Мобільний додаток
Ще більше зручності! Миттєві сповіщення про всі актуальні події вашого профілю!
Думки вголос...
Системи запалення автомобілів з двигунами внутрішнього згоряння (ДВЗ) еволюціонували від простих механічних до складних електронних систем. Вони відповідають за запалювання паливної суміші в циліндрах двигуна, створюючи іскру в свічках запалювання. Від того, наскільки вчасно це відбувається і наскільки точний заряд подається на свічку запалювання, залежить не тільки робота ДВЗ, але й ефективність його роботи. Якщо коротко, то загальна схема роботи досить проста: у нас є електрична котушка, на яку подається 12 вольт, і цей заряд призводить до генерації високовольтного імпульсу в котушці запалення, який уже комутується різними системами на певну свічку в певний момент. Від високовольтного заряду утворюється іскра на свічці запалювання, що й призводить до запалення суміші в камері згоряння. Це якщо коротко і по-простому.
Тепер пройдемося по черзі від історії. Етапи розвитку цих систем:
У ранніх автомобілях використовувалася батарейна система запалення, яка складалася з акумулятора, котушки запалення, розподільника, контактів та свічок запалювання. Основний принцип дії полягав у перериванні струму в котушці запалення за допомогою механічних контактів (переривача), що викликало створення високої напруги для іскри. Розподільник направляв цю напругу до відповідного циліндра. Такі системи були простими, але мали недоліки, такі як знос контактів та чутливість до збоїв у точному налаштуванні. Ці системи встановлювалися на Жигулі, Волги та інші авто, і не тільки радянські. Сама схема роботи почала зникати з авто з приходом інжектора. До проблем цієї системи належить постійне вигорання контактів комутатора, потреба у точному механічному налаштуванні. Проблеми з'являються і тоді, коли трамблер починає люфтити і зношуватися. Також з’являються проблеми з високовольтними дротами, які часто пробиваються, сила заряду зменшується, іскроутворення стає менш ефективним, і двигун починає працювати гірше.
Для прикладу, у котушці запалення ВАЗ-2101 генерується заряд близько 20-25 кВ. Зрозуміло, що цього достатньо для утворення іскри, але це не найкращі показники. Також слід зазначити, що в таких системах одна котушка працює на 4 свічки почергово. Зрозуміло, що така схема роботи морально застаріла і вже давно вийшла з ужитку.
Магнето запалення використовувалося переважно в гоночних та деяких сільськогосподарських машинах. Вони мали незалежне джерело енергії, яке генерувало струм для створення іскри, що дозволяло обійтися без акумулятора. Магнето забезпечувало надійність і було незалежним від стану акумулятора, але з часом стало менш популярним через складність і необхідність точної настройки.
Схема досить примітивна і не має особливостей, окрім відсутності акумулятора чи чогось подібного. Система повністю автономна. Зрозуміло, що на легкові автомобілі в наш час вона не встановлюється. Загалом, навіть немає сенсу розглядати її детально. Проблем у роботі цієї системи досить багато.
З появою транзисторів у 1970-х роках системи запалення отримали можливість електронного керування. Це дозволило позбутися механічних контактів і збільшити надійність та ефективність. Транзисторні системи забезпечують більш точний контроль над іскроутворенням, зменшують знос і покращують продуктивність двигуна.
Ці системи фактично не використовувалися широко, оскільки комутація високовольтного заряду за допомогою електронних компонентів виявилася досить складною. Тому такі системи не отримали широкого застосування.
Ці системи відмовилися від використання розподільника, замінивши його окремими котушками запалення для кожного циліндра або пари циліндрів. Це підвищило точність запалення і дозволило розділити управління запалюванням і впорскуванням палива. DIS системи використовуються в багатьох сучасних автомобілях.
Тут вже починається щось цікавіше та ближче до сучасності. Для прикладу поясню на системі запалення двигуна ABC 2.6. Насправді така схема використовується на багатьох двигунах і є дуже поширеною.
У нас є електронний блок управління (ЕБУ), який отримує дані від усіх датчиків. Для системи запалення необхідно кілька датчиків: датчик положення розподільчого вала, датчик положення колінчастого вала, датчик швидкості обертання колінчастого вала, а також датчик детонації (він важливіший для стабільної роботи двигуна, ніж для запалення). Отримавши дані від датчиків, ЕБУ визначає, коли потрібно дати сигнал на певну котушку запалення. Він також знає час заряджання котушки і, відповідно до цих даних, подає сигнал на комутатор для випередження запалювання.
Комутатор, отримавши сигнал від ЕБУ, подає сигнал на певну котушку запалення, будь то одиночна або здвоєна. Котушка запалення, отримавши 12 вольт, починає заряджатися і накопичувати заряд у собі.
Для прикладу, котушки від двигуна ABC чи інших двигунів цієї серії мають час заряджання приблизно 4 мс. Після того як цей час проходить, ЕБУ розуміє, що котушка заряджена, і відповідно відключає її. Після зникнення сигналу відбувається вивільнення заряду з котушки через високовольтні дроти до свічок запалювання, що призводить до утворення іскри і запалювання суміші в циліндрі. При заряджанні котушки в ній накопичується від 40 до 60 мДж. Оскільки котушки здвоєні, на свічку запалювання припадає лише половина цього заряду. Якщо порівнювати з попередніми поколіннями, такі системи більш надійні та точні. Такі системи рідко виходять з ладу, але в них все ще залишаються проблеми з високовольтними кабелями. Проте практика показує, що коли двигуни переводять на новіші системи з індивідуальними котушками запалення, двигуни починають працювати стабільніше і ефективніше.
Ці системи представляють найсучасніший етап еволюції. Вони використовують окремі котушки запалення, встановлені безпосередньо на свічках запалювання. Це дозволяє повністю позбутися високовольтних дротів і значно покращити ефективність і надійність системи. COP-системи забезпечують найвищу точність у синхронізації запалення і можуть бути інтегровані з сучасними системами керування двигуном (ECU).
Тепер розглянемо більш детально. У попередніх системах котушка запалення працювала на дві, чотири або навіть більше свічок, при цьому іскроутворення відбувалося по черзі або одночасно на кількох свічках. У системах Coil-On-Plug (COP) кожна котушка запалення працює лише на одну свічку запалення. Це значно підвищує точність і надійність системи, оскільки іскра подається виключно в потрібний циліндр у потрібний момент.
Окрім того, зник такий елемент, як високовольтні дроти, що раніше з'єднували котушки із свічками запалення. Це усуває можливі втрати енергії та проблеми, пов'язані з пробоями високовольтних проводів, що є великим кроком уперед у надійності та ефективності роботи двигуна.
Перейдемо до конструкції самих котушок:
Отже, про головні елементи. Дві котушки відіграють основну роль у роботі системи запалення. Первинна котушка при пропусканні через неї постійного струму формує магнітне поле навколо себе і намагнічує осердя, на якому вона встановлена. Після того як зникає постійна напруга з первинної котушки, магнітне поле, яке вона сформувала, починає вивільнятися, і тим самим у вторинній котушці генерується струм, який уже утворює високовольтний заряд, що потрапляє на свічку запалення.
Крім того, у самій котушці знаходиться і комутатор. Комутатори бувають різні, з різними системами. Якщо ми розглядаємо перші покоління, то в них це був просто транзистор, який відкривається або закривається. Раніше комутатор був зовнішнім пристроєм, винесеним назовні. У новіших версіях до транзистора додається і модуль керування, і зворотний зв'язок з ЕБУ. Для чого це потрібно? Для того щоб котушка працювала в оптимальному режимі, її потрібно зарядити до повного заряду і вчасно відключити. Якщо котушку не відключити, вона замість генерації магнітного поля і заряджання почне просто грітися, що знижує ресурс самої котушки і підвищує ризик її виходу з ладу. Зворотний зв'язок з ЕБУ в основному потрібен для самодіагностики. Якщо на вашому двигуні передбачена така система, то котушки без неї вам не підійдуть. Це пов'язано з тим, що коли котушка видає імпульс на свічку запалення, одночасно з цим подається сигнал на ЕБУ. Якщо на вашому двигуні та в ЕБУ не передбачено системи самодіагностики, то, встановивши котушки з цією функцією, ви просто не під'єднаєте їх.
Так з'являються різні котушки, розроблені під різні режими роботи автомобіля, і з'являється розподіл між високооборотними і низькооборотними котушками, а також котушками змішаного типу. Різниця між ними досить проста, але дієва. Перше, що змінюється, це час заряджання котушки: чим вищі оберти двигуна, тим менше часу між тактами, і для компенсування цього потрібно збільшувати струм заряду котушки і зменшувати час її заряджання. Водночас, якщо двигун працює в діапазоні низьких обертів, то часу на заряджання більше, і немає необхідності "ганяти" котушку на більш високих обертах.
Не менш важливо враховувати, що при роботі двигуна з газом чи з турбонаддувом опір іскрового пробою між контактами свічки запалення зростає, і заряд, який потрапляє на свічку, повинен бути більшим, ніж у атмосферних двигунів чи двигунів на бензині. Швидкість заряджання може варіюватися від 1 мс до 6 мс на різних котушках, а заряд на індивідуальних котушках може коливатися від 40 до 120 мДж.
При виборі котушок не варто керуватися правилом "більше заряду — краще" або "менше часу на зарядку — краще". Варто підбирати котушки, що підходять саме для вашого двигуна. Для цього можна скористатися каталогами або, наприклад, штучним інтелектом, який може сформувати перелік технічних характеристик котушок, що дасть змогу підібрати саме ті, які потрібні.
А тепер про цікаве. На моєму авто встановлено здвоєні котушки з високовольтними дротами та свічки запалення з трьома контактами. Сьогодні вже використовуються більш сучасні системи та нові матеріали як для свічок запалення, так і для котушок запалення нового типу. Тож чому б не подумати про ...
Голова, не зайнята справою, породжує дурні думки...
1
