Układy zapłonowe do silników benzynowych: zasada działania. Układ zapłonowy

Samochody służą do dość szybkiego transportu pasażerów i ładunków do określonych miejsc docelowych. Bez samochodu bardzo trudno jest wyobrazić sobie pracę jakiegokolwiek przedsiębiorstwa lub zakładu. Głównym elementem jest silnik, który z kolei potrzebuje układu zapłonowego do normalnej pracy, który musi być sprawny i odpowiedni dla danej elektrowni pod względem swoich właściwości.

Układ zapłonowy

Układ zapłonowy samochodu jest dość złożonym zestawem urządzeń, które odpowiadają za pojawienie się iskry w tym momencie odpowiadającej trybowi pracy elektrowni. Ten system jest częścią wyposażenia elektrycznego. Pierwsze silniki, takie jak Daimler, wykorzystywały głowicę żarową jako układ zapłonowy - jest to pierwsze urządzenie układu zapłonowego, które nie było pozbawione wad. Ich istotą było to, że zapłon przeprowadzono na samym końcu pomiaru, ponieważ komorę ogrzano do wystarczająco wysokiej temperatury. Przed uruchomieniem zawsze konieczne było ogrzanie samej głowicy żarowej, a dopiero potem uruchomienie silnika. Następnie głowicę ogrzewano utrzymując temperaturę palnego paliwa. W nowoczesnych warunkach tę zasadę układu zapłonowego można stosować tylko w mikrosilnikach stosowanych w modelach samochodów i innych urządzeniach używanych przez ICE. Ta konstrukcja pozwala zmniejszyć ogólne wymiary, ale jednocześnie cała konstrukcja może być droższa. W małych modelach jest to prawie niezauważalne, ale w samochodzie w pełnym rozmiarze może znacznie wpłynąć na cenę. We wszystkich samochodach schemat układu zapłonowego jest prawie taki sam. Niektóre różnice są podyktowane jedynie rodzajem wydajności.

Ogólny schemat układu zapłonowego jest następujący.

System magneto

Po głowicy żarowej jednego z pierwszych układów zapłonowych powstały urządzenia działające na bazie magneto. Główną ideą takiej instalacji jest wygenerowanie niezbędnego impulsu do zapłonu w wyniku przejścia małego pola magnetycznego w pobliżu stacjonarnej cewki z zainstalowanego magnesu stałego, który z kolei został podłączony do jednej z obracających się części silnika. Główną zaletą takiego systemu była maksymalna prostota konstrukcji i brak konieczności instalowania jakichkolwiek baterii i akumulatorów. Ona jest zawsze gotowa do drogi.

We współczesnym świecie stosuje się go głównie w silnikach montowanych na piłach łańcuchowych, małych generatorach benzyny i innych podobnych urządzeniach. System nie jest pozbawiony wad, z których główną jest bardzo wysoki koszt produkcji. Potrzebna była cewka posiadająca dużą liczbę zwojów bardzo cienkiego drutu. Magnesy również muszą być wysokiej jakości. Opierając się na wszystkich niedociągnięciach, porzucili taki system, zastępując go prostszym i bardziej niezawodnym.

Rodzaje systemów

Do normalnej pracy silnika benzynowego wymagany jest układ zapłonowy. Dzięki temu mieszanina zapala się we właściwym czasie. Istnieją trzy rodzaje systemów:

• zbliżeniowy;
• elektroniczny.

Wszystkie trzy gatunki różnią się wzorem. Mimo to zasada ich pracy jest prawie taka sama.

Ogólna struktura i urządzenie zapłonowe

Wszystkie układy zapłonowe, niezależnie od typu, składają się z pięciu głównych elementów konstrukcyjnych:

• Źródło zasilania  Podczas uruchamiania silnika maszyny akumulator jest źródłem niezbędnej energii. Po uruchomieniu silnika funkcja ta jest wykonywana przez generator.
• Stacyjka  - Specjalne urządzenie służące do przesyłania napięcia. Zamek, to także przełącznik, może być mechaniczny lub bardziej nowoczesny - elektryczny.
• Magazyn niezbędnej energii.  Ten element jest tworzony do akumulacji, a także do konwersji energii w wystarczających ilościach. W nowoczesnych samochodach można stosować dwa rodzaje napędów: indukcyjny lub pojemnościowy. Indukcja - bardziej powszechna i ma wygląd cewki zapłonowej. Konwersja jest przeprowadzana z powodu przepływu prądu przez dwa uzwojenia tej cewki.
• Świeca. Bezpośrednio element roboczy, który wytwarza iskrę niezbędną do zapłonu. Jest to mały porcelanowy izolator, który jest przykręcony do gwintu i ma dwie elektrody, które znajdują się w niewielkiej odległości od siebie. Wraz z przepływem prądu między stykami z powodu małej odległości powstaje iskra.
• System stosowany do rozdzielania zapłonu.  Głównym celem jest dostarczenie świec zapłonowych we właściwym czasie. Składa się z określonego dystrybutora (lub przełącznika) i oddzielnego urządzenia do jego sterowania. Rodzaj dystrybutora zależy od wybranego systemu; może być elektroniczny lub mechaniczny, który do pracy wykorzystuje obrotowy suwak.

Kontaktowy typ zapłonu

Najczęstszym schematem jest układ zapłonu gazowego, stosowany do zapalania mieszanki paliwowej, bardziej znany jako układ dystrybucji zakłóceń. To urządzenie wytwarza iskrę o bardzo wysokim napięciu do 30 tysięcy V na stykach świec. W tym celu świece są podłączone do cewki, dzięki czemu powstaje niezbędne napięcie. Sygnał do cewki jest doprowadzany za pomocą specjalnych drutów o niezbędnych właściwościach. Po otwarciu grupy kontaktów za pomocą specjalnej krzywki powstaje iskra.

Należy zauważyć, że moment jego wystąpienia musi wyraźnie odpowiadać specjalnemu położeniu tłoków. Uzyskuje się to dzięki instalacji wyraźnie obliczonego zaworu, który przekazuje ruch obrotowy do specjalnego wyłącznika-dystrybutora. Główną wadą takiego systemu jest obecność zużycia mechanicznego, w wyniku czego zmienia się czas powstawania iskry, a także jego jakość. Jeśli iskra nie zostanie dostarczona w odpowiednim czasie, wpłynie to na prawidłowe działanie silnika, co oznacza, że \u200b\u200bkonieczna będzie dość częsta interwencja w jego pracę i regulację.

Mimo to układ zapłonowy z tranzystorem kontaktowym jest nadal używany. Taki układ zapłonowy mieszanki palnej jest popularny ze względu na doskonałą wydajność i wysoką niezawodność.

Bezstykowy zapłon

Bezkontaktowy układ zapłonowy jest bardziej złożonym układem, który zależy bezpośrednio tylko od otwarcia specjalnych styków. Główną rolę w jego pracy odgrywa przełącznik, który powstaje na podstawie pracy typu tranzystorowego. Do normalnego zasilania iskier stosowany jest również oddzielny czujnik. Ten system jest dobry, ponieważ nie ma pewnej zależności od poziomu jakości powierzchni styku i można zagwarantować iskrzenie wyższej jakości. Ale ten typ układu zapłonowego używa również dystrybutora, który jest niezbędny do przeniesienia określonej ilości prądu do pożądanej świecy. Zewnętrznie układ jest nieco podobny do stykowego obwodu zapłonowego.

Przekazywanie prądu o wymaganej wartości odbywa się za pomocą specjalnych przewodów wysokiego napięcia.

Zalety bezdotykowego urządzenia zapłonowego

W porównaniu z kontaktem ten schemat ma kilka zalet:

• Styki wyłącznika nie palą się i nie ulegają zanieczyszczeniu. Bardzo długo nie trzeba wybierać i ustawiać momentu, w którym prąd zostanie dostarczony. Nie ma potrzeby kontrolowania ani regulowania położenia styków, a także ich kąta zamknięcia i otwarcia, wszystko dlatego, że bezdotykowy układ zapłonowy eliminuje obecność mechanicznych styków w układzie. W rezultacie silnik nie traci mocy.
• Ze względu na to, że nie ma otwarcia styków za pomocą specjalnej krzywki, nie ma również wibracji i bicia wirnika wewnątrz dystrybutora - równomierność zasilania iskier do każdej świecy zapłonowej nie jest naruszona.
• Nawet zimny silnik może być niezawodnie uruchomiony, pomimo temperatury otoczenia.

Elektroniczny zapłon

Ten system eliminuje użycie ruchomych części mechanicznych. Osiąga się to dzięki zastosowaniu specjalnych czujników i jednostki sterującej. Stworzenie iskry, a także moment jej dostarczenia do konkretnej świecy, odbywa się dokładniej niż w systemach wykorzystujących zawory mechaniczne. Podsumowując, daje to dobrą okazję do poprawy działania elektrowni samochodu, a także znacznego zwiększenia mocy bez zwiększania zużycia paliwa. System charakteryzuje się bardzo wysoką niezawodnością i jakością wykonania zadań. Taki elektroniczny układ zapłonowy jest stosowany w wielu nowoczesnych samochodach ze względu na jego wysoką niezawodność i doskonałe osiągi.

Typ zapłonu mikroprocesora

Mikroprocesorowy układ zapłonowy jest jedną z odmian zapłonu elektronicznego. Służy do stworzenia pewnej zależności od czasu zapłonu w instalacjach z układem zasilania gaźnika od ciśnienia powietrza w kolektorze, a także od prędkości silnika wału korbowego.

Mikroprocesorowy elektroniczny układ zapłonowy ma bardzo dużą liczbę zalet w porównaniu ze standardowym wyposażeniem pojazdów z układem zasilania gaźnika.

Znacząco zmniejszone zużycie. Wynika to z optymalizacji spalania mieszanki paszowej.

Wszystkie dynamiczne cechy samochodu zostały poprawione.

Poprawia się wydajność silnika, płynniejsze są przejścia między biegami. Brak strat mocy przy niskich obrotach.

Mikroprocesorowy układ zapłonowy obejmuje instalację HBO, dzięki czemu oszczędza się paliwo, a koszt każdego kilometra toru jest również obniżony.

Możliwe jest ustawienie dodatkowego przełącznika do zmiany trybów. Na przykład między paliwami.

Dzisiaj układ zapłonowy VAZ pozwala zainstalować ten schemat, aby poprawić wszystkie dynamiczne osiągi. Ta szansa ponownie przywraca VAZ do systemu obecnych samochodów, dzięki niskiej cenie, ale jednocześnie z dobrymi właściwościami prędkości.

Główne etapy działania zapłonu

Istnieją niektóre z najbardziej podstawowych kroków w działaniu układu zapłonowego, nie zależą one od typu i konstrukcji:

Akumulacja i dostawa wymaganego poziomu naładowania.

Specjalna konwersja wysokiego napięcia.

Etap dystrybucji.

Iskrzenie świecami.

Zapłon mieszanki paliwowej.

Na każdym etapie konieczna jest najdokładniejsza i skoordynowana praca wszystkich elementów. W takim przypadku lepiej wybrać najbardziej niezawodne i sprawdzone systemy. Według statystyk elektroniczny układ zapłonowy silnika jest uważany za najlepszy ze względu na brak elementów mechanicznych.

Świece zapłonowe

Żaden układ zapłonowy nie jest w stanie działać bez głównego elementu - świec. Ta część jest w stanie przetwarzać impulsy otrzymane z wysokiego napięcia na specjalny ładunek iskrowy, aby zapalić parę paliwową w komorze spalania. Aby świeca działała dobrze, poziom temperatury jej dolnego izolatora powinien wynosić około 500-600 stopni. Warto zauważyć, że w temperaturze 500 stopni na powierzchni izolatora mogą znajdować się osady. W rezultacie przerwy w pracy, słaba transmisja iskier. W temperaturze 600 stopni możliwy jest tak zwany zapłon jarzeniowy - jest to przedwczesny zapłon mieszanki z powodu wysokiej temperatury izolatora.

Wybierając świece, kierują się tak zwaną świecącą liczbą, której wartość początkowo ustala producent. Im większa świecąca liczba, tym mniej świeca jest narażona na ciepło; jest również nazywana zimniejszą świecą.

Sprawdzanie stanu i stanu zapłonu

Od czasu do czasu samochodowy układ zapłonowy do normalnej pracy wymaga sprawdzenia integralności i spójności elementów układu zapłonowego. Tylko właściwe podejście zapewni trwałość i niezawodność silnika. W szczególności sprawdzane są następujące parametry:

Czas i kąt zapłonu. W razie potrzeby dostosuj i ustaw wartość standardową dla tego pojazdu.

Sprawdzanie obwodów napięcia. Aby to zrobić, przewody wysokiego napięcia są usuwane, a za pomocą specjalnego testera sprawdzana jest ich przepustowość i obecność awarii.

W celu uzyskania najdokładniejszych informacji o stanie obwodów zapłonowych, a także o wszystkich procesach zachodzących w środku, stosuje się specjalistyczne stanowiska wyposażone w oscyloskopy. Dzięki temu możesz uzyskać najdokładniejszą wartość i bardzo szybko określić poziom wydajności systemu. Wszystkie te kroki są potrzebne do ustalenia nieprawidłowego działania układu zapłonowego. Na początkowym etapie można zrobić przy minimalnych stratach, na przykład wymieniając przewody. Jednocześnie silnik pozostaje sprawny, co jest bardzo ważne, ponieważ jego naprawa kosztuje znacznie więcej niż wymiana jednego z elementów układu zapłonowego.

Najczęstsze usterki zapłonu

Nieprawidłowe działanie układu zapłonowego może prowadzić do awarii innych urządzeń używanych do normalnej pracy maszyny. Wyróżnia się osobną listę często spotykanych nieprawidłowości, w których działanie układu zapłonowego mieszanki roboczej jest trudne:

Możliwe zamknięcie pierwotnego uzwojenia cewki zapłonowej do ziemi, a także zamknięcie wtórnego uzwojenia pierwotnego. W wyniku tego dodatkowy rezystor przepala się i pojawiają się charakterystyczne pęknięcia w izolatorze, a także w pokrywie cewki. W takim przypadku konieczna jest wymiana uszkodzonych elementów, jeśli cewka jest prawie zniszczona - wówczas wymiana całego zespołu.

Typowe awarie przerywacza: możliwe spalanie lub zanieczyszczenie olejem styków wewnątrz przerywacza; naruszenie standardowego luzu między stykami, co prowadzi do przerw w przełączaniu między świecami.

Spalanie lub oliwienie styków może spowodować bardzo gwałtowny wzrost poziomu rezystancji między nimi, z tego powodu prąd wytwarzany w uzwojeniu pierwotnym jest zmniejszony, w wyniku czego maleje moc iskry wytwarzanej przez świece.

Naruszenie szczeliny prowadzi również do pogorszenia powstawania iskier, które powstają między elektrodami świecy. W rezultacie przerwy w normalnej pracy silnika.

Świece: na wewnętrznej powierzchni mogą pojawić się złogi węgla, a także duże zanieczyszczenie z zewnątrz. Naruszenie szczeliny między elektrodami, różne pęknięcia w izolatorze, nieprawidłowe działanie elektrody bocznej - wszystko to prowadzi do słabego zasilania iskier lub nawet jej braku. Powoduje to niestabilną, nierównomierną i niestabilną pracę silnika, zmniejsza jego moc. Możliwe jest zatrzymanie, gdy obciążenie wzrośnie.

Normalna praca świec zapłonowych jest możliwa tylko wtedy, gdy:

Powierzchnia nici jest sucha (w żadnym wypadku mokra);

Jest bardzo cienka warstwa sadzy lub sadzy;

Kolor elektrod, a także izolatora, powinien być od jasnobrązowego do jasnoszarego, prawie biały.

Mokra powierzchnia nici może powiedzieć o wszystkich usterkach - może to być benzyna lub olej. W przypadku wadliwej świecy elektrody i część izolatora są pokryte grubą warstwą sadzy i mokre.

Tłuste świece i inne oznaki nieprawidłowego działania

Jeśli silnik ma bardzo duży przebieg, a wszystkie świece zostały wymienione w tym samym czasie, główną wadą tego stanu jest zwiększone zużycie cylindrów, pierścieni lub tłoków. Możliwe jest, że olej pojawi się na powierzchni świecy w okresie testowania samochodu. To przemija z czasem. Jeśli olej został znaleziony tylko na jednej świecy, przyczyną tego najprawdopodobniej może być awaria zaworu wydechowego, może się wypalić. Aby to ustalić, należy uważnie słuchać pracy silnika; na biegu jałowym działa nierównomiernie. W takim przypadku nie można odłożyć wykonania naprawy, ponieważ wtedy siodło również się wypali, a naprawa będzie jeszcze droższa.

Wypalone lub bardzo silnie skorodowane elektrody mówią tylko o przegrzaniu świecy. Jest to możliwe, jeśli zastosowano gaz niskooktanowy lub jeśli czas zapłonu był nieprawidłowy. Zbyt uboga mieszanka jest również wynikiem topnienia elektrod.

Możliwe są różne uszkodzenia mechaniczne na powierzchni świecy. Może mieć zakrzywiony wygląd lub elektroda znajdująca się z boku świecy zostanie zdeformowana. Konsekwencjami tej pracy są przerwy w zapłonie. Przyczyną takich problemów może być niewłaściwie dobrana długość świecy lub długość nici nie odpowiada gnieździe w głowicy silnika. W takim przypadku warto wybrać standardową świecę zalecaną przez producenta. Jeśli jego długość została wybrana poprawnie, warto zwrócić uwagę na obecność obcych elementów mechanicznych we wnętrzu cylindra.

Po wymianie świec możesz dowiedzieć się bardzo dużej ilości informacji o ich stanie. Jeśli świeca będzie nadal pokryta sadzą już w innym cylindrze - oznacza to jej wadliwe działanie. Ale jeśli normalna i nadająca się do użytku świeca jednego z sąsiednich cylindrów również zaczyna pokrywać się sadzą, podobnie jak jego poprzednik, oznacza to awarię bezpośrednio w urządzeniu korbowym tego cylindra.

Wnioski

Wszystkie systemy używane do zapalania mieszanki paliwowej są dobre w niektórych obszarach inżynierii mechanicznej. Wszystkie nie są pozbawione wad. Nie zawsze konieczne jest stworzenie złożonego i wysoce niezawodnego systemu, czasem korzystanie z prostych i tańszych jest znacznie tańsze. Nie ma potrzeby instalowania drogiego układu zapłonowego w samochodzie, który jest znacznie tańszy niż inne w tej klasie. Takie działania mogą tylko zwiększyć jego wartość, ale jakość niestety pozostanie taka sama. Po co coś zmieniać, jeśli układ zapłonowy wykazywał tylko najlepsze wyniki w wielu testach?

Jednym z głównych warunków udanego rozruchu silnika jest obecność działającego układu zapłonowego, który jest odpowiedzialny za zapalenie mieszanki paliwowo-powietrznej poprzez iskrzenie w pożądanym cylindrze jednostki napędowej. Biorąc pod uwagę znaczenie tego systemu, znajomość jego urządzenia i zasad działania będzie przydatna dla każdego entuzjasty samochodów, dzięki czemu w razie potrzeby można samodzielnie wyeliminować awarię.

1. Funkcje układu zapłonowego

Podstawowe wymagania, które zwykle są prezentowane układowi zapłonowemu, są:

1.   Potrzeba wytworzenia iskry w cylindrze (zlokalizowanym przy skoku sprężania) zgodnie z ogólną kolejnością cylindrów;

2. Zapewnienie w odpowiednim momencie momentu zapłonu, to znaczy iskra powinna pojawić się w określonym momencie, który odpowiada optymalnemu kątowi jego wyprzedzenia (w aktualnych warunkach pracy silnika) i zależy zarówno od prędkości silnika, jak i od obciążenia;

3.   Dostarczenie iskier o wystarczającej energii, to znaczy ilości niezbędnej do zapłonu mieszaniny roboczej (skład, gęstość i temperatura mieszaniny roboczej wpływa na ten wskaźnik);

4.   Niezawodność działania, wyrażona w ciągłym iskrzeniu.

Do chwili obecnej istnieje kilka konkretnych opcji dla układu zapłonowego, wśród których są stykowe, bezdotykowe i elektroniczne. Wszystkie mają wiele wspólnych cech. Na przykład w tych systemach nie ma tradycyjnego dystrybutora, a jego miejsce zajmuje czteropinowa cewka zapłonowa, która składa się z dwóch dwubiegunowych, połączonych w jeden blok.

W uzwojeniach pierwotnego zapłonu kontrola prądu odbywa się za pomocą specjalnego sterownika, który odbiera dane informacyjne z odpowiednich czujników. Pozytywną cechą układu zapłonowego jest brak w nim ruchomych części, dzięki czemu nie wymaga on ciągłej konserwacji lub regulacji, a do celów roboczych stosowana jest metoda dystrybucji iskry, często nazywana „metodą iskry ślepej”. Cylindry jednostki napędowej są połączone parami - 1 z 4 i 2 z 3, a powstawanie iskier odbywa się natychmiast w dwóch cylindrach: w miejscu, w którym kończy się skok sprężania i w miejscu, w którym przechodzi skok spalin.

  Biorąc pod uwagę, że prąd w uzwojeniach cewek ma stały kierunek, tworzenie iskry na jednej świecy zawsze przechodzi z elektrody środkowej na bok, a na drugiej, wręcz przeciwnie, z boku na środek. Proces kontroli zapłonu przeprowadzany jest przez specjalny sterownik. Czujnik położenia wału korbowego przesyła do niego pewien sygnał referencyjny, na podstawie którego sterownik oblicza sekwencję działania cewek modułu zapłonu, a aby kontrola była dokładna, urządzenie potrzebuje następujących informacji:

- częstotliwość obrotów wału korbowego jednostki napędowej;

Obciążenie silnika samochodowego;

Temperatura płynu chłodzącego w układzie

Pozycja wału korbowego;

Pozycja wałka rozrządu;

Obecność detonacji.

Pomimo pewnych konstruktywnych różnic między różnymi układami zapłonowymi, można wyróżnić następujące wspólne elementy wszystkich urządzeń:

1.   Źródło zasilania - sieć pokładowa pojazdu wraz ze źródłami prezentowana w postaci akumulatora i generatora;

2.   Stacyjka;

3.   Urządzenie odpowiedzialne za zarządzanie magazynowaniem energii. Jego zadaniem jest określenie momentu rozpoczęcia akumulacji i momentu przeniesienia energii do świecy zapłonowej, czyli określenia samego momentu zapłonu. W zależności od cech konstrukcyjnych układu zapłonowego konkretnego samochodu, to urządzenie może wyglądać inaczej.

  Mechaniczny przerywacz - zapewnia bezpośrednią kontrolę procesu akumulacji (obwód pierwotny) i jest odpowiedzialny za zamykanie / otwieranie pierwotnej mocy uzwojenia. Styki wyłącznika można zobaczyć, patrząc pod osłonę dystrybutora. Plastikowa sprężyna ruchomego styku dociska ją do nieruchomego styku. Ich otwieranie odbywa się tylko przez krótki czas, a konkretnie w momencie, gdy nadjeżdżająca krzywka rolki napędowej wywiera nacisk na młot ruchomego styku.

Równolegle ze stykami znajduje się również kondensator, który zapobiega ich wypaleniu w momencie otwarcia. Stało się to możliwe dzięki absorpcji większości wyładowań elektrycznych, dzięki czemu iskrzenie jest znacznie zmniejszone. Nie są to jednak wszystkie korzystne efekty kondensatora. Druga połowa zalet jego obecności polega na wytworzeniu w obwodzie niskiego napięcia prądu wstecznego, co pozytywnie wpływa na szybkość zanikania pola magnetycznego. Im szybciej to nastąpi, tym więcej prądu pojawi się w obwodzie wysokiego napięcia. Jeśli kondensator ulegnie awarii, silnik nie będzie mógł normalnie pracować, ponieważ napięcie w obwodzie wtórnym nie jest wystarczające do zapewnienia stabilnego iskrzenia.

Przerywacz znajduje się w tej samej obudowie co rozdzielacz wysokiego napięcia, dlatego też ten ostatni nazywa się rozdzielaczem przerywającym, a sam układ nazywany jest „klasycznym układem zapłonowym”.

Wraz z przełącznikiem dystrybucji w obudowie jest jeszcze jeden ważny szczegół - odśrodkowy kontroler zapłonu, służy do zmiany momentu powstawania iskry zgodnie z prędkością obrotową wału korbowego. Regulator podciśnienia czasu zapłonu może również zmieniać moment wystąpienia iskry między elektrodami świec zapłonowych, ale robi to w zależności od obciążenia silnika samochodu.

  Jeśli mechaniczny przerywacz jest wyposażony w przełącznik tranzystorowy, wówczas w tym przypadku tylko go kontroluje, a to z kolei odpowiada za kontrolowanie procesu magazynowania energii. Ta konstrukcja znacznie przewyższa podobne urządzenia bez przełącznika tranzystorowego, ponieważ tutaj przerywacz stykowy jest bardziej niezawodny, co jest ułatwione przez przepływ mniejszego prądu, co oznacza, że \u200b\u200bspalanie styków podczas otwierania jest prawie całkowicie wyeliminowane. Odpowiednio kondensator podłączony równolegle do styków przerywacza po prostu nie jest tutaj potrzebny, ale poza tym system jest całkowicie identyczny z klasyczną wersją. Oba układy z przerywaczem mechanicznym mają wspólną nazwę - „kontaktowe systemy zapłonowe”.

Układy z przełącznikiem tranzystorowym wyposażonym w czujnik zbliżeniowy (generator impulsów) mogą być typu indukcyjnego, opartego na efekcie Halla lub należeć do typu optycznego.W tym przypadku miejsce mechanicznego przerywacza zajmuje generator generatora impulsów z przetwornikiem sygnału, który poprzez przełącznik tranzystorowy kontroluje magazynowanie energii. Z reguły czujnik-generator znajduje się wewnątrz dystrybutora, którego konstrukcja nie różni się od projektu podobnej części w układzie styków, dlatego ten węzeł nazywa się „dystrybutorem czujników”.

Jedna z odmian takiego układu, wyposażona w mechaniczny rozdzielacz i cewkę zapłonową, umieszczone oddzielnie od dystrybutora i przełącznika, nazywa się „bezdotykowym układem zapłonowym”. Oczywiście istnieje wiele jego opcji obejmujących użycie jednego lub więcej odpowiednich czujników.

Ponadto, w oparciu o sterowanie zapłonem, wyróżnia się inny wariant systemów - mikroprocesorowe układy zapłonowe, które są wyposażone w mikroprocesorową jednostkę zapłonową (lub jednostkę sterującą silnika z podsystemem kontroli zapłonu), a także mają czujniki i przełącznik.  W takim przypadku jednostka sterująca odbiera dane z działania jednostki napędowej (liczba obrotów, położenie wału korbowego, położenie wałka rozrządu, obciążenia silnika i temperaturę płynu chłodzącego) z czujników i na podstawie wyników ich algorytmicznego przetwarzania steruje przełącznikiem, który w swoim kolej kontroluje magazynowanie energii. Proces regulacji czasu zapłonu jest realizowany programowo w jednostce sterującej.

W elektronicznym układzie zapłonowym rolą urządzenia sterującego magazynowaniem energii jest elektroniczna jednostka sterująca  (ECU), który jest głównym składnikiem takiego systemu.  Jego praca opiera się na gromadzeniu informacji otrzymywanych z różnych czujników (pozycja wału korbowego, pozycja wałka rozrządu, czujnik spalania stukowego, czujnik kąta otwarcia przepustnicy), na obliczaniu optymalnego czasu zapłonu i czasu ładowania cewki, a także za pomocą przełącznika - odpowiada za sterowanie pierwotnym obwodem cewki.

W dzisiejszych pojazdach jednostka sterująca zapłonem jest zintegrowana z jednostką odpowiedzialną za wtrysk paliwa.

4.   Urządzenia do magazynowania energii, które w zależności od rodzaju systemu można podzielić na dwie grupy:

Wraz z akumulacją energii w cewce (cewkach) zapłonowej, gdzie energia jest gromadzona w uzwojeniu pierwotnym, a gdy obwód pierwotny jest otwarty, w obwodzie wtórnym generowane jest wysokie napięcie, które jest następnie dostarczane do świec zapłonowych. Ta wersja systemu jest najczęstsza.

Wraz z akumulacją energii w kondensatorze, po czym we właściwym czasie przechodzi przez cewkę zapłonową. Drugi obwód podlega również indukcji wysokiego napięcia, która jest następnie doprowadzana do świec. Ten typ urządzenia do magazynowania energii jest często określany jako „zapłon rozładowania kondensatora” lub „zapłon kondensatora”, oznaczony skrótem Cdi(Zapłon rozładowania kondensatora).Taki system, choć niezbyt często, występuje w samochodach, choć stał się bardziej rozpowszechniony w motocyklach, skuterach wodnych i skuterach. Jego główną cechą wyróżniającą jest to, że energia iskry nie zależy od prędkości silnika.

5.   Układ dystrybucji zapłonu. W pojazdach można zastosować jeden z dwóch rodzajów takiego systemu: system jest wyposażony w mechaniczny dystrybutor lub system statystycznej dystrybucji.

  - Układy z mechanicznym dystrybutorem energii z reguły działają za pomocą dystrybutora, który rozprowadza napięcie na świecach zapłonowych cylindrów zespołu napędowego. W kontaktowych układach zapłonowych często łączy się go z rozdrabniaczem, aw bezdotykowych układach zapłonowych z czujnikiem pulsu. W bardziej zmodernizowanych systemach dystrybutor jest całkowicie nieobecny lub jest połączony z cewką zapłonową, przełącznikiem i czujnikami różnych systemów (CID, HEI, CIC).

Systemy oparte na statycznej dystrybucji energii zastąpiły klasyczny system dystrybucji energii. Otrzymali swoją nazwę ze względu na to, że nie mają ruchomych części, które zwykle są uwzględnione w projekcie dystrybutora. Systemy tego rodzaju są skracane   DLI  (DistributorLess Ignition) i   DIS  (DistributorLess Ignition System), co oznacza „układ bez dystrybutora” i   DI  (Bezpośredni zapłon), co oznacza „bezpośredni lub bezpośredni układ zapłonowy”. DLI - dotyczy wszystkich systemów bez dystrybutora wysokiego napięcia; DI - odnosi się tylko do tych, w których obecne są poszczególne cewki, a DIS - są synchronicznymi układami zapłonowymi z cewkami podwójnego wyjścia. Być może takie podejście nie jest do końca prawdą, ale najczęściej stosuje się go.

6.   Przewody wysokiego napięcia. Działaj jako element łączący urządzenie magazynujące energię z jego dystrybutorem (lub świecami), a także podłącz dystrybutor do świec zapłonowych. W układach zapłonowych typu COP („cewka na świecy”) ten element jest nieobecny.

7. Świece zapłonowe. Służą do wytworzenia wyładowania iskrowego, a następnie zapłonu mieszaniny roboczej w komorze spalania. Świece zapłonowe znajdują się w głowicy cylindrów, a gdy tylko uderzy w nie impuls wysokiego napięcia, iskra zapala mieszankę roboczą między ich elektrodami.

W większości pojazdów jedna świeca jest zwykle instalowana w każdym cylindrze, ale czasami są bardziej złożone systemy, które mają dwie świece i nie zawsze działają jednocześnie. Na przykład przy niskich prędkościach obrotowych uruchamiana jest pierwsza świeca znajdująca się bliżej zaworu wlotowego, a następnie druga, która zapewnia szybsze i pełniejsze spalanie mieszanki paliwowo-powietrznej.

3. Jak działa układ zapłonowy?

Pomimo tego rodzaju, wszystkie mają kilka wspólnych etapów roboczych, które obejmują akumulację pożądanego ładunku, jego konwersji wysokiego napięcia, dystrybucji, powstawania iskier na świecach i zapłonu mieszanki paliwowej. Każde z nich wymaga skoordynowanej i dokładnej pracy, co oznacza, że \u200b\u200bpowinieneś wybierać tylko sprawdzone urządzenia, które dowiodły swojej niezawodności. Pod tym względem elektroniczny układ zapłonowy jest uważany za najlepszą opcję, w której cały proces pracy (zasilanie iskier i ich dystrybucja przez świece) jest kontrolowany przez elektronikę.

Elektroniczny układ zapłonowy nie jest oddzielnym, niezależnym elementem, ale integralną częścią układu sterowania silnikiem, który opiera się na działaniu czujnika położenia, czujnika ustalającego częstotliwość jego obrotu oraz czujnika masowego przepływu powietrza. Po otrzymaniu od nich niezbędnych informacji, ECU podejmuje decyzję dotyczącą czasu iskry i rozkładu zapłonu. Oczywiście niektóre polecenia są już zarejestrowane w jednostce sterującej, które są wykonywane po otrzymaniu i analizie danych ze wspomnianych czujników.

W takim układzie zapłonu mieszanki paliwowej mechaniczne części ruchome są całkowicie wykluczone, a dzięki specjalnym czujnikom i specjalnej jednostce sterującej tworzenie i dostarczanie iskier jest znacznie szybsze i bardziej niezawodne niż w przypadku podobnych układów stykowych i bezdotykowych. Ten fakt pozwala poprawić silnik, zwiększyć jego moc i zmniejszyć zużycie paliwa. Co więcej, nie można nie zauważyć wysokiej niezawodności działania urządzeń tego typu.

  Różni się tym, że nie zależy bezpośrednio od otwarcia styków, a główną rolę w procesie iskrzenia odgrywa przełącznik tranzystorowy i specjalny czujnik. Brak bezpośredniej zależności od jakości i czystości powierzchni grupy kontaktowej gwarantuje bardziej skuteczne iskrzenie. Jednak, podobnie jak w wersji stykowej układu zapłonowego, zastosowano tutaj również wyłącznik-wyłącznik, który odpowiada za terminowe przeniesienie prądu do świecy zapłonowej. Zasada działania systemu zbliżeniowego przewiduje następujące działania.

Gdy wał korbowy silnika zaczyna się poruszać, czujnik dystrybucji generuje odpowiednie impulsy napięcia i wysyła je do przełącznika tranzystorowego, którego zadaniem jest wytwarzanie impulsów prądu w uzwojeniu pierwotnym cewki zapłonowej. W momencie przerwy w uzwojeniu wtórnym cewki indukowany jest prąd wysokiego napięcia. Jest on doprowadzany do centralnego styku dystrybutora, a stamtąd, poprzez przewody wysokiego napięcia, wchodzi do świec zapłonowych. Ten ostatni i przeprowadzić zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej.

W przypadku wzrostu prędkości wału korbowego regulator odśrodkowy jest odpowiedzialny za regulację czasu zapłonu, a gdy zmienia się obciążenie jednostki napędowej, zadanie to jest przypisane do próżniowego sterownika zapłonu.

  Zasada działania styku zapłonowego różni się nieco od opcji podanych powyżej. Gdy styk wyłącznika jest w stanie zamkniętym, prąd pierwotny o niskim napięciu przepływa przez uzwojenie pierwotne cewki.  W procesie ich otwierania indukuje się prąd o wysokim napięciu w drugiej cewce, a poprzez przewody o wysokim napięciu jest on przekazywany do pokrywy dystrybutora, po czym rozchodzi się przez świece zapłonowe z pewnym momentem zapłonu.

Gdy tylko prędkość wału korbowego wzrośnie, prędkość wału wyłącznika-dystrybutora również wzrasta, w wyniku czego ciężary sterownika odśrodkowego zaczynają się rozchodzić, przesuwając ruchomą płytę wraz z krzywkami wyłącznika. Prowadzi to do tego, że otwarcie styków następuje nieco wcześniej, dzięki czemu zwiększa się czas zapłonu. Wraz ze spadkiem prędkości wału korbowego zmniejsza się również czas zapłonu.

Bardziej zmodernizowanym typem układu styków jest jego wersja z tranzystorem stykowym. Wyróżnia się obecnością przełącznika tranzystorowego w pierwotnym obwodzie uzwojenia cewki, który jest sterowany przez styki przerywacza. Dzięki jego zastosowaniu udało się osiągnąć spadek natężenia prądu w pierwotnym obwodzie uzwojenia, co pozytywnie wpłynęło na czas działania styków wyłącznika.

Subskrybuj nasze kanały w

D. Sosnin

W samochodach wyposażonych w benzynowy silnik spalinowy stosuje się różne układy elektrycznego zapłonu iskrowego: stykowy, tranzystor kontaktowy, tranzystor bezdotykowy, elektroniczno-cyfrowy, mikroprocesor.

1. Tranzystorowe układy zapłonowe

Tranzystorowe układy zapłonowe są zwykle podzielone na dwie grupy:

Tranzystor kontaktowy (KTSZ) i tranzystor bezdotykowy (BTSZ). W układzie zapłonowo-tranzystorowym para styków przerywacza w obwodzie pierwotnym cewki zapłonowej jest nieobecna i jest zastąpiona przełącznikiem tranzystorowym KT. Ale sam przełącznik tranzystorowy jest sterowany na podstawie pary styków mechanicznego przerywacza K z poprzedniej konstrukcji. Umożliwiło to zmniejszenie prądu zrywającego w parze styków oraz, ze względu na wzmocnienie w tranzystorze, zwiększenie prądu zrywającego w zasobniku indukcyjnym (w uzwojeniu pierwotnym cewki zapłonowej). W takim przypadku współczynnik bezpieczeństwa dla napięcia wtórnego (wyjściowego) wzrósł. Niezawodność działania układu zapłonowego stała się nieco wyższa. Oprócz stykowych układów tranzystorowych opracowano także tyrystorowe styki z pojemnościowym magazynowaniem, które nie znalazły szerokiego praktycznego zastosowania.

Bezstykowy tranzystorowy układ zapłonowy (BTSZ) jest pierwszym układem z czysto elektronicznym urządzeniem sterującym dla prądu pierwotnego cewki zapłonowej oraz z bezdotykowym czujnikiem momentu zapłonowego z impulsowym impulsem elektrycznym, który podobnie jak para styków w klasycznym wyłączniku-wyłączniku znajduje się na ruchomej platformie wału napędowego mechanicznego dystrybutora wysokiego napięcia . Położenie ruchomej platformy w stosunku do osi rolki napędowej (kąt obrotu) można regulować za pomocą urządzeń synchronizujących zapłon (odśrodkowych i próżniowych). Platforma mobilna i zamontowany na niej bezdotykowy aktywator czujnika są urządzeniem elektromechanicznym do kontrolowania momentu zapłonu. Takie urządzenie sterujące w połączeniu z rozdzielaczem wysokiego napięcia tworzy tak zwany rozdzielacz czujnikowy.

Elektroniczne urządzenie sterujące prądem pierwotnym w BTSZ jest strukturalnie zaprojektowane jako oddzielna jednostka, która nazywa się przełącznikiem. Przełącznik wyjściowy jest podłączony do cewki zapłonowej, a wejście jest kontrolowane przez czujnik impulsu elektrycznego na dystrybutorze.

Tak więc bezdotykowy tranzystorowy układ zapłonowy (ryc. 1) -

Jest to połączenie przełącznika elektronicznego K, czujnika dystrybucji PP, cewki zapłonowej KZ i tradycyjnego wyjściowego obwodu wykonawczego: przewodów wysokiego napięcia PKB i świec zapłonowych.

Bezstykowe tranzystorowe układy zapłonowe (BTSZ) zaczęły być instalowane w samochodach pod koniec lat 60. i od tego czasu są stale ulepszane.

Przetworniki magnetoelektryczne, indukcyjne, elektromagnetyczne, parametryczne, optoelektroniczne i inne przetworniki obrotu mechanicznego na sygnał elektryczny zostały przetestowane jako bezdotykowe czujniki wejściowe z napędem mechanicznym z wałka rozrządu ICE (ryc. 2).

Czujnik zbliżeniowy wykonuje następujące funkcje w układzie zapłonowym: ustawia kąt instalacji * czasu zapłonu; kontroluje moment zapłonu przy zmianie prędkości obrotowej silnika i obciążenia; określa cykl taktowy silnika spalinowego. W oparciu o wszystkie wymienione funkcje czujnik zbliżeniowy podaje optymalną wartość na wejściu przełącznika

* Kąt ustawienia to czas zapłonu przy ekstremalnie niskich (obrotach jałowych) prędkościach silnika, gdy kontrolery odśrodkowe i próżniowe nadal nie działają.  aktualny czas zapłonu dla różnych trybów pracy silnika.

Na początku czujnik magnetoelektryczny, jako prostszy i bardziej niezawodny, uzyskał szerokie praktyczne zastosowanie. Ale wraz z opracowaniem aktywatora opartego na efekcie Halla, ten ostatni stał się głównym elementem wszystkich kolejnych bezdotykowych czujników elektronicznych układów zapłonowych.

Przełączniki elektroniczne BTSZ przeszły nie mniej znaczącą modernizację. Przełączniki tyrystorowe szybko porzucono, ponieważ układ zapłonowy z pojemnym pojemnikiem daje świecom bardzo krótki impuls wysokiego napięcia (nie więcej niż 250 ... 300 μs), co jest nie do przyjęcia w przypadku większości nowoczesnych silników benzynowych.

Pierwsze proste przełączniki tranzystorowe działały bez ograniczania amplitudy prądu pierwotnego, tj. w stałym cyklu pracy impulsów prądu ładowania dla pamięci indukcyjnej (przełącznik domowy 13.3734).

W układach zapłonowych z takimi przełącznikami amplituda impulsu wysokiego napięcia na uzwojeniu wtórnym cewki zapłonowej, podobnie jak w układzie stykowym, zależy od prędkości obrotowej silnika, a także od napięcia w układzie elektrycznym samochodu.

Przełączniki o stałym cyklu pracy (KPS) zostały zastąpione przełącznikami o znormalizowanym cyklu pracy (SPS), w których prąd ładowania pamięci indukcyjnej jest utrzymywany w określonych granicach przez kontrolowane nasycenie tranzystora wyjściowego. Chroni to tranzystor wyjściowy przełącznika przed przeciążeniem prądowym, a także stabilizuje amplitudę prądu ładowania, gdy zmienia się napięcie w sieci pokładowej. Napięcie wyjściowe U2 jest również stabilizowane.
Ale ograniczenie prądu potężnego tranzystora do nasycenia prowadzi do znacznego uwolnienia energii cieplnej na złączu kolektor-emiter, aw rezultacie do niskiej niezawodności funkcjonalnej układu zapłonowego jako całości.

Wadę tę można wyeliminować w przełącznikach o znormalizowanym cyklu pracy, wprowadzając do obwodu sterownika elektronicznego czas magazynowania energii (czas, w którym prąd ładowania przepływa przez magazyn indukcyjny). Były więc przełączniki z programowalnym kontrolerem czasu akumulatora (przełącznik 36.3734), a po nich bardziej zaawansowane przełączniki z regulacją adaptacyjną (przełącznik 3620.3734). Te ostatnie, oprócz głównej funkcji kontrolowania czasu, zapewniają wyższą dokładność utrzymania parametrów prądu ładowania, gdy różne czynniki destabilizujące są narażone na działanie układu zapłonowego (niestabilna praca silnika, środowisko, starzenie się i odchylenie znamion elementów radiowych itp.).

Przełączniki elektroniczne BTSZ są niezwykle różnorodne nie tylko pod względem budowy obwodów, ale także pod względem technologicznym. Obwody elektroniczne przełączników, pierwotnie analogowe i na dyskretnych elementach radiowych, zostały wyparte przez układy scalone o cyfrowej zasadzie działania. Przełączniki zaczęły pojawiać się na tak zwanych niestandardowych (specjalnie zaprojektowanych dla NEA) dużych układach scalonych i jednoukładowych.

Ponad 60 odmian bezstykowych układów zapłonowych z przełącznikami elektronicznymi jest dostępnych w handlu za granicą. Spośród krajowych przełączników tranzystorowych najczęstsze są jednokanałowe 36.3734 i 3620.3734, a także dwukanałowe 6420.3734.

Jako przykład realizacji obwodu bezdotykowego tranzystorowego układu zapłonowego rozważamy jeden z wariantów jego schematu obwodu (ryc. 3).

Stopień wyjściowy VK, oprócz tradycyjnej cewki zapłonowej i przełącznika tranzystorowego VT3, zawiera szereg dodatkowych elementów. VD1 jest diodą do ochrony przełącznika tranzystorowego VT3 przed przepływem wstecznego prądu (od odwrotnego przełączania) podczas fazy pojemnościowej rozładowania, gdy w pierwotnym uzwojeniu cewki zapłonowej występuje odwrotne napięcie półfalowe (odwrotne przełączanie VT3 powstaje również, gdy akumulator zostanie przypadkowo ponownie włączony). VD2 jest diodą stabilizującą ograniczającą spadek napięcia na odcinku emiter-kolektor tranzystora zamkniętego (otwartego) VT3 (zabezpieczenie przepięciowe). Kondensator C1 z pierwotnym uzwojeniem cewki zapłonowej tworzy sekwencyjny obwód oscylacyjny wzbudzenia udarowego, który zwiększa szybkość narastania napięcia wyjściowego układu zapłonowego. Rezystor R3 ogranicza prąd rozładowania kondensatora C1 przez otwarty (zamknięty) klucz VT3. Aby klucz VT3 działał stabilnie, tj. po włączeniu i wyłączeniu zapewniał on strome czoła i stałą amplitudę impulsu prądu pierwotnego w cewce zapłonowej, impuls sterujący (bazowy) tranzystora VT3 powinien mieć strome czoła i wystarczająco dużą amplitudę, aby zapewnić głębokie nasycenie tranzystora. Wstępny wzmacniacz kontrolny na tranzystorze VT1 i stabilizujący tranzystor sprzężenia zwrotnego VT2 działają na powstanie impulsu prądu sterującego.

Elementy te tworzą obwód elektryczny przełącznika TSZ.

Czujnik dystrybutora zawiera mechaniczne urządzenie do kontrolowania momentu zapłonu, które obejmuje układ magnetyczny M czujnika Halla z indukcją pola B, aktywator EC czujnika Halla, ogranicznik wzmacniacza UO, wyzwalacz Schmitt TS, tranzystor izolacyjny VT i regulator napięcia ST.

Kontrolery odśrodkowe (CBR) i próżniowe (VR), tłumik magnetyczny A czujnika Halla i sam obrotowy rozdzielacz wysokiego napięcia są również zawarte w dystrybutorze. Należy zauważyć, że przełącznik elektroniczny w BTSZ jest tylko kształtownikiem kształtu impulsu prądu w uzwojeniu pierwotnym cewki zapłonowej, a tym samym szybkości narastania napięcia wtórnego, ale przełącznik nie ma bezpośredniego związku z tworzeniem momentu zapłonu. Moment zapłonu w BSZ, podobnie jak w układach stykowych, jest tworzony przez elektromechaniczne urządzenie sterujące - czujnik zbliżeniowy na dystrybutorze. Jest to podstawowa wada wszystkich bezdotykowych elektronicznych układów zapłonowych. Drugą wadą jest obecność w systemie obrotowego dystrybutora wysokiego napięcia. Dalsza poprawa samochodowych układów zapłonowych przyczyniła się do wyeliminowania tych niedociągnięć.

2. Elektroniczne i mikroprocesorowe układy zapłonowe

Elektroniczne i mikroprocesorowe układy zapłonowe mają trzy podstawowe różnice w stosunku do poprzednich układów:

2. Zastosowanie technologii mikroelektronicznej, oprócz uzyskania korzyści w zakresie niezawodności, może znacznie rozszerzyć funkcje sterowania elektronicznego. Możliwe stało się wprowadzenie pokładowych zasad autodiagnozy i redundancji obwodu do samochodowego układu zapłonowego.

3. Stopnie wyjściowe tych układów w zdecydowanej większości przypadków są wielokanałowe, w związku z czym nie zawierają wysokonapięciowego dystrybutora zapłonu.

Elektroniczne i mikroprocesorowe układy zapłonowe różnią się między sobą sposobami generowania głównego sygnału zapłonu, tj. sygnał z komputera do urządzenia wyzwalającego napęd.

W ECZ główny sygnał zapłonu generowany jest metodą impulsowo-czasową przekształcania informacji z czujników wejściowych. Dzieje się tak, gdy kontrolowany proces jest ustawiany na czas, który zajmuje, z późniejszą konwersją czasu na czas trwania impulsu elektrycznego. Tak więc w ECZ sterownik zawiera elektroniczny chronometr i jest sterowany sygnałami analogowymi. Skład komponentu współczesnej ESZ pokazano na ryc. 4

Na MRZ, którego schemat strukturalny pokazano na ryc. 5, konwersja liczby impulsów jest wykorzystywana do generowania sygnału zapłonu, w którym parametr procesu jest ustawiany nie przez czas przepływu, ale bezpośrednio przez liczbę impulsów elektrycznych.

Funkcje komputera elektronicznego wykonuje mikroprocesor liczbowo-impulsowy, który działa na podstawie impulsów elektrycznych stabilizowanych amplitudą i czasem trwania (na podstawie sygnałów cyfrowych). Dlatego między mikroprocesorem a czujnikami wejściowymi w ECU MSZ zainstalowane są przetworniki liczby impulsów sygnałów analogowych na cyfrowy (CHIPS).

W przeciwieństwie do elektroniki, mikroprocesorowy układ zapłonowy działa zgodnie z programem kontrolnym predefiniowanym dla tego silnika spalinowego. Dlatego komputerowy układ zapłonowy mikroprocesora ma pamięć elektroniczną (stałą i działającą).

Program sterujący dla konkretnego projektu silnika określa się eksperymentalnie podczas jego opracowywania. Na stanowisku badawczym symulowane są wszystkie możliwe tryby pracy silnika we wszystkich możliwych warunkach pracy. Dla każdego punktu eksperymentalnego wybiera się i rejestruje optymalny czas zapłonu. Okazuje się zbiór wielu wartości kąta dla momentu zapłonu, z których każda odpowiada ściśle zdefiniowanemu zestawowi sygnałów z czujników wejściowych. Obraz graficzny takiego zestawu jest trójwymiarową charakterystyką zapłonu, która jest pokazana w postaci matrycy na ryc. 6.

Współrzędne trójwymiarowych charakterystyk są „wszyte” w trwałą pamięć mikroprocesora, a następnie służą jako informacja odniesienia do określenia czasu zapłonu w rzeczywistych warunkach pracy silnika w samochodzie. Zmiana odniesienia (wziętego z pamięci) kąta 8 zapłonu odbywa się automatycznie. Występuje wzrost kąta 8: wraz ze wzrostem prędkości, ze spadkiem obciążenia i ze spadkiem temperatury silnika spalinowego. Zmniejszenie kąta 8 następuje ze wzrostem obciążenia, ze spadkiem prędkości i ze wzrostem temperatury silnika spalinowego.

Jeśli w MSZ oprócz głównych czujników stosowane są dodatkowe czujniki (na przykład czujnik stukowy w cylindrach ICE), wówczas mikroprocesor koryguje wartość referencyjną taktowania zapłonu za pomocą sygnałów tych czujników. W takim przypadku regulacja jest przeprowadzana dla każdego cylindra osobno.

Elektroniczne jednostki sterujące dla ESZ i MSZ, oprócz funkcji i obwodów, mają podstawowe różnice strukturalne.

W ECZ jednostka sterująca jest niezależną jednostką strukturalną i nazywa się kontrolerem (ryc. 7).

Sygnały z czujników wejściowych układu zapłonowego są podawane na wejścia kontrolera, a na wyjściu sterownik pracuje na przełączniku elektronicznym stopnia wyjściowego (patrz rys. 4). Wszystkie obwody elektroniczne kontrolera są niskiego poziomu (potencjał), co pozwala na włączenie ich do innych pokładowych elektronicznych jednostek sterujących (na przykład w ECU układu wtrysku paliwa).

W MRZ wszystkie funkcje sterowania są zintegrowane z centralnym komputerem pokładowym samochodu i osobista jednostka sterująca układu zapłonowego może nie być dostępna. Funkcje czujników wejściowych MSZ są realizowane przez uniwersalne czujniki zintegrowanego systemu do automatycznego sterowania silnikiem. Główny sygnał zapłonu jest podawany do elektronicznej tablicy rozdzielczej stopnia wyjściowego MSZ bezpośrednio z centralnego komputera pokładowego.

Pomimo znaczących różnic między elektronicznym i mikroprocesorowym układem zapłonowym, etapy sterowania tych układów mają identyczny układ i konstrukcję, w której każda świeca zapłonowa w wielocylindrowym silniku spalinowym otrzymuje energię do iskrzenia przez oddzielny kanał. Ten rozkład nazywa się statyczny lub wielokanałowy.

Co to daje układ zapłonowy samochodu?

Oczywiste jest, że w elektronicznych, a zwłaszcza w mikroprocesorowych układach zapłonowych, wysoce niezawodnych i bardzo dokładnych pod względem funkcjonalnym, tworzenie momentu zapłonowego, w którym realizuje się z dokładnością 0,3 ... 0,5 ° dla każdego cylindra osobno, zastosowanie wysokonapięciowego mechanicznego dystrybutora jest całkowicie niedopuszczalne. Dopuszczalne są tutaj elektroniczne metody przełączania kanałów na niskim poziomie potencjału bezpośrednio w elektronicznej jednostce sterującej z dalszym statycznym rozdziałem kanałów przez wysokie napięcie na cewkach wyjściowych o wielu wyjściach lub pojedynczych cewkach zapłonowych. To nieuchronnie prowadzi do wielokanałowego stopnia wyjściowego układu zapłonowego.

3. Stopnie wyjściowe z wielobiegunowymi cewkami zapłonowymi

Skąd ten pomysł? Wiadomo, że w układzie zapłonowym, na którego wyjściu jest zainstalowany dystrybutor wysokiego napięcia, podczas rozładowania napędu występują dwie iskry: jedna główna (działająca) w świecy zapłonowej, a druga pomocnicza - między prowadnicą dystrybutora a stykiem jednego z jej zacisków świecy. Uzwojenie wtórne transformatora wyjściowego (cewki zapłonowej) z wyjściem wysokonapięciowym jest podłączone do środkowego suwaka dystrybutora, a druga moc wyjściowa uzwojenia wynosi zero, ponieważ podczas rozładowania napędu jest on podłączony do „masy” samochodu (patrz ryc. 3). Energia iskry pomocniczej w dystrybutorze jest marnowana, a oni starają się tłumić tę iskrę na wszystkie możliwe sposoby. Z tego jasno wynika, że \u200b\u200biskrę pomocniczą spod pokrywy dystrybutora można przenieść na drugą świecę zapłonową, łącząc ją z pierwszą poprzez masę głowicy cylindra szeregowo. Aby to zrobić, wystarczy wykluczyć dystrybutora ze stopnia wyjściowego, odłączyć uziemiony zacisk cewki zapłonowej od masy pojazdu i podłączyć do niej drugą świecę zapłonową (ryc. 8).

Przy jednoczesnym iskrzeniu w dwóch świecach zapłonowych, jedna iskra jest wysokim napięciem (12 ... 20 kV) i zapala mieszankę paliwowo-powietrzną na końcu skoku sprężania (iskra robocza). Jednocześnie inną iskrą jest niskie napięcie (5 ... 7 kV), bezczynne. Zjawisko redystrybucji wysokiego napięcia ze wspólnego uzwojenia wtórnego między iskiernikami w dwóch świecach zapłonowych jest konsekwencją głębokich różnic w warunkach, w których występuje iskrzenie. Pod koniec skoku sprężania, na krótko przed pojawieniem się iskry roboczej, temperatura ładunku paliwowo-powietrznego jest wciąż niewystarczająco wysoka (200 ... 300 ° C), a wręcz przeciwnie, ciśnienie jest znaczne (10 ... 12 atm). W takich warunkach napięcie przebicia między elektrodami świec zapłonowych jest maksymalne. Pod koniec suwu wydechowego, gdy iskrzenie występuje w otoczeniu spalin, napięcie przebicia jest minimalne, ponieważ temperatura spalin jest wysoka (800 ... 1000 ° C), a ciśnienie niskie (2 ... 3 atm). Zatem przy statycznym rozkładzie wysokiego napięcia za pomocą dwubiegunowej cewki zapłonowej (na dwóch połączonych szeregowo świecach - jednocześnie), prawie cała energia wyładowania elektrycznego o wysokim napięciu spada na działającą iskrę.

Po raz pierwszy w stykowym układzie zapłonowym akumulatora zastosowano dwubiegunową cewkę dla dwucylindrowego czterosuwowego silnika. Przykładem jest układ zapłonowy silnika polskiego samochodu FIAT-126P (ryc. 9). Układ zapłonu podobny zasadniczo do działania jest zainstalowany w krajowym pojeździe OKA (sterowanym elektronicznie).

Jeśli w silniku spalinowym są cztery cylindry, wymagane będą dwie dwubiegunowe cewki zapłonowe i dwa osobne kanały przełączania energii w stopniu wyjściowym (patrz ryc. 5). Na ryc. 10 to schemat sekwencji iskrzenia w cylindrach czterocylindrowego czterosuwowego silnika wyposażonego w układ zapłonowy z dwiema cewkami zapłonowymi o dwóch wodach. Sześciocylindrowy silnik będzie wymagał trzech dwubiegunowych cewek zapłonowych i trzech kanałów energetycznych.

Obecnie opracowano szereg samochodowych układów zapłonowych, w których dwie dwubiegunowe cewki zapłonowe są montowane na wspólnym obwodzie magnetycznym w kształcie litery W, w ten sposób powstaje pojedyncza czteropinowa cewka zapłonowa (na przykład dla samochodu VAZ-2110). Taka cewka ma dwa uzwojenia pierwotne i dwa uzwojenia wtórne i jest sterowana za pomocą przełącznika dwukanałowego. Czteropinowa cewka zapłonowa może mieć jedno wtórne uzwojenie dwubiegunowe z dwoma pierwotnymi. Uzwojenie wtórne takiej cewki jest wyposażone w cztery diody wysokonapięciowe - po dwie na każde wyjście wysokonapięciowe.

Wadą każdego układu zapłonowego z cewkami o dwóch wyjściach jest to, że w jednej świecy iskra rozwija się od elektrody środkowej do masy (z boku), aw drugiej świecy w przeciwnym kierunku (patrz ryc. 8). Ponieważ centralna elektroda jest spiczasta i zawsze znacznie gorętsza niż boczna, rozładowanie nośników ładunku z jego końcówki podczas powstawania iskry wymaga mniej energii niż wtedy, gdy wypływa ona z elektrody bocznej (emisja termioniczna zaczyna pojawiać się na elektrodzie środkowej). Prowadzi to do tego, że napięcie przebicia świecy pracującej w kierunku do przodu staje się nieco niższe (o 1,5,2 kV) niż świecy o odwrotnej polaryzacji. W przypadku nowoczesnych elektronicznych i mikroprocesorowych układów zapłonowych o dużym współczynniku bezpieczeństwa dla napięcia wtórnego i kontrolowanym czasie magazynowania energii nie ma to decydującego znaczenia.

4. Stopnie wyjściowe z indywidualnym rozkładem statycznym

Na ryc. 11 pokazuje schemat funkcjonalny ESAU Motronic M-3.2,

Który jest zainstalowany na czterocylindrowych silnikach samochodów AUDI-A4 (wydanie po 1995 r.).

Sterownik J220 ma mikroprocesor z jednostką pamięci, która przechowuje trójwymiarową charakterystykę zapłonu (patrz ryc. 6). Zgodnie z tą charakterystyką, a także sygnałami czujnika DO G-28 (czujnik prędkości silnika) i czujnika DN G-69 (czujnik obciążenia silnika), ustawiany jest początkowy kąt rozrządu zapłonu Q (ky) \u003d F (n). Następnie, w oparciu o sygnały czujników GH-40, DT G-62 i D-G-66, cyfrowy mikroprocesor oblicza kąt zapłonu prądu (niezbędny w tym trybie pracy ICE), który jest dostarczany z wykorzystaniem obwodu przełączania kanałów elektronicznych jako głównego impulsu S zapłon w odpowiednim kanale przełącznika elektronicznego K-122. Do tego czasu w tym kanale indukcyjny magazyn N jest w stanie naładowanym (z sieci +12 V) i jest rozładowywany przez sygnał S do odpowiedniej świecy zapłonowej. Po obrocie wału korbowego o 180 ° opisane procesy będą odbywały się w kolejnym (w kolejności pracy silnika) kanale przełącznika.

Główne zalety układu zapłonowego zintegrowanego z Motronic ESAU są następujące:

5. Stopień wyjściowy ze sterowanym transformatorem zapłonowym

Obwód elektryczny stopnia wyjściowego z transformatorem nasycającym pokazano na ryc. 12

Transformator wyjściowy ma dwa rdzenie magnetyczne - M1 i M2, pokryte wspólnym uzwojeniem pierwotnym. Każdy obwód magnetyczny jest wyposażony w osobne uzwojenie sterujące Wb i Wb ”) oraz oddzielne uzwojenie wtórne o dwóch wyjściach (W2” i W2 ””). Gdy wystarczający prąd przepływa przez uzwojenie kontrolne Wb do nasycenia rdzenia M1, a uzwojenie Wb jest pozbawione energii, wysokie napięcie zostanie indukowane tylko w uzwojeniu wtórnym W2. rdzeń M2 i wysokie napięcie zostaną przekształcone tylko w uzwojenie W2 „”.

Układ zapłonowy z transformatorem nasycającym ma wysoką niezawodność, małe wymiary i wagę, ale jego produkcja przemysłowa nie została jeszcze wdrożona z powodu znacznych trudności technicznych w produkcji (do transformatora nasycającego wymagane są rdzenie toroidalne wykonane z wysokiej jakości permaloyu. Nawijanie uzwojeń wieloobrotowych na takich rdzeniach jest niezwykle trudne).

6. Przewody wysokiego napięcia

Istnieją trzy sposoby tłumienia zakłóceń radiowych pochodzących z NEA: ekranowanie przewodów wysokiego napięcia, świec, cewek zapłonowych i dystrybutora wysokiego napięcia; wprowadzenie do środkowego przewodu prądu przewodu wysokiego napięcia o rozproszonej indukcyjności i rozproszonej rezystancji; montaż rezystora tłumiącego hałas bezpośrednio w izolatorze świecy zapłonowej.

Przesiewanie wymaga zwiększenia marginesu napięcia wtórnego i sprawia, że \u200b\u200bstopień wyjściowy NEA jest niewygodny. Drut wysokiego napięcia o rozłożonych parametrach ma niewystarczającą niezawodność strukturalną, zaawansowaną technologię produkcji i wysokie koszty.

W nowoczesnych układach zapłonowych stosuje się świece z tłumikiem hałasu 4 ... 10 kOhm, które mają tendencję do minimalizowania długości przewodów wysokiego napięcia. To ostatnie staje się możliwe dzięki zastosowaniu indywidualnych cewek zapłonowych zamontowanych bezpośrednio na świecach (patrz ryc. 11).

Przewody wysokiego napięcia dzielą się na niskooporowe (do 0,5 Ohm / m - w przestarzałych konstrukcjach drutów) i na wysokie opory (1 ... 10 kOhm / m). Przewody są oznaczone na dwa sposoby: kolorem i tekstem wzdłuż drutu.

Druty domowe o jasnobrązowych lub różnorodnych kolorach - niska odporność. Przewody PVVP-8 w kolorze czerwonym lub różowym mają rezystancję rozproszoną 2000 + 200 Ohm / m; kolor niebieski PVPPV-40 - 2550 ± 250 Ohm / m. W przypadku importowanych przewodów wysokiego napięcia parametry elektryczne są często oznaczone tekstem wzdłuż drutu. Treść tekstu można odszyfrować zgodnie z katalogiem firmy.

Każda z trzech wskazanych metod tłumienia zakłóceń radiowych prowadzi do pewnego spadku wysokiego napięcia wyjściowego układu zapłonowego, co czasami wpływa na uruchomienie zimnego silnika w mokrą zimową pogodę, gdy przewody są pokryte cienkim mrozem. Aby wyeliminować tę wadę, nowoczesne układy zapłonowe oparte na mikroprocesorach zaczęły stosować zabezpieczenia przeciw wilgoci przewodów i napięć wysokiego napięcia (zakrywających przewody w rurce izolacyjnej lub pod plastikową osłoną ze świecami).

* Podsumowując, należy zauważyć, że samochody z centralnym komputerem pokładowym (PPM) są nadal rzadkie. Ale perspektywa jest oczywista. W niedalekiej przyszłości celulozownia i papiernia staną się pojedynczą elektroniczną jednostką sterującą wspólną dla wszystkich funkcjonalnych systemów w samochodzie, takich jak: wtrysk paliwa, zapłon iskrowy, hamulce przeciwblokujące, mechanizm różnicowy, koła antypoślizgowe itp. itd. Ale nawet przy pełnej integracji funkcji sterowania w centralnym komputerze pokładowym zasady budowy obwodów elektronicznych w elektrycznych systemach zapłonu iskrowego pozostaną takie same przez długi czas, jak w nowoczesnych systemach mikroprocesorowych.

Literatura

Dzięki samochodowemu układowi zapłonowemu w pewnym momencie pracy silnika wyładowanie iskrowe jest dostarczane do świec zapłonowych. Ten schemat układu zapłonowego jest stosowany w silnikach benzynowych. W silnikach Diesla układ zapłonowy działa w następujący sposób, w momencie sprężania wtryskuje się paliwo. Są takie, w których układ zapłonowy, a raczej jego impulsy, jest dostarczany bezpośrednio do jednostki sterującej zanurzalnej pompy paliwowej.

Wszystkie istniejące układy zapłonowe są podzielone na trzy typy:

• Obwód kontaktowy, w którym impulsy powstają bezpośrednio podczas pracy w celu zerwania styków;
• Obwód bezstykowy, w którym generowane są impulsy sterujące za pomocą elektronicznego urządzenia tranzystorowego (przełącznika). Przełącznik jest często nazywany generatorem impulsów.
• Układ mikroprocesorowy, w którym urządzenie elektroniczne kontroluje czas zapłonu.

W silnikach dwusuwowych bez zewnętrznego źródła zasilania stosuje się magnetyczny układ zapłonowy. Zasada działania „magneto” polega na wytworzeniu pola elektromagnetycznego w momencie obrotu w cewce zapłonowej magnesu stałego wzdłuż krawędzi spływu impulsu.

Wszystkie opisane typy układów zapłonowych różnią się jedynie sposobem, w jaki wytwarzają impuls sterujący.

Na rysunku pokazano układ zapłonowy stosowany w samochodach benzynowych.

Rozważmy bardziej szczegółowo urządzenie i obwód układu zapłonowego samochodu.

Główne elementy:

• źródło zasilania (akumulator i generator samochodowy);
• urządzenie do przechowywania energii;
• włącznik zapłonu;
• jednostka sterująca magazynowaniem energii (jednostka sterująca mikroprocesorem, przerywacz, przełącznik tranzystorowy);
• jednostka dystrybucji energii w cylindrach (elektroniczna jednostka sterująca, dystrybutor mechaniczny);
• świece zapłonowe;
• przewody wysokiego napięcia.

Źródłem zasilania układu zapłonowego jest akumulator bezpośrednio w momencie uruchomienia silnika oraz generator podczas pracy silnika.

Napęd służy do gromadzenia i przekształcania wystarczającej ilości energii, która służy do wytworzenia wyładowania elektrycznego w elektrodach świecy zapłonowej. Nowoczesny układ zapłonowy samochodu może wykorzystywać pojemnościowe lub indukcyjne przechowywanie.

Napęd indukcyjny to cewka zapłonowa (autotransformator), której uzwojenie pierwotne jest podłączone do bieguna dodatniego, a biegun ujemny jest podłączony przez urządzenie szczelinowe. W procesie działania urządzenia zrywającego bierzemy na przykład krzywki zapłonowe, napięcie indukcyjne indukowane jest w uzwojeniu pierwotnym. W tym czasie w uzwojeniu wtórnym powstaje podwyższone napięcie niezbędne do przebicia świecy szczeliny powietrznej.

Pojemność pojemnościowa jest prezentowana w postaci pojemności, która jest ładowana za pomocą podwyższonego napięcia. W odpowiednim momencie oddaje całą energię świecy zapłonowej.

Jednostka sterująca magazynowaniem energii służy do określania początkowego momentu magazynowania energii, a także momentu jej przeniesienia do świecy zapłonowej.

Wyłącznik zapłonu - elektryczny lub mechaniczny blok styków do dostarczania napięcia do układu zapłonowego. Stacyjka jest znana wielu kierowcom jako „stacyjka”. Pełni dwie funkcje: zasilanie napięciem bezpośrednio do przekaźnika rozrusznika rozrusznika i zasilanie napięciem układu elektrycznego pojazdu.

Cylindryczne urządzenie rozdzielające służy do dostarczania energii do świec zapłonowych w pewnym momencie z pierścienia magazynującego. Ten element układu zapłonowego silnika składa się z jednostki sterującej, przełącznika i dystrybutora.

Kierowcy są najbardziej świadomi tego urządzenia jako „dystrybutora”, który jest dystrybutorem zapłonu. Dystrybutor rozdziela wysokie napięcie na świece zapłonowe na przewodach. Z reguły mechanizm dystrybutora jest obecny w dystrybutorze.

Świeca zapłonowa - urządzenie z dwiema elektrodami, które znajdują się w pewnej odległości od 0,15 do 0,25 mm od siebie. Świeca składa się z porcelanowego izolatora, który jest ciasno osadzony na metalowej nici, centralny przewodnik służy jako elektroda, a nić działa jak druga elektroda.

Przewody wysokiego napięcia to kable jednożyłowe ze wzmocnioną izolacją. Przewodnik może być wykonany w formie spirali, która pomoże pozbyć się zakłóceń w zakresie radiowym.

Zasada działania układu zapłonowego

Dzielimy działanie układu zapłonowego na następujące etapy:

• akumulacja energii elektrycznej;
• transformacja (transformacja) energii;
• oddzielenie świec zapłonowych energii;
• iskrzenie;
• zapalanie mieszanki paliwowo-powietrznej.

Korzystając z klasycznego układu zapłonowego jako przykładu, rozważ zasadę działania. W procesie obrotu wału napędowego dystrybutora krzywki są dostarczane do pierwotnego uzwojenia autotransformatora o napięciu 12 woltów.

W momencie dostarczania napięcia do transformatora indukowane jest samoindukcyjne pole elektromagnetyczne w uzwojeniu, w wyniku czego dochodzi do wysokiego napięcia do 30 000 woltów na uzwojeniu wtórnym. Następnie do dystrybutora zapłonu (suwak) doprowadzane jest wysokie napięcie, które w czasie obrotu dostarcza napięcie do świec zapłonowych. 30 000 woltów wystarczy, aby przebić się przez iskiernik świecy zapłonowej.

Układ zapłonowy samochodu powinien być idealnie wyregulowany. Jeśli dojdzie do późnego lub wczesnego zapłonu, może stracić moc lub nastąpi zwiększona detonacja, ale twojemu się to nie spodoba.

Układ zapłonowy ma za zadanie zapalić mieszankę roboczą w cylindrach silników benzynowych. Główne wymagania dla układu zapłonowego to:

• Zapewnienie iskry w pożądanym cylindrze (znajdującym się w skoku sprężania) zgodnie z kolejnością działania cylindrów.
• Terminowość momentu zapłonu. Iskra powinna pojawić się w określonym momencie (czasie zapłonu) zgodnie z optymalnym momentem zapłonu w aktualnych warunkach pracy silnika, który zależy przede wszystkim od prędkości obrotowej silnika i obciążenia silnika.
• Odpowiednia energia iskier. Ilość energii potrzebnej do niezawodnego zapłonu mieszaniny roboczej zależy od składu, gęstości i temperatury mieszaniny roboczej.
• Ogólnym wymogiem dla układu zapłonowego jest jego niezawodność (zapewniająca ciągłość iskrzenia).

Nieprawidłowe działanie układu zapłonowego powoduje nieprawidłowe działanie zarówno podczas rozruchu, jak i podczas pracy silnika:

• trudność lub niemożność uruchomienia silnika;
• nierównomierność pracy silnika - „potrojenie” lub zakończenie pracy silnika z iskierkami w jednym lub kilku cylindrach;
• detonacja związana z niewłaściwym zapłonem i powodująca szybkie zużycie silnika;
• zakłócenie działania innych systemów elektronicznych z powodu wysokiego poziomu zakłóceń elektromagnetycznych itp.

Istnieje wiele rodzajów układów zapłonowych, które różnią się zarówno konstrukcją, jak i zasadami działania. Zasadniczo układy zapłonowe różnią się:
  a) układ do określania momentu zapłonu.
  b) system dystrybucji energii wysokiego napięcia do cylindrów.

Analizując działanie układów zapłonowych, badane są podstawowe parametry iskrzenia, których znaczenie praktycznie nie różni się w różnych układach zapłonowych:

• kąt zamkniętego stanu styków (UZSK, kąt przebywania)  - kąt, pod jakim wał korbowy ma czas na obracanie się od momentu rozpoczęcia magazynowania energii (szczególnie w układzie styków - od momentu zamknięcia styków wyłącznika; w innych systemach - od momentu aktywacji klucza tranzystora mocy) do wystąpienia iskry (szczególnie w układzie styków - od momentu otwarcia styków wyłącznika) . Chociaż w dosłownym tego słowa znaczeniu, termin ten można zastosować tylko do układu stykowego - jest on warunkowo stosowany do układów zapłonowych dowolnego typu.
• kąt wyprzedzenia (kąt zapłonu)  - kąt, pod jakim wał korbowy ma czas na obrót od momentu wystąpienia iskry, aż odpowiedni cylinder osiągnie górny punkt martwy (TDC). Jednym z głównych zadań dowolnego układu zapłonowego jest zapewnienie optymalnego momentu zapłonu (w rzeczywistości optymalnego czasu zapłonu). Optymalne jest podpalenie mieszanki, aż tłok zbliży się do górnego martwego punktu w suwie sprężania - tak, aby po osiągnięciu przez tłok TDC gazy miały czas na uzyskanie maksymalnego ciśnienia i wykonanie maksymalnej użytecznej pracy na suwu. Ponadto każdy układ zapłonowy zapewnia zależność między momentem zapłonu a prędkością obrotową silnika i obciążeniem silnika. Wraz ze wzrostem obrotów zwiększa się prędkość tłoków, a czas spalania mieszanki pozostaje praktycznie niezmieniony - dlatego moment zapłonu powinien nadejść nieco wcześniej - odpowiednio, wraz ze wzrostem obrotów, należy zwiększyć UOZ.
    Przy tej samej prędkości silnika położenie przepustnicy (pedału gazu) może być inne. Oznacza to, że w cylindrach utworzy się mieszanina różnych kompozycji. A szybkość spalania mieszanki roboczej zależy od jej składu. Gdy przepustnica jest całkowicie otwarta (pedał gazu jest „na podłodze”), mieszanina pali się szybciej i musi zostać zapalona później - odpowiednio, gdy obciążenie silnika wzrośnie, należy zmniejszyć UOZ. I odwrotnie, gdy przepustnica jest zamknięta, spada szybkość spalania mieszanki roboczej, dlatego należy zwiększyć czas zapłonu.
• napięcie przebicia  - napięcie w obwodzie wtórnym w momencie powstawania iskry - w rzeczywistości - maksymalne napięcie w obwodzie wtórnym.
• napięcie spalania  - warunkowo ustalone napięcie w obwodzie wtórnym podczas okresu spalania iskry.
• czas spalania  - czas trwania okresu spalania iskry.

Uogólnioną strukturę układu zapłonowego można przedstawić następująco:

Rozważmy bardziej szczegółowo każdy z elementów systemu:

1. Zasilanie układu zapłonowego  - sieć pokładowa samochodu i jego źródła zasilania - akumulator (akumulator) i generator.

2. Wyłącznik zapłonu.

3. Urządzenie sterujące magazynowaniem energii  - określa moment rozpoczęcia magazynowania energii i moment „rozładowania” energii na świecy (moment zapłonu). W zależności od urządzenia układu zapłonowego w danym samochodzie może to być:

Mechaniczny rozdrabniacz bezpośrednio kontrolujący magazynowanie energii  (obwód pierwotny cewki zapłonowej). Ten element jest potrzebny do zamknięcia i otwarcia zasilania pierwotnego uzwojenia cewki zapłonowej. Styki wyłącznika znajdują się pod pokrywą rozdzielacza zapłonu. Sprężyna płytkowa ruchomego styku stale dociska ją do styku stacjonarnego. Otwierają się tylko na krótki czas, kiedy krzywka napędowa rolki napędowej wyłącznika-wyłącznika naciska młotek ruchomego styku. Kondensator jest połączony równolegle ze stykami. Jest to konieczne, aby kontakty nie wypaliły się w momencie otwarcia. Podczas oddzielania styku ruchomego od styku stacjonarnego silna iskra chce poślizgnąć się między nimi, ale kondensator pochłania dużą część wyładowania elektrycznego, a iskra zostaje zredukowana do nieznacznej. Ale to tylko połowa użytecznej pracy kondensatora - gdy styki wyłącznika są całkowicie otwarte, kondensator rozładowuje się, wytwarzając prąd zwrotny w obwodzie niskiego napięcia, a tym samym przyspiesza zanik pola magnetycznego. Im szybciej pole to znika, tym większy prąd powstaje w obwodzie wysokiego napięcia. Jeśli kondensator ulegnie awarii, silnik nie będzie działał normalnie - napięcie w obwodzie wtórnym nie będzie wystarczająco duże, aby zapewnić stabilne iskrzenie. Ten układ zapłonowy nazywa się klasycznym układem zapłonowym. Ogólny schemat klasycznego układu zapłonowego:

Cewka zapłonowa w układzie COP (ze zintegrowanym zapalnikiem):

Układ statycznego synchronicznego zapłonu z cewkami zapłonowymi o dwóch wyjściach (jedna cewka na dwie świece) - system DFS (niemiecki: Doppel Funken Spule). Oprócz układów z pojedynczymi cewkami stosuje się systemy, w których jedna cewka zapewnia wyładowanie wysokiego napięcia na dwóch świecach jednocześnie. Okazuje się, że w jednym z cylindrów, który znajduje się w suwie sprężania, cewka daje „iskrę roboczą”, a w połączonym z nią cylindrze, który znajduje się w suwie wydechowym, daje „iskrę ślepą” (dlatego taki układ często nazywany jest układem zapłonowym z zaślepką iskra - „zmarnowana iskra”). Na przykład w 6-cylindrowym silniku V na cylindrach 1 i 4 tłoki zajmują to samo położenie (oba znajdują się jednocześnie w górnym i dolnym martwym środku) i poruszają się zgodnie, ale mają różne uderzenia. Kiedy cylinder 1 jest w suwie sprężania, cylinder 4 jest w suwie wydechowym i odwrotnie.

Wysokie napięcie wytwarzane w uzwojeniu wtórnym jest dostarczane bezpośrednio do każdej świecy zapłonowej. W jednej świecy zapłonowej iskra przechodzi z elektrody środkowej na elektrodę boczną, aw drugiej świecy iskra przechodzi z boku na elektrodę centralną:

Napięcie wymagane do wytworzenia iskry zależy od iskiernika i ciśnienia sprężania. Jeżeli iskiernik między świecami obu cylindrów jest równy, do rozładowania konieczne jest napięcie proporcjonalne do ciśnienia w cylindrze. Wytworzone wysokie napięcie jest dzielone zgodnie z ciśnieniem względnym cylindrów. Cylinder podczas sprężania wymaga i wykorzystuje większe rozładowanie napięcia niż podczas uwalniania. Dzieje się tak, ponieważ cylinder jest w przybliżeniu pod ciśnieniem atmosferycznym podczas zwalniania, więc zużycie energii jest znacznie niższe.

W porównaniu do układu zapłonowego z dystrybutorem całkowite zużycie energii w systemie bez dystrybutora jest prawie takie samo. W układzie zapłonowym bez dystrybutora utratę energii z iskiernika między wirnikiem dystrybutora a końcówką kołpaka zastępuje się utratą energii dla pustej iskry w cylindrze podczas rozładowania.

Cewki zapłonowe w systemie DFS można instalować zarówno oddzielnie od świec, jak i komunikować się z nimi za pomocą przewodów wysokiego napięcia (zarówno w systemie EFS), jak i bezpośrednio na świecach (jak w systemie COP, ale w tym przypadku przewody wysokiego napięcia są nadal używane do przenoszenia wyładowania na sąsiednie świece cylindry - warunkowo taki system można nazwać „DFS-COP”).

Również w tym systemie przełączniki można łączyć z odpowiednimi cewkami - tak wygląda taka opcja na przykładzie Mitsubishi Outlander:

6. Przewody wysokiego napięcia  - połączyć magazyn energii z dystrybutorem lub świecami i dystrybutorem ze świecami. Brak układów zapłonowych COP.

7. Świece zapłonowe  (świeca zapłonowa) - są niezbędne do wytworzenia wyładowania iskrowego i zapłonu mieszaniny roboczej w komorze spalania silnika. Świece są zainstalowane w głowicy cylindrów. Kiedy impuls prądu o wysokim napięciu uderza w świecę zapłonową, iskra przeskakuje między jej elektrodami - to on zapala działającą mieszaninę. Z reguły jedna świeca jest instalowana na cylinder. Istnieją jednak bardziej złożone systemy z dwiema świecami na cylinder, a świece nie zawsze działają w tym samym czasie (na przykład Honda Civic Hybrid używa systemu DSI - Dual Sequential Ignition - przy niskich prędkościach dwie świece tego samego cylindra zapalają się sekwencyjnie - pierwsza, która bliżej zaworu wlotowego, a następnie drugiego - aby mieszanka paliwowo-powietrzna paliła się szybciej i pełniej).

Każdy układ zapłonowy jest wyraźnie podzielony na dwie części:

• obwód niskonapięciowy (pierwotny, angielski pierwotny) - obejmuje uzwojenie pierwotne cewki zapłonowej i obwody bezpośrednio do niej podłączone (przerywacz, przełącznik i inne elementy, w zależności od urządzenia konkretnego układu).
• obwód wysokiego napięcia (wtórny, wtórny silnikowy) - obejmuje uzwojenie wtórne cewki zapłonowej, układ dystrybucji energii wysokiego napięcia, przewody wysokiego napięcia, świece.

Biorąc pod uwagę wszystkie możliwe modyfikacje i kombinacje powyższych elementów, w samochodach stosuje się co najmniej 15-20 odmian układów zapłonowych.