Что такое коммутатор системы зажигания
Зажигание ВАЗ классика (и не только), контактное, бесконтактное, двухконтурное. Теория и информация.
В данной статье не может, и не будет, рассматриватся вся теория систем зажигания в бензиновых двигателях. Но будут приведены ссылки на источники использованные автором а также другие источники, в которых можно будет погрузиться в эту теорию с головой.
Цель данной статьи рассмотреть необходимость и способы перехода с контактной системы зажигания на более совершенные варианты. В следующих статьях я постараюсь подробней раскрыть некоторые вопросы.
Рассмотрим для начала устройство системы зажигания.
Начнём с терминологии:
Прерыватель-распределитель зажигания — электромеханическое устройство, обеспечивающее своевременную подачу импульсов высокого напряжения на свечи зажигания. Часто его называют трамблером.
Опережение зажигания — воспламенение рабочей смеси в цилиндре раньше, чем закончится такт сжатия.
Угол опережения зажигания (УОЗ) — угол поворота коленчатого вала двигателя от положения, соответствующего появлению искры на свече до прихода поршня в верхнюю мертвую точку.
Контактная система зажигания — система, в которой коммутация катушки зажигания обеспечивается механическим прерывателем.
Бесконтактная система зажигания — система, в которой коммутация катушки зажигания обеспечивается электронным модулем, управляемым электронным датчиком положения коленчатого вала — например, датчиком Холла (ВАЗ-2108) или магнитоэлектрическим (ГАЗ-2410).
Электронный датчик положения коленчатого вала
Прерыватель системы зажигания — механический выключатель в трамблере, непосредственно соединенный с первичной цепью катушки зажигания.
Бегунок — элемент трамблера, поочередно передающий высокое напряжение от катушки зажигания на высоковольтные провода, соединенные со свечами зажигания двигателя.
Угол замкнутого состояния контактов (УЗСК) — величина, показывающая, как долго контакты механического
прерывателя должны оставаться замкнутыми. Для классических Жигулей УЗСК составляет примерно 55 градусов. Правильно выбранный УЗСК дает катушке зажигания возможность набирать нужную энергию и полностью отдавать ее на свечи зажигания.
Системы зажигания так же могут быть одноконтурными (одна катушка на все цилиндры), двухконтурными(одна катушка на пару цилиндров), и с индивидуальными катушками на каждый цилиндр.
Заранее оговорюсь, что двухконтурная система имеет самые выгодные параметры при использовании на атмосферных моторах с невысокой степенью сжатия, и нераспределённым впрыском. Обладает хорошим соотношением цена/эффективность.
Высокими показателями энергии искры. Высокой надёжностью благодаря возможности установки катушки в более холодном и вибро-ненагруженном месте чем головка блока, по сравнению с индивидуальными катушками.
Контактная система зажигания является самым старым типом системы зажигания. На первых системах 2101 устанавливались распределители зажигания без вакуум корректора, с ручным “октан корректором” угла опережения зажигания.
Совместная работа центробежного и вакуумного регуляторов обеспечивает нужный угол опережения зажигания на всех режимах работы двигателя.
Октан-корректор предназначен для корректирования угла опережения зажигания при изменении октанового числа топлива.
Вакуумный же корректор обеспечивает изменение УОЗ в зависимости от разрежения во впускном коллекторе.
Вакуум-корректоры ВАЗ 2101-07 (“классика”) и ВАЗ 2121 (Нива) отличаются по характеристике, это нужно учитывать при замене одного на другой.
Центробежный регулятор обеспечивает изменение УОЗ при увеличении оборотов двигателя и как следствие сокращения времени на сгорание топлива.
Отличаются и характеристика центробежных регуляторов. Их можно менять преднатягом первой пружины и изменением свободного хода второй. Эта тема будет раскрыта в конце статьи. Пружины могут быть разные по жесткости от “классики” или например “восьмёрки”. К вопросу Жесткости пружин мы вернемся в конце статьи. Так же, это было рассмотрено в видеоматериале Евгения Травникова “Теория ДВС”. Ссылки в конце статьи.
Механический прерыватель предназначен для размыкания цепи низкого напряжения (цепи первичной обмотки катушки зажигания). При размыкании контактов во вторичной цепи катушки зажигания наводится высокое напряжение. Для защиты контактов от обгорания в цепь параллельно контактам включен конденсатор.
Контакты механического прерывателя являются самой большой бедой системы зажигания. Износ, и как следствие изменение УОЗ, дребезг контактов, и как следствие не четкий момент воспламенения, потеря энергии в увеличенном сопротивлении контактной группы из-за окисления и коксования паров масла, зависание на высоких оборотах двигателя, перебои зажигания, поломка пружины контактной группы.
Именно поэтому многие автовладельцы озадачены переходом на бесконтактную систему зажигания.
При выборе как трамблеров контактных так и бесконтактных систем зажигания нужно иметь ввиду что они не взаимозаменяемы с некоторыми моделями
В скобках приведены распределители предлагаемые для замены. Не лишним будет уточнить, что распределитель Р125 отличается характеристикой центробежного регулятора от всех остальных распределителей. Установка вместо распределителя Р125, распределителей 30.3706-83 (без вакуум-корректора, с октан-корректором (монетка)), или 38.3706-01 / 30.3706-01 (с вакуум-корректором) благотворно сказывается на поведении мотора.
Как видно из приведённой таблицы, трамблеров есть два вида, с коротким валом и с длинным. Если же случилось так, что вам достался трамблер с длинным валом а блок у вас «низкий», тогда можно установить толстую алюминиевую шайбу.
Трамблер Р125, у которого отличается характеристика центробежного регулятора (см рис.) и отсутствует вакуумный регулятор, вместо него установлен ручной октан-корректор, можно использовать установив на него пружины центробежного регулятора от трамблеров 38.3706 / 38.3706-01 /30.3706-01 / 30.3706-83, или весь центробежный регулятор в сборе. Если автомобиль будет эксплуатироваться на средних и высоких нагрузках чаще чем на малых вакуумный корректор, отсутствующий на данном трамблере конструктивно, не сыграет сколько-нибудь существенной роли.
В бесконтактной системе зажигания роль контактной группы играет датчик холла (или в некоторых аналогах инфракрасный оптический датчик, встречаются так же индуктивные датчики).
Сигнал от датчика поступает на электронный коммутатор который запитывает катушку зажигания.
При такой схеме энергия искры выше, двигатель работает стабильней, и пропадает необходимость в периодической регулировке.
Мы избавились от самого проблемного узла. Теперь можно долго и счастливо ездить и не парится. Но в системе по-прежнему осталась одна катушка зажигания на 4 цилиндра, которая еле успевает заряжаться на высоких оборотах, и разносчик искры, который изнашивается, искрит, создаёт дополнительное сопротивление, и, в конце концов, пробивает изоляцию крышки распределителя на корпус. Двигатель троит, особенно в сырую погоду, свечи закидывает, на холостых оборотах глохнет, в общем, все как было с контактной системой.
Эти узлы при больших пробегах изнашиваются и разрушаются, нарушая работу системы зажигания, делая не возможной стабильную работу двигателя точную настройку системы зажигания, а значит и двигателя в целом.
Эту проблему можно решить на корню. А именно, установив полностью электронное, двухконтурное бесконтактное зажигание, построенное на модернизированной шторке датчика холла, двухканальном коммутаторе, и двухконтурной катушке зажигания 2111.
Справедливости ради нужно сказать, что можно обойтись и без перехода на двухконтурную систему. Ведь при своевременном обслуживании и замене узлов система работает достаточно приемлемо. Разница в поведении автомобиля, при замене одноконтурной системы зажигания на двухконтурную, очевидно заметна лишь при плохом состоянии одноконтурной системы.
В то же время, нельзя не отметить преимущество бесконтактной системы зажигания — большая энергия искры. За счёт того что в БСЗ катушек две, а значит в два раза больше времени на заряд катушки, в два раза меньше нагрузка на эти самые катушки, и, как минимум в два раза, больший искровой зазор, так как искра одновременно проходит через две свечи, что увеличивает пробивное напряжение. Это становится возможным благодаря увеличению времени заряда катушки. Следует иметь ввиду что при переходе на двухконтурную систему зажигания, ввиду использования катушки с большей энергией, и увеличенным искровым зазором (две свечи на одной обмотке, вместо одной) и отсутствия резистора бегунка, следует использовать свечи с резисторами и провода свечей с сопротивлением. Подробнее этот вопрос будет рассмотрен в следующих статьях.
Для перехода на такую систему потребуется:
1. Распределитель зажигания ВАЗ-2101/2103 (в зависимости от того какой у вас блок двигателя) бесконтактный, если у вас он ещё не установлен.
Есть производителя СОАТЭ, есть МЗАТЭ (рекомендую брать МЗАТЭ)
2. Коммутатор двухканальный Астро
Коммутаторы Ромб и Астро более надежные чем аналоги. У коммутаторов АСТРО есть особенности, например не подключен 6 вывод питания датчика Холла. Решение описано в следующей записи.
3. Проводка ВАЗ-2101-2107, М-2141 жгут коммутатора АЭНК, если у вас до этого была установлена контактная система зажигания.
4. Катушка зажигания 2111-3705010
Рекомендую брать BOSH, она стоит в два раза дороже, но это оправдано.
5. Колодка разъема ВАЗ-2110-15, 1118 катушки зажигания 42.3705 АЭНК
6. дополнительный провод с наконечником подобным наконечникам разъёма коммутатора, для подключения к 7 выводу коммутатора.
Шторки датчика холла необходимо изготовить новые (чертёж прилагается), так как двухканальный коммутатор формирует сигналы на 1-ую катушку по фронтам шторок, а на 2-ую по срезам, а не как раньше по одному сигналу от фронта каждой шторки на одну катушку. Либо отрезать две противоположные шторки и припаять их части к оставшимся шторкам. При этом необходимо быть очень точным, каждая шторка должна составлять 90°±5″ (90градусов плюс/минус 5 минут).
В одноконтурной и двухконтурной системе отсутствует односторонняя пульсирующая нагрузка на вал трамблёра, что значительно снижает вибрации и как следствие помехи и не точности в работе системы зажигания, продлевает срок службы подшипника трамблёра, и как следствие сальника – основной причины выхода из строя как электрических так и механических частей трамблёра. Механические части, такие как опорные оси грузиков, поворотная пластина, смазываются местно, и только малым количеством консистентной смазки. Попадание масла через вышедший из строя сальник приводит к вымыванию консистентной смазки и осаждению грязи на обильном слое жидкого масла. Исходя из вышесказанного, а так же из достаточной надёжности вакуумного и центробежного регулятора угла опережения зажигания можно считать бесконтактные одноконтурные и двухконтурные системы зажигания сверх достаточными как для автомобилей ВАЗ классика, так и для многих подобных.
Тем не менее, некоторые идут дальше, и устанавливают целые процессорные блоки управления двигателем. Ввиду высокой стоимости, сложности устройства, и достаточного числа источников рассматривающих этот вопрос в интернете, в данной статье я этот вопрос освещать не буду. Скажу лишь, что в таких процессорных системах форма графика характеристики регулировки УОЗ может быть любой, и меняется по различным параметрам. Это очень важно для двигателей с шатровой камерой сгорания и высокой степенью сжатия, как у современных двигателей. А для двигателей с клиновой камерой сгорания и низкой системой зажигания, как у ВАЗ классики детонация наступает раньше чем оптимальный УОЗ.
Ведь в отличии от качества смеси, УОЗ очень сильно зависит от конструктивных факторов двигателя. Причем оптимальный угол однозначно определяется максимальным моментом двигателя (при условии что топливо уже настроено). Однако сам диапазон допустимых углов невелик и влияние угла на мощность гораздо меньше чем влияние качества смеси. Это влияние в основном определяется конструктивом камеры сгорания двигателя. А именно расстоянием которое фронт пламени проходит от свечи до самого удалённого участка камеры. Например на двигателях с клиновой камерой сгорания (где свеча вкручивается «с боку» (ВАЗ-2101-07; ВАЗ2108(8кл.)), где значения оптимального УОЗ как правило очень велики (35° на 6000об/мин) влияние УОЗ на мощность так же очень велико и составляет около 1% на градус.
Однако, в подобных двигателях УОЗ как правило всегда находится за гранью детонации, т.е. фактором настройки УОЗ в таком двигателе должна выступать детонация а не мощность.
Ввиду этого, стремление к как можно более точному огибанию кривой детонации снизу, на данном типе двигателей, вряд ли даст существенный прирост. Из этого же графика видно, что повышение октанового числа топлива и/или степени сжатия, в некоторых пределах, с последующей корректировкой начального УОЗ, позволит реальному графику УОЗ быть существенно ближе к оптимальному (см. кривую 5 и 4 рис.). Половина графика будет немного ниже оптимального, а вторая половина выше.
Даже у штатного механизма центробежного регулятора, не прибегая к помощи контроллеров и процессоров с датчиками, есть возможность изменить наклоны характеристики УОЗ путем изменения преднатяга первой пружины и свободного хода второй. Изменять жесткость пружин не рекомендуется, ввиду резкого изменения характеристик регулятора. Более того, исправный штатный центробежный регулятор трамблера обладает оптимальной характеристикой для заводской конфигурации мотора. Какие либо изменения требуются только при внесении конструктивных изменений в двигатель. Для штатного же двигателя достаточно заменить пружины, потерявшие жесткость, на новые.
Проверить Жесткость пружины можно в домашних условиях. Достаточно иметь несколько грузов, и штангенциркуль или на крайний случай линейку. Подвешивая на пружину закреплённую вертикально груза и замерять её удлинение.
k = (масса*10) / удлинение в метрах.
Расстояние между опорами пружины 1 – 21,6 мм
Расстояние между опорами пружины 2 – 21,4 мм
Ход штифта в окне — 3,1 мм
Пружина 1 – диаметр 6,3 мм, Длина 22,5 мм, Жесткость 350 г/мм
Пружина 2 – диаметр 5,4 мм, Длина 24 мм, Жесткость 460 г/мм
Каждый сам должен решить какая система ему подходит исходя из поставленных задач, исходных параметров (состояние автомобиля в целом, состояние двигателя, состояния системы зажигания, пробегов совершаемых автомобилем за год, стоимости автомобиля и его рентабельности), и возможности и желания автолюбителя заниматься данными переделками.
Мой личный выбор тоже не однозначен, на двух моих автомобилях ВАЗ-2101 установлены разные системы зажигания. На первом автомобиле установлена бесконтактная одноконтурная система зажигания, и в ближайшее время будет установлена двухконтурная. А на втором автомобиле установлен почти заводской вариант. Почему почти. Потому что вместо распределителя Р125, применён собранный из Р125 и 38.3706 аналог 30.3706-83, т.е. распределитель с центробежным регулятором УОЗ и ручным октан-корректором, без вакуумного регулятора. Оба двигателя работают исправно и приемлемо.
Данная статья лишь попытка поместить основные моменты и тезисы в одном месте. Несмотря на кажущуюся легкость, эта статья далась тяжело. Поэтому прошу отнестись с пониманием к возможным огрехам.
В следующих статьях постараюсь разобрать подробней все то чему здесь не было уделено должного внимания.
Источники:
1. Статья «Устройство контактной системы зажигания.»: systemsauto.ru/fire/contact.html
2. Интернет версия журнала «За Рулём», «Зажигательная физика — опережение, трамблер и УОЗ.»: www.zr.ru/content/article…-vystavit-zazhiganie-uoz/
3. Статья с DRIVE2, WerWolf-DVS, Евгений Травников, «Двухконтурное зажигание» www.drive2.ru/l/288230376153184012/
4. Статья с DRIVE2, Alex Hrabovy, «Тонкая настройка зажигания: немного об УОЗ.»:
www.drive2.ru/l/2352842/
5. Статья «Зажигание без секретов» www.autoelite.ru/articles/zajiganiesix.php
6. «Автомобили «Жигули» моделей ВАЗ-2101-2102-21011-21013. Устройствои ремонт» В.А.Вершигора, издание второе, Москва, «Транспорт» 1990.
7. «Автомобили «Жигули» моделей ВАЗ-2103-2106. Устройствои ремонт» В.А.Вершигора, производственное издание, Москва, «Транспорт» 1986.
8. «Каталог деталей легкового автомобиля «Жигули» (моделей ВАЗ-2101, ВАЗ-2102, ВАЗ-2103).» М., Машиностроение, 1976.
9. ¬«-/————/-(-/——-/-ВАЗ-21011-/——/-)-/———/-.» 1977.
10. «Каталог деталей автомобиля ВАЗ-2105». 1985.
11. «Автомобили мира 160 регулировочных параметров.» Москва «ВТУЗ», 1995.
12. «Устройство и эксплуатация автомобилей «Жигули» и «Москвич».» Издание третье. Москва. Издательство ДОСААФ СССР 1987.
13. «Мой автомобиль «Жигули.» Издание второе. Москва «Транспорт», 1980.
14. Журнал «Сделай сам.» «Советы автолюбителям» 10’89. И.С.Туревский. Издательство «Знание» Москва.
15.
Что такое коммутатор в машине?
Что такое коммутатор в машине?
Этим термином называют устройство, отвечающее за появление искры. Искра возникает в блоке зажигания, а коммутатор в автомобиле — блок, координирующий этот процесс. Система зажигания делится на две составляющие — контрольный блок и блок, где происходит искровой разряд. Управляющая система контролирует момент появления искры, а исполняющий блок занимается ее образованием.
Для чего нужен коммутатор зажигания?
Транзистор снижает нагрузку на прерыватель. Сила тока при этом многократно увеличивается. Система работает надежнее — без перебоев на повышенных оборотах, а значит, и на больших скоростях. Увеличилась степень сжатия силового агрегата. Характеристики зажигания улучшились благодаря устройствам, работающим как на транзисторной, так и на тиристорной схемах.
Поэтому батарейное зажигание оказалось полностью вытеснено, хотя до некоторого времени было доминантом. Кроме того, инновации позволили отказаться от контактных прерывателей.
Принцип работы коммутатора системы зажигания
Назначение коммутатора в системе зажигания — управление напряжением, которое проходит по сигналам, поступающим с ЭБУ. При вращении коленвала распределительный датчик создает импульсы, которые поступают на переключатель. Он формирует импульсы в катушке зажигания (первичная электрообмотка). Потом он появляется во вторичной электрообмотке. Напряжение поступает на основной распределительный контакт, потом по проводке идет на свечи, образующие искру.
Каким может быть коммутатор в автомобиле?
Современные коммутаторы эффективны и надежны благодаря микропроцессорам. Сейчас в магазинах продают разные модели. Все коммутаторы можно поделить на:
Датчики сыграли роль в улучшении процесса образования искры — перебои прекратились, погрешность воспламенения горючего в правом цилиндре уменьшилась. Проблема зависимости угла опережения от частоты оборотов двигателя осталась, но и она была решена при помощи микроконтроллерной системы. Устройства, в которые она интегрирована, получают сигнал с датчика на вход Х1. Здесь его обработкой занимается микроконтроллер, определяющий момент активации и деактивации катушки.
Как определить неисправность коммутатора в машине?
Выявить поломки у устройств нового типа несколько сложнее, чем у одноконтактных. Лучше отвезти машину в СТО. Признаки поломок таковы:
Для проверки используют вольтметр — при включенном зажигании его стрелка должна располагаться посередине шкалы. Когда питание перестает поступать, она отклоняется в правую сторону. Если все происходит так, прибор находится в рабочем состоянии.
Если вольтметра нет, проверяют узел при помощи сигнальной лампочки. Один из проводов подсоединяется к массе, второй — к первой коммутаторной клемме. Если устройство рабочее, лампочка загорится.
Принцип работы коммутатора. Где находится коммутатор. Что такое коммутатор в автомобиле
Коммутатор – это электронный компонент для обеспечения работы бесконтактной системы зажигания. Она является переходной между контактной и микропроцессорной. Последняя, наиболее совершенная, позволяет управлять моментом при помощи данных, считываемых с датчиков – кислорода, скорости, оборотов двигателя и других. Но на дорогах все еще немало автомобилей, в которых установлены и контактные прерыватели, и бесконтактные. Поэтому для обслуживания и диагностики нужно знать назначение всех элементов, а также методы поиска неисправностей и их основные признаки. Перед тем как проверить коммутатор, внимательно изучите все детали.
Бесконтактная система зажигания
Всего существует три огромные группы систем – контактная, бесконтактная, микропроцессорная. Первая делится на две подгруппы – контактная и с применением транзистора, работающего в режиме ключа. В конструкции бесконтактной системы зажигания тоже применяются транзисторы. Использоваться активно такая схема стала в начале 80-х годов прошлого века. И она имеет ряд преимуществ, о которых будет рассказано несколько ниже. Схема коммутатора несложная, она может быть реализована как на транзисторах, так и на контроллере.
Но у бесконтактной системы зажигания имеется и много недостатков, если сравнивать ее с микропроцессорной. Последняя позволяет контролировать практически все параметры двигателя. БСЗ делать это не позволяет, также не может она нормально использоваться на инжекторных моторах. Причина устаревания бесконтактной системы заключается не только в развитии электроники и автомобилестроения, но и в принятии жестких мер по обеспечению экологичности двигателей внутреннего сгорания. К сожалению, уменьшить количество вредных веществ в выхлопе позволяет только микропроцессорное управление.
Ремонт и замена коммутатора
Рано или поздно, как и любой механизм, коммутаторы системы зажигания тоже выходят из строя. И здесь совершенно неважно, какой именно прерыватель был установлен на автомобиле — ремонту эти узлы, как правило, не подлежат. Конечно, если у вас есть определенные навыки в электронике и радиотехнике, то перепаять вышедшую из строя деталь коммутатора будет совсем несложно.
Но, как показывает практика, гораздо меньше мороки, купить новый прерыватель, и установить его. Дело в том, что перепаянные выключатели крайне ненадежны, и могут подвести в самое неподходящее время.
Поэтому простой совет:
Ниже несколько советов, где и какие коммутаторы лучше покупать. За основу возьмем ситуацию, когда нужен бесконтактный выключатель.
Основные элементы системы
Конечно, первыми стоит указать свечи зажигания. Они установлены в головке блока цилиндров, электроды выходят с внутренней части. Это те элементы, которые позволяют воспламенить топливовоздушную смесь. Но с помощью одних только свечей двигатель работать не сможет. Необходимо контролировать положение коленчатого вала, чтобы знать, в каком положении находятся поршни в цилиндрах.
Для этой цели используется индуктивный датчик, работающий на эффекте Холла. Он входит в конструкцию другого элемента – распределителя зажигания. Датчик выдает импульс, который поступает на коммутатор. Это устройство позволяет слабый сигнал усилить до напряжения в 12 Вольт, чтобы затем подать его на катушку. Катушка – не что иное, как простой трансформатор (повышающий). У него вторичная обмотка имеет большее число витков, нежели первичная. За счет этого происходит повышение напряжения и уменьшение силы тока. Напряжение в БСЗ на свечи подается при значении 30-35 кВ (в зависимости от модели автомобиля).
Виды коммутаторов
При обзоре основных типов коммутаторов необходимо упомянуть то, что современные системы наделены рядом существенных преимуществ, благодаря которым эти устройства получили повышенную эффективность и надёжность. Достичь таких показателей удалось применением в конструкции микропроцессорных узлов. Сегодня автомобильный рынок предлагает самые различные модели, в число которых входят двухканальные и многоканальные коммутаторы. В зависимости от используемых в конструкции деталей, данные устройства делятся на несколько типов:
Транзисторные. В них используется контактная система, что снижает срок их службы в виду быстрого износа элементов из-за обгорания. Энергия накапливается в электромагнитном поле катушки.
Тиристорные. Главным отличием от первого вида является то, что в этих устройствах создание необходимой силы тока происходит в конденсаторе. При включении системы, происходит подключение заряженного конденсатора к обмотке катушки. Внутри их происходит разряжение, которое приводит к возникновению искры на свече.
Гибридные. Этот вид коммутаторов пользуется хорошей популярностью. Он представляет собой тандем нескольких вышеописанных типов. Данное конструктивное решение позволяет повысить эффективность и свести к минимуму недостатки.
Бесконтактные устройства считаются наиболее эффективными системами. Этот вид представляет самые современные коммутаторы, которые значительно превосходят по параметрам другие виды. В их конструкции используются инфракрасные электронные датчики. Отсутствие контактного способа зажигания обеспечивает длительный ресурс работы, так как нет сегментов, на поверхности которых накапливается нагар. На отечественных автомобилях эта система зажигания была впервые представлена на моделях ВАЗ-2108.
Чем БСЗ лучше контактной?
Внимательно прочитав предыдущий раздел, можно увидеть, что в системе применен индуктивный бесконтактный датчик Холла. Преимущество очевидно – нет трения и коммутации. Для сравнения обратите внимание на контактную систему. В ней прерыватель коммутирует напряжение, величина которого равна 12 Вольт. Как ни крути, но металлические контакты все время соприкасаются друг с другом, постепенно стираются, покрываются нагаром.
По этим причинам необходимо постоянно следить за прерывателем, регулировать зазор, проводить своевременную замену. БСЗ лишена этих недостатков, поэтому без стороннего вмешательства система работает значительно дольше. Датчик Холла выходит из строя очень редко, как и коммутатор. Это повышает надежность системы, но требуется и соблюдать меры предосторожности, в частности, соединение коммутатора с кузовом должно быть максимально плотным, чтобы обеспечить эффективный теплообмен. Кроме того, БСЗ позволяет улучшить работу двигателя, увеличить, хоть и незначительно, его мощность, наряду с повышением надежности.
Модели, конструкция и характеристика коммутаторов ВАЗ
Используемые на автомобилях ВАЗ электронные коммутаторы делятся на две большие группы:
Устройство современного коммутатора ВАЗ Типовая схема подключения электронного коммутатора
Наиболее просто устроены транзисторные коммутаторы, которые были исторически первыми (они пришли на смену контактно-транзисторных устройств, широко использовавшихся на автомобилях ВАЗ «Классика»). В сущности, это электронный ключ, дополненный усилителем сигнала от датчика импульсов, а также элементами защиты и температурной компенсации. Ключ построен на одном мощном транзисторе, который управляется одним или двумя транзисторами, усиливающими и изменяющими сигнал от датчика Холла. В качестве элементов защиты могут выступать включенные в схему стабилитроны (предотвращают скачки напряжения), тиристоры (отключающие коммутатор или его отдельные элементы в аварийных режимах) и другие детали. А элементы температурной компенсации (цепочки резисторов и конденсаторов) обеспечивают постоянство режимов работы полупроводниковых приборов во всем допустимом температурном диапазоне.
Работает транзисторный коммутатор довольно просто. Пока сигнал от датчика Холла отсутствует, электронный ключ открыт и по первичной обмотке катушки течет постоянный ток — в данный момент во вторичной обмотке никакого тока нет. Когда от датчика поступает сигнал, ключ закрывается, прерывая ток в первичной обмотке. Из-за наличия индуктивности ток в первичной обмотке падает до нулевого значения не мгновенно, а в течение какого-то периода (доли секунды), возникает явление электромагнитной индукции — вследствие этого эффекта во вторичной обмотке тоже возникает переменный ток высокого напряжения. Данный ток через трамблер поступает на свечу зажигания, где происходит искрообразование и воспламенение горючей смеси. В последующий момент через первичную обмотку вновь протекает постоянный ток, поэтому во вторичной обмотке ток вновь исчезает. Затем описанные процессы повторяются вновь до 200-300 раз в секунду.
Как работает коммутатор
По сути, коммутатор – это простой усилитель сигнала. Можно сравнить даже со сборкой Дарлингтона, которая используется в микроконтроллерной технике для преобразования слабого сигнала с порта выхода до необходимого уровня. Основа этой сборки – полевые транзисторы, работающие в режиме ключа. На них подается рабочее напряжение, на управляющий вывод поступает сигнал, который усиливается и снимается с коллектора.
Коммутатор зажигания имеет практически аналогичную схему работы. Только используется сигнал с датчика Холла. Он имеет три вывода – управление, общий, плюс питания. При появлении в области датчика металлической пластины происходит генерация тока, который подается на вход коммутатора. Далее происходит усиление сигнала, а также подача его на первичную обмотку катушки. Питание всей системы происходит только лишь после включения зажигания (после поворота ключа).
Что такое коммутатор в автомобиле?
Длительная физическая жизнь автомобиля при его быстром моральном старении, в который раз заставляет говорить о конструктивных решениях, потерявших свою актуальность в современном автостроении, но присутствующих во все еще колесящих по дорогам машинах.
К одному из подобных решений относится и автомобильный коммутатор, в свое время перевернувший автомобильный мир. Вот что такое и для чего нужен коммутатор в автомобиле и разберем в нашей статье.
Особенности функционирования коммутатора зажигания
Еще первые автомобили оборудовались розжигом горючей смеси, в основе которого лежала система батарейного зажигания, а особенность работы заключалась в использовании принципа самоиндукции. Надо отметить, что, несмотря на все свои достоинства и недостатки, подобная схема достаточно длительное время применялась, пока не появилась совершенно новая элементная база.
В основу наименее сложного решения легла простая транзисторная схема, осуществляющая управление токами, которые протекают через катушку зажигания. В результате возникло устройство, названное электронным коммутатором напряжения. Если сравнивать с первоисточником, то главный принцип остался прежним, основанным на явлении электромагнитной индукции.
Однако в качестве электронных ключей стали использоваться транзисторы, уменьшающие нагрузку на контактах прерывателя напряжения с одновременным увеличением силы тока, которая протекает через катушечную обмотку.
• Возросла надежность функционирования системы зажигания в целом;
• Возникли гарантии ее работоспособности при значительных оборотах мотора и соответственно при высоких скоростях;
• Появилась возможность увеличения степени сжатия у двигателей.
Дальнейшее развитие коммутатора системы зажигания
Вне зависимости от того, основана ли схема коммутатора на работе транзисторов или тиристоров, ее ключевое преимущество – существенное улучшение параметрических характеристик зажигания. В результате произошло полное вытеснение доминировавшего до определенного момента времени батарейного зажигания. В процессе развития новой схемы удалось отказаться от контактных прерывателей напряжения, на смену которым пришли модификации, оснащенные бесконтактными датчиками, например, датчиком Холла.
Главный принцип, закладываемый в систему зажигания, увеличение ее надежности с одновременным ростом эффективности функционирования. В результате совершенствования электронных компонентов, управляющие блоки стали микропроцессорными, они обрабатывают сигналы, исходящие сразу от нескольких датчиков, что существенно улучшает качество управления процессом зажигания.
Вследствие чего в системы стали вводится сначала двухканальные коммутаторы, а позже стали появляться системы, располагающие индивидуальной катушкой и коммутирующим устройством для каждой свечи зажигания.
Развитие конструкции дает возможность добиться:
• Получения более мощной искры;
• Вывода из конструкции части механических устройств, снижающих устойчивость устройства к поломкам;
• Исключения потерь, возникающих в трамблере, в связи с его выводом из конструкции;
• Стабильности искрообразования на холостом ходу;
• Улучшения запуска при сниженной температуре окружающего воздуха;
• Понижения топливного расхода.
В целом введение коммутаторов в конструкцию системы зажигания отразилось на увеличении надежности автомобилей и на стабильности их работы.
Какие признаки свидетельствуют о выходе коммутатора из строя?
С вводом коммутатора в конструкцию усложнился процесс диагностирования возникающих неполадок, связанных с отсутствием нормального пуска мотора. В большинстве своем лишь обращение в специализированную мастерскую позволяет правильно идентифицировать поломку, которая выражается:
Основные элементы коммутатора
Схема коммутатора достаточно простая, но самостоятельное изготовление этого блока бессмысленно, так как готовый вариант купить окажется намного проще. Монтаж должен выполняться максимально грамотно, иначе работа устройства окажется неправильной. Кроме того, при использовании транзисторов нужно тщательно выбирать их по параметрам, а для этого необходимо иметь качественную измерительную аппаратуру. К сожалению, у двух одинаковых полупроводников разброс характеристик может быть очень большим. А это влияет на работу устройства.
Коммутатор ВАЗ, имеющий обозначение 76.3734, состоит из одного основного элемента – контроллера L497. Он создан специально для использования в бесконтактных системах зажигания. Отечественный аналог этого контроллера — КР1055ХП2. Параметры у них практически идентичные, что позволяет использовать любой из контроллеров. Кроме того, эта микросхема позволяет провести подключение тахометра, расположенного на приборной панели автомобиля. Но можно применить и более простую схему, которая представляет собой усилительный блок из двух каскадов. Правда, надежность такого устройства на порядок ниже.
Диагностиканеисправностей коммутатора
В 1991 году появились первые отечественные автомобили, конструкция которых, включала коммутатор зажигания. Это новое техническое решение позволило значительно повысить эффективность системы и улучшить общие показатели КПД. Несмотря на то что первыми серийными моделями, имеющими модернизированную систему пуска мотора, были ВАЗ 2108, коммутаторы устанавливают и на более поздние экземпляры, выпущенные при Советском Союзе. Поскольку конструкция классических автомобилей не предусматривает наличия такого механизма, это усложняет процедуру поиска неисправностей при их возникновении. В большинстве случае для ремонта требуется специальное оборудование. Из-за высокой цены, покупать его для разовых проверок нет смысла. Основными признаками поломок коммутатора могут быть:
Подключение коммутатора
Случаи бывают разными, не исключено, что придется вам менять проводку. Поэтому потребуется принимать во внимание назначение всех выводов на штекере коммутатора. Это позволит правильно провести подключение, причем риска вывести его из строя не будет. Первый вывод коммутатора – это выход. Другими словами, с него снимается усиленный сигнал. Его нужно соединять с выводом катушки «К». Второй контакт соединяется с массой – минусом аккумуляторной батареи.
Все три провода от датчика Холла идут на коммутатор ВАЗ. Причем сигнальный провод соединяется с шестым выводом коммутатора. Пятый – это вывод для питания (на нем напряжение стабильно 12 Вольт). Третий вывод коммутатора – масса (минус питания). Третий соединен внутри блока со вторым. А вот между четвертым, на который подается питание от АКБ, и пятым имеется постоянное сопротивление и стабилизатор напряжения.
Существующие разновидности коммутаторов
Различают два основных типа устройств: AC CDI и DC CDI. Первые коммутаторы небольшие и простые, в их схеме используется высоковольтный генератор. Вторые более распространены, снабжены четырьмя контактными группами с минусом и плюсом, а также отдельными выходами на катушку и датчик Холла. Но последние функционируют только при наличии высокого напряжения, подведённого с внешнего источника.
Коммутаторы также принято классифицировать, согласно функциональным особенностям:
Как осуществить проверку
Ничего сложного нет в этой процедуре. Самый простой способ – это использовать заведомо исправный узел, так как проверить коммутатор таким образом можно буквально за считанные минуты. Но если такового нет, а нужно определить точно, неисправность в катушке либо же в коммутаторе, разумнее использовать другие способы. Потребуется простая лампа накаливания. Если не знаете, где взять ее, то выкрутите из плафона освещения салона либо же из габаритных огней.
Один вывод лампы соединяете с минусом аккумуляторной батареи. Второй подключаете к выводу «1» коммутатора. Это тот самый вывод, с которого снимается усиленный сигнал. Если лампа загорается, то устройство исправно. Более совершенный метод проверки осуществляется при помощи осциллографа. На экране можно видеть величину и форму сигнала, а также сравнить его с эталонным.
Признаки неисправности коммутатора как проверить коммутатор своими силами.
Назначение и особенности конструкции коммутатора.
Коммутатор – это один из элементов электрического оборудования автомобиля. Его задача
– обеспечение нормальной работы бесконтактной системы зажигания. Крепления узла производится в подкапотном пространстве.
надежностью, способностью выдерживать серьезные вибрации и ударные нагрузки. Это очень важно, ведь в корпусе коммутатора находятся чувствительная к воздействиям электроника.
В основе коммутатора ВАЗ
– стандартная микросхема L 497, которая производит управление транзистором «N-P-N» типа.
– возможность программирования со стороны пользователя и установка необходимого коэффициента задержки. От корректности этого показателя напрямую зависит запуск холодного двигателя.
Благодаря четкой настройке
, можно ускорить частоту вращения коленчатого вала (исключив при этом провалы в работе) и гарантировать качественную тягу силового узла.
К основным параметрам устройства коммутатора можно отнести:
Диапазон напряжений – от 6 до 16 Вольт; рабочий уровень напряжения – 13,5 Вольт; обеспечение бесперебойной искры при вращении коленвала в диапазоне от 20 до 7000 оборотов; ток коммутации – от 7,5 до 8,5 А.
Признаки неисправности коммутатора.
Одним из главных симптомов неисправности коммутатора — потеря искры
. Двигатель плохо заводится и время от времени глохнет, появляются перебои в работе.
Но не стоит торопиться с заменой
— важно убедиться в причине, ведь
потеря искры может произойти по целому ряду причин
– выходу из строя датчика Холла, разрыве ремня ГРМ, неисправности катушки зажигания, плохому контакту в крышке распределителя, проблемами в проводке и так далее.
Если диагностика остальных узлов не дала результатов
, то можно переходить к нашему «герою». Но как проверить коммутатор, ведь устройство имеет весьма сложную конструкцию?
Как проверить коммутатор, своими силами.
Большинство автолюбителей не морочат голову с диагностикой и просто ставят новый узел. Такой способ имеет свои плюсы.
, не нужно тратить время на проверку – достаточно установить новую деталь.
, можно сразу определить, в ней причина или нет. На самом деле бояться работы не стоит, ведь проверка коммутатора занимает несколько минут.
Итак, для выполнения работ в домашних условиях хватит контрольной лампы (номинальное напряжение должно быть 12 Вольт) и стандартного набора ключей.
С их помощью можно убедиться в наличии или отсутствии импульсов, а в дальнейшем принять решение об исправности самого устройства.
Алгоритм действий по проверке коммутатора:
Для начала выполнения работ желательно отключить АКБ, что бы случайно не замкнуть проводки, которые вы будите откручивать.
С помощью ключа на «восемь» выкручивайте гайку и снимите проводок с катушку зажигания с маркировкой «К». Этот провод легко распознать – он имеет коричневатый цвет и направляется к зажиму под маркировкой один на коммутаторе;
Подключайте этот провод через контрольную лампочку к зажиму «К» на катушке зажигания, а далее подсоединяйте аккумулятор;
Включайте стартер двигателя и наблюдайте за действиями лампы. Если она мигает, то коммутатор исправен. Если же лампочка не подает никаких признаков жизни, то единственный выход – это замена устройства.
При наличии сомнений в исправности детали, проверка должна производиться на специальном стенде (такой всегда есть на СТО).
В этом случае можно не только определить факт работоспособности изделия, но и измерить продолжительность импульсов.
При появлении первых подозрений не стоит сразу же менять коммутатор или тратить деньги на мастера. Вы вполне способны справиться с работой своими руками.
Тем более, теперь вы знаете, как проверить коммутатор на ВАЗ 2109 и других моделях отечественной марки. Остается выделить время и подготовить минимальный набор инструментов. Удачной дороги и конечно же без поломок.
Настройка зажигания
При настройке зажигания вам потребуется сделать самое главное – установить валы по меткам, чтобы газораспределение функционировало синхронно с работой поршневой группы. Это первое, что следует сделать перед тем как начать регулировку зажигания. Стоит заметить, что особых трудностей при настройке возникнуть не должно, особенно на автомобилях ВАЗ 2108-21099. Все дело в том, что распределитель зажигания на двигатели этих машин установить можно только в одном положении. Причем коммутатор зажигания при данной процедуре не подвергается никаким настройкам, так как их у него нет.
Корпус трамблера вращается вокруг своей оси, чтобы производить более точную регулировку. И этого оказывается достаточно. Чтобы точно установить момент, можно использовать простейшую схему, в качестве индикатора используется в ней простой светодиод. Датчик Холла отключается от системы, на его минусовой вывод подается плюс питания. Между «+» и сигнальным включается светодиод, для снижения напряжения последовательно с ним включается сопротивление 2 кОм. А вот плюс датчика Холла соединяется с массой. Теперь остается только медленно вращать корпус распределителя. Момент, когда засветится диод, будет являться искомым.
Как определить неисправность коммутатора зажигания
Введение в конструкцию автомобиля коммутатора зажигания, особенно на отечественных авто семейства ВАЗ, позволило повысить их надежность. И хотя первым серийным автомобилем с электронной системой зажигания был ВАЗ 2108, подобные устройства стали ставиться на многих других машинах, в первую очередь на классику. Однако использование такого достаточно сложного изделия привело к тому, что найти возникающую неисправность, а также проверить и отремонтировать коммутатор стало возможным по большей части только в условиях специализированных центров. Внешними признаками, свидетельствующими, что появилась неисправность, могут быть:
Самый простой способ выявить неисправность и проверить коммутатор, как уже отмечено, – установить заведомо исправный. Из-за достаточно низкого качества коммутаторов, поступающих на комплектацию автомобилей семейства ВАЗ, в том числе и ВАЗ 2108, водителям приходится возить с собой дополнительные коммутаторы для замены отказавшего. Однако существует и косвенный принцип оценки, позволяющий проверить работоспособность изделия и выявить его неисправность.
Для этого можно воспользоваться показаниями вольтметра в комбинации прибора. Надо включить зажигание, при этом стрелка установится посередине шкалы, а немного погодя качнется вправо (из-за отключения питания катушки при неработающем двигателе). Такое поведение стрелки свидетельствует, что неисправность в коммутаторе отсутствует. В том случае, когда вольтметра нет, чтобы проверить зажигание, потребуется контрольная лампа. Один ее конец присоединяется на массу, другой – к выходу катушки, соединенному с клеммой 1 коммутатора. Если включить зажигание, то при исправном коммутаторе через некоторое время лампа станет гореть ярче.
Однако, в некоторых случаях, неисправность зажигания не связана с отказом коммутатора. Надо проверить состояние проводов, в первую очередь контакт с массой и состояние разъемов. Также необходимо проверить датчик Холла.
Появление в конструкции автомобиля, в том числе и отечественного ВАЗ 2108, коммутатора напряжения, явилось закономерным результатом развития системы зажигания. Дальнейшим ее улучшением стало использование сначала двухканальных, а затем многоканальных коммутаторов для повышения эффективности работы.
Выводы
Много преимуществ дает такой простой узел в бесконтактной системе зажигания, как коммутатор. Это и повышение мощности, пусть даже незначительное, и уменьшение расхода топлива, и значительное улучшение двигателя с точки зрения надежности. А главное – отпадает необходимость в постоянном контроле и своевременной настройке системы. Современному водителю не хочется заниматься ремонтом автомобиля, ему нужно средство передвижения. Причем надежное, которое не подведет в самый ответственный момент. Независимо от того, какой коммутатор используется в БСЗ, эффективность у него намного выше, нежели у контактного прерывателя.
Для чего предназначен коммутатор
Эти приборы широко используются в различных отраслях, а также устанавливаются на транспортные средства в качестве перераспределителей, выключателей или переключателей.
Принцип действия коммутатора такой же, что и у электронных, электромеханических, а также электронно-лучевых приборов.
Назначение коммутатора состоит в том, чтобы управлять токами катушки зажигания, опираясь на сигналы синхронизационного датчика.
В транспортном средстве цепь, где находится коммутатор, выполняет функцию тестировщика узлов систем зажигания, автоматическим путем во время переключения топливной системы с бензина на газ регулирует угол опережения зажигания и многое другое.
Типы коммутаторов
Из всего разнообразия данного вида приборов для авто и мототехники предназначены следующие:
Коммутаторы DC-типа являются самыми применяемыми из-за легкого подключения, они имеют на корпусе лишь четыре контакта: датчик Холла, минус, плюс, катушка зажигания.
Данные приборы имеют широкий модельный ряд:
Коммутаторы АС-типа отличаются от первых тем, что им не нужно постоянное наличие напряжения, и подключаются они несколько сложнее. Также они имеют очень маленькие размеры и, следовательно, более простую конструкцию. В силу этого они не обладают ограничителем максимального числа оборотов, что снижает безопасность использования техники.
Коммутаторы-катушки представляют собой самый интересный, слабоизученный и малораспространенный вид. Они соединяют в себе катушку зажигания и коммутирующий элемент, а также не оснащены датчиком Холла.
Принцип их действия заключается в прерывании тока, который протекает через высоковольтный трансформатор с низковольтной намоткой-катушкой. Само прерывание осуществляется контактным выключателем, что приводится в действие с помощью вала распределителя зажигания.
Система с механическим прерывателем имеет следующие недостатки:
Устранение этих недостатков стало возможным с появлением высоковольтных транзисторов высокой мощности и созданием бесконтактных систем электронного зажигания.
Некоторые водители пытаются улучшить технические характеристики транспортного средства путем замены контактной системы зажигания бесконтактной от новой модели. Это затратно и трудоемко, ведь требуется поменять систему зажигания полностью и приобрести электронный коммутатор. Кроме того, не всегда удается найти подходящий к старому новый вариант коммутации зажигания.
Несмотря на это, даже если между катушкой зажигания и контактным прерывателем подключить простой коммутатор на мощном транзисторе, можно заметно повысить качество системы контактного зажигания автомобиля: