Для чего нужен коммутатор системы зажигания

Коммутатор зажигания автомобиля

Назначение

Коммутатор зажигания предназначен для управления током первичной обмотки(ок) катушки зажигания по сигналам датчика синхронизации, или ЭБУ.

Принцип работы автомобильного коммутатора зажигания

Сигнал от датчиков вращения очень слабый и для использования в системах управления, его необходимо сформировать и усилить. Кроме этого различные типы датчиков дают сигналы аналогового типа или в неудобной для использования форме. Для управления током первичной обмотки катушки зажигания разработаны электронные устройства, позволяющие производить переключения (коммутацию) с высокой скоростью. Сигнал с коммутатора подается на первичную обмотку катушки зажигания.

Рис. Фото коммутатора и осциллограмма управляющих импульсов.

Рис. Фото коммутатора и осциллограмма управляющих импульсов.

Коммутатор может быть и двухканальным, управляя сразу двумя катушками зажигания.

Рис. Фото коммутатора и осциллограмма сигналов ЭБУ.

Коммутатор может выполнять и более сложную роль. Рассмотрим пример на схеме управления ам ФОРД Скорпио EEC 4. На рисунке приведена схема такой системы зажигания. Такой прибор можно даже назвать модулем зажигания. Расположен он на распределителе зажигания. От датчика Холла, расположенного в распределителе, в модуль поступает РIР (Profile Ignition Pickup) сигнал.

Рис. Схема системы зажигания автомобиля ФОРД.

Он обрабатывается и в виде частотного сигнала 10-15 Гц передаётся в ЭБУ двигателем. В ЭБУ производится перерасчёт на поправочные коэффициенты и возвращает сигнал SPOUT (SPark OUTput) обратно в модуль TFI. Частота такого сигнала 10-15 Гц, но форма импульсов другая. На холостом ходу PIP сигнал имеет частоту 25-35 Гц, a SPOUT сигнал — частоту 40-45 Гц, который и управляет выходным каскадом коммутатора. Осциллограммы входных и выходных сигналов TFI модуля приведены на рисунке.

Рис. Осциллограммы при 3000 обмин.

Расположение

Коммутатор может быть совмещённым с ЭБУ двигателем. В таком случае управляющий сигнал с ЭБУ идёт непосредственно на катушку зажигания.

Если коммутатор конструктивно выполнен отдельно, то он может быть установлен непосредственно рядом с катушкой зажигания (VASS); отдельно установленным на металлической поверхности для хорошего теплоотвода (крыло или перегородка подкапотного пространства) (ФОРД); рядом с блоком управления (VW Пассат); на распределителе зажигания (ФОРД) и т.п.

Неисправности

Обычно выход из строя электрической части происходит из-за бросков напряжения или эрозии в разъёме. Перегрузка и выход из строя из-за закорачивания первичной обмотки катушки зажигания или выхода из строя высоковольтной части.

Методика проверки

В начале необходимо проверить наличие питающего напряжения на выводах коммутатора (причем не только вольтметром, но и при помощи нагрузки). Убедиться в наличии правильного входного сигнала на коммутатор (осциллограмма). Выходной сигнал с коммутатора проверяется автомобильным осциллографом или обычной ам лампочкой. Если сигнал возрастает от 0 до питающего напряжения, то лампочка подсоединяется между «+» и сигнальным выводом (отсоединить от катушки зажигания). Лампочка должна мигать при вращении двигателя стартером.

Необходимо помнить, что коммутаторы, используемые с датчиками генераторного типа нельзя использовать в системах с датчиком Холла и наоборот.

Ремонт

Обычно ремонт невозможен.

Как можно проверить коммутатор?

Перед тем как проверить работу коммутатора, его нужно хорошо почистить от грязи. Что бы коммутатор проверить, нужны: сама катушка зажигания, блок питания, обычная кнопка, паяльник и «масса» в качестве нее может быть металлический лист. На корпусе коммутатора располагаются определенные обозначение. Эти обозначения обычно в виде латинских букв, например «B», «C», «T», «K». При проверке коммутатора следует обратить внимание на надежное соединение. На корпусе коммутатора должен быть хороший минус, часто из-за окисления, могут возникнуть определенные неисправности, что является последствием «плохой массы». Коммутатор, катушка зажигания должны располагаться на одном «минусовом» металлическом листе. Еще раз проверьте все соединения и расстояние между катушкой зажигания — «выходом на ней» и металлическим листом, оно должно быть от 15 до 25 мм. Далее последовательно нужно замыкать и размыкать провод, который должен идти на контакт коммутатора. Сам провод нужно подключить к контрольной лампе на 12 В. Сигнал от блока не должен быть больше 5 вольт. Далее проворачиваете двигатель стартером и если коммутатор рабочий, то Вы увидите как искра будет бить в металлический лист, а лампа при этом будет светится. Если вы хотите проверить внутренний коммутатор, то нужно проделать туже самую работу, но при этом сменить и подставить другой контакт.

Может ли из за коммутатора неустойчиво работать двигатель на холостом ходу, попукивать в глушителе, на средних оборотах ощущаться подергивание, плавать стрелка тахометра? Было такое, что на горячую заводиться и сразу глохнет, дрожь по машине на средних оборотах. Поменял уже всё, остался коммутатор, но жена из дому скоро выгонит.

Да, эти симптомы прямо указывают на неисправность системы зажигания, если машина карбюраторная, рекомендую проверить датчик холла в трамблере, и коммутатор. Не лишним будет убедиться в исправности катушки зажигания. Но сперва проверьте разъёмы подключения на предмет окисления и плохого контакта. Также возможно окисление контактов в монтажном блоке из-за попадания влаги, это болезнь этих авто. После того, как убедитесь в исправности проводки, меняйте коммутатор.

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:

• повышение надежности работы всей системы зажигания;
• обеспечение возможности ее работы на больших оборотах двигателя и при высокой скорости движения;
• повышение степени сжатия.

Каким может быть коммутатор системы зажигания

Приведенная выше схема коммутатора – лишь один из вариантов, как может быть реализовано устройство зажигания. Это выполняется с использованием:

1. транзисторов;
2. тиристоров:
3. гибридных элементов;
4. бесконтактных датчиков.

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:

• более мощную искру;
• исключение потерь в трамблере;
• стабильный холостой ход;
• улучшенный пуск при пониженной температуре;
• снижение расхода топлива.

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:

1. двигатель не заводится, искры на свечах нет;
2. мотор заводится, но глохнет через несколько минут;
3. мотор работает неустойчиво, если коммутатор заменить на заведомо исправный, дефект устраняется.

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=””>

Коммутатор ВАЗ: основа бесконтактного зажигания волжских автомобилей

В автомобилях ВАЗ, начиная с модели 2105, используется бесконтактная система зажигания, управление которой осуществляется электронным коммутатором. Все, что вы хотели узнать о коммутаторах, их типах, конструкции и работе, а также о верном выборе, замене и ремонте этих устройств — рассказано в статье.

Что такое коммутатор ВАЗ

Коммутатор ВАЗ (электронный коммутатор зажигания) — электронный блок бесконтактной системы зажигания (БСЗ) автомобилей ВАЗ на основе датчика Холла; устройство для управления током первичной обмотки катушки зажигания, обеспечивающее формирование на вторичной обмотке импульсов высокого напряжения и бесперебойного искрообразования.

В поздних модификациях автомобилей ВАЗ-2105 и 2107, большинстве модификаций семейства Samara (2108, 2109, 21099), «Ока» (ВАЗ-1111) и некоторых ранних модификациях ВАЗ-2110, 2111 и 2112 с карбюраторными силовыми агрегатами использовалась БСЗ. В данной системе обычный трамблер с контактным прерывателем был заменен двумя устройствами — распределителем зажигания с датчиком импульсов (в качестве которого выступает датчик Холла) и работающим с ним в паре электронным коммутатором. Именно из-за отсутствия прерывателя контактного типа эта система получила название бесконтактной.

Электронный коммутатор (в зависимости от модели) выполняет несколько функций:

• Управление током в первичной обмотке катушки (коммутация) в соответствии с сигналом, формируемым импульсным датчиком;
• Установка оптимального режима работы системы зажигания (установка оптимального времени накопления энергии искры, изменение угла опережения зажигания и другие);
• Защита низковольтного контура системы зажигания от чрезмерных нагрузок, коротких замыканий и других нештатных (аварийных) ситуаций;
• Управление работой системы зажигания при запуске и остановке двигателя (главным образом — принудительное прекращение процесса искрообразования при остановленном двигателе).

Коммутатор является одним из основных компонентов БСЗ, обеспечивая ее нормальную работу. Указанные функции могут достигаться различными техническими средствами, поэтому сегодня существует большое разнообразие электронных коммутаторов для автомобилей ВАЗ — рассмотрим их подробнее.

Модели, конструкция и характеристика коммутаторов ВАЗ

Используемые на автомобилях ВАЗ электронные коммутаторы делятся на две большие группы:

• Транзисторные;
• На основе специализированных микросхем.

Устройство современного коммутатора ВАЗ

Типовая схема подключения электронного коммутатора

Наиболее просто устроены транзисторные коммутаторы, которые были исторически первыми (они пришли на смену контактно-транзисторных устройств, широко использовавшихся на автомобилях ВАЗ «Классика»). В сущности, это электронный ключ, дополненный усилителем сигнала от датчика импульсов, а также элементами защиты и температурной компенсации. Ключ построен на одном мощном транзисторе, который управляется одним или двумя транзисторами, усиливающими и изменяющими сигнал от датчика Холла. В качестве элементов защиты могут выступать включенные в схему стабилитроны (предотвращают скачки напряжения), тиристоры (отключающие коммутатор или его отдельные элементы в аварийных режимах) и другие детали. А элементы температурной компенсации (цепочки резисторов и конденсаторов) обеспечивают постоянство режимов работы полупроводниковых приборов во всем допустимом температурном диапазоне.

Работает транзисторный коммутатор довольно просто. Пока сигнал от датчика Холла отсутствует, электронный ключ открыт и по первичной обмотке катушки течет постоянный ток — в данный момент во вторичной обмотке никакого тока нет. Когда от датчика поступает сигнал, ключ закрывается, прерывая ток в первичной обмотке. Из-за наличия индуктивности ток в первичной обмотке падает до нулевого значения не мгновенно, а в течение какого-то периода (доли секунды), возникает явление электромагнитной индукции — вследствие этого эффекта во вторичной обмотке тоже возникает переменный ток высокого напряжения. Данный ток через трамблер поступает на свечу зажигания, где происходит искрообразование и воспламенение горючей смеси. В последующий момент через первичную обмотку вновь протекает постоянный ток, поэтому во вторичной обмотке ток вновь исчезает. Затем описанные процессы повторяются вновь до 200-300 раз в секунду.

Транзисторная схемотехника заложена в коммутатор модели 76.3734. Это устройство отличается простой и надежностью, однако у него есть ряд недостатков. Например, с ростом частоты вращения коленчатого вала существенно снижается ток во вторичной обмотке, также коммутатор имеет ограниченный функционал и не может обеспечить эффективную работу системы зажигания на всех режимах.

Этих недостатков лишены электронные коммутатору на основе специализированных микросхем. В таком коммутаторе тоже используется электронный ключ на мощном транзисторе, однако управление ключом возложено на микросхему, что значительно расширяет функции и возможности всего устройства. В частности, в коммутаторах с микросхемами реализованы функции регулирования времени накопления энергии в катушке, безыскровой отсечки (ограничения искрообразования при включенном зажигании, но остановленном двигателе), различных уровней защиты и другие. Благодаря возможности регулирования времени накопления энергии, коммутаторы на микросхемах обеспечивают стабильное искрообразование во всем диапазоне оборотов коленчатого вала, чем и обусловлено их широчайшее распространение.

На микросхемах построены коммутаторы моделей 036.3734, 42.3734, 72.3734 (все на отечественной элементной базе) и их модификации, 98.3734, немецкий HUCO.13 8090 и другие (на зарубежных микросхемах).

Электронные коммутаторы делятся еще на два типа по количество каналов управления:

К одноканальным относятся все описанные выше устройства. Они предназначены для работы с одной катушкой зажигания, поэтому в системах с двумя катушками приходится использовать два одинаковых коммутатора, работающих с одним импульсным датчиком. Двухканальные коммутаторы — специализированные устройства для управления сразу двумя катушками зажигания. К устройствам этого типа относят коммутатор модели 133.3774 некоторых модификаций.

Конструктивно все коммутаторы ВАЗ выполнены в виде компактных пластиковых блоков с интегрированными алюминиевыми теплоотводами (они обеспечивают охлаждение мощного транзистора в процессе работы системы зажигания). В теплоотводах выполнены проушины или отверстия для монтажных винтов, с их помощью коммутатор монтируется на кронштейн или непосредственно на кузова автомобиля. Подключение коммутатора к электросистеме осуществляется с помощью одного стандартного разъема с контактами ножевого типа, расположенного на стенке корпуса.

К основным характеристикам электронных коммутаторов системы зажигания можно отнести:

• Ток коммутации;
• Предельные частоты вращения коленчатого вала, при которых обеспечивается бесперебойное искрообразование;
• Допустимое и максимальное напряжения питания;
• Время безыскровой отсечки.

У современных коммутаторов для автомобилей ВАЗ ток коммутации лежит в пределах 7-8 А, рабочие напряжения — от 6 до 18 В, максимальное напряжение — до 25-30 В в течение пяти минут, предельные частоты вращения коленвала — от 20 до 7000 об/мин, а время безыскровой отсечки — не более 2-3 секунд.

Как правильно подобрать, заменить и отремонтировать коммутатор ВАЗ

В процессе эксплуатации автомобиля коммутатор может выйти из строя, частично или полностью нарушив работу двигателя. Главный признак поломки коммутатора — слабая/нестабильная искра или ее полное отсутствие. Если другие причины появление такого симптома исключены, то следует проверить коммутатор, и в случае его неисправности — заменить. Простейшая проверка заключается в подключении в разрыв провода, идущего от коммутатора на первичную обмотку катушки (клемма «К» на катушке и клемма «1» на коммутаторе), контрольной лампы или тестера (это нужно делать при выключенном зажигании). Если коммутатор работает, то при включении зажигании лампа будет мигать, если этого не происходит, то лучше поставить новый коммутатор.

На замену следует брать коммутатор того же типа, что был установлен на автомобиль ранее, либо совместимые с другими элементами системы зажигания аналоги. Например, с коммутаторами 036.3734, 76.3734 (и другими 3734) совместимы распределители модельного ряда 3706 и катушки зажигания 3705, но возможны и другие варианты.

Замена коммутатора на всех моделях ВАЗ проста:

1. Выключить зажигание, снять клемму с АКБ;
2. Отсоединить от коммутатора электрический разъем со жгутом проводов;
3. Вывернуть два монтажных винта/болта, демонтировать устройство;
4. Установить новый коммутатор, предварительно очистив его монтажную площадку от загрязнений и следов коррозии;
5. Выполнить все электрические соединения.

После замены электронного коммутатора необходимо настроить угол опережения зажигания, а иногда выполнить и другие регулировки. Каких-либо дополнительных операций с самим коммутатором не требуется. Если деталь подобрана и установлена правильно, то система зажигания автомобиля ВАЗ будет нормально функционировать в любых условиях.

Коммутатор зажигания

При появлении электрических узлов в конструкции первых автомобилей, поджог горючей смеси осуществлялся с помощью батарей. Эта система имела примитивную схему, которая в современных автомобилях подверглась существенной модернизации. Суть работы таких устройств заключается в создании искры внутри камеры сгорания, что приводит к дальнейшей цепной реакции горения топлива в цилиндрах. Метод действия этих систем основан на принципе самоиндукции. Магнитная катушка преобразовывает низкое напряжение в высокое. Ток протекает по замкнутой цепи, при разрыве которой возникает искра на свече.

По такому же принципу срабатывания работают системы зажигания и на отечественных автомобилях. Основные отличия современных систем заключаются в новой элементной базе, изменению определённых деталей и добавлении коммутаторов. Он представляет собой специальное устройство, которое включается в цепь питания первичной обмотки катушки. Коммутатор выполняет функцию регулировки импульсов и по сигналу от управляющего блока разрывает питание, что приводит к возникновению искры.

Принцип работы коммутатора зажигания

Коммутатор зажигания, схема которого более сложная по сравнению с первыми устройствами для воспламенения горючей смеси, имеет транзитные ключи. Такое конструктивное решение является достаточно простым и эффективным. Эти узлы используются для управления током, протекающим через катушку зажигания.

Стоит отметить, что ключи не оказывают влияния на принцип работы, который основан на электромагнитной индукции. Транзисторы уменьшают нагрузку на контакты прерывателя и увеличивают силу тока, протекающего через обмотку. Это техническое изменение дало ряд преимуществ современным системам, в число которых входят:

Повышенная степень сжатия.

Увеличение срока службы и надёжности всей системы зажигания.

Возможность работать на повышенных нагрузках, при высокой скорости движения и больших оборотах силового агрегата.

Виды коммутаторов

При обзоре основных типов коммутаторов необходимо упомянуть то, что современные системы наделены рядом существенных преимуществ, благодаря которым эти устройства получили повышенную эффективность и надёжность. Достичь таких показателей удалось применением в конструкции микропроцессорных узлов. Сегодня автомобильный рынок предлагает самые различные модели, в число которых входят двухканальные и многоканальные коммутаторы. В зависимости от используемых в конструкции деталей, данные устройства делятся на несколько типов:

Транзисторные. В них используется контактная система, что снижает срок их службы в виду быстрого износа элементов из-за обгорания. Энергия накапливается в электромагнитном поле катушки.

Тиристорные. Главным отличием от первого вида является то, что в этих устройствах создание необходимой силы тока происходит в конденсаторе. При включении системы, происходит подключение заряженного конденсатора к обмотке катушки. Внутри их происходит разряжение, которое приводит к возникновению искры на свече.

Гибридные. Этот вид коммутаторов пользуется хорошей популярностью. Он представляет собой тандем нескольких вышеописанных типов. Данное конструктивное решение позволяет повысить эффективность и свести к минимуму недостатки.

Бесконтактные устройства считаются наиболее эффективными системами. Этот вид представляет самые современные коммутаторы, которые значительно превосходят по параметрам другие виды. В их конструкции используются инфракрасные электронные датчики. Отсутствие контактного способа зажигания обеспечивает длительный ресурс работы, так как нет сегментов, на поверхности которых накапливается нагар. На отечественных автомобилях эта система зажигания была впервые представлена на моделях ВАЗ-2108.

Диагностиканеисправностей коммутатора

В 1991 году появились первые отечественные автомобили, конструкция которых, включала коммутатор зажигания. Это новое техническое решение позволило значительно повысить эффективность системы и улучшить общие показатели КПД. Несмотря на то что первыми серийными моделями, имеющими модернизированную систему пуска мотора, были ВАЗ 2108, коммутаторы устанавливают и на более поздние экземпляры, выпущенные при Советском Союзе. Поскольку конструкция классических автомобилей не предусматривает наличия такого механизма, это усложняет процедуру поиска неисправностей при их возникновении. В большинстве случае для ремонта требуется специальное оборудование. Из-за высокой цены, покупать его для разовых проверок нет смысла. Основными признаками поломок коммутатора могут быть: