Принцип работы коммутатора зажигания, какие виды бывают и как проверить неисправность
Характерной особенностью автомобиля можно считать его быстрое моральное старение, но долгую жизнь. Самое современное сегодня авто, как минимум через два года будет уже уступать другим, более новым, с улучшенными характеристиками, машинам. Но и сейчас на дорогах встречаются автомобили прошлого века. Поэтому не просто интересно, но порой и необходимо, знать хотя бы в общих чертах, что собой представляют подобные транспортные средства, их устройство, особенности, в том числе и такую вещь, как простой коммутатор зажигания, значительно изменивший возможности машины.
Что собой представляет и каков принцип работы коммутатора зажигания
Ещё на самых первых автомобилях для поджигания горючей смеси использовались системы батарейного зажигания, функциональная схема которой приведена на рисунке
Указанный рисунок позволяет понять, что ее работа основана на принципе самоиндукции. При разрыве цепи протекания тока в обмотке бобины 3, во вторичной наводится высоковольтная ЭДС, вызывающая появление искры на контактах свечи 2. Разрыв цепи вызывается размыканием контактов прерывателя 6.
Не касаясь достоинств или недостатков, следует отметить, что такая схема работала на автомобиле долгое время. И только появление новой элементной базы, дало толчок дальнейшему развитию подобного устройства, сохранив первоначальный принцип его работы.
Электронный коммутатор зажигания – следующий шаг в развитии
Самый простой и напрашивающийся вариант – использование транзисторных ключей для управления токами, протекающими через катушку зажигания. Так появился электронный коммутатор напряжения. Схема подобного простого устройства приведена ниже:
Коммутатор не влияет на первоначальный принцип работы, основанный на электромагнитной индукции. Роль электронных ключей, в качестве которых использованы транзисторы VT1 и VT2, заключается в том, чтобы уменьшить нагрузку на контакты прерывателя S1 и увеличить ток, протекающий через обмотку катушки L1. Следствием такого технического решения стало:
Каким может быть коммутатор системы зажигания
Приведенная выше схема коммутатора – лишь один из вариантов, как может быть реализовано устройство зажигания. Это выполняется с использованием:
Транзисторная схема коммутатора рассмотрена выше, тиристорная схема использует накопление энергии в конденсаторе, а не в электромагнитном поле катушки зажигания. В ходе работы тиристорной системы, при поступлении управляющих сигналов, схема подключает заряженный конденсатор к обмоткам катушки, через которую он и разряжается, вызывая появление искры. Не касаясь достоинств и недостатков, которыми обладает та или иная схема, достаточно сказать, что любое подобное устройство обеспечивает значительное улучшение всех параметров системы зажигания, а коммутатор со временем вытеснил обычное батарейное зажигание.
Однако необходимо отметить и ещё один этап развития системы, и коммутатора в частности. Использование электронных компонентов и введение в конструкцию автомобиля коммутатора, позволило со временем отказаться от контактного прерывателя напряжения и заменить его бесконтактным датчиком. Такая система, в отечественных автомобилях, впервые была применена в машинах ВАЗ, в частности ВАЗ 2108. Подобный принцип работы, когда коммутатор получает сигналы от специального узла, на ВАЗ 2108 реализован с использованием датчика Холла.
При рассмотрении вариантов, каким может быть устройство коммутатора, нельзя обойти вниманием развитие самой системы зажигания. Основной принцип, который реализуется при ее построении – повышение надежности и эффективности работы всей системы. Достигается это применением микропроцессорных систем, использующих показания многочисленных датчиков. Для работы с такими системами требуется, как минимум, двухканальный коммутатор, а в последнее время и отдельная катушка, и коммутатор на каждую свечу.
Такой подход – двухканальный коммутатор (в дальнейшем и многоканальный) позволяет обеспечить:
Стоит отметить, что двухканальный коммутатор позволяет избавиться от бегунка.
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.
» alt=»»>
Что такое коммутатор в автомобиле?
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:
• В невозможности запуска двигателя из-за отсутствия свечной искры;
• В нестабильной работе силового агрегата, глохнущего вскоре после запуска.
Если на место коммутатора устанавливается заведомо исправное устройство, то эти признаки тут же пропадают. Подобная замена является самым простым способом, позволяющим проверить работоспособность этого электронного компонента. Имеется еще один оперативный метод определения исправности устройства по косвенному признаку. В цепь подключается вольтметр, включается зажигание без запуска мотора.
Изначально наблюдается фиксация стрелки вольтметра в некотором положении, однако чуть позже она отклоняется вправо, что свидетельствует о нормальном состоянии коммутатора.
Что немаловажно, далеко не всегда ухудшение запуска связано с выходом из строя коммутатора, следует проверять провода и прежде всего состояние разъемов, а также контакт с массой. Не лишним будет проверка датчика Холла.
В любом случае, появление на автомобилях коммутаторов напряжения сказалось в существенном улучшении эффективности запуска и качестве работы двигателя во всех режимах его работы.
Принцип работы коммутатора зажигания, какие виды бывают и как проверить неисправность
Коммутатор зажигания имеется на каждом автомобиле независимо от модели и года выпуска. Устройства могут разделяться на отдельные виды, но принцип их действия остается примерно одинаковым. Но не каждый автолюбитель знает, что это такое, и какую функцию выполняет обычный коммутатор, без которого было бы невозможно завести двигатель и тронуться с места.
Это простое электронное устройство всего лишь выполняет функцию искрообразования. Но сбои в его работе могут привести к неустойчивости работы двигателя на холостых оборотах или в других режимах работы агрегата. Иногда начинают искать проблему именно в системах двигателя вместо того, чтоб разобраться – правильно ли формируется электрический импульс коммутатора системы зажигания.
Проверить его работу можно как в сервисе, так и в домашних условиях. Правда, во втором случае придется приобрести или сделать самому специальный прибор. Зато под рукой всегда будет устройство, с помощью которого можно будет определить причину затрудненного зажигания или других распространенных проблем в работе автомобиля.
ЧТО ТАКОЕ КОММУТАТОР ЗАЖИГАНИЯ
Это умное слово, на самом деле, обозначает до примитивности простое устройство. Оно отвечает за искрообразование в системе зажигания. Момент искрообразования осуществляется в блоке зажигания. А коммутатор – то небольшое электронное устройство, управляющее блоком.
Для большего понимания, любая система зажигания делится на две основные части – это система управления и система исполнения искрового разряда. Система управления формирует момент появления искры, а система исполнения – непосредственно формирует эту искру. В данной статье речь пойдет именно об управлении искрой в системе зажигания. Но чтоб немного разобраться в его функциях, следует вспомнить некоторые моменты из автомобильной истории.
Видео что такое коммутатор:
Каким может быть коммутатор системы зажигания
Приведенная выше схема коммутатора – лишь один из вариантов, как может быть реализовано устройство зажигания. Это выполняется с использованием:
Транзисторная схема коммутатора рассмотрена выше, тиристорная схема использует накопление энергии в конденсаторе, а не в электромагнитном поле катушки зажигания. В ходе работы тиристорной системы, при поступлении управляющих сигналов, схема подключает заряженный конденсатор к обмоткам катушки, через которую он и разряжается, вызывая появление искры. Не касаясь достоинств и недостатков, которыми обладает та или иная схема, достаточно сказать, что любое подобное устройство обеспечивает значительное улучшение всех параметров системы зажигания, а коммутатор со временем вытеснил обычное батарейное зажигание.
Однако необходимо отметить и ещё один этап развития системы, и коммутатора в частности. Использование электронных компонентов и введение в конструкцию автомобиля коммутатора, позволило со временем отказаться от контактного прерывателя напряжения и заменить его бесконтактным датчиком. Такая система, в отечественных автомобилях, впервые была применена в машинах ВАЗ, в частности ВАЗ 2108. Подобный принцип работы, когда коммутатор получает сигналы от специального узла, на ВАЗ 2108 реализован с использованием датчика Холла.
При рассмотрении вариантов, каким может быть устройство коммутатора, нельзя обойти вниманием развитие самой системы зажигания. Основной принцип, который реализуется при ее построении – повышение надежности и эффективности работы всей системы. Достигается это применением микропроцессорных систем, использующих показания многочисленных датчиков. Для работы с такими системами требуется, как минимум, двухканальный коммутатор, а в последнее время и отдельная катушка, и коммутатор на каждую свечу. Такой подход – двухканальный коммутатор (в дальнейшем и многоканальный) позволяет обеспечить:
Стоит отметить, что двухканальный коммутатор позволяет избавиться от бегунка.
ПЕРВЫЕ КОММУТАТОРЫ
На первых автомобилях устанавливались самые простые блоки управления системой зажигания. Схема их работы приведена ниже.
В данной схеме используется принцип самоиндукции. Разрыв цепи протекания тока в обмотке бобины сопровождается вторичной высоковольтной ЭДС. При этом на контакте свечи появляется искра. Цепь разрывается благодаря замыканию контактов на прерывателе.
Эта схема коммутатора зажигания отличается простотой и надежностью, потому устанавливалась на автомобили долгое время, несмотря на ее явные недостатки. Даже после изменения элементарной базы, первоначальный принцип работы устройства сохранился.
Основной недостаток такой системы – слишком высокий ток, протекающий через катушку. Как результат – появление искрения в прерывателе, его оплавление и обгорание контактов. К этому следует добавить и небольшую длительность искрового разряда. В результате для полноценного поджигания требуется более обогащенная горючая смесь, появляется плохая приемистость двигателя на низких оборотах, увеличивается расход топлива.
Но со временем автомобилестроение вышло на новый уровень, и в системах зажигания начали использоваться электронные коммутаторы зажигания.
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:
ЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТАТОР
Работа коммутатора зажигания нового поколения основана на применении электронных ключей. В их качестве применяются транзисторы VT1 и VT2. Их использование уменьшает нагрузку контакта прерывателя и увеличивает ток, который протекает через обмотку катушки. Вследствие такого решения повысились характеристики работы устройства:
Электронные системы могут быть следующих видов:
Для достижения высоких показателей надежности и производительности, используются двухканальные системы. А также – многоканальные, или многоискровые коммутаторы.
Немного истории
В системе зажигания первых автомобилей применялась опция батарейного зажигания, функционировавшая по принципу самоиндукции. Эта схема работы прижилась в авто на очень длительный срок, пока не были созданы новые элементы. Они дали возможность усовершенствовать устройство и при этом сохранить сам принцип работы коммутатора.
Следующим шагом в развитии данного прибора явилось создание его электронного аналога с использованием ключей на основе транзисторов для автоуправления током, что протекает в катушке зажигания. Функционирование по принципу ЭМИ осталось, а с помощью ключей уменьшалась нагрузка, прилагаемая к контактным группам прерывателя, и увеличивался ток, что протекал через обмотку катушки.
Введение такого технического новшества дало следующие результаты:
Далее в составе коммутаторов стали применять:
Применение данных деталей в узлах коммутаторов заметно повысило качество работы авто и сделало возможным отказ от использования батарейного зажигания.
То, что в системы управления автомобилем был введен электронный коммутатор, позволило с течением времени произвести замену контактного прерывателя напряжения на бесконтактный датчик. Первым таким устройством был коммутатор ВАЗ, зажигание которого основано на применении датчика Холла.
Следующим шагом стало создание многоканальных устройств, а затем и установка отдельной системы, состоящей из коммутатора и катушки, выполненных на каждой свече. Это дало свои преимущества:
ГИБРИДНЫЕ КОММУТАТОРЫ
Их следует разобрать немного подробней. Система кулачкового коммутатора зажигания, схема которого приведена выше, использует кулачковый трамблер и электронный коммутатор с катушкой. Применение элементов электронного зажигания значительно повышают экономичность данного устройства и увеличивают его надежность. Вместо датчика Холла к коммутатору подключаются кулачки. Их можно подсоединить и своими руками.
Удобство применения этой схемы характеризуется тем, что при выходе из строя коммутатора можно переключить провода на старую катушку и дальше можно ехать на кулачковом зажигании.
БЕСКОНТАКТНЫЕ КОММУТАТОРЫ
С введением в систему зажигания электронных приборов, производители авто со временем начали отказываться от контактных коммутаторов. Прерыватели напряжения стали заменяться бесконтактными датчиками. Как работает такой коммутатор? Все довольно просто: устройство теперь получает сигналы от узла под названием датчик Холла. Кстати, на отечественных автомобилях бесконтактные коммутаторы впервые начали применяться для ВАЗ 2108.
При использовании датчиков пропали перебои в искрообразовании, уменьшилась погрешность между моментом поджига горючей смеси в правом и левом цилиндре. Но никуда не делась проблема поиска оптимальной зависимости угла опережения зажигания от оборотов агрегата. Эту проблему помог устранить коммутатор с опережением угла зажигания с микроконтроллерной системой.
В них сигнал с электронного датчика подается на вход Х1. В этом устройстве обработка сигнала выполняется микроконтроллером, который определяет момент включения-выключения катушки. Ее коммутацию определяют транзисторные ключи, которые управляют сигналом контроллера. В результате график угла опережения выглядит таким образом:
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.
Кстати, на машинах российского производства бесконтактники впервые были установлены на ВАЗ 2108.
ДВУХКАНАЛЬНЫЙ КОММУТАТОР
Двухканальный коммутатор можно сделать и своими руками. Для этого не нужно обладать углубленными познаниями в электротехнике или быть хорошим механиком. Зато незначительные поправки в системе зажигания обеспечат ее бесперебойную работу в различных условиях езды. Одноконтактные коммутаторы давно устарели. А переоборудованный вариант сразу позволит почувствовать его преимущества. Итак, нужно будет выполнить следующий порядок действий:
Конечно, процедура займет некоторое время, ведь многие действия будут связаны с электрикой автомобиля. Но двухканальный коммутатор зажигания позволит легче заводить машину, а заодно – экономить топливо и поддерживать ресурсы двигателя.
КАК ВЫЯВИТЬ НЕИСПРАВНОСТИ В КОММУТАТОРЕ
Несмотря на явные преимущества более новых коммутаторов, они имеют один недостаток: выявить проблему в их работе сложнее, чем в случае с одноконтактными устройствами. Особенно эта проблема касается тех водителей, которые установили новые коммутаторы на свой автомобиль. Как правило, неисправности в двухконтактных или электронных коммутаторах можно выявить только в условиях специализированных сервисных центров. Но следует обращать внимание также на явные признаки в работе систем зажигания:
Если наблюдается хотя бы один из этих признаков, значит стоит заменить прибор на исправный.
Важно!В комплектацию многих автомобилей ВАЗ, а также, некоторых других относительно недорогих марок авто, входят коммутаторы низкого качества. Потому лучше возить с собой запасной исправный прибор для его своевременной замены в случае поломки.
Также исправность прибора можно проверить и с помощью вольтметра. При включении зажигания стрелка должна установиться посредине шкалы. Затем она при отключении питания качнется вправо. Данные показатели прибора будут свидетельствовать о нормальной работе коммутатора.
Можно использовать и самодельный прибор для проверки коммутатора. Он являет собой контрольную лампу, которую легко можно сделать своими руками. Один конец лампы присоединяется на массу, второй – к выходу катушки. Если зажигание включить, то при исправности устройства через непродолжительный отрезок времени лампа станет гореть немного ярче.