Что такое коммутатор в машине?
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.
Для чего нужен коммутатор 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.
Каким может быть коммутатор в автомобиле?
Современные коммутаторы эффективны и надежны благодаря микропроцессорам. Сейчас в магазинах продают разные модели. Все коммутаторы можно поделить на:
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.
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:
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.
Двухканальная бесконтактная система зажигания (ДБСЗ)
Многим известны преимущества БСЗ над КСЗ — это, во-первых, снижение частоты обслуживания за счёт исключения подгорающих контактов прерывателя, конденсатора, качество которых довольно сомнительное, повышение энергии искры, более легкий запуск в мороз. Но и эта система имеет ряд недостатков, к главным из которых относится динамическое распределение искры по цилиндрам (присущее и КСЗ) и, как следствие, потери энергии искры, нестабильность холостых, малый возможный диапазон регулировки УОЗ, подверженность деталей распределителя износу, чувствительность к влажности и загрязнениям. У меня, например, был случай, когда выгорел центральный контакт на крышке распределителя, машина очень плохо заводилась (бывали даже случаи продолжительной, по 2-3 минуты, работы на одном цилиндре в режиме «газ в пол» на холостых) и плоховато ехала, причём неисправность никак не диагностировалась визуально.
Двухканальная система позволяет избавиться от этих недостатков. Она обеспечивает еще более высокую энергию искры за счет применения других катушек и уменьшения потерь (исключается один ВВ провод и весь узел распределения), соответственно, более легкий запуск и более полное сгорание топлива. Повышается надёжность за счёт исключения подвижных элементов: бегунка и уголька, плюс крышка теперь выполняет роль всего лишь крышки и не подвержена выгоранию, а так же исключается влияние пыли и конденсата на крышке распределителя.
ДБСЗ — это хорошо забытое старое. Такая система какое-то время устанавливалась на экспортных ВАЗ-21083, однако распространения не получила из-за низкого качества электронных комплектующих. Сейчас электронная промышленность шагнула далеко вперёд, и нам с вами бояться нечего в этом плане.
Впервые о подобной системе я узнал у небезызвестного Евгения Травникова, однако предлагаемая им система «Двухконтурной БСЗ» подразумевает 2 датчика Холла, установленные на пластине прерывателя, 2 коммутатора, и 2 токарные детали — хоть и несложные, но всё же. У меня нет в данный момент возможности изготовить нужные токарные детали, а сделать двухканальную систему очень хотелось. Стал разбираться в вопросе, и со временем пришёл к тому, что, собственно, и реализовано — с меньшим количеством деталей, без токарных работ.
По сути, двухконтурная система зажигания — разновидность двухканальной, имеет одинаковые с ней преимущества и недостатки, за исключением того, что двухконтурная система дороже по себестоимости, но использует менее дефицитные запчасти.
ДБСЗ функционально состоит из датчика положения коленчатого вала (ДПКВ), автомата опережения зажигания, двухканального коммутатора, двух двухискровых катушек зажигания, высосковольтных проводов и свечей. При этом каждая катушка зажигания работает на свою пару цилиндров. Пары цилиндров выбираются так, чтобы в одном из них происходил такт сжатия, а в другом — такт выхлопа. Энергия подаётся одновременно на обе свечи, и в «нерабочей» свече (в такте выхлопа) происходит небольшая потеря энергии. Однако эта потеря на практике оказывается меньше, чем потеря в распределителе в классическом трамблёре и ВВ проводе с катушки на распределитель.
В качестве ДПКВ я использовал доработанный контактный трамблёр. У меня был стандартный контактный новый трамблёр 030.3706. Мне он, к счастью, достался бесплатно — на нем был неисправный конденсатор, и его хозяин, тольком не разобравшись, отдал его мне «за ненадобностью».
1) Трамблёр полностью разбирается.
Для этого снимается крышка, отвинчиваются 2 винта крепления бегунка распределителя (больше не понадобится), снимается вакуумный регулятор (2 винта + пружинная шайба на штифте подвижной пластины), после чего из вала и пластиковой муфты валика выбивается пружинный штифт (2101-3706012 по схеме). После этого вал с автоматом опережения просто вынимается вверх.
2) Вынимается подвижная пластина в сборе с подшипником.
3) Удаляется контактная группа и все сопутствующие электрические части: косичка массы (удаляется высверливанием заклёпки на подвижной пластине прерывателя), конденсатор, изолятор, шпилька.
4) Берём датчик холла 2107/21213. Кладём его на подвижную пластину так, чтобы рабочая прорезь датчика располагалась горизонтально. Крепим одним винтом к пластине в дальнее от вакуум-корректора отверстие. Примеряем подвижную пластину к корпусу трамблера, поправляем датчик Холла так, чтобы между его выступающими частями и корпусом трамблёра был гарантированный зазор, а ось датчика смотрела прямо на ось трамблёра.
5) Размечаем отверстие для второго винта крепления датчика, сверлим, нарезаем резьбу М4.
6) Далее герой дня: берём стальную пластину толщиной 1-2 мм и изготавливаем шторку в соответствии с чертежом:
Центральное отверстие я просверлил сверлом-ёлочкой, внешний контур вырезал болгаркой, наклеив бумажный чертеж в масштабе 1:1 на лист металла.
7) Изготавливаем дистанционную шайбу наружным диаметром 16-20мм и внутренним 13-14мм. Толщина шайбы должна быть равна осевому перемещению вала трамблёра в корпусе. У меня получилось 1,5 мм. Шайба устанавливается между центральной втулкой вала трамблёра и кулачком. За основу я взял обычную шайбу под болт 12мм и рассверлил её. Шайба нужна для того, чтобы датчик Холла не разбило случайно шторкой при осевом смещении вала. Для шторки толщиной 1мм может быть не критично. Да, правильнее было бы расположить датчик прорезью вертикально и использовать доработанную шторку бесконтактного трамблёра, но это потребует или переделки бесконтактного трамблёра, чего мне не хотелось, поскольку привык иметь возможность «бэкапа» в случае неудачи, или токарных работ. В качестве ремарки скажу, что шайбу лучше всё-таки брать бронзовую (но ни в коем случае не медную) или чугунную, поскольку коэффициент трения пары «сталь по бронзе» и «сталь по чугуну» гораздо меньше, чем «сталь по стали». Но у меня под рукой такой не оказалось, использовал то, что было.
8) Закрепляем датчик Холла на пластине, пластину с подшипником вкладываем на своё место, на кулачок прерывателя надеваем шторку, всё это вставляем в корпус. Шторку располагаем так, чтобы её крыло находилось в щели датчика Холла. Изготавливаем кондуктор, который обеспечит нам равномерное расстояние между шторкой и краями щели датчика. Я использовал полоску кровельной жести толщиной 0,4мм, сложенную пополам. Надеваем кондуктор на крыло шторки и вдвигаем её в щель датчика.
9) Теперь нам понадобится сварка. Я варил полуавтоматом, можно аргоном, электродуговой плохо — неудобно. Прихватываем шторку к кулачковому валу максимально близко к датчику, но так, чтобы его не подпалить. Вынимаем кондуктор, проворачиваем шторку на 180 градусов, ставим кондуктор и ещё раз прихватываем. Выравниваем шторку так, чтобы зазор между краями щели датчика и шторкой был постоянный. Вынимаем всё это из трамблёра и обвариваем. Положение шторки относительно кулачкового вала не имеет значения.
10) Собираем, убеждаемся, что вращению вала ничего не мешает. При необходимости наплывы от сварки удалить наждаком, болгаркой или напильником.
11) Между отверстием под тягу вакуумного корректора и отверстием под его крепление делаем ножовкой пропил в корпусе, через который мы будем заводить провода от датчика. Пропил должен заканчиваться в технологическом отверстии на нижней поверхности корпуса трамблёра. Отверстие расширяем дрелью, бормашинкой или напильником так, чтобы туда нормально встал разъём от датчика Холла. Способ крепежа разъёма к корпусу не критичен, я использовал одно из более ненужных резьбовых отверстий, дорезав в нём резьбу до конца.
12) Укладываем провода от датчика Холла. Следим, чтобы при вращении пластины провод нигде не перетирался. Используем кембрики, заботливо надетые на провода производителем датчика.
13) Собираем трамблёр, убеждаемся, что всё крутится-вертится, нигде не задевает. Не забываем про смазку. Новую дистанционную шайбу и подшипник подвижной пластины смазываем литолом, втулку вала трамблёра — моторным маслом через штатное отверстие.
14) Надеваем на трамблёр крышку (можно отрезать приливы под ВВ провода — они больше не нужны) и откладываем трамблёр в сторону.
Я изначально всё делал с прицелом на двухканальный коммутатор Энергомаш 21083-3734910-10, он же 6420.3734, он же 42.3734, он же 133.3774-03, он же 951.3734. Двухканальный коммутатор срабатывает по переднему и заднему фронтам сигнала от датчика Холла, но по переднему фронту работает одна катушка зажигания, а по заднему — вторая. Именно этим обусловлена форма шторки «90-90-90-90». Дополнительно указывать, на какую катушку давать искру ему не нужно.
Но увы — в магазине был только АСТРО 2108-3734910. Он хуже тем, что в нём штатно не предусмотрено питание для датчика Холла, хотя контакт имеется, и он не задействован. Ну не беда — приносим домой, высверливаем 4 заклёпки на корпусе, разбираем, стараясь не потерять теплопроводные прокладки между корпусом и силовыми ключами, и начинаем колхозить:
Это линейный стабилизатор на 6 Вольт. Вместо КР142ЕН5Б можно использовать любой линейный стабилизатор на 6 Вольт и ток не менее 100 мА, например, 7806. Конденсаторы электролитические. При монтаже соблюдайте полярность! Вывод 1 микросхемы подключается к контакту 4 коммутатора, вывод 2 к выводу 2, вывод 3 к выводу 6 коммутатора. Внутри коммутатора АСТРО полно места, всё это у меня туда отлично уместилось. Фото, к сожалению, не делал. Вместо заклёпок собрал всё на 4 винта М4, шляпки спилил заподлицо с пластиной.
Коммутатор устанавливается на штатное место на брызговике, или любое другое, где есть хорошая «масса» и охлаждение. Между коммутатором и металлом кузова наносится термопаста КПТ-8. Для лучшего прилегания коммутатора его крепёжные отверстия я рассверлил на несколько миллиметров, поскольку в местах крепления шпилек к брызговику металл брызговика имеет небольшие выпучины.
Катушки зажигания я купил 406.3705, две штуки. Для них изготовил из листа стали кронштейн, который закрепил к шпильке клапанной крышки. В кронштейн вварены 4 шпильки для крепления прижимных пластин катушек, а также сделан пропил под шланг вентиляции картера.
Владельцам автомобилей с карбюраторами Солекс и блоками ЭПХХ 31.3763, 5003.3761 и прочими восьмёрочными для подключения потребуется пучок коммутаторный 2108.
Однако он рассчитан на работу с одноканальными коммутаторами, поэтому распиновка разъема коммутатора не соответствует нужной нам.
А нам нужно собрать пучок по следующей схеме:
7-й ножевой контакт в разъеме отсутствует. Берём тоненькую отвёртку или шило, провода сечением не меньше 1 кв. мм, ножевые разъемы 4,8мм (2108, узкие), обжимку, изоленту, паяльник и приводим жгут в соответствии со схемой.
Наконечники под винт на проводах зажигания и тахометра штатной электропроводки я откусил, заменив ножевыми, и вставил в фишку. Туда у меня выведено питание (от зажигания), тахометр, ЭМК и концевик дроссельной заслонки.
Владельцам автомобилей с карбюраторами Озон нужен коммутаторный пучок 2107/21213 с одним семиконтактным разъемом. В целом подготовка пучка и подключение не отличается от такового с карбюратором Солекс кроме того, что нужно вывод 3 коммутатора соединить с тахометрическим входом «классического» блока ЭПХХ. Второй семиконтактный разъём при этом из схемы исключается.
К каждой катушке подключается своя пара проводов. Высоковольтные провода с одной катушки идут на 1-й и 4-й цилиндр, с другой — на 2-й и 3-й.
Установив трамблёр (а по факту — ДПКВ с автоматом корректировки УОЗ) в посадочное место (совершенно наугад) и слегка притянув его, я попытался запустить двигатель. Двигатель чихнул в карбюратор, но не запустился. Тогда я поменял местами провода между 1-й и 2-й катушками, и двигатель запустился сразу. Как я уже писал выше, нет разницы, в каком положении вы приварили шторку — искра идёт на 2 цилиндра сразу, а если ошибка установки более 90 градусов, то меняя местами провода между катушками, вы эту ошибку нивелируете. Диапазон регулировок позволяет повернуть корпус трамблёра на 90 градусов, а это значит, что как бы вы его ни поставили, в одной или другой комбинации подключения двигатель так или иначе запустится.
Установка первоначального УОЗ с помощью стробоскопа не отличается от таковой при обычном трамблёре: отключаем шланг вакуум-корректора, заглушаем его, например, подходящим винтиком, цепляем датчик стробоскопа к ВВ проводу 1-го цилиндра, светим на шкив, корректируем УОЗ поворотом корпуса трамблёра.
На этом работа закончена.
Тестируя систему на ходу я отметил возросшую приемистость двигателя, более лёгкий запуск, отличный равномерный холостой ход. При одинаково с БСЗ выставленным зажиганием у меня обороты холостых увеличились с 800 до 1300, что говорит о более полном сгорании топлива. Обороты холостого хода я, конечно, убавил обратно до 800 винтом количества.
Коммутатор ВАЗ 2108, 2109, 21099
В бесконтактной системе зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 21081, 21083, 2109, 21091, 21093, 21099 применяется электронный коммутатор.
Коммутатор бесконтактной системы зажигания карбюраторного двигателя автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099
Назначение коммутатора
Коммутатор предназначен для прерывания электрического тока протекающего по первичной обмотке катушки зажигания, по сигналу с датчика Холла. В результате прерывания образуется ток высокого напряжения, поступающий на свечи зажигания.
Помимо этого коммутатор автоматически регулирует период накопления тока в катушке зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. А так же отключает подачу тока через катушку зажигания при неработающем двигателе, но включенном зажигании.
Устройство коммутатора
Внутри коммутатора расположен мощные транзисторы, предназначенные для прерывания электрического тока. А так же устройства для автоматического накопления тока в катушке зажигания и автоматического запирания транзистора при остановленном двигателе.
Принцип действия коммутатора
При работе системы зажигания импульсы с датчика Холла, установленного в трамблере, поступают на вывод «6» коммутатора и далее через него в первичную обмотку катушки зажигания. При прерывании тока в первичной обмотки катушки зажигания магнитное поле в ней резко сжимается и индуцирует ЭДС 22-25 Квт, что дает искру на свечах достаточную для воспламенения топливной смеси.
Схема подключения коммутатора
Неисправности коммутатора
Двигатель автомобиля не запускается
Двигатель «троит» — перебои в искрообразовании
Применяемость коммутатора на автомобилях ВАЗ 2108, 2109, 21099
В бесконтактной системе зажигания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 применяются коммутаторы: 36.3734, 3620.3734, 76.3734, 133.3774-01, RT1903, PZE1022 и их аналоги разных производителей.
Примечания и дополнения
— При замене или проверке коммутатора запрещается отсоединять от него колодку проводов при включенном зажигании, во избежание повреждения его электронной начинки.
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:
Каким может быть коммутатор системы зажигания
Приведенная выше схема коммутатора – лишь один из вариантов, как может быть реализовано устройство зажигания. Это выполняется с использованием:
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:
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:
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=»»>
