К одному из подобных решений относится и автомобильный коммутатор, в свое время перевернувший автомобильный мир. Вот что такое и для чего нужен коммутатор в автомобиле и разберем в нашей статье.
Особенности функционирования коммутатора зажигания
Еще первые автомобили оборудовались розжигом горючей смеси, в основе которого лежала система батарейного зажигания, а особенность работы заключалась в использовании принципа самоиндукции. Надо отметить, что, несмотря на все свои достоинства и недостатки, подобная схема достаточно длительное время применялась, пока не появилась совершенно новая элементная база.
В основу наименее сложного решения легла простая транзисторная схема, осуществляющая управление токами, которые протекают через катушку зажигания. В результате возникло устройство, названное электронным коммутатором напряжения. Если сравнивать с первоисточником, то главный принцип остался прежним, основанным на явлении электромагнитной индукции.
Однако в качестве электронных ключей стали использоваться транзисторы, уменьшающие нагрузку на контактах прерывателя напряжения с одновременным увеличением силы тока, которая протекает через катушечную обмотку.
• Возросла надежность функционирования системы зажигания в целом;
• Возникли гарантии ее работоспособности при значительных оборотах мотора и соответственно при высоких скоростях;
• Появилась возможность увеличения степени сжатия у двигателей.
Дальнейшее развитие коммутатора системы зажигания
Вне зависимости от того, основана ли схема коммутатора на работе транзисторов или тиристоров, ее ключевое преимущество – существенное улучшение параметрических характеристик зажигания. В результате произошло полное вытеснение доминировавшего до определенного момента времени батарейного зажигания. В процессе развития новой схемы удалось отказаться от контактных прерывателей напряжения, на смену которым пришли модификации, оснащенные бесконтактными датчиками, например, датчиком Холла.
Главный принцип, закладываемый в систему зажигания, увеличение ее надежности с одновременным ростом эффективности функционирования. В результате совершенствования электронных компонентов, управляющие блоки стали микропроцессорными, они обрабатывают сигналы, исходящие сразу от нескольких датчиков, что существенно улучшает качество управления процессом зажигания.
Вследствие чего в системы стали вводится сначала двухканальные коммутаторы, а позже стали появляться системы, располагающие индивидуальной катушкой и коммутирующим устройством для каждой свечи зажигания.
Развитие конструкции дает возможность добиться:
• Получения более мощной искры;
• Вывода из конструкции части механических устройств, снижающих устойчивость устройства к поломкам;
• Исключения потерь, возникающих в трамблере, в связи с его выводом из конструкции;
• Стабильности искрообразования на холостом ходу;
• Улучшения запуска при сниженной температуре окружающего воздуха;
• Понижения топливного расхода.
В целом введение коммутаторов в конструкцию системы зажигания отразилось на увеличении надежности автомобилей и на стабильности их работы.
Какие признаки свидетельствуют о выходе коммутатора из строя?
С вводом коммутатора в конструкцию усложнился процесс диагностирования возникающих неполадок, связанных с отсутствием нормального пуска мотора. В большинстве своем лишь обращение в специализированную мастерскую позволяет правильно идентифицировать поломку, которая выражается:
• В невозможности запуска двигателя из-за отсутствия свечной искры;
• В нестабильной работе силового агрегата, глохнущего вскоре после запуска.
Если на место коммутатора устанавливается заведомо исправное устройство, то эти признаки тут же пропадают. Подобная замена является самым простым способом, позволяющим проверить работоспособность этого электронного компонента. Имеется еще один оперативный метод определения исправности устройства по косвенному признаку. В цепь подключается вольтметр, включается зажигание без запуска мотора.
Изначально наблюдается фиксация стрелки вольтметра в некотором положении, однако чуть позже она отклоняется вправо, что свидетельствует о нормальном состоянии коммутатора.
Что немаловажно, далеко не всегда ухудшение запуска связано с выходом из строя коммутатора, следует проверять провода и прежде всего состояние разъемов, а также контакт с массой. Не лишним будет проверка датчика Холла.
В любом случае, появление на автомобилях коммутаторов напряжения сказалось в существенном улучшении эффективности запуска и качестве работы двигателя во всех режимах его работы.
По конструкции первые коммутаторы представляли собой пару проводов и блок питания. Теперь коммутатор — сложный узел в системе зажигания. Устройство продолжало эволюционировать — сейчас коэффициент выжигания топлива очень высок. Современные коммутаторы могут работать на низкооктановом бензине и повышают отдачу мотора на пониженных оборотах.
Что такое коммутатор в машине?
Этим термином называют устройство, отвечающее за появление искры. Искра возникает в блоке зажигания, а коммутатор в автомобиле — блок, координирующий этот процесс. Система зажигания делится на две составляющие — контрольный блок и блок, где происходит искровой разряд. Управляющая система контролирует момент появления искры, а исполняющий блок занимается ее образованием.
Прежде на автомобилях была система розжига горючего с батарейным зажиганием. В ее основе лежал принцип самоиндукции. Такая система работала долго — до появления принципиально иной элементной базы. У неё несложная транзисторная схема. Регулирование производится при помощи тока, проходящего по бобине. Основной принцип остался неизменным — коммутаторы по-прежнему работают на электромагнитной индукции.
Для чего нужен коммутатор в системе зажигания?
Транзистор снижает нагрузку на прерыватель. Сила тока при этом многократно увеличивается. Система работает надежнее — без перебоев на повышенных оборотах, а значит, и на больших скоростях. Увеличилась степень сжатия силового агрегата. Характеристики зажигания улучшились благодаря устройствам, работающим как на транзисторной, так и на тиристорной схемах.
Поэтому батарейное зажигание оказалось полностью вытеснено, хотя до некоторого времени было доминантом. Кроме того, инновации позволили отказаться от контактных прерывателей.
Принцип работы коммутатора системы зажигания
Назначение коммутатора в системе зажигания — управление напряжением, которое проходит по сигналам, поступающим с ЭБУ. При вращении коленвала распределительный датчик создает импульсы, которые поступают на переключатель. Он формирует импульсы в катушке зажигания (первичная электрообмотка).
Потом он появляется во вторичной электрообмотке. Напряжение поступает на основной распределительный контакт, потом по проводке идет на свечи, образующие искру.
Когда коленвал увеличивает обороты, контроль над регулировкой угла опережения зажигания берет на себя центростремительный регулятор. При изменении нагрузки на силовой агрегат эту функцию выполняет вакуумный регулятор. Использование транзисторов позволяет уменьшить нагрузку на прерыватель — сила тока при этом, наоборот, увеличивается. Это даёт усовершенствованным системам ряд преимуществ:
- степень сжатия увеличивается;
- вся система зажигания работает дольше;
- система может нормально работать при больших нагрузках на мотор.
Каким может быть коммутатор в автомобиле?
Современные коммутаторы эффективны и надежны благодаря микропроцессорам. Сейчас в магазинах продают разные модели. Все коммутаторы можно поделить на:
- Транзисторные. Имеют контакты, которые могут обгореть или просто износиться. Это значит, что срок службы у них небольшой.
- Тиристорные. Похожи на транзисторные, но имеют одно отличие — высокое напряжение возникает в конденсаторе. Когда система активируется, конденсатор подключается к катушечной обмотке. При следующем разряжении возникает искра.
- Гибридные. Здесь есть кулачковый трамблер. Электронная часть включает в себя коммутатор и катушку. Это гибрид электроники и механики. За счет электронных элементов этот узел надёжнее и экономичнее. Датчики здесь заменены кулачками, подсоединяются они просто. Конструкция удобна — ведь когда свитч выходит из строя, можно переключиться на старую катушку. Потом запускается кулачковое зажигание.
- Бесконтактные — самые эффективные устройства. Их параметры намного выше показателей коммутаторов другого типа. С началом применения электроники производители начали отказываться от контактов — сигналы стали передаваться от датчика Холла.
Датчики сыграли роль в улучшении процесса образования искры — перебои прекратились, погрешность воспламенения горючего в правом цилиндре уменьшилась. Проблема зависимости угла опережения от частоты оборотов двигателя осталась, но и она была решена при помощи микроконтроллерной системы. Устройства, в которые она интегрирована, получают сигнал с датчика на вход Х1. Здесь его обработкой занимается микроконтроллер, определяющий момент активации и деактивации катушки.
Кстати, на машинах российского производства бесконтактники впервые были установлены на ВАЗ 2108.
Как определить неисправность коммутатора в машине?
Выявить поломки у устройств нового типа несколько сложнее, чем у одноконтактных. Лучше отвезти машину в СТО. Признаки поломок таковы:
- мотор перестал запускаться, искры нет;
- двигатель постоянно глохнет;
- силовой агрегат работает неустойчиво.
Для проверки используют вольтметр — при включенном зажигании его стрелка должна располагаться посередине шкалы. Когда питание перестает поступать, она отклоняется в правую сторону. Если все происходит так, прибор находится в рабочем состоянии.
Если вольтметра нет, проверяют узел при помощи сигнальной лампочки. Один из проводов подсоединяется к массе, второй — к первой коммутаторной клемме. Если устройство рабочее, лампочка загорится.
Появление коммутатора — следствие эволюции системы зажигания. По мере её развития и возникли многоканальные устройства, которые сильно облегчают жизнь нынешним автовладельцам.
