Бесконтактная система зажигания (БСЗ) автомобилей ВАЗ - устройство, работа и метод определения неисправностей.

1. Устройство БСЗ.

БСЗ состоит из датчика – делителя (Д-Р), электронного коммутатора (ЭК), катушки зажигания (КЗ), выключателя зажигания (ВЗ), пучка проводов коммутатора (ПК), проводов высокого напряжения (ПВ) с помехоподавительными наконечниками и свечей зажигания. Рис.1.

1.1. Датчик-распределитель (2I08-3706010) четырёхискровый, неэкранированный, горизонтального расположения, с приводом от распределительного вала при помощи плававшей муфты. Д-Р предназначен для формирования импульсов, управляющих моментом искрового разряда, распределения высокого напряжения по цилиндрам двигателя, регулирования угла опережения зажигания в зависимости от оборотов и нагрузки двигателя. Д-Р имеет встроенный бесконтактный микроэлектронный датчик Холла, стальной чашеобразный ротор с прорезями, центробежный и вакуумный регуляторы опережения зажигания.

1.2. Электронный коммутатор (2108-3734910-10) предназначен для коммутирования тока в первичной обмотке катушки зажигания в соответствии с управляющими импульсами датчика Холла Д-Р и выполняет функции:

- нормирование времени накопления энергии в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя (время накопления Ґн);

- ограничение максимальной величины тока в первичной обмотке катушки зажигания (ток разрыва Iр);

- ограничение максимального первичного напряжения (u₁=350÷380В);

- отключение тока при неработающем двигателе и включенном зажигании.

1.3. Катушка зажигания (2108-3705010) маслонаполненная, герметичная, с разомкнутым магнитопроводом и автотрансформаторной связью обмоток. КЗ предназначена для формирования высокого напряжения. В БСЗ применяется специальная катушка зажигания, которая имеет малые величины сопротивления, индуктивности обмоток и обладает более высокой вторичной энергией в сравнении с катушкой 2101-3705000. Катушки не взаимозаменяемы.

1.4. Пучок проводов коммутатора (2108-3724026-10) предназначен для соединения цепей коммутатора с катушкой зажигания, датчиком Холла Д-Р и бортовой сетью автомобиля.

ПК имеет брызгозащищенные разъемные соединения с коммутатором и датчиком - распределителем.

Цвета проводов по номерам: 1 - коричневый с красной полос ой; 2 - черный; 3 - белый с черной полосой; 4 - голубой с красной полосой; 5 - красный; 6 - зеленый.

1.5. Пучок проводов высокого напряжения (2108-3707080) предназначен для передачи высокого напряжения к Д-Р, свечам зажигания и подавления электромагнитных помех. Провода ПВ имеют улучшенную изоляцию и помехоподавительные наконечники на свечах зажигания.

1.6. Выключатель зажигания (2108-3704005) оригинальной конструкции имеет блокировку от повторного включения стартера.

1.7. Свечи зажигания (2108-3707010) типа FE65P или A17 B-10 имеют удлиненный центральный и утолщенный боковой электроды и увеличенный зазор между электродами до 0,7 - 0,8мм.

2. Работа БСЗ.

Напряжение от АКБ (рис.1) через выключатель зажигания подводится к клемме "+Б" катушки зажигания и к клемме "4" коммутатора. С клеммы "5" коммутатора поступает напряжение питания микросхемы датчика Холла Д-Р. С клеммы "6" коммутатора на выход датчика Холла поступает управляющее напряжение. Клемма "3" коммутатора - минус датчика и схемы коммутатора.

С помощью датчика Холла в системе зажигания формируются управляющие импульсы прямоугольной формы. Рис.1д.

В датчик Холла встроена магнитная система с постоянным магнитом, поле которого периодически воздействует на элементы датчика в зависимости от положения чашеобразного ротора с прорезями.

При нахождении экрана ротора в зазоре датчика, рис. 1а, магнитное поле экранируется и не воздействует на элементы датчика.

В этом случае управляющий транзистор, рис. 1в, датчика находится в закрытом состоянии, напряжение на его коллекторе (клемма "6" коммутатора) максимально. При выходе экрана из зазора, рис.1б, магнитное поле воздействует на элементы датчика и управляющий транзистор, рис.1г, переходит в открытое состояние, напряжение на входе (клемма "6" коммутатора) минимально. Таким образом, при вращении ротора на входе коммутатора (клемма "6") формируются управляющие импульсы прямоугольной формы с длительностью фронтов не более 1мкс, рис.1д. Сформированные управляющие импульсы коммутатор преобразует в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания, определяет продолжительность протекания тока (время накопления энергии Ґн) и величину тока разрыва Iр, рис.1e.

В момент спада напряжения на клемме "6" коммутатора (отрицательный фронт управляющего импульса) происходит прерывание тока в первичной обмотке катушки зажигания и возникает искровой разряд.

3. Определение неисправностей БСЗ с помощью диагностического оборудования (стенд типа ЭЛКОН-S 100А).

Перечень контролируемых параметров:

- напряжение в бортсети автомобиля;

- сопротивление электрических цепей и потребителей;

- состояние проводов высокого напряжения и вторичных цепей;

- состояние помехоподавительных наконечников и резистора в роторе-распределителе;

- состояние катушки зажигания;

- максимальное напряжение катушки зажигания;

- напряжение пробоя между электродами свечей зажигания;

- угол опережения зажигания;

- асинхронизм искрообразования;

- падение частоты вращения коленчатого вала при поочередном отключении цилиндров;

- работа центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания;

- время накопления энергии Ґн (мc) - время протекания тока через катушку зажигания (соответствует углу поворота валика распределителя при работающем двигателе или замкнутому состоянию контактов в контактной системе зажигания).

- величина тока разрыва Iр (ограничение коммутатором тока первичной обмотки катушки зажигания);

- отключение коммутатором тока, протекающего через катушку зажигания при включенном зажигании и неработающем двигателе;

- средний ток потребления системы зажигания.

3.1. Установить автомобиль на пост диагностики, за тормозить стояночным тормозом, открыть капот.

3.2. Подготовить стенд к работе в соответствии с ТИ 3100.25100.13010 или с инструкцией по эксплуатации стенда.

3.3. Запустить прогреть двигатель и установить частоту вращения вала двигателя 1000мин^-1.

3.4. Проверить вольтметром напряжение в бортсети и на клемме "+Б" катушки зажигания. При напряжении менее 12B или более 14,6В выявить и устранить причину отклонения (неисправность реле-регулятора, генератора. АКБ, состояние изоляции электропроводов).

3.5. Определить время накопления энергии Ґн.

3.5.1. Установить переключатель выбора режима работы в положение "PRIM" (наложенное изображение первичного напряжения).

3.5.2. Определить время накопления Ґн по шкале осциллоскопа "угол замкнутого состояния контактов L₃ в % или градусах" на режимах двигателя 1000мин^-1; 3000мин^-1; 4500мин^-1.

По графикам (приложение 1) в зависимости от напряжения в бортсети и оборотов коленвала оценить работоспособность коммутатора по Ґн.

Внимание. Анализ осциллограмм диагностируемого двигателя проводить в сравнении с эталонными осциллограммами в соответствии с ТИ 3100.25100.13022 или инструкции. по эксплуатации стенда.

3.5.3. Определить асинхронизм искрообразования ∆L по разбросу первичного напряжения на осциллограмме ТИ 3100.25100.13022, рис.1. При ∆L более 3° возможны неисправности механической частя датчика-распределителя.

3.5.4. Установить обороты холостого хода 750-800мин^-1.

3.6. Проверить полярность вторичного напряжения.

3.6.1. Установить переключатель полярности стенда в положение проверки вторичного напряжения.

По осциллограмме определить полярность вторичного напряжения. ТИ 3100.25100.13022, рис.3А, 3Б. При необходимости восстановить правильную полярность (катушка зажигания, АКБ и т.д.).

3.7. Определить максимальное напряжение катушки зажигания.

3.7.1. Выключить зажигание, снять высоковольтный провод со свечи зажигания одного из цилиндров и подключить его к высоковольтному шунту, рис. 2, запустить двигатель. По осциллограмме ТИ 3100.25100.13022, рис. 3А, определить максимальное напряжение катушки зажигания на отключенном цилиндре. При максимальном напряжении менее 25кВ проверить коммутатор и сопротивление катушки зажигания. Сопротивление катушки зажигания должно быть R₁=(0,45±0,05)Ом, R₂=(4,0±0,5)кОм.

3.7.2. Выключить зажигание и установить высоковольтный провод на место.

3.8. Проверить напряжение пробоя между электродами свечей зажигания.

3.8.1. Запустить двигатель и определить по осциллограмме величину пробивного напряжения в каждом цилиндре.

Величина пробивного напряжения должна быть в пределах 14-17кВ. Разность между пиковыми значениями напряжения не должна превышать 2-3 кВ. Если пиковые значения находятся на одинаковом уровне, но их величина превышает допустимую, возможны неисправности:

- обгорание электродов свечей или увеличенный зазор между электродами;

- обгорание электродов ротора-распределителя и крышки датчика-распределителя;

- обрыв или отсутствие контакта центрального провода высокого напряжения;

- обеднение горючей смеси.

При разности между пиковыми значениями выше 2-ЗкВ возможны неисправности:

- неравномерная величина зазоров между электродами свечей;

- обрывы или отсутствие контакта проводов высокого напряжения

- пробой помехоподавительных наконечников;

- перекос или ослабление крепления крышки распределителя.

3.9. Проверить осциллограммы первичного и вторичного напряжения для каждого цилиндра в соответствии с ТИ 3100.25100.13022.

3.10. Проверить состояние помехоподавительных наконечников и резистора в роторе-распределителе, состояние катушки зажигания по осциллограммам в сравнении с эталонными.

3.11. Определить падение частоты вращения коленвала при поочерёдном отключении цилиндров двигателя.

3.11.1. Установить частоту вращения вала двигателя 1000-1100мин^-1

3.11.2. Произвести поочередное отключение каждого цилиндра в соответствии с инструкцией по эксплуатации стенда.

Падение частоты вращения коленвала при отключении одного из цилиндров должно быть в пределах %.

3.11.3. Установить обороты холостого хода.

3.12. Определить угол опережения зажигания.

3.12.1. Подключить стробоскоп в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора.

3.12.2. Извлечь резиновую заглушку из смотрового окна картера сцепления и направить поток света стробоскопа на маховик двигателя.

3.12.3. Совместить вращением потенциометра стробоскопа метку ВМТ на маховике со средней меткой "0" на шкале картера сцепления в соответствии о ТИ 3100.25100.12005. рис.1.

3.12.4. Определить по шкале контрольного прибора значение начального угла опережения зажигания. Начальный  угол опережения зажигания должен быть 1°±1°.

Примечание. Одно деление шкалы на картере сцепления соответствует 1° поворота коленвала двигателя.

3.13. Отрегулировать начальный угол опережения зажигания.

3.13.1. Ослабить гайки крепления датчика-распределителя. 

3.13.2. Установить поворотом корпуса датчика-распределителя угол опережения зажигания, увеличение угла опережения зажигания производится поворотом датчика-распределителя против направления вращения вала распределителя.

3.13.3. Закрепить датчик-распределитель в положении установленного угла опережения зажигания.

3.14. Проверить работу центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания в соответствии с ТИ 3100.25100.13019, ТИ 3100.25100.13022 и ТИ 3100.25100.40108.

3.15. Определить ток разрыва Iр (ограничение коммутатором тока первичной обмотки катушки зажигания) и отключение тока коммутатором.

3.15.1. Выключить зажигание и отсоединить колодку пучка проводов от датчика-распределителя.

3.15.2. Отсоединить от клеммы "+Б" катушки зажигания провод замка зажигания (голубой с красной полосой), а провод коммутатора оставить закрепленным на клемме катушки зажигания.

3.15.3. Переключить прибор на измерение тока и подсоединить его выводы к клемме "+Б" катушки зажигания и к отсоединенному проводу замка зажигания.

3.15.4. Включить зажигание и определить по шкале прибора значение тока разрыва Iр.

Ток разрыва должен быть в пределах 8-9А отключение первичного тока коммутатором должно производиться через 2-7 секунд, после отключения ток коммутатора должен быть 0,2А. При отклонении значения тока разрыва Iр от нормы коммутатор требует ремонта или настройки. При отсутствии отключения тока, коммутатор подлежит замене или ремонту (секундомер ГОСТ 5072-79Е).

Внимание. Для повторной проверки необходимо выключить и вновь включить зажигание.

3.16. Измерить средний ток (Iср) потребления системы зажигания.

3.16.1. Выключить зажигание, подключить к датчику-распределителю колодку пучка проводов.

3.16.2. Подключить амперметр по п п.3.15.2 и 3.15.3.

3.16.3. Запустить двигатель и установить обороты коленвала последовательно 1000мин^-1, 3000мин^-1, и 4500мин^-1.

3.16.4. Определить по шкале прибора значение среднего тока потребления. При значении тока разрыва Iр=8-9a, средний ток Icp не должен превышать 3,5a. При Icp более 3,5a коммутатор требует настройки или ремонта.

4. Определение неисправностей БСЗ с помощью контрольной лампы.

Контролируемые параметры:

- срабатывание коммутатора;

- отключение тока коммутатором.

4.1. Проверить срабатывание коммутатора.

4.1.1. Подключить контрольную лампу (12В; 3Вт) к низковольтным клеммам катушки зажигания или к соответствующим выводам колодки диагностики и включить зажигание.

4.1.2. Провернуть коленвал двигателя. При этом контрольная лампа должна загораться в полнакала, в момент искрообразования вспыхивать и гаснуть два раза за оборот коленвала. При отсутствии "мигания" контрольной лампы - неисправны коммутатор или датчик Холла или низковольтный пучок проводов.

4.2. Проверить отключение тока коммутатором.

4.2.1. Выключить зажигание, отсоединить колодку пучка проводов от датчика-распределителя, включить зажигание. Контрольная лампа должна загореться в полнакала и через 2-7с погаснуть, что свидетельствует об отключении тока коммутатором. Для повторной проверки необходимо выключить и вновь включить зажигание. При этом, если контрольная лампа через 2-7 с не гаснет - коммутатор не исправен.

5. Определения неисправностей коммутатора с помощью прибора типа ППК 067.2.889.054.

Контролируемые параметры:

- время накопления энергии Ґн:

- ограничение тока разрыва Iр;

- отключение коммутатором тока;

- исправность конденсатора.

5.1. Выключить зажигание и отсоединить колодку пучка проводов от коммутатора.

5.2. Подключить прибор ППК к источнику +12B и к коммутатору.

Внимание. Отклонение напряжения питания должно быть не более ± 0,2В.

5.3. Включить прибор, провести самопроверку в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора ППК.

5.4. Провести контроль параметров коммутатора в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора.

6. Определение неисправностей с помощью вольтметра, контрольной лампы, индикатора (схема рис.5) для проверки микроэлектронного датчика Холла.

Контролируемые параметры:

- напряжение в цепях датчика Холла;

-изменение напряжения на катушке зажигания;

- отключение тока коммутатором.

6.1. Проверить элементы БСЗ.

6.1.1. Выключить зажигание, отсоединить центральный высоковольтный провод от крышки распределителя и замкнуть его на "массу"; отсоединить колодку пучка проводов от датчика-распределителя и подключить между ними переходной разъем с вольтметром Рис.3.

6.1.2. Подключить к клеммам катушки зажигания или к соответствующим выводам колодки диагностики контрольную лампу(12в, 3Вт) и включить зажигание.

6.1.3. Провернуть коленвал двигателя на 1-2 оборотами определить по вольтметру изменение напряжения. Напряжение должно резко изменяться от максимального значения (8-9В) до минимального (не более 0,4В) При нахождении экрана в зазоре датчика Холла напряжение максимальное и контрольная лампа на катушке зажигания должна гореть в полнакала, при минимальном напряжении контрольная лампа должна гаснуть.

6.1.4. Отключить переходной разъем от датчика-распределителя или остановить коленвал при максимальном напряжении (контрольная лампа горит в полнакала). При этом через 2-7с контрольная лампа должна погаснуть, что свидетельствует об исправности коммутатора по отключению тока. При изменении напряжения на вольтметре и отсутствии "мигания" контрольной лампы неисправен коммутатор или пучок проводов. При отсутствии изменения напряжения на вольтметре - неисправен датчик Холла или его цепи.

6.2. Проверить цепь питания датчика Холла.

6.2.1. Подключить вольтметр по схеме рис.4.

6.2.2. Провернуть коленвал и проверить напряжение. Напряжение должно быть неизмененным и примерно равным напряжению питания. При отсутствии или отклонении напряжения - неисправны коммутатор или пучок проводов.

6.3. Проверить датчик Холла.

6.3.1. Выключить зажигание подключить к датчику-распределителю через переходной разъем вольтметр с резистором R=3 кОм, рис.6 или индикатор (схема рис.5) и подключить питание +12B.

6.3.2. Провернуть коленвал и определить изменение напряжения по вольтметру или переключению ламп индикатора. Напряжение по вольтметру должно резко изменяться от максимального (8-9 В) до минимального (не более 0,4В).

При проверке индикатором должно наблюдаться переключение ламп. Отсутствие изменения напряжения по вольтметру или отсутствие переключения ламп индикатора свидетельствует о неисправности датчика Холла или его цепей.

Внимание. Недопустимо проверять датчик Холла и его цепи контрольной лампой, это может привести к выходу из строя датчика Холла или коммутатора.

Внимание. Работы производить в соответствии с требованиями системы стандартов безопасности труда "Ремонт и техническое обслуживание автомобилей. Общие требования безопасности" ГОСТ 12.3.017-79; "Электробезопасность. Общие требования" ГОСТ 12.1.019-79 и инструкции по ТБ 37.101.7072-78.