Зажигание на мотоцикл

Катушка зажигания

Катушка зажигания У этого термина существуют и другие значения, см. Катушка (значения).

Катушка системы зажигания двигателя — элемент системы зажигания, который служит для преобразования низковольтного напряжения, поступающего от аккумуляторной батареи или генератора, в высоковольтное.

Основная функция катушки зажигания — генерация высоковольтного электрического импульса на свече зажигания.

Устройство

Контактная батарейная система зажигания

Катушка зажигания представляет собой высоковольтный импульсный повышающий трансформатор (упрощённая катушка Румкорфа) системы зажигания ДВС, первичная обмотка которого имеет сравнительно небольшое количество витков толстого провода и рассчитана на импульсы низкого напряжения, например 12 вольт (6 вольт на старых автомобилях и мотоциклах), вторичная обмотка выполнена из тонкого провода с большим количеством витков, благодаря чему во вторичной обмотке создаётся высокое импульсное выходное напряжение до 25 000 — 35 000 вольт по формуле: напряжение = индукция в витке × количество витков. Высокое напряжение от катушки зажигания с помощью высоковольтного кабеля подаётся на распределитель (трамблер), от него с помощью высоковольтных кабелей напряжение распределяется по свечам зажигания. Высокое напряжение обеспечивает искру между электродами свечи, тем самым воспламеняя топливо-воздушную смесь.

Раньше катушки зажигания делали с незамкнутым магнитопроводом, в настоящее время появились трансформаторы зажигания с замкнутым магнитопроводом.

Принцип действия

Двухискровая катушка зажигания на лодочном моторе:
1 — катушка зажигания;
2 — высоковольтные провода;
3 — свечи зажигания.Схема включения двухискровой катушки зажигания.

Через первичную обмотку катушки зажигания протекает постоянный ток. Когда поршень подходит к верхней мёртвой точке, цепь первичной обмотки разрывается размыканием контактов прерывателя (это происходит или механическим путём, когда контакты размыкаются кулачком на валу, или с помощью электронных (транзисторных или тиристорных) ключей, в которых управляющий импульс формируется электронной схемой (контактной или бесконтактной, положение коленчатого вала определяется с помощью датчика Холла, индуктивного или иного датчика).

Согласно закону электромагнитной индукции, ЭДС, индуцируемая изменением силы тока в соседнем контуре, равна

E = − L 12 d I d t {\displaystyle {\mathcal {E}}=-L_{12}{\frac {dI}{dt}}} ,

учитывая мгновенное изменение силы тока (одномоментное размыкание), следовательно, большое значение производной, а также взаимную индукцию обмоток L 12 ∝ N 1 N 2 {\displaystyle L_{12}\propto N_{1}N_{2}} , где N 2 {\displaystyle N_{2}} очень большое число (десятки тысяч витков), во вторичной обмотке наводится импульс э.д.с. амплитудой в десятки киловольт. Высокий потенциал от катушки передаётся на свечи с помощью высоковольтных проводов (изначально применённых Г. Хонольдом в системе зажигания с магнето), и обеспечивает пробой зазора между электродами свечи зажигания.

На некоторых образцах мото- и автотехники с двухцилиндровыми двигателями (например, мотоциклы «Днепр», мотоциклы «Урал», автомобили «Ока») применяются двухискровые катушки зажигания (искра проскакивает одновременно на двух свечах). Топливо-воздушная смесь воспламеняется только в одном цилиндре, так как в другом проходит такт выпуска и воспламеняться нечему.

В последнее время получили распространение индивидуальные катушки зажигания на каждую свечу (по числу цилиндров).

Добавочное сопротивление

Двигатель автомобиля ГАЗ-63
Под цифрой 18 — катушка зажигания, 17 — добавочное сопротивление.

В ряде случаев последовательно первичной обмотке катушки зажигания включается добавочное сопротивление (или дополнительный резистор). На низких оборотах контакты прерывателя оказываются бо́льшую часть времени в замкнутом состоянии и через обмотку протекает ток, более чем достаточный для насыщения магнитопровода. Избыточный ток бесполезно нагревает катушку.

Спираль дополнительного резистора изготавливается из стального сплава, имеющего высокий температурный коэффициент электрического сопротивления. При прохождении избыточного тока сопротивление спирали увеличивается и сила тока уменьшается, таким образом происходит автоматическое регулирование. На высоких оборотах, когда контакты бо́льшую часть времени разомкнуты, нагрев резистора менее значителен (сопротивление спирали невелико). При запуске двигателя добавочное сопротивление шунтируется контактами реле стартера, тем самым повышается энергия электрической искры на свече зажигания.

Некоторые неопытные водители пытаются (бесполезно или с большим трудом) запустить пусковой рукояткой двигатель при «севшем» аккумуляторе, не зная, что нужно принудительно временно шунтировать добавочный резистор (какой-нибудь проволочкой).

Рабочие характеристики

К рабочим характеристикам катушки зажигания относят:

• Индуктивность первичной обмотки;
• Сопротивление первичной и вторичной обмотки;
• Коэффициент трансформации;
• Энергия искры;
• Напряжение пробоя;
• Количество образующихся искр в минуту.

Индуктивность

Индуктивность характеризует способность катушки накапливать энергию. Измеряется в Гн – генри, единицах измерения, названных в честь американского ученого Дж. Генри. Энергия, которая накапливается в первичной обмотке, пропорциональна индуктивности. Чем выше индуктивность, тем больше энергии может накопить катушка.

Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации показывает, во сколько раз катушка зажигания увеличивает первичное напряжение. На первичную катушку подается напряжение от аккумулятора в 12 В. Когда первичная цепь разрывается, ток в цепи изменяется — от 6-20 ампер, до 0. Изменение тока в катушке приводит к возникновению ЭДС индукции и образованию напряжения в первичной катушке в 300-400 В. Коэффициент трансформации катушки показывает, во сколько раз увеличивается именно это напряжение. Определяется отношением числа витков вторичной катушки к числу витков первичной катушки, или отношением пробивного напряжения свечи к разнице максимально допустимого напряжение между коллектором и эмиттером транзистора и напряжения бортовой сети питания, которые известны из производственных характеристик катушки зажигания и автомобиля.

Сопротивление

В первичной обмотке – 0,25-0,55 Ом. Во вторичной обмотке – 2-25 кОм. Мощность и энергия искры обратно пропорциональны сопротивлению первичной обмотки катушки: чем оно выше, тем ниже мощность и энергия искры.

Энергия искры

Полезная энергия искры расходуется в течение 1,2 мс – время, за которое сгорает воздушно-топливная смесь. Энергия искрового разряда составляет 0,05-0,1 Дж. В свече зажигания искра образуется вследствие явления дугового разряда, когда между двумя электродами, находящимися в газе, происходит электрический пробой. Напряжение на электродах зависит от размера диаметра свечи и его материала, зазора между электродами и от состава воздушно-топливной смеси, давления в камере сгорания и температуры. Во время старта двигателя и разгона автомобиля напряжение на электродах – максимальное, так как свеча не разогрета. При постоянной скорости – напряжение минимально. Чтобы свеча работала эффективно и не давала пропусков, напряжение, генерируемое катушкой, должно быть в 1,5 больше, чем напряжение, необходимое для пробоя зазора.

Напряжение пробоя

В зазоре между электродами свечи зажигания происходит пробой, когда напряжение на электродах становится равным напряжению пробоя. Значение напряжения пробоя зависит от величины зазора между электродами, давления и температуры воздушно-топливной смеси. При первом запуске двигателя напряжение должно быть выше, чтобы произошел пробой и образовалась искра, так как топливо и воздух в камере сгорания холодные.

Расчет числа искрообразований в системе зажигания

Чтобы рассчитать, сколько раз образуется искра в минуту в системе зажигания, нужно знать число оборотов в минуту двигателя и количества цилиндров. N – столько раз образуется искра в минуту. N= (Обороты/мин*число цилиндров) / (количество тактов двигателя 2 или 4). Для 6-цилиндрового двигателя при скорости вращения в 4000 об/мин число искрообразований равно: N=6*4000/4=6 000 раз в минуту.

> См. также

• Катушка Румкорфа

> Примечания

1. А.Г. Ходасевич и Т.И. Ходасевич Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей.. . — М.: Антелком, 2004.

Литература

• Карягин А. В., Соловьёв Г. М., Устройство, обслуживание и правила движения автомобилей. Военное издательство Министерства Обороны Союза ССР, Москва, 1957 год.

• А.Г. Ходасевич и Т.И. Ходасевич Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей. — М.: Антелком, 2004.

Ссылки

• Катушка зажигания — устройство и функции
• Системы зажигания автомобилей — общее устройство и типы
• Катушка зажигания

Для улучшения этой статьи желательно: Проставив сноски, внести более точные указания на источники. Пожалуйста, после исправления проблемы исключите её из списка параметров. После устранения всех недостатков этот шаблон может быть удалён любым участником.

tartor ›
Блог ›
Система зажигания автомобиля.

Основное назначение системы зажигания автомобиля является подача искрового разряда на свечи зажигания в определённый такт работы бензинового двигателя. Для дизельных двигателей под зажиганием понимают момент впрыска топлива в такт сжатия. В некоторых моделях автомобилей система зажигания, а именно ее импульсы подаются на блок управления погружным топливным насосом. Систему зажигания, по мере своего развития, можно разделить на три типа. Контактная система зажигания, импульсы у которой создаются во время работы контактов на разрыв. Бесконтактная система зажигания, управляющие импульсы создаются электронным транзисторным управляющим устройством – коммутатором, (хотя правильно его назвать генератором импульсов). Микропроцессорная система зажигания — это электронное устройство, которое управляет моментом зажигания, а также другими системами автомобиля. Для двухтактных двигателей, без внешнего источника питания используются системы зажигания типа магнето. Основана на принципе создания ЭДС при вращении постоянного магнита в катушке зажигания по заднему фронту импульса.

✔ Устройство системы зажигания

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.

• 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.

• 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. Представляет собой 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.

• 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.

• 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.

• 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 принцип действия классической системы зажигания. При вращении вала привода трамблёра в действие приводятся кулачки, которые «разрывают» подаваемые на первичную обмотку автотрансформатора (бобину) 12 вольт. При пропадании напряжения на трансформаторе, в обмотке появляется ЭДС самоиндукции, соответственно на вторичной обмотке возникает напряжение порядка 30000 вольт. Высокое напряжение подается в распределитель зажигания (бегунок), который вращаясь попеременно подает напряжение на свечи в зависимости от такта работы двигателя внутреннего сгорания. Высокого напряжения достаточно для пробоя искровым разрядом воздушного зазора между электродами свечи зажигания.

Опережение зажигания нужно для более полного сгорания топливной смеси. Из-за того, что топливо сгорает не сразу, поджечь его необходимо немного раньше, до прихода в ВМТ. Момент подачи искры должен быть точно отрегулирован, потому что в ином случае (раннее или позднее зажигание) двигатель потеряет свою мощность, возможна повышенная детонация.

Устройство системы зажигания скутеров

Система зажигания скутера нужна для того, чтобы воспламенять бензин, попадающий в цилиндры. Очень важно, чтобы момент возгорания был выбран точно, иначе скутер не поедет. Воспламенение обеспечивает мощный электрический разряд, выдаваемый свечой зажигания. Для этого требуется напряжение не менее 15 000 Вольт, получить его можно только благодаря катушке зажигания, которая преобразует напряжение, подаваемое аккумулятором. На старых моделях устанавливалось контактное кулачковое зажигание, современные оснащаются бесконтактным, которое показывает себя лучше и практичнее.

Устройство электронного зажигания скутера

Современная система зажигания скутера 4т устроена следующим образом: коммутатор и катушка, являющиеся ее основными элементами, обеспечивают подачу высокого напряжения на свечу зажигания, которая вырабатывает электрический разряд, способный воспламенить топливо. Катушка формирует высокое напряжение благодаря электромагнитной индукции. Коммутатор нужен для распределения напряжения его прерывания в нужный момент. Внутри содержится электронная схема, тиристор и три выхода для проводов. В нужный момент коммутатор подает напряжение или отключает его.

Принцип работы системы зажигания скутера таков: от аккумулятора подается напряжение на катушку, которая часто завязана с коммутатором в одном блоке, коммутатор подает напряжение на свечу, решает, когда его прерывать. Смесь в цилиндрах загорается в нужное время. От того, как настроено и выставлено зажигание, зависит правильность работы двигателя и то, будет ли он вообще заводиться.

Коммутатор

У многих моделей скутеров коммутатор объединен с катушкой, поэтому при выходе из строя одного из устройств приходится менять блок целиком. Стоят такие запчасти недорого.

Внешне коммутатор похож на пластиковый коробок. Внутри находится микросхема, разнообразная электроника, которая ремонту не подлежит. Кроме этого, там имеется тиристор. Задачей этого элемента является прерывание электрического импульса в нужный момент; для этого он имеет три вывода. При попадании тока на один из них тиристор превращается в проводник, а ток перемещается от входного контакта к выходному. При достижении определенного напряжения и спаде тока импульс прерывается, после этого датчик Холла возвращает тиристор в исходное положение, чтобы сигнал поступал вновь на третий вывод. Процесс повторяется всякий раз, как напряжение поступает снова.

Высоковольтную катушку используют для преобразования напряжения 12 Вольт в несколько тысяч, которых будет достаточно для воспламенения смеси бензина и воздуха. Устройство работает по принципу, в основе которого лежит электромагнитная индукция.

Для этого применяется два типа обмотки – первичная и вторичная. Они отличаются по толщине и обе наматываются на металлическое основание. За счет этого между вторичной и первичной обмоткой катушки зажигания образуется магнитное поле, которое способно нагнетать электрический заряд. У первичной обмотки витков намного меньше. Проходя через нее, электрический ток создает индуцируемое по вторичной обмотке магнитное поле напряжение. В результате этого импульса повышается до нескольких тысяч Вольт изначально выдаваемое аккумулятором небольшое напряжение.

После этого электрический импульс подается на свечи при помощи коммутатора. Важно, чтобы это приходилось в точно заданный момент движения поршня в цилиндре. Ток к свече передается по толстому высоковольтному проводу, практически исключающему потерю тока при перемещении.

Свеча зажигания

За воспламенение горючей смеси как в системе зажигания 2 т скутера, так и 4т отвечает свеча. Различают следующие их виды:

1. Холодные.
2. Горячие.

Для правильного выбора необходимо определиться с режимом работы мотора. Холодные свечи имеют короткий изолятор, они могут легко отводить тепло от электродов, в результате чего они почти не нагреваются. Горячие свечи действуют по иному принципу. Изолятор у них длинный, он препятствует быстрому удалению тепла, в результате чего электроды нагреваются. Принципиальной разницы нет, однако на холодную легче запускать, если использовать горячие свечи, а прогретый двигатель работает лучше на холодных. Возможно, есть смысл менять их в зависимости от времени года или условий хранения техники.

Если свеча не будет прогреваться достаточно, на ней будет появляться нагар, который мешает ей правильно работать. Из-за этого двигатель может перестать запускаться. Проблему можно решить несколькими способами: настроить карбюратор, обеднив смесь, или же подобрать более подходящие модели свечей. Если свеча перегревается, смесь будет воспламеняться слишком рано, и двигатель будет терять мощность, расход топлива сильно повысится. Чтобы этого не происходило, нужно правильно выставить зажигание. В этом варианте искры на свече будет появляться раньше, и мотор будет заводиться легче.

Генератор

В скутере генератор расположен в двигателе, поэтому невооруженным глазом его не видно. Задачей этого элемента является выработка тока при движении техники и подзарядке аккумулятора. Если он работать не будет, вы не сможете продолжить движение, так как аккумулятор очень быстро потеряет заряд.

1 — ротор, 2 -статор, 3 — датчик системы зажигания

Устройство вырабатывает переменный ток и питает всю электросистему скутера. К генератору идет пять проводов, один из которых является заземлением и присоединяется к раме. Другой, как правило, белый, идет на реле регулятор. Это реле выполняет функцию выпрямителя и стабилизирует напряжение. Ближний и дальний свет подключают к желтому проводу. К генератору подключается датчик холла. От него идет два провода – красно-черный и зелено-белый. Датчик соединяется и с модулем зажигания CDI.

Элементы цепи зажигания

Схема зажигания является важной частью электрики скутера, без правильной сборки которой он просто не поедет. В схему входит катушка, свеча, коммутатор, генератор, модуль зажигания CDI. Последний имеет вид небольшого блока, с одной стороны он пластиковый, с другой залит компаундом. Именно по этой причине при выходе блока из строя его меняют полностью, не пытаясь разобрать.

Модуль CDI имеет выходы для подключения пяти проводников. Он находится обычно достаточно близко к аккумулятору, может крепиться на раму скутера или иметь специальную ячейку. Чаще всего блок CDI находится ближе к дну транспортного средства, поэтому достать его непросто. Без этого элемента система работать не будет.

Реле регулятор

Реле-регулятор в просторечье называют стабилизатором. Этот элемент нужен для того, чтобы выпрямить напряжение и стабилизировать его до нужного уровня, который подходит дл работы электроприборов скутера. Искать его в китайских и многих японских моделях нужно в передней части транспортного средства, обычно под обтекателем. При работе радиатор детали сильно нагревается, поэтому его размещают там, где он сможет получать воздушное охлаждение.

Генератор при работе выдает переменный ток, который поступает сначала на реле-регулятор, а потом уже двигается дальше. Реле преобразовывает переменное напряжение в постоянное, кроме этого, стабилизирует напряжение до 13,5-14,8 Вольт. Если напряжение будет меньше, аккумулятор не сможет заряжаться, если больше, велик риск выхода из строя электросистемы.

К регулятору обычно подходит 4 провода. Они отличаются по цвету, на стандартной схеме зеленый провод всегда является массой. Красный находится под постоянным напряжением. Белый подает на реле регулятора напряжение, выдаваемое генератором: это переменный ток. Желтый провод тоже идет от генератора к реле-регулятору. Реле преобразует напряжение, превращая его в пульсирующее. После этого напряжение идет на осветительные приборы, которые являются наиболее мощными потребителями. Некоторые модели имеют светящуюся приборную панель, дополнительное освещение, ходовые огни или иные типы подвески. Все это питается этим же проводом.

Нельзя стабилизировать напряжение, которое служит для питания ламп. Его можно лишь ограничить при помощи реле-регулятора до уровня 12 В. Даже при работе на небольших оборотах генератор выдает чрезмерно большое напряжение, которое не подойдет для работы ламп и иных осветительных приборов. Если реле-регулятор будет неисправен, могут сгореть габариты или лампы, которые будут в этот момент включены.

Однако само по себе устройство не отличается особенной сложностью. Если его разобрать, внутри можно обнаружить печатную плату, электронную схему с тиристором BT151-650R, диодный мост, для которого используются диоды 1N4007, один мощный диод 1N5408, кроме этого, присутствуют элементы обвязки, которые включают следующее: SMD-транзисторы небольшой мощности, конденсаторы электролитические, стабилитрон и различные резисторы. Именно эта простота приводит к тому, что реле часто не выдерживает больших нагрузок и ломается. Поэтому не повредит иметь запасное и возить его с собой: меняется оно быстро.

Электрическая проводка

В любом транспортном средстве важна правильно подключенная проводка из качественных проводов. Можно купить готовую или собрать ее самостоятельно, однако рекомендуется соблюдать цвета, это поможет разобраться, что куда идет в случае необходимости ремонта.

Замок зажигания и его особенности

Все вышеперечисленные элементы системы зажигания объединяются в одну систему, которая управляется при помощи замка зажигания. Данная деталь имеет ключ для удобства. По сути это переключатель, который можно ставить в разные позиции.

Чаще всего замок имеет три положения работы, так как является универсальным для большого количества техники, но применяют в схемах обычно два положения. Первое положение вызывает замыкание красного и черного провода, что позволяет напряжению попасть с аккумуляторной батареи в электроцепь. После можно пользоваться стартером и запускать двигатель. Второе положение, наоборот, прерывает цепь что приводит к отключению аккумулятора и выключению двигателя. Если замок неисправен, а скутер надо завести, можно просто соединить два провода вместе.

Об устройстве системы зажигания простыми словами (видео)

Чтобы легче было понять устройство системы зажигания и принцип ее работы, рекомендуем посмотреть вот это видео: