Что такое коммутатор в машине

6 августа 2019 0 Автор

Ещё раз вспомним, что Система зажигания — это совокупность всех приборов и устройств, обеспечивающих появление искры в момент, соответствующий порядку и режиму работы двигателя. Эта система является частью общей системы электрооборудования.

Системы зажигания можно разделить на 3 группы:

1 — Контактные системы зажигания — включает в себя механический прерыватель и создание высокого напряжения и распределение его по цилиндрам в данной системе происходит с помощью контактов.
В контактной системе зажигания управление накоплением и распределение электрической энергии по цилиндрам осуществляется механическим устройством — прерывателем-распределителем. Дальнейшим развитием контактной системы зажигания является контактная транзисторная система зажигания, в первичной цепи катушки зажигания которой применен транзисторный коммутатор.

2 — Бесконтактные системы зажигания — включает бесконтактный датчик, который заменил собой контактный прерыватель. Применение бесконтактной системы зажигания позволяет повысить мощность двигателя, снизить расход топлива и выбросы вредных веществ за счет более высокого напряжения разряда (30000В) и соответственно более качественного сгорания топливно-воздушной смеси.
В отличие от контактной в бесконтактной системе зажигания для управления накоплением энергии используется транзисторный коммутатор, взаимодействующий с бесконтактным датчиком импульсов. Транзисторный коммутатор в данной системе выполняет роль прерывателя. Распределение тока высокого напряжения осуществляется механическим распределителем.

3 — Электронная система зажигания(микропроцессорная система зажигания) — система, в которой создание и распределение тока высокого напряжения по цилиндрам двигателя осуществляется с помощью электронных устройств. Электронная система зажигания не имеет механических контактов.
В электронной системе зажигания используется электронный блок управления, с помощью которого производится управление процессом накопления и распределения электрической энергии. В ранних конструкциях электронной системы зажигания электронный блок одновременно управлял системой зажигания и системой впрыска топлива (т.н. объединенная система впрыска и зажигания). В настоящее время управление зажиганием включено в систему управления двигателем.

Все вышеперечисленные виды систем зажигания похожи между собой, отличаются только методом создания управляющего импульса. Так в систему зажигания входят: Источник питания для системы зажигания, это аккумуляторная батарея (в момент запуска двигателя), и генератор (во время работы двигателя). Выключатель зажигания – это механическое или электрическое контактное устройство подачи напряжения на систему зажигания, или по-другому – замок зажигания. Как правило, выполняет две функции: подачи напряжения на бортовую сеть и систему зажигания, подачи напряжения на втягивающее реле стартера автомобиля. Накопитель энергии – узел предназначенный для накопления, преобразования энергии достаточной для возникновения электрического разряда между электродами свечи зажигания. Условно накопители энергии можно разделить на индуктивный и емкостный. Простейший индуктивный накопитель – это катушка зажигания, которая представляет собой автотрансформатор, первичная обмотка у него подключается к плюсовому полюсу и через устройство разрыва к минусовому. Во время работы устройства разрыва, например кулачков зажигания, в первичной обмотке возникает напряжение самоиндукции. Во вторичной обмотке образуется повышенное напряжение, достаточное для пробоя воздушного зазора свечи. Емкостный накопитель представляет собой емкость, которая заряжается повышенным напряжением и в нужный момент отдает свою энергию на свечу зажигания Свечи зажигания, представляют собой устройство с двумя электродами находящимися друг от друга на расстоянии 0,15-0,25 мм. Это фарфоровый изолятор, насаженный на металлическую резьбу. В центре находится центральный проводник, который служит электродом, вторым электродом является резьба. Система распределения зажигания предназначена для подачи в нужный момент энергии от накопителя к свечам зажигания. В состав системы входят распределитель, и(или) коммутатор, блок управления системой зажигания. Распределитель зажигания (трамблёр) – устройство распределения высокого напряжения по проводам, ведущим к свечам цилиндров. Обычно в распределителе собран и кулачковый механизм. Распределение зажигания может быть механическим и статическим. Механический распределитель представляет собой вал, который приводится в действие от двигателя и при помощи «бегунка» распределяет напряжение по высоковольтным проводам. Статическое распределение зажигания подразумевает под собой отсутствие вращающихся деталей. При таком варианте катушка зажигания присоединятся непосредственно к свече, а управление происходит от блока управления зажиганием. Если, например, двигатель автомобиля имеет четыре цилиндра, то и катушек будет четыре. Высоковольтные провода в данной системе отсутствуют. Коммутатор – электронное устройство для генерации импульсов управления катушкой зажигания, включается в цепь питания первичной обмотки катушки и по сигналу от блока управления разрывает питание, в результате чего возникает напряжение самоиндукции. Блок управления системой зажигания – микропроцессорное устройство, которое определяет момент подачи импульса в катушку зажигания, в зависимости от данных датчиков положения коленвала, лямбда-зондов, температурных датчиков и датчика положения распредвала. Высоковольтный провод — это одножильный провод с повышенной изоляцией. Внутренний проводник может иметь форму спирали, для исключения помех в радиодиапазоне.

Коммутатор – это электронный компонент для обеспечения работы бесконтактной системы зажигания. Она является переходной между контактной и микропроцессорной. Последняя, наиболее совершенная, позволяет управлять моментом при помощи данных, считываемых с датчиков – кислорода, скорости, оборотов двигателя и других. Но на дорогах все еще немало автомобилей, в которых установлены и контактные прерыватели, и бесконтактные. Поэтому для обслуживания и диагностики нужно знать назначение всех элементов, а также методы поиска неисправностей и их основные признаки. Перед тем как проверить коммутатор, внимательно изучите все детали.

Читайте также:  Оба патрубка радиатора горячие

Бесконтактная система зажигания

Всего существует три огромные группы систем – контактная, бесконтактная, микропроцессорная. Первая делится на две подгруппы – контактная и с применением транзистора, работающего в режиме ключа. В конструкции бесконтактной системы зажигания тоже применяются транзисторы. Использоваться активно такая схема стала в начале 80-х годов прошлого века. И она имеет ряд преимуществ, о которых будет рассказано несколько ниже. Схема коммутатора несложная, она может быть реализована как на транзисторах, так и на контроллере.

Но у бесконтактной системы зажигания имеется и много недостатков, если сравнивать ее с микропроцессорной. Последняя позволяет контролировать практически все параметры двигателя. БСЗ делать это не позволяет, также не может она нормально использоваться на инжекторных моторах. Причина устаревания бесконтактной системы заключается не только в развитии электроники и автомобилестроения, но и в принятии жестких мер по обеспечению экологичности двигателей внутреннего сгорания. К сожалению, уменьшить количество вредных веществ в выхлопе позволяет только микропроцессорное управление.

Основные элементы системы

Конечно, первыми стоит указать свечи зажигания. Они установлены в головке блока цилиндров, электроды выходят с внутренней части. Это те элементы, которые позволяют воспламенить топливовоздушную смесь. Но с помощью одних только свечей двигатель работать не сможет. Необходимо контролировать положение коленчатого вала, чтобы знать, в каком положении находятся поршни в цилиндрах.

Для этой цели используется индуктивный датчик, работающий на эффекте Холла. Он входит в конструкцию другого элемента – распределителя зажигания. Датчик выдает импульс, который поступает на коммутатор. Это устройство позволяет слабый сигнал усилить до напряжения в 12 Вольт, чтобы затем подать его на катушку. Катушка – не что иное, как простой трансформатор (повышающий). У него вторичная обмотка имеет большее число витков, нежели первичная. За счет этого происходит повышение напряжения и уменьшение силы тока. Напряжение в БСЗ на свечи подается при значении 30-35 кВ (в зависимости от модели автомобиля).

Чем БСЗ лучше контактной?

Внимательно прочитав предыдущий раздел, можно увидеть, что в системе применен индуктивный бесконтактный датчик Холла. Преимущество очевидно – нет трения и коммутации. Для сравнения обратите внимание на контактную систему. В ней прерыватель коммутирует напряжение, величина которого равна 12 Вольт. Как ни крути, но металлические контакты все время соприкасаются друг с другом, постепенно стираются, покрываются нагаром.

По этим причинам необходимо постоянно следить за прерывателем, регулировать зазор, проводить своевременную замену. БСЗ лишена этих недостатков, поэтому без стороннего вмешательства система работает значительно дольше. Датчик Холла выходит из строя очень редко, как и коммутатор. Это повышает надежность системы, но требуется и соблюдать меры предосторожности, в частности, соединение коммутатора с кузовом должно быть максимально плотным, чтобы обеспечить эффективный теплообмен. Кроме того, БСЗ позволяет улучшить работу двигателя, увеличить, хоть и незначительно, его мощность, наряду с повышением надежности.

Как работает коммутатор

По сути, коммутатор – это простой усилитель сигнала. Можно сравнить даже со сборкой Дарлингтона, которая используется в микроконтроллерной технике для преобразования слабого сигнала с порта выхода до необходимого уровня. Основа этой сборки – полевые транзисторы, работающие в режиме ключа. На них подается рабочее напряжение, на управляющий вывод поступает сигнал, который усиливается и снимается с коллектора.

Коммутатор зажигания имеет практически аналогичную схему работы. Только используется сигнал с датчика Холла. Он имеет три вывода – управление, общий, плюс питания. При появлении в области датчика металлической пластины происходит генерация тока, который подается на вход коммутатора. Далее происходит усиление сигнала, а также подача его на первичную обмотку катушки. Питание всей системы происходит только лишь после включения зажигания (после поворота ключа).

Основные элементы коммутатора

Схема коммутатора достаточно простая, но самостоятельное изготовление этого блока бессмысленно, так как готовый вариант купить окажется намного проще. Монтаж должен выполняться максимально грамотно, иначе работа устройства окажется неправильной. Кроме того, при использовании транзисторов нужно тщательно выбирать их по параметрам, а для этого необходимо иметь качественную измерительную аппаратуру. К сожалению, у двух одинаковых полупроводников разброс характеристик может быть очень большим. А это влияет на работу устройства.

Коммутатор ВАЗ, имеющий обозначение 76.3734, состоит из одного основного элемента – контроллера L497. Он создан специально для использования в бесконтактных системах зажигания. Отечественный аналог этого контроллера — КР1055ХП2. Параметры у них практически идентичные, что позволяет использовать любой из контроллеров. Кроме того, эта микросхема позволяет провести подключение тахометра, расположенного на приборной панели автомобиля. Но можно применить и более простую схему, которая представляет собой усилительный блок из двух каскадов. Правда, надежность такого устройства на порядок ниже.

Подключение коммутатора

Случаи бывают разными, не исключено, что придется вам менять проводку. Поэтому потребуется принимать во внимание назначение всех выводов на штекере коммутатора. Это позволит правильно провести подключение, причем риска вывести его из строя не будет. Первый вывод коммутатора – это выход. Другими словами, с него снимается усиленный сигнал. Его нужно соединять с выводом катушки «К». Второй контакт соединяется с массой – минусом аккумуляторной батареи.

Читайте также:  Ваз 2107 заливка тосола

Все три провода от датчика Холла идут на коммутатор ВАЗ. Причем сигнальный провод соединяется с шестым выводом коммутатора. Пятый – это вывод для питания (на нем напряжение стабильно 12 Вольт). Третий вывод коммутатора – масса (минус питания). Третий соединен внутри блока со вторым. А вот между четвертым, на который подается питание от АКБ, и пятым имеется постоянное сопротивление и стабилизатор напряжения.

Как осуществить проверку

Ничего сложного нет в этой процедуре. Самый простой способ – это использовать заведомо исправный узел, так как проверить коммутатор таким образом можно буквально за считанные минуты. Но если такового нет, а нужно определить точно, неисправность в катушке либо же в коммутаторе, разумнее использовать другие способы. Потребуется простая лампа накаливания. Если не знаете, где взять ее, то выкрутите из плафона освещения салона либо же из габаритных огней.

Один вывод лампы соединяете с минусом аккумуляторной батареи. Второй подключаете к выводу «1» коммутатора. Это тот самый вывод, с которого снимается усиленный сигнал. Если лампа загорается, то устройство исправно. Более совершенный метод проверки осуществляется при помощи осциллографа. На экране можно видеть величину и форму сигнала, а также сравнить его с эталонным.

Настройка зажигания

При настройке зажигания вам потребуется сделать самое главное – установить валы по меткам, чтобы газораспределение функционировало синхронно с работой поршневой группы. Это первое, что следует сделать перед тем как начать регулировку зажигания. Стоит заметить, что особых трудностей при настройке возникнуть не должно, особенно на автомобилях ВАЗ 2108-21099. Все дело в том, что распределитель зажигания на двигатели этих машин установить можно только в одном положении. Причем коммутатор зажигания при данной процедуре не подвергается никаким настройкам, так как их у него нет.

Корпус трамблера вращается вокруг своей оси, чтобы производить более точную регулировку. И этого оказывается достаточно. Чтобы точно установить момент, можно использовать простейшую схему, в качестве индикатора используется в ней простой светодиод. Датчик Холла отключается от системы, на его минусовой вывод подается плюс питания. Между «+» и сигнальным включается светодиод, для снижения напряжения последовательно с ним включается сопротивление 2 кОм. А вот плюс датчика Холла соединяется с массой. Теперь остается только медленно вращать корпус распределителя. Момент, когда засветится диод, будет являться искомым.

Выводы

Много преимуществ дает такой простой узел в бесконтактной системе зажигания, как коммутатор. Это и повышение мощности, пусть даже незначительное, и уменьшение расхода топлива, и значительное улучшение двигателя с точки зрения надежности. А главное – отпадает необходимость в постоянном контроле и своевременной настройке системы. Современному водителю не хочется заниматься ремонтом автомобиля, ему нужно средство передвижения. Причем надежное, которое не подведет в самый ответственный момент. Независимо от того, какой коммутатор используется в БСЗ, эффективность у него намного выше, нежели у контактного прерывателя.

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:

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.

Читайте также:  Лада ларгус шины какие идут с завода

Но со временем автомобилестроение вышло на новый уровень, и в системах зажигания начали использоваться электронные коммутаторы зажигания.

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:

  • повысилась надежность работы системы;
  • система теперь может работать на высоких оборотах двигателя и на значительной скорости движения;
  • повысилась степень сжатия.

Электронные системы могут быть следующих видов:

  • транзисторные, их схема показана ниже;
  • тиристорные, характеризуются накоплением энергии в конденсаторе вместо электромагнитной катушки зажигания;
  • гибридные с применением кулачков;
  • бесконтактные, именно они применяются в подавляющем большинстве современных автомобилей.

Для достижения высоких показателей надежности и производительности, используются двухканальные системы. А также – многоканальные, или многоискровые коммутаторы.

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:

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:

  • снимаем крышку трамблера;
  • отключаем высоковольтный привод с катушки;
  • при помощи стартера выставляем резистор перпендикулярно агрегату;
  • делаем метку на трамблере и двигателе в месте его совпадения с серединой трамблера;
  • снимаем старый трамблер, предварительно открутив крепления;
  • отключаем привод, идущий от катушки к трамблеру;
  • берем новый трамблер, снимаем с него крышку и устанавливаем на двигатель согласно метке;
  • фиксируем крепежную вилку, надеваем крышку с приводами;
  • меняем катушку на новую и подключаем к ней провода;
  • теперь можно заводить двигатель.

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:

  • не заводится двигатель, на свечах нет искры зажигания;
  • агрегат глохнет через несколько минут после того, как завелся;
  • неустойчивая работа двигателя.

Если наблюдается хотя бы один из этих признаков, значит стоит заменить прибор на исправный.

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.