» » Схемотехника электронных ключей системы зажигания. Системы зажигания бензиновых двигателей: принцип работы

Схемотехника электронных ключей системы зажигания. Системы зажигания бензиновых двигателей: принцип работы

ВАЗ-2101 был первой моделью сошедшей с конвейера АвтоВАЗа. На момент появления это был сравнительно современный автомобиль. Но на данный момент, когда выпуск данной модели был прекращен более 30 лет назад, 2101 безнадежно устарел. Хотя «первенец» ВАЗа до сих пор колесит по нашим дорогам.

Владельцы данного авто все время стараются поддерживать в нем «жизнь», переделывая и перерабатывая некоторые элементы и системы. Одна из систем, которая однозначно на ВАЗ-2101 требует замены – это система зажигания.

«Родное» зажигание на ВАЗ-2101 было контактным. В таком зажигании трамблер подавал искру на нужную свечу в момент размыкания контактной пары. Недостатком такого зажигания является надобность в периодичной проверке и регулировке зазора между контактами трамблера. К тому же в процессе эксплуатации не редки бывают подгорания контактов из-за чего качество работы системы значительно снижается. Из-за этого у каждого владельца ВАЗ-2101 имелся в инструментальном наборе алмазный надфиль, для периодической зачистки поверхности контактов.

Преимущества бесконтактного зажигания

На более новых моделях уже применяется бесконтактное зажигание, оно же электронное. В таком зажигании уже нет контактной пары, искра подается за счет бесконтактной работы датчика Холла, что обеспечивает значительное удобство эксплуатации. Такое зажигание значительно легче в обслуживании, да и работа его лучше контактной системы.

Очень важным фактом является то, что на более новых моделях, использующих электронное зажигание, многие элементы унифицированы с той же «Копейкой». Ведь для быстрой наладки производства новой модели основой при создании выступали многие составные части предшествующих моделей, но с определенными доработками. Поэтому установка бесконтактного зажигания ВАЗ-2101 вполне возможна. Причем особо сложных работ в этом нет, и выполнить владельцу данного авто можно и самому в гаражных условиях.

По сути, чтобы установить электронное зажигание на ВАЗ-2101 нужен лишь полный комплект элементов такого зажигания и в последствии правильно их соединить между собой. Ведь практически все посадочные места, а важен только трамблер, одинаковы как на контактной системе, так и бесконтактной. То есть, ничего в двигателе переделывать вообще не придется.

При серьезном подходе к этому вопросу времени затрачено будет не так уж и много, 3-4 часов вполне будет достаточно, зато это в будущем сэкономит немало времени, которое затрачивалось на обслуживание контактной системы.

Что понадобится для переоборудования системы зажигания

Итак, чтобы установить бесконтактное зажигание на ВАЗ-2101 вначале потребуется приобрести все его составные части. Можно купить все элементы от более новой модели ВАЗ. Ниже будут указаны маркировки всех элементов, которые лучше использовать:

  • Коммутатор (модель K563.3734 ТУ11 КЖЩГ 023-94) включающий в себя также аварийный коммутатор (модель K562.3734). По сути это два отдельных коммутатора соединенных воедино. Наличие аварийного коммутатора обеспечит работоспособность системы даже при выходе из строя основного;
  • Комплект свечей (модель А17ДВР или их аналоги);
  • Датчик-распределитель, он же трамблер (модель 38.3706);
  • Катушка зажигания с разомкнутым магнитопроводом (модель 27.3705);
  • Жгут проводов с фишками для подключения;
  • Провода высокого напряжения с наконечниками (если «родные» провода в отличном состоянии, покупать новые необязательно);

Важно при покупке трамблера проследить, чтобы не продали под видом нужного распределитель модели 3810.3706. Данный трамблер используется на «Ниве», по виду указанные модели идентичны, но «Нивовский» обладает другими рабочими характеристиками, с частности центробежного регулятора и вакуумного регулятора.

Также, чтобы бесконтактная система зажигания ВАЗ-2101 «прижилась» на Вашем авто, потребуется наличие определенного инструмента:

  • Свечной ключ;
  • Ключи рожковые (на 8, 10, 11, 12, 13);
  • Пассатижи;
  • Набор щупов (нужны будут размерами 0,7-0,8);

Установка элементов зажигания

Имея все это в сборе, можно приступать к установке. Имеется определенная схема, бесконтактное зажигание ВАЗ-2101 по которой и монтируется, но не обязательно ей следовать, порядок работ можно и менять, важен лишь конечный результат.

Итак, монтируем бесконтактное электронное зажигание ВАЗ-2101:

  1. Выкручиваем свечным ключом старые свечи , а на место их устанавливаем новые, предварительно проверив и установив на них зазор между электродами в 0,7-0,8 мм;
  2. Устанавливаем коммутатор . Поскольку посадочного места для него не предусмотрено, но выбрать его придется самому. Лучшим местом для установки считается задняя стенка моторного отсека. Там и найдется нужная по размерам площадка, и мешать в дальнейшем коммутатор не будет, главное, чтобы доступ к нему был легким. Для закрепления можно использовать дрель, для сверления отверстий. Затем коммутатор крепиться болтиками и гайками. Но можно и закрепить его при помощи саморезов. Важным условием является максимальное прилегание коммутатора к поверхности, чтобы лучше обеспечить его охлаждение .
  3. На «родном» трамблере снимаем крышку и проворачиваем коленчатый вал, пока бегунок не станет в положение, соответствующее ВМТ первого цилиндра. Дополнительно следует проверить совпадение меток на шкиве колен. вала с рисками на крышке привода ГРМ. Метка шкива должна совпадать со средней риской.
  4. Откручиваем крепление «родного» трамблера и извлекаем его. На новом бесконтактном трамблере перед установкой тоже снимаем крышку и устанавливаем бегунок в положение, которое идентично положению на старом. После чего ставим его на место извлеченного и наживляем гайку его крепления, но не затягиваем.
  5. Сбоку на бесконтактном трамблере установлен датчик Холла , который нужно правильно установить. Для этого вращаем корпус трамблера, пока его центральный электрод не совпадет с краем ближнего технологического окна, от которого и зависит начало подачи искры. После установки датчика Холла в нужное положение, затягиваем крепление трамблера.
  6. Попускаем крепление катушки зажигания , предварительно от нее отсоединив провод высокого напряжения, идущий на трамблер. Остальные провода отсоединять от нее не нужно. На место «родной» катушки устанавливаем новую и закрепляем ее.

Возможные неисправности

Если авто не запустилось, следует вначале проверить правильность подсоединения проводки. Также можно выкрутить свечи и проверить наличие искры.

Вполне возможно, при установке неправильно был выставлен трамблер, в частности, датчик Холла свои центром не совпадал с краем технологического отверстия, в итоге нарушен момент искрообразования.

Чтобы устранить неисправность, следует по новой произвести регулировку с предварительной установкой меток на шкиве с рисками на крышке, выставление положения бегунка, а после уже устанавливать датчик Холла.

Возможно также, что бесконтактное зажигание ВАЗ-2101 не работает потому, что один из составных элементов попросту неисправен. Поэтому перед установкой желательно коммутатор, трамблер и катушку проверить на авто, оснащенном такой системой зажигания.


Работа любого бензинового двигателя внутреннего сгорания была бы невозможна без специальной системы зажигания. Именно она отвечает за воспламенение смеси в цилиндрах в строго определенный момент. Различают несколько возможных вариантов:

  • контактная;
  • бесконтактная;
  • электронная.
Каждая из этих систем зажигания авто имеет свои особенности и конструкцию. Однако вместе с этим, большинство элементов разных вариантов одинаковы.

Одинаковы элементы разных систем зажигания автомобиля

Незаменимым и наиболее востребованным является наличие аккумуляторной батареи. Даже в отсутствие или при поломке генератора при помощи неё можно ещё некоторое время продолжать движение. Генератор также есть неотъемлемой частью, без которой нормальное функционирование любой из систем невозможно. Свечи зажигания, бронепровода, высоковольтная и управляющие элементы дополняют любую из упомянутых систем. Основное различие меду ними заключается в типе, управляющего моментом зажигания и отвечающего за искрообразование устройства.

Контактный прерыватель-распределитель зажигания

Это устройство инициирует возникновение искры высокого, до 30000 В, вольтажа на контактах свечей зажигания. Для этого он соединяется с высоковольтной катушкой, благодаря которой происходит образование высокого напряжения. Сигнал на катушку передается при помощи проводов от специальной контактной группы. При её размыкании кулачковым механизмом происходит образование искры. Момент её возникновения должен строго соответствовать требуемому положению поршней в цилиндрах. Это достигается благодаря четко рассчитанному механизму, передающему вращательное движение на прерыватель-распределитель. Одним из недостатков устройства является влияние механического износа на время возникновения искры и на её качество. Это влияет на качество работы двигателя, а значит может требовать частых вмешательств в регулировку его работы.


Бесконтактное зажигание

Этот тип устройств не зависит на прямую от размыкания контактов. Основную роль в моменте искрообразования здесь играет транзисторный коммутатор и особый датчик. Отсутствие зависимости от чистоты и качества поверхности контактной группы может гарантировать более качественное искрообразование. Однако этот тип зажигания тоже использует прерыватель-распределитель, который отвечает за передачу тока на нужную свечу в нужный момент.


Электронное зажигание

В этой системе воспламенения смеси полностью отсутствуют механические движущиеся части. Благодаря наличию специальных датчиков и особого блока управления, образование искры и момент её раздачи на цилиндры выполняются гораздо более точно и надежно, чем у вышеупомянутых систем. Это дает возможность улучшить работу двигателя, увеличить его мощность и снизить расход топлива. Кроме того, радует и высокая надежность устройств такого типа.


Основные этапы работы системы зажигания

Различают несколько основных этапов работы любых систем зажигания:

  1. накопление необходимого заряда;
  2. высоковольтное преобразование;
  3. распределение;
  4. искрообразование на свечах зажигания;
  5. возгорание смеси.
На любом из этих этапов слаженная и точная работа системы чрезвычайно важна, а значит свой выбор необходимо останавливать на надежных и проверенных устройствах. Лучшей по праву считается электронная система зажигания.

Видео про принцип работы системы зажигания:

Электроника за рулем

Как известно электронные системы зажигания на двигателе показали себя с очень хорошей стороны- это и снижение расхода топлива, более уверенный запуск двигателя (особенно в холодное время) и лучшая приемистость. Здесь мы рассмотрим разновидности электронных систем зажигания , их устройство , способы диагностики и ремонта.

Итак... Может быть кто-то еще и помнит те времена когда на автомобилях еще не было электронного зажигания. В то время все выглядело предельно просто- контактная пара на распределителе (трамблере) и катушка (бабина). при включении зажигания напряжение бортовой сети +12 Вольт проходит через катушку и попадает на контактную пару. При повороте ротора в трамблере кулачок размыкает контакты, в этот момент в катушке происходит перепад напряжения и за счет ЭДС самоиндукции на высоковольтной обмотке возникает напряжение.
Таким контактным зажиганием снабжались все отечественные авто (да многие из них и сейчас бороздят просторы нашей родины....) и при всей своей простоте у данной конструкции имеется один очень огромный недостаток- это постоянное подгорание контактов (иногда, правда значительно реже, износ кулачка).

В электронном зажигании работою высоковольтной катушки управляет электроника (ключ на мощном транзисторе), а вот сам датчик положения распределителя зажигания существует трех видов:

Рис 1. Разновидности электронного зажигания

1. Все та же контактная пара. По сути все осталось по старому- контакты размыкаются при помощи кулачка, с той лишь разницей что на самих контактах уменьшился ток и поэтому они стали более долговечными. На рисунке это вариант "А". Цифрами условно показаны: 1- контактная пара, 2- блок электронного зажигания, 3- распределитель зажигания.
2. Датчик в виде однофазного генератора переменного тока. Звучит мудрено, но на практике все выглядит очень даже просто- на статоре распределителя крепится постоянный магнит, корпусе распределителя- электромагнитный датчик (катушка), а на подвижном роторе- пластина из магнитомягкой стали с прорезями. При вращении ротора, начинает вращаться и пластина, открывая-закрывая магнитное поле между магнитом и датчиком.
На рисунке этот вариант обозначен буквой "Б".
3. Датчик Холла. В принципе здесь практически все так-же как и в предыдущем варианте: положение ротора распределителя определяется за счет изменения электромагнитного поля, только датчики сделаны немного по другому.

Как проверить исправность электронного коммутатора

Думается что вывод здесь напрашивается сам: чтобы проверить исправность блока электронного зажигания необходимо подать на его вход управляющие импульсы- просто заставить его подумать что он подключен к работающему распределителю. В качестве источника таких импульсов может послужить самый обыкновенный генератор прямоугольных импульсов с рабочей частотой 1- 200 Гц, правда к нему есть основное требование- он в обязательном порядке должен формировать импульсы не амплитудой не менее 8 Вольт.
Вот его примерная схема

Примечание : у нас на сайте есть еще один вариант Как проверить электронный коммутатор

Подключение устройства для проверки и диагностики следующее:

Обозначения на рисунке:
1. Генератор прямоугольных импульсов.
2. осциллограф для контроля выходящих импульсов
3. Стабилизатор сетевого напряжения (не обязателен)
4. Источник напряжения 12 Вольт мощностью не менее 20 Вт
5. Проверяемый блок
6. Катушка зажигания
7. Свеча зажигания.

Ну, вот, здесь примерно все ясно- давайте теперь рассмотрим все виды устройств в отдельности...

Электронное зажигание контактного типа

Данное устройство выпускалось под названием КТ-1 и было предназначено для установки в автомобили с механическими контактами в прерывателе (Москвич, Жигули, Волга).

Вот его полная схема, а рисунком ниже показаны осциллограммы в контрольных точках:

Система электронного зажигания КТ-1. схема электрическая

Начнем с того момента когда контакты в распределителе разомкнуты (рис а). В этот момент конденсатор С1 начинает заряжаться по цепи +12В,VD5, R4 , эмиттер-коллектор VT2, С2, база-эмиттер VT3, "масса".
Стабилизатор тока, собранный на транзисторах VT1, VT2 позволяет заряжаться конденсатору С2 стабилизированным током (рис б) и по этому при разной частоте размыкания контактов, на VT3 формируются импульсы одинаковой длительности.
Напряжение питания +12 Вольт через VD3, R8 попадает на базу транзистора VT4 и отпирает его. В результате VT5, VT6 запираются.

Как только контакты в прерывателе замкнутся, начинается процесс разряда конденсатора С2. Цепь VD3, C1, R8 закрывается и в этот момент VT3 запирается обратным потенциалом на С2. Высокий уровень с коллектора VT3 через диод VD4 подается на VT4 и держит его в открытом состоянии.
Когда напряжение на С2 достигнет уровня срабатывания, открывается транзистор VT3, а VD4 запирается, но так как контакты прерывателя разомкнуты через цепь VD3, R8, то транзистор VT4 будет продолжать удерживаться в открытом состоянии.
Положительный потенциал коллектора VT4 открывает транзисторы VT5, VT6 и через первичную обмотку катушки зажигания проходит ток.
В момент t3 транзистор VT4 переходит в открытое состояние, транзисторы VT5, VT6 запираются и резко убывающий ток в первичной обмотке вызовет возникновение искры на свече зажигания.
В период t3-t4 происходит до-зарядка конденсатора C2 до уровня напряжения источника питания, и как только контакты прерывателя разомкнуться, весь процесс повторится.

Эксплуатация данного блока зажигания выявила следующие недостатки:

1. При включенном долгое время зажигании при неработающем двигателе или при разомкнутых контактах, транзистор VT6 находится под постоянной нагрузкой что приводит к его перегревы и выходу из строя.
2. Работоспособность схемы очень зависит от правильности установки угла опережения зажигания.

коммутаторы 36.3734 и Б550

Эти коммутаторы предназначены для совместного использования с датчиком Холла и устанавливались на автомобили ВАз-2108, 09. Вместо них можно применить коммутатор 36.40.3734. Но и это еще не все- полная совместимость с импортными коммутаторами позволяет применять его и на зарубежных автомобилях марок FORD, OPEL, WOLKSWAGEN.

Схема коммутатора и осциллограммы

Осциллограммы в контрольных точках

Импульсы с датчика Холла поступают на вход 6 (рис А) и попадают на базу VT1. Транзистор VT1 инвертирует импульсы (рис в) и через R5 они проходят к базе VT2 (рис И).

Для избежания перегрева выходного ключа, в коммутаторе предусмотрена схема, закрывающая выходной каскад при отсутствии входного сигнала и при замкнутом состоянии датчика Холла:
На вход 6 микросхемы DA1.2 (рис Д) через VD4 поступает сигнал с выходного каскада, одновременно с этим на вывод 5 микросхемы DA1.2 поступает входной сигнал (рис Е). Каскад на DA1.2 собран по схеме интегратора, импульсы на его выходе имеют трапециедальную форму (рис Ж) и они поступают на компаратор DA1.3.
Если импульсы не проходят на входы DA1.2 то компаратор DA1.3 на выходе 8 выдаст высокий уровень и в результате VT2 откроется, а выходной каскад закроется.

В динамическом режиме микросхема DA1.3 формирует прямоугольные импульсы (рис З). Микросхема DA1.4 выполняет роль компаратора: как только напряжение на резисторах R35, R36 превысит допустимое, компаратор сработает и откроет транзистор VT2. При этом выходной каскад на транзисторах VT3, VT4 закроется.

Эксплуатация данного коммутатора показала его достаточную надежность. Если и происходили случаи выхода из строя выходного транзистора, то в основном по вине неисправного генератора или замкнутой катушки зажигания.
Единственный недостаток выявленный в процессе эксплуатации- перебои в работе на повышенных оборотах двигателя, поэтому автором было предложено ввести в схему дополнительную цепь- резистор R* (вывод 5 микросхемы DA1.2).

коммутатор 1302.3734

Коммутатор 13.3734-O1

Показанные выше два вида коммутаторов применяются в бесконтактных системах зажигания с применением генератора тока. (что это такое смотрим в начале статьи).
Такие системы зажигания применялись в автомобилях Волга, УАЗ, РАФ, Газель. В них чаще всего также выходит из строя ключевой выходной транзистор. Причем как выяснилось в большинстве коммутаторов под транзистором отсутствовала термо-отводящая паста, так что замене транзистора следует эту пасту нанести.

Транзисторы в коммутаторах можно менять на близкие по параметрам: КТ898А, КТ8109А, КТ8117А

При подготовки материала была использована информация из журналов

Каждый автолюбитель стремится улучшить параметры своего автомобиля, особенно такие, как расход топлива, мощность, запуск двигателя в зимнее время. В камере сгорания автомобильного карбюраторного двигателя рабочая смесь воспламеняется как в период пуска, так и во время его работы посредством электрического разряда между электродами свечи, ввернутой в головку цилиндров двигателя. Надёжное образование между электродами свечи искры, происходит при довольно высоком напряжении около 20кВ. На прогретом двигателе к моменту искрообразования рабочая смесь сжата и имеет температуру, близкую к температуре самовоспламенения. В этом случае достаточно даже небольшой энергии разряда -5мДж. Но существуют некоторые режимы работы двигателя, когда требуется значительная энергия искры - до 100 мДж. Например пусковой режим, работу на бедных смесях при частичном открытии дросселя, работу на холостом ходу. На наших стареньких, видавших виды автомобилях применяются классические, батарейные системы зажигания, которые имеют серьёзные недостатки.

На холостых оборотах двигателя между контактами прерывателя такой системы возникает дуговой разряд, поглощающий заметную часть энергии искры. На высоких оборотах двигателя уменьшается вторичное напряжение катушки зажигания из-за дребезга контактов прерывателя, который возникает при их замыкании, уменьшается время замкнутого состояния контактов из-за чего в первичной обмотке катушки зажигания запасаемая энергия может оказаться недостаточной для формирования мощной искры зажигания необходимой для поджигания топливной смеси. В результате снижается мощность двигателя, увеличивается концентрация углекислого газа в выхлопе, не полностью сгорает горючее, получается бензин машина кушает, а едет плохо. В батарейной системе зажигания, особенно с учетом качества деталей для старых авто, быстро изнашиваются контакты прерывателя, что снижает надежность запуска и работы двигателя. Большим достоинством батарейной системы с многоискровым механическим распределителем (в народе трамблер) является ее простота, обеспечиваемая двойной функцией механизма распределителя: прерывание цепи постоянного тока для генерирования высокого напряжения и синхронное распределение высокого напряжения по цилиндрам двигателя.

Повысить развиваемое такой системой зажигания вторичное напряжение можно применением полупроводниковых приборов, работающих в качестве управляемых ключей, служащих для прерывания тока в первичной обмотке катушки зажигания. Наиболее широкое использование в качестве управляемых ключей нашли мощные транзисторы, способные коммутировать токи амплитудой до 10 А в индуктивной нагрузке без какого-либо искрения и механического повреждения, характерных для контактов прерывателя, также возможно применение силовых тиристоров, но широкой промышленной реализации в системах зажигания с накоплением энергии в индуктивности они не имели.


Один из способов улучшения батарейной системами зажигания переделка ее в контактно-транзисторную систему зажигания (КТСЗ). На рисунке ниже приведена принципиальная схема конденсаторно-транзисторного устройства зажигания. Это устройство позволяет формировать искру зажигания с большой длительностью, благодаря этому процесс сгорания становится близким к оптимальному в большом диапазоне изменения оборотов двигателя и его нагрузки.


Устройство зажигания состоит из триггера Шмитта на транзисторах V1 и V2, развязывающих усилителей V3, V4 и электронного ключа V5, с помощью которого коммутируется ток в первичной обмотке катушки зажигания.


Триггер Шмитта позволяет формировать коммутирующие импульсы с крутым фронтом и спадом при замыкании и размыкании контактов прерывателя. Благодаря этому в первичной обмотке катушки зажигания увеличивается скорость прерывания тока, что увеличивает скорость изменения и амплитуду высоковольтного напряжения на выходе вторичной обмотки катушки.

В результате существенно улучшаются условия для возникновения искры в свече зажигания. Высокие энергетические характеристики искры в описанной системе зажигания способствуют улучшению запуска автомобильного двигателя и более полному сгоранию горючей смеси.

В устройстве электронного зажигания применены транзисторы VI, V2, V3 - КТ312В, V4 - КТ608, V5 - КТ809А (также пробовался транзистор C4106, на фото именно он). Конденсатор С2 - с рабочим напряжением не ниже 400 В. Катушка зажигания стандартная - Б 115, используемая в легковых автомобилях. Автор конструкции: Самоделкин.