Доработка схемы зажигания автомобиля. Схема подсоединения катушки зажигания Как понять, что нужна диагностика прибора

Современный автомобиль трудно представить без зажигания. Основные преимущества, которые дает система электронного зажигания общеизвестны, они следующие:
более полное сгорание топлива и связанное с этим повышение мощности и экономичности;
снижение токсичности отработавших газов;
облегчение холодного пуска;
увеличение ресурса свечей зажигания;
снижение энергопотребления;
возможность микропроцессорного управления зажиганием.
Но всё это в основном относится к системе CDI
На данный момент, в автомобильной промышленности практически отсутствуют системы зажигания, основанные на накоплении энергии в конденсаторе: CDI (Capacitor Discharge Ignition) - она же тиристорная (конденсаторная) (кроме 2-х тактных импортных двигателей). А системы зажигания основанные на накоплении энергии в индуктивности: ICI (ignition coil inductor) пережили момент перехода с контактов на коммутаторы, где контакты прерывателя были банально заменены транзисторным ключом и датчиком Холла не претерпев принципиальных изменений (пример зажигания в ВАЗ 2101…07 и в интегральные системы зажигания ВАЗ 2108…2115 и далее). Основная причина доминирующего распространения систем зажигания ICI - это возможность интегрального исполнения, что влечёт удешевление производства, упрощение сборки и монтажа, за которое расплачивается конечный пользователь.
При этой, так сказать, системы ICI все недостатки, основным из которых является относительно низкая скорость перемагничивания сердечника и как следствие резкий рост тока первичной обмотки с ростом оборотов двигателя, и потеря энергии. Что приводит к тому, что с ростом оборотов, ухудшается воспламенение смеси, как следствие сбивается фаза начального момента роста давления вспышки, ухудшается экономичность.

Частичное, но далеко не лучшее решение этой проблемы, является применение сдвоенных и счетверённых катушек зажигания (т.н.) этим самым производитель распределил нагрузку по частоте перемагничивания с одной катушки зажигания на две или четыре, тем самым, снижая частоту перемагничивания сердечника для одной катушки зажигания.
Хочу заметить, что на машинах с схемой зажигания (ВАЗ 2101…2107), где искра формируется за счет прерывания тока в достаточно высокоомной катушке механическим прерывателем, что замена на электронный коммутатор от или ему подобный в автомобилях с высокоомной катушкой не дает ничего, кроме снижения токовой нагрузки на контакт.
Дело в том, что RL-параметры катушки должны удовлетворять противоречивым требованиям. Во-первых, активное сопротивление R должно ограничивать ток на уровне, достаточном для накопления необходимого количества энергии при пуске, когда напряжение аккумулятора может упасть в 1,5 раза. С другой стороны, слишком большой ток приводит к преждевременному выходу из строя контактной группы, поэтому ограничен вариатором или длительностью импульса накачки в. Во-вторых, для увеличения количества запасенной энергии необходимо увеличивать индуктивность катушки. При этом с ростом оборотов сердечник не успевает перемагнититься (о чём писалось выше). Как следствие вторичное напряжение в катушке не успевает достигнуть номинального значения, и энергия искры, пропорциональная квадрату тока, резко снижается на высоких (более ~3000) оборотах двигателя.
Наиболее полно преимущества электронной системы зажигания проявляются в конденсаторной системе зажигания с накоплением энергии в ёмкости, а не в сердечнике. Один из вариантов конденсаторной системы зажигания и описан в данной статье. Подобные устройства отвечают большинству требований, предъявляемых к системе зажигания. Однако их массовому распространению препятствует наличие в схеме высоковольтного импульсного трансформатора, изготовление которого представляет известную сложность (об этом ниже).
В данной схеме высоковольтный конденсатор заряжается от DC/DC преобразователя, на транзисторах П210, при поступлении сигнала управления тиристор подключает заряженный конденсатор к первичной обмотке катушки зажигания, при этом DC-DC работающий в режиме блокинг-генератора останавливается. Катушка зажигания используется только как трансформатор (ударный LC контур).
Обычно напряжение на первичной обмотке нормируется на уровне 450…500В. Наличие высокочастотного генератора и стабилизация напряжения делает величину запасаемой энергии практически независимой от напряжения аккумулятора и частоты вращения вала. Такая структура получается гораздо более экономичной, чем при накоплении энергии в индуктивности, так как ток через катушку зажигания течет только в момент искрообразования. Применение 2-х тактного автогенераторного преобразователя позволило поднять КПД до 0,85. Нижеприведенная схема имеет свои преимущества и недостатки. К достоинствам надо отнести:
нормирование вторичного напряжения, независимо от частоты вращения коленчатого вала в рабочем диапазоне оборотов.
простота конструкции и как следствие – высокая надежность;
высокий КПД.
К недостаткам:
сильный нагрев и, как следствие, - нежелательно размещать в месте моторного отсека. Самое, на мой взгляд, удачное место расположения – бампер автомобиля.
По сравнению с системой зажигания ICI с накоплением энергии в катушке зажигания, конденсаторная (CDI) имеет следующие преимущества:
высокая скорость нарастания высоковольтного напряжения;
и достаточное (0,8мс) время горения дугового разряда и, как следствие, - роста давления вспышки топливной смеси в цилиндре, из-за этого повышается стойкость двигателя к детонации;
энергия вторичной цепи выше, т.к. нормирована по времени горения дуги от момента зажигания (МЗ) до верхней мёртвой точки (ВМТ) и не ограничена сердечником катушки. Как следствие – лучшая воспламеняемость топлива;
более полное сгорание топлива;
лучшую самоочистку свечей зажигания, камер сгорания;
отсутствие калильного зажигания.
меньший эрозионный износ контактов свечей зажигания, распределителя. Как следствие - больший срок службы;
уверенный запуск в любую погоду, даже на подсевшей АКБ. Блок начинает уверенно работать от 7 В;
мягкая работа двигателя, по причине только одного фронта горения.

Следует тщательно подойти к технологии изготовления трансформатора, т.к. 99% неудачных попыток повторения похожих и этой схемы были связаны именно с неправильной намоткой трансформатора, монтажа и несоблюдением правил подключения нагрузок.
Для трансформатора применяется кольцо магнитной проницаемостью ч=2000, сечением >=1,5см 2 (например, неплохие результаты показал: «сердечник М2000НМ1-36 45х28х12»).

Намоточные данные:

Технология сборки:
Обмотка накладывается виток к витку по свеже-пропитанной эпоксидной смолой прокладке.
После окончания слоя или обмотки в одном слое - обмотка покрывается эпоксидной смолой до заполнения межвитковых пустот.
Обмотка закрывается прокладкой по свежей эпоксидной смоле с выдавливанием избытка. (из-за отсутствия вакуумной пропитки)
Так же следует обратить внимание на заделку выводов:
на одевается фторопластовая трубка и фиксируется капроновой ниткой. На повышающей обмотке выводы гибкие, выполненные проводом: МГТФ-0,2…0,35.
После пропитки и изоляции первого ряда (обмотки 1-2-3, 4-5-6) по всему кольцу наматывается повышающая обмотка (7-8) послойно, виток к витку. , оголение слоёв, «барашки» - не допускаются.
От качества изготовления трансформатора практически зависти надёжность и долговечность работы блока.
Расположение обмоток показано на рисунке 3.

Сборка электронного блока
Для лучшего теплоотвода блок рекомендуется собирать в дюралевом оребреном корпусе, приблизительный размер – 120 x 100 x 60 мм, толщина материала – 4...5 мм.
На стенку корпуса через изоляционную теплопроводную прокладку ставятся транзисторы П210.
Монтаж выполняется навесным монтажом с учетом правил монтажа высоковольтных, импульсных устройств.
Плату управления допустимо выполнять на печатной либо на макетной плате.
Готовое устройство налаживания не требует, необходимо лишь уточнить включение обмоток 1, 3 в базовой цепи транзисторов, и если генератор не запускается – поменять местами.
Конденсатор, установленный на трамблёре при использовании CDI отключают.

Детали
Практика показала, что попытка заменить транзисторы П210 на современные кремниевые приводит к значительному усложнению электрической схемы (см. 2 нижние схемы на КТ819 и TL494), необходимостью тщательной настройки, которую после одного - двух лет эксплуатации в тяжелых режимах (нагрев, вибрация) приходится выполнять повторно.
Личная практика с 1968 года показала, что применение транзисторов П210 позволяет забыть об электронном блоке на 5...10 лет, а применение высококачественных компонентов (особенно накопительного конденсатора (МБГЧ) с долго нестареющим диэлектриком) и аккуратное изготовление трансформатора – и на более долгий срок.

1969-2006 Все права на это схемное решение принадлежат В.В.Алексееву. При перепечатке ссылка обязательна.
Задать вопрос можно по адресу, указанному в правом нижнем углу.

Литература

Самым ответственным моментом при эксплуатации автомобиля является пуск двигателя. Особенно актуален этот вопрос в зимнее время года, когда на улице стоят большие морозы. Все смазочные материалы, в том числе и масло в картере двигателя внутреннего сгорания, теряют вязкость, и создают чрезмерную дополнительную механическую нагрузку на стартер.

Рекомендаций по решению этой проблемы в Интернете представлено великое множество, от подогрева масла в картере двигателя дополнительным нагревателем, до впрыскивания в цилиндры двигателя перед пуском легко воспламеняющихся веществ. Совершенствуются коммутаторы системы зажигания, делают многоискровой режим зажигания, оптимизируют взаимное расположение и форму электродов свечей.

Но все это не дает максимального эффекта по одной простой причине, во время пуска двигателя напряжение бортовой сети автомобиля падает до 9,5 V и соответственно значительно падает величина высокого напряжения на выходе катушки зажигания. Предложенная доработка системы зажигания позволяет устранить этот недостаток.

Принцип работы системы зажигания автомобиля

Рассмотрим часть схемы электрооборудования автомобиля, составляющую систему зажигания. От аккумулятора напряжение положительной полярности, через предохранитель поступает на контакты замка зажигания и реле зажигания.

Когда ключ из замка зажигания автомобиля вынут, все контакты в замке зажигания разомкнуты, и напряжение на систему зажигания не подается. Если ключ вставить в замок зажигания и повернуть его по часовой стрелке на один сектор, контакты в замке зажигания замкнутся и напряжение поступит на обмотку реле зажигания, по обмотке потечет ток, создаст магнитное поле, которое притянет якорь реле.

Контакты реле замкнутся, напряжение питания поступит на низковольтную обмотку катушки зажигания и через нее на коллектор транзистора VT коммутатора. Пока вал двигателя не вращается, на базу транзистора не поступают открывающие импульсы управления, и он закрыт, ток дальше не течет. В применяемых в настоящее время схемах зажигания автомобилей, элементов начерченных синим цветом (диод VD1 и конденсатор С1) нет.

Для пуска двигателя необходимо повернуть ключ в замке зажигания по часовой стрелке еще на один сектор. Стартер начнет вращаться и на коммутатор с датчика вращения поступят управляющие импульсы. Транзистор VT на время 1-2,5 мс откроется и через низковольтную обмотку катушки зажигания пойдет ток. Сердечник катушки начнет намагничиваться, и создаст в высоковольтной обмотке катушки зажигания высокое напряжение. Величина напряжения будет зависеть от соотношения количества витков в катушках.

Для надежной работы двигателя система зажигания должна создавать высокое напряжение с запасом, величиной не менее 25 кВ. Напряжение, при котором происходит пробой (образуется искра) между электродами в свече составляет 14-17 кВ. Таким образом, должен обеспечивается запас по высокому напряжению около 7 кВ, что гарантирует стабильную искру в свечах при любых условиях запуска двигателя.

Величина высокого напряжения
в момент запуска двигателя автомобиля

При работе двигателя, за счет работы генератора, напряжение в бортовой сети автомобиля обычно составляет 14,1±0,2 В. На первичную обмотку катушки зажигания, за вычетом падения напряжения (1,2 В) на транзисторе VT, поступают импульсы величиной 14,1 В-1,2 В=12,9 В. В этом режиме величина импульсов на вторичной обмотке катушки зажигания для образования искры в свечах составляет 27 кВ.

В момент пуска двигателя напряжение на выводах заряженного аккумулятора может снижаться до 9,5 В, если аккумулятор заряжен не полностью, то напряжение может быть и меньше. Тогда с учетом падения напряжения на транзисторе VT, величина напряжения на первичной обмотке катушки составит 9,5 В-1,2 В=8,3 В, это на 35% меньше, чем напряжение при работающем двигателе. При этом величина высокого напряжения тоже уменьшится на 35% и составит 17 кВ. Новая свеча создает искру при напряжении 12-17 кВ. Если установлены свечи с напряжением пробоя 17 кВ, то в таком случае искрообразование может быть нестабильным. Расчеты показали, что даже для нового автомобиля с узлами и деталями системы зажигания, находящимися в исправном состоянии, запаса по высокому напряжению может и не быть.

Что же тогда говорить о системе зажигания автомобиля, находящегося в эксплуатации не один год. Происходит старение изоляции свечей и выгорание ее электродов. В высоковольтных проводах и катушке зажигания тоже происходит старение изоляции, что приводит к дополнительным потерям. Несколько лет эксплуатируемый аккумулятор тоже вносит свою лепту. Путь тока от аккумулятора к катушке зажигания проходит по проводам через контакты предохранителя, реле зажигания, соединительные колодки и клеммы. На них тоже происходит падение напряжения.

В дополнение для устойчивого возникновения искры в зазоре свечи при сильно охлажденной воздушно бензиновой смеси требуется подавать на нее более высокое напряжение. Таким образом, запуск двигателя старого автомобиля с первой попытки при больших морозах существующая схема зажигания обеспечить с гарантией не может. Последующие попытки запуска двигателя могут полностью разрядить аккумулятор, с чем большинству автолюбителей доводилось сталкиваться.

Доработка схемы зажигания

С проблемой запуска двигателя в дни с большими морозами я столкнулся давно, когда ездил на автомобиле «Ока». Так как двигатель у «Оки» двух цилиндровый, то запустить его, из-за наличия мертвой точки, гораздо сложнее, чем четырехцилиндровый. Менял датчик холла, коммутатор, катушку зажигания, высоковольтные провода, свечи, но достичь уверенного запуска двигателя в морозы так и не получилось.

Проанализировав электрическую схему зажигания, пришел к выводу, что если подключить электролитический конденсатор к выводу катушки зажигания, на который подается +12 В, то все плохие контакты, через которые подается питающее на катушку напряжение наоборот, буду играть положительную роль, так как будут уменьшать разряд конденсатора. Сначала я установил только конденсатор С1, не хотелось резать провода для впайки диода VD. Пуск двигателя значительно улучшился. После установки диода, который не позволяет разряжаться конденсатору в электропроводку автомобиля при пуске двигателя, «Ока» стала с первого раза, на удивление многим, заводится даже при 25 градусном морозе.

Работает схема следующим образом. Когда вставляется ключ зажигания и поворачивается до первого фиксированного положения, конденсатор С1 через диод VD быстро зарядится от аккумуляторной батареи с учетом падения напряжения на диоде около 1,2 В, до напряжения 11,5 В. При пуске двигателя, на катушку зажигания будет подано не напряжение с аккумулятора величиной 9,5 В, а напряжение с заряженного конденсатора 11,5 В. Таким образом высокое напряжение упадет не на 35%, а всего на 20% и высокое напряжение составит не менее 23 кВ, что вполне достаточно для уверенного возникновения в свечах искры.

Эффективность работы схемы можно еще улучшить, если поставить дополнительно автомобильное реле, подключить его обмотку параллельно реле пуска стартера, а пару нормально замкнутых контактов параллельно диоду. Тогда, когда стартер будет выключен, напряжение с аккумулятора на катушку зажигания будет подаваться, минуя диод. Если в реле стартера есть свободная пара нормально замкнутых контактов, то можно использовать их и не устанавливать дополнительное реле. Замыкание с помощью реле выводов диода еще повысит высокое напряжение на выходе катушки зажигания на несколько киловольт.

Конструкция и детали

Диод VD1 подойдет любого типа, рассчитанный на ток не менее 8 А и обратное напряжение не менее 25 В. Еще лучше применить диод Шоттки, например 90SQ045 (45 В, 9 А). Тогда необходимость в установке дополнительного реле отпадает, так как падение на диоде Шоттки составит всего 0,2 В, что и без установки дополнительного реле увеличит высокое напряжение на несколько киловольт. Такие диоды используют в низковольтном выпрямителе блоков питания компьютеров .

Электролитический конденсатор подойдет любого типа, рассчитанный на напряжение не менее 25 В и емкостью не менее 20000 мкф. Конденсатор должен быть рассчитан на работу в широком диапазоне температур, минус 30-65 градусов Цельсия. Лучше всего подходит конструкция конденсатора с выводами, рассчитанными на винтовое подключение. Я устанавливал конденсатор как на фото.

Если нет подходящего по емкости конденсатора, то можно подключить параллельно, соблюдая полярность, несколько конденсаторов меньшей емкости. При параллельном соединении плюсовые выводы конденсаторов соединяются с плюсовыми, а минусовые с минусовыми. Общая емкость тогда составит сумму всех соединенных параллельно конденсаторов.

Например, есть 4 конденсатора емкостью 4700 мкФ, соединив их параллельно, получим конденсатор емкостью 18800 мкФ.

Что касается реле, то можно применить любое автомобильное реле, имеющее нормально замкнутые контакты.

Конденсатор желательно установить в непосредственной близости с катушкой зажигания, но, для предотвращения его перегрева, на максимально возможном удалении от двигателя. Место установки должно не допускать попадания влаги на выводы конденсатора во время движения автомобиля. Предложить готовое решение по размещению диода и конденсатора сложно, так как каждая марка автомобиля имеет оригинальную конструкцию, и место установки деталей приходится выбирать индивидуально.

Вместо конденсатора можно применить кислотный аккумулятор небольшой емкости, например от UPS компьютера. Это еще более лучший вариант, чем установка конденсатора. Дополнительный аккумулятор будет при работе двигателя постоянно подзаряжаться и благодаря тому, что система зажигания будет питаться от двух аккумуляторов, дополнительный аккумулятор всегда будет полностью заряжен. При пуске двигателя на систему зажигания будет всегда подаваться напряжение питания более 12 В.

Порядок запуска двигателя автомобиля при морозе

Для безотказного запуска двигателя автомобиль перед наступлением холодов должен быть подготовлен к зимней эксплуатации. Необходимо залить масло в двигатель и коробку передач, предназначенное для работы при низких температурах. Необходимо в обязательном порядке заменить свечи и фильтры, масляный, воздушный и бензиновый. И конечно самое главное это техническое состояние аккумулятора. Даже если аккумулятор новый, его обязательно нужно зарядить от внешнего зарядного устройства . Если все эти требования заблаговременно выполнены, то с пуском двигателя в холодное время года проблем не будет.

• Необходимо вставить ключ в замок зажигания, повернуть по часовой стрелке на один сектор и убедиться, что все электроприборы отключены. Хотя они при работе стартера должны отключаться автоматически, но, тем не менее, лучше их отключить, чтобы не создавать дополнительную нагрузку на двигатель в первый момент после его пуска.
• Для приведения холодного аккумулятора в боевое состояние, его нужно прогреть, включив на 20-30 секунд фары или габаритные огни.
• Если коробка не автоматическая, то обязательно выжать педаль сцепления до упора. При этом будет отключена от двигателя коробка передач, что существенно снизит нагрузку на стартер.
  4. Включить зажигание на полсекунды, чтобы вал двигателя сдвинулся с мертвой точки, и масло смазало трущиеся поверхности двигателя.
• Повторно включаем зажигание на время не более 3 секунд. Если двигатель не запустился, необходимо выждать до повторного запуска не менее 15 секунд. За это время подогретый еще за счет неудачного пуска двигателя аккумулятор наберется силы. Если за 5-6 попыток с паузами двигатель запустить не удалось и при этом аккумулятор не сел, значит, либо попавшая в механизмы вода замерзла и необходимо отогреть автомобиль, поместив его в теплый гараж. Или возникла неисправность и необходимо обращаться в сервис.
• Если двигатель автомобиля запустился, то необходимо плавно отпустить педаль сцепления. После прогрева машина готова к поездке.

Основной неисправностью конденсатора в контактной системе зажигания является его «пробой» на «массу». При этом двигатель автомобиля может вовсе или будет , или внезапно . Характерными внешними признаками неисправности являются: сильное искрение между контактами прерывателя при пуске двигателя и очень слабая искра или полное ее отсутствие.

Существует несколько способов проверки конденсатора на автомобилях ВАЗ 2105, 2107.

— При помощи контрольной лампы.

Отсоединяем провод, идущий с катушки зажигания и провод конденсатора от трамблера (они крепятся на одном выводе «К» прерывателя). Между ними подключаем контрольную лампу, включаем зажигание и наблюдаем за ней. Загорелась – конденсатор «пробит» и подлежит замене. Нет – исправен.

1- катушка зажигания, 2 — крышка трамблера, 3 — трамблер, 4 — конденсатор.

— При помощи провода от катушки зажигания.

Как и в способе, описанном выше, отсоединяем провод от катушки и провод конденсатора от вывода на трамблере. Включаем зажигание. Соприкасаем наконечники проводов. Появилось искрение – конденсатор неисправен. Нет – все в порядке.

1 — катушка зажигания, 2 — крышка трамблера, 3 — трамблер, 4 — конденсатор.

— При помощи заряда током высокого напряжения и последующим разрядом на «массу».

Проворачиваем коленчатый вал так, чтобы контакты прерывателя в трамблере сомкнулись. Отсоединяем от трамблера только провод конденсатора. Включаем зажигание. Подносим к наконечнику провода конденсатора наконечник центрального высоковольтного провода от катушки зажигания. Отверткой размыкаем контакты прерывателя (или можно рукой немного повернуть распределитель, чтобы контакты разошлись). Между наконечником высоковольтного провода и наконечником провода конденсатора проскочит искра – конденсатор зарядится током высокого напряжения. Подносим наконечник провода конденсатора к его корпусу. Появление разрядной искры со щелчком свидетельствует о нормальном состоянии конденсатора. Искры нет – конденсатор неисправен.

Примечания и дополнения

— Конденсатор на автомобилях ВАЗ 2105, 2107 и их модификациях с контактной системой зажигания устанавливается на трамблере (30.3706-01) параллельно контактам прерывателя и служит для повышения вторичного напряжения и предотвращения обгорания контактов. Он заряжается при размыкании контактов и разряжается через вторичную обмотку катушки зажигания, чем вызывает повышения вторичного напряжения.

— Параметры работы конденсатора автомобилей ВАЗ 2105, 2107: емкость конденсатора замеряется в диапазоне частоты 50 – 1000 Гц и находится в пределах 0,20-0,25 мкФ, сопротивление изоляции при температуре (100±2)ºС и напряжении постоянного тока 100 В должно быть более 1 МОм/мкФ.

Самым ответственным моментом при эксплуатации автомобиля является пуск двигателя. Особенно актуален этот вопрос в зимнее время года, когда на улице стоят большие морозы. Все смазочные материалы, в том числе и масло в картере двигателя внутреннего сгорания, теряют вязкость, и создают чрезмерную дополнительную механическую нагрузку на стартер.

Рекомендаций по решению этой проблемы в Интернете представлено великое множество, от подогрева масла в картере двигателя дополнительным нагревателем, до впрыскивания в цилиндры двигателя перед пуском легко воспламеняющихся веществ. Совершенствуются коммутаторы системы зажигания, делают многоискровой режим зажигания, оптимизируют взаимное расположение и форму электродов свечей.

Но все это не дает максимального эффекта по одной простой причине, во время пуска двигателя напряжение бортовой сети автомобиля падает до 9,5 V и соответственно значительно падает величина высокого напряжения на выходе катушки зажигания. Предложенная доработка системы зажигания позволяет устранить этот недостаток.

Принцип работы системы зажигания автомобиля

Рассмотрим часть схемы электрооборудования автомобиля, составляющую систему зажигания. От аккумулятора напряжение положительной полярности, через предохранитель поступает на контакты замка зажигания и реле зажигания.

Когда ключ из замка зажигания автомобиля вынут, все контакты в замке зажигания разомкнуты, и напряжение на систему зажигания не подается. Если ключ вставить в замок зажигания и повернуть его по часовой стрелке на один сектор, контакты в замке зажигания замкнутся и напряжение поступит на обмотку реле зажигания, по обмотке потечет ток, создаст магнитное поле, которое притянет якорь реле.

Контакты реле замкнутся, напряжение питания поступит на низковольтную обмотку катушки зажигания и через нее на коллектор транзистора VT коммутатора. Пока вал двигателя не вращается, на базу транзистора не поступают открывающие импульсы управления, и он закрыт, ток дальше не течет. В применяемых в настоящее время схемах зажигания автомобилей, элементов начерченных синим цветом (диод VD1 и конденсатор С1) нет.

Для пуска двигателя необходимо повернуть ключ в замке зажигания по часовой стрелке еще на один сектор. Стартер начнет вращаться и на коммутатор с датчика вращения поступят управляющие импульсы. Транзистор VT на время 1-2,5 мс откроется и через низковольтную обмотку катушки зажигания пойдет ток. Сердечник катушки начнет намагничиваться, и создаст в высоковольтной обмотке катушки зажигания высокое напряжение. Величина напряжения будет зависеть от соотношения количества витков в катушках.

Для надежной работы двигателя система зажигания должна создавать высокое напряжение с запасом, величиной не менее 25 кВ. Напряжение, при котором происходит пробой (образуется искра) между электродами в свече составляет 14-17 кВ. Таким образом, должен обеспечивается запас по высокому напряжению около 7 кВ, что гарантирует стабильную искру в свечах при любых условиях запуска двигателя.

Величина высокого напряжения
в момент запуска двигателя автомобиля

При работе двигателя, за счет работы генератора, напряжение в бортовой сети автомобиля обычно составляет 14,1±0,2 В. На первичную обмотку катушки зажигания, за вычетом падения напряжения (1,2 В) на транзисторе VT, поступают импульсы величиной 14,1 В-1,2 В=12,9 В. В этом режиме величина импульсов на вторичной обмотке катушки зажигания для образования искры в свечах составляет 27 кВ.

В момент пуска двигателя напряжение на выводах заряженного аккумулятора может снижаться до 9,5 В, если аккумулятор заряжен не полностью, то напряжение может быть и меньше. Тогда с учетом падения напряжения на транзисторе VT, величина напряжения на первичной обмотке катушки составит 9,5 В-1,2 В=8,3 В, это на 35% меньше, чем напряжение при работающем двигателе. При этом величина высокого напряжения тоже уменьшится на 35% и составит 17 кВ. Новая свеча создает искру при напряжении 12-17 кВ. Если установлены свечи с напряжением пробоя 17 кВ, то в таком случае искрообразование может быть нестабильным. Расчеты показали, что даже для нового автомобиля с узлами и деталями системы зажигания, находящимися в исправном состоянии, запаса по высокому напряжению может и не быть.

Что же тогда говорить о системе зажигания автомобиля, находящегося в эксплуатации не один год. Происходит старение изоляции свечей и выгорание ее электродов. В высоковольтных проводах и катушке зажигания тоже происходит старение изоляции, что приводит к дополнительным потерям. Несколько лет эксплуатируемый аккумулятор тоже вносит свою лепту. Путь тока от аккумулятора к катушке зажигания проходит по проводам через контакты предохранителя, реле зажигания, соединительные колодки и клеммы. На них тоже происходит падение напряжения.

В дополнение для устойчивого возникновения искры в зазоре свечи при сильно охлажденной воздушно бензиновой смеси требуется подавать на нее более высокое напряжение. Таким образом, запуск двигателя старого автомобиля с первой попытки при больших морозах существующая схема зажигания обеспечить с гарантией не может. Последующие попытки запуска двигателя могут полностью разрядить аккумулятор, с чем большинству автолюбителей доводилось сталкиваться.

Доработка схемы зажигания

С проблемой запуска двигателя в дни с большими морозами я столкнулся давно, когда ездил на автомобиле «Ока». Так как двигатель у «Оки» двух цилиндровый, то запустить его, из-за наличия мертвой точки, гораздо сложнее, чем четырехцилиндровый. Менял датчик холла, коммутатор, катушку зажигания, высоковольтные провода, свечи, но достичь уверенного запуска двигателя в морозы так и не получилось.

Проанализировав электрическую схему зажигания, пришел к выводу, что если подключить электролитический конденсатор к выводу катушки зажигания, на который подается +12 В, то все плохие контакты, через которые подается питающее на катушку напряжение наоборот, буду играть положительную роль, так как будут уменьшать разряд конденсатора. Сначала я установил только конденсатор С1, не хотелось резать провода для впайки диода VD. Пуск двигателя значительно улучшился. После установки диода, который не позволяет разряжаться конденсатору в электропроводку автомобиля при пуске двигателя, «Ока» стала с первого раза, на удивление многим, заводится даже при 25 градусном морозе.

Работает схема следующим образом. Когда вставляется ключ зажигания и поворачивается до первого фиксированного положения, конденсатор С1 через диод VD быстро зарядится от аккумуляторной батареи с учетом падения напряжения на диоде около 1,2 В, до напряжения 11,5 В. При пуске двигателя, на катушку зажигания будет подано не напряжение с аккумулятора величиной 9,5 В, а напряжение с заряженного конденсатора 11,5 В. Таким образом высокое напряжение упадет не на 35%, а всего на 20% и высокое напряжение составит не менее 23 кВ, что вполне достаточно для уверенного возникновения в свечах искры.

Эффективность работы схемы можно еще улучшить, если поставить дополнительно автомобильное реле, подключить его обмотку параллельно реле пуска стартера, а пару нормально замкнутых контактов параллельно диоду. Тогда, когда стартер будет выключен, напряжение с аккумулятора на катушку зажигания будет подаваться, минуя диод. Если в реле стартера есть свободная пара нормально замкнутых контактов, то можно использовать их и не устанавливать дополнительное реле. Замыкание с помощью реле выводов диода еще повысит высокое напряжение на выходе катушки зажигания на несколько киловольт.

Конструкция и детали

Диод VD1 подойдет любого типа, рассчитанный на ток не менее 8 А и обратное напряжение не менее 25 В. Еще лучше применить диод Шоттки, например 90SQ045 (45 В, 9 А). Тогда необходимость в установке дополнительного реле отпадает, так как падение на диоде Шоттки составит всего 0,2 В, что и без установки дополнительного реле увеличит высокое напряжение на несколько киловольт. Такие диоды используют в низковольтном выпрямителе блоков питания компьютеров .

Электролитический конденсатор подойдет любого типа, рассчитанный на напряжение не менее 25 В и емкостью не менее 20000 мкф. Конденсатор должен быть рассчитан на работу в широком диапазоне температур, минус 30-65 градусов Цельсия. Лучше всего подходит конструкция конденсатора с выводами, рассчитанными на винтовое подключение. Я устанавливал конденсатор как на фото.

Если нет подходящего по емкости конденсатора, то можно подключить параллельно, соблюдая полярность, несколько конденсаторов меньшей емкости. При параллельном соединении плюсовые выводы конденсаторов соединяются с плюсовыми, а минусовые с минусовыми. Общая емкость тогда составит сумму всех соединенных параллельно конденсаторов.

Например, есть 4 конденсатора емкостью 4700 мкФ, соединив их параллельно, получим конденсатор емкостью 18800 мкФ.

Что касается реле, то можно применить любое автомобильное реле, имеющее нормально замкнутые контакты.

Конденсатор желательно установить в непосредственной близости с катушкой зажигания, но, для предотвращения его перегрева, на максимально возможном удалении от двигателя. Место установки должно не допускать попадания влаги на выводы конденсатора во время движения автомобиля. Предложить готовое решение по размещению диода и конденсатора сложно, так как каждая марка автомобиля имеет оригинальную конструкцию, и место установки деталей приходится выбирать индивидуально.

Вместо конденсатора можно применить кислотный аккумулятор небольшой емкости, например от UPS компьютера. Это еще более лучший вариант, чем установка конденсатора. Дополнительный аккумулятор будет при работе двигателя постоянно подзаряжаться и благодаря тому, что система зажигания будет питаться от двух аккумуляторов, дополнительный аккумулятор всегда будет полностью заряжен. При пуске двигателя на систему зажигания будет всегда подаваться напряжение питания более 12 В.

Порядок запуска двигателя автомобиля при морозе

Для безотказного запуска двигателя автомобиль перед наступлением холодов должен быть подготовлен к зимней эксплуатации. Необходимо залить масло в двигатель и коробку передач, предназначенное для работы при низких температурах. Необходимо в обязательном порядке заменить свечи и фильтры, масляный, воздушный и бензиновый. И конечно самое главное это техническое состояние аккумулятора. Даже если аккумулятор новый, его обязательно нужно зарядить от внешнего зарядного устройства . Если все эти требования заблаговременно выполнены, то с пуском двигателя в холодное время года проблем не будет.

• Необходимо вставить ключ в замок зажигания, повернуть по часовой стрелке на один сектор и убедиться, что все электроприборы отключены. Хотя они при работе стартера должны отключаться автоматически, но, тем не менее, лучше их отключить, чтобы не создавать дополнительную нагрузку на двигатель в первый момент после его пуска.
• Для приведения холодного аккумулятора в боевое состояние, его нужно прогреть, включив на 20-30 секунд фары или габаритные огни.
• Если коробка не автоматическая, то обязательно выжать педаль сцепления до упора. При этом будет отключена от двигателя коробка передач, что существенно снизит нагрузку на стартер.
  4. Включить зажигание на полсекунды, чтобы вал двигателя сдвинулся с мертвой точки, и масло смазало трущиеся поверхности двигателя.
• Повторно включаем зажигание на время не более 3 секунд. Если двигатель не запустился, необходимо выждать до повторного запуска не менее 15 секунд. За это время подогретый еще за счет неудачного пуска двигателя аккумулятор наберется силы. Если за 5-6 попыток с паузами двигатель запустить не удалось и при этом аккумулятор не сел, значит, либо попавшая в механизмы вода замерзла и необходимо отогреть автомобиль, поместив его в теплый гараж. Или возникла неисправность и необходимо обращаться в сервис.
• Если двигатель автомобиля запустился, то необходимо плавно отпустить педаль сцепления. После прогрева машина готова к поездке.

Конденсатор - небольшая, но важная часть электронных систем автомобиля. Он отвечает за накопление и сохранение электрического тока, создаёт определённый показатель напряжения в компонентах и решает ряд других задач. Увы, это изделие иногда выходит из строя. Работа с электрическими компонентами - опасное дело, но при необходимости работоспособность конденсатора можно легко проверить.

Как работает этот компонент

Изделия защищают электронные компоненты от разного рода помех и используются во множестве систем вашей машины. Ключевой функцией приспособления является фильтрация - например, в автоакустике. Без конденсатора музыкальная система будет работать плохо: возникнут посторонние шумы, помехи и изменения громкости. Все это является следствием скачков напряжения в электросети авто.

Конденсаторы есть во многих частях автомобиля. Они играют роль буферов между аккумуляторами и другими электронными приспособлениями. Без такого изделия невозможно функционирование не только акустики, но и контактного механизма в распределителе зажигания.

На фото: схема системы батарейного зажигания с цифровым обозначением компонентов:

1. Аккумулятор.
2. Включатель стартера.
3. Включатель зажигания.
4. Первичная обмотка.
5. Вторичная обмотка.
6. Катушка зажигания.
7. Распределитель.
8. Прерыватель.
9. Конденсатор.
10. Свеча зажигания.

Схема батарейного зажигания. Конденсатор отмечен цифрой «9»

Типы автомобильных конденсаторов

Как понять, что нужна диагностика прибора

О неисправности конденсатора свидетельствуют разные признаки. Фары, мигающие в такт басам автомобильной акустики, означают, что электронные компоненты авто не получают достаточного напряжения. В ряде случаев сигналы начинают искажаться, отдельные компоненты машины работают некорректно.

Конденсатор зажигания отвечает за выработку искры, которая воспламеняет топливовоздушную смесь в цилиндре двигателя. Если искра имеет слабый красный цвет и появляется неравномерно, если не удаётся нормально завести авто - вполне вероятно, что возникли проблемы с конденсатором.

Важно не допускать проблем с конденсатором зажигания. Они возникают по трём причинам:

• если изделие потеряло часть ёмкости,
• если возник внутренний обрыв,
• если произошло короткое замыкание.

Первые два варианта особенно коварны, поскольку зажигание не сразу выходит из строя. Функционирование компонентов продолжается, хотя искра уже не может иметь нужного уровня мощности. Главные признаки поломки в такой ситуации - неустойчивость работы двигателя на холостом ходу, проблемы с запуском. Обязательно проверьте конденсатор и при необходимости замените его! Если этого не сделать, искры от прерывателя вызовут подгорание контактов, что выведет силовой агрегат из строя.

Как проверить работоспособность

Надёжный способ выявить неисправность - воспользоваться омметром или мультиметром в режиме омметра. Для наиболее полного тестирования подготовьте следующие инструменты:

• сам измерительный прибор;
• переносную лампу;
• заводную ручку.

Расположение конденсатора в системе зажигания

Основная проверка выполняется в следующей последовательности.

1. Переводим омметр в режим верхнего предела измерений.
2. Подключаем один вывод конденсатора к корпусу для разрядки. Один из щупов омметра соединяем с наконечником провода, другой - с корпусом.
3. Если показатель быстро отклоняется к «нулю», а затем плавно возвращается к «бесконечности» – всё в порядке. При смене полярности показатель быстро стремится к нулю. Если сразу же высветилось значение «бесконечности», требуется замена.

Подключаем омметр к конденсатору

Инструкция по проверке автомобильного конденсатора на видео

Проверка без мультиметра

1. Отключаем от прерывателя провода, идущие от конденсатора и катушки зажигания. Тут пригодится переносная лампа. Чтобы проверить изделие, присоедините её к зажиму прерывания, затем активируйте зажигание. Произошло включение лампы? Конденсатор работает неправильно.
2. Ещё один метод проверки работоспособности изделия - зарядка конденсатора катушки зажигания током высокого напряжения и последующая разрядка на корпус. Если между массой и проводом конденсатора появилась искра и раздался характерный щелчок, всё в порядке. Реакции нет? Значит, в конденсаторе есть пробой.
3. Отсоедините чёрный провод от зажима прерывателя, который идёт от катушки зажигания. Отключите от прерывателя провода конденсатора. Включите зажигание и прикоснитесь одним проводом к другому. Если появится искра - что-то не так. Скорей всего дело в пробое конденсатора.
4. Заводной ручкой поверните коленвал ДВС и снимите крышку с распределителя зажигания. Включите зажигание. Можно оценить работу конденсатора, следя за возникающими здесь искрами. Если возникла поломка, контакты прерывателя сильно заискрят. Ещё один признак неисправности - слабое искрение между корпусом и главным проводом высокого напряжения.

Состояние конденсатора можно без труда проверить даже в дороге. Возите с собой мультиметр и будьте готовы пустить его в ход - так вы избавитесь от дискомфорта при езде и избежите риска серьёзной поломки.