электрода — все это приводит к плохой подаче искры либо вовсе ее отсутствию. Это вызывает нестабильную, неравномерную и неустойчивую работу мотора, снижает его мощность. Возможна и остановка при повышении нагрузки.

Нормальная работа свечей зажигания возможна только в случае, если: — поверхность резьбы сухая (ни в коем случае не мокрая); — присутствует очень тонкий слой нагара либо копоти; — цвет электродов, а также изолятора должен быть от светло-коричневого до светло-серого, почти белого. Обо всех неисправностях может рассказать мокрая поверхность резьбы — это может быть как бензин, так и масло. У неисправной свечи электроды и часть изолятора покрыты толстым слоем нагара и мокрые.

Замасленные свечи и другие признаки неисправности

Если двигатель обладает очень большим пробегом, и при этом все свечи были заменены в одно и то же время, то главной виной такого состояния является повышенный износ цилиндров, колец или поршней. Возможно появление масла на поверхности свечи в период, когда автомобиль проходит обкатку. Это со временем проходит. Если же масло было обнаружено только на одной свече, то причиной этого, скорее всего, может быть неисправность выпускного клапана, он может прогореть. Чтобы это определить, нужно хорошо прислушаться к работе двигателя, на холостом ходу он работает неравномерно. В этом случае нельзя откладывать с проведением ремонтных работ, так как потом прогорит и седло, и ремонт будет еще дороже. Выгоревшие либо очень сильно корродированные электроды говорят только о перегреве свечи. Такое возможно, если был использован низкооктановый бензин, либо была неправильная установка момента произведения зажигания.

Слишком обедненная смесь — тоже результат оплавки электродов. Возможны различные механические повреждения на поверхности свечи. Она может иметь изогнутый вид, или же будет деформирован электрод, расположенный в боковой части свечи. Последствия такой работы — перебои в зажигании. Причиной возникновения таких неприятностей может быть неправильно выбранная длина свечи, либо же длина резьбы не соответствует посадочному месту в головке мотора. В таком случае стоит подобрать стандартную свечу, рекомендуемую заводом-изготовителем. Если ее длина была выбрана правильно, стоит обратить внимание на присутствие посторонних механических элементов во внутренней части цилиндра. После того как свечи были поменяны местами, можно узнать очень большое количество информации об их состоянии. Если свеча продолжает покрываться нагаром уже в другом цилиндре — это говорит о её неисправности. Но если нормальная и исправная свеча одного из соседних цилиндров также начинает покрываться нагаром, как и её предшественница, тогда это неисправность непосредственно в кривошипно-шатунном устройстве этого цилиндра.

Выводы

Все системы, используемые для воспламенения топливной смеси, хороши в определенных областях машиностроения. Все не лишены своих недостатков. Не всегда нужно создавать сложную и высоконадежную систему, иногда гораздо дешевле использовать простые и более дешевые. Нет необходимости устанавливать дорогую систему зажигания на автомобиль, который по своей стоимости гораздо ниже, чем остальные в его классе. Такими действиями можно только поднять его стоимость, но качество, к сожалению, останется прежним. Зачем что-то менять, если работа системы зажигания показала только лучшие результаты на многих тестах?