Что такое вариатор? Принцип работы

Что такое вариатор (CVT) и как им пользоваться

Вариатор (CVT) — вид КПП, подразумевающий бесступенчатое изменение передаточного числа, что обеспечивает плавный разгон и снижение скорости без рывков, как это происходит в классическом «автомате». Такая «коробка» выделяется большей эффективностью, сниженным расходом горючего, отсутствием шума и постоянной тягой. Ниже рассмотрим, как появилась вариаторная КПП, из каких элементов она состоит, и как работает. Отдельно выделим виды, плюсы и минусы, а также советы по использованию такой трансмиссии.

История появления вариатора

Первопроходцем в вопросе изобретения «постоянно меняющейся трансмиссии» считается Леонардо да Винчи. Именно он придумал устройство еще в конце XV века. При этом официальный патент получен только через несколько столетий, что существенно затормозило развитие направления.

В середине XX века CVT (Continuously Variable Transmission) стали использоваться в мотоциклах, в еще спустя полвека они стали востребованы в авиации. Первую машину с вариатором выпустил производитель Daf в 1958-м. Используемые в то время механизмы имели низкий уровень надежности. Так, резиновые ремни быстро выходили из строя, а трансмиссия часто нуждалась в ремонте.

Через некоторое время инженер из Нидерландов Хуб Ван Дорн придумал ремень из стали, который придал системе большей надежности и позволил использовать вариаторную КПП на мощных автомобилях, а в 1980-х стартовал полноценный выпуск машины с такими коробками.

В течение длительного времени вариатор был существенно доработан. В частности, стали использоваться более качественные материалы, изменился диаметр, улучшилась гидравлическая составляющая, оптимизирован вопрос электронной части и т. д.

Устройство вариатора и принцип работы

Вариатор CVT работает за счет бесступенчатого изменения момента вращения в определенных пределах моментов. Это становится возможным, благодаря использованию следующих составляющих:

вариаторная передача;
устройство, обеспечивающее реверс, и необходимое для движения назад;
процессор для управления системой;
сцепление для передачи момента вращения и отсоединения КПП.

В роли последнего узла могут использоваться следующие виды сцепления:

центробежное;
гидротрансформаторное;
многодисковое мокрое;
электромагнитное.

Наиболее распространенным является гидротрансформаторный вариант, обеспечивающий плавность движения автомобиля и продлевающий срок службы КПП. Одним из слабых мест является риск перегрева механизма, из-за чего многие автовладельцы жалуются на зажигание соответствующей лампочки на приборной панели. Для снижения трения применяется масло CVT, обеспечивающее безошибочную работу устройства.

Основная контрольная функция ложится на управляющий блок. Именно он берет на себя задачу управления сцеплением, увеличения/уменьшения скорости, контроль редукторного механизма и работу реверса. Для корректной работы на электронный блок поступают данные от многих датчиков, контролирующих тормозную систему, давление в колесах, обороты мотора и т. д.

Принцип действия прост. Водитель выбирает режим движения с помощью ручки КПП, после чего начинает работать вариатор. Устройство само выбирает необходимое передаточное число с учетом скорости движения и нажатия на педаль газа. В этот момент происходит раздвижение или сближение шкивов, соединенных ременной передачей, и, соответственно, изменение передаточного числа.

Когда шкивы раздвигаются, ремень вращается с небольшим диаметром. Если сравнивать с МКПП, это характерно для максимальной скорости. В ситуации, когда устройства сдвигаются, ременная передача работает по максимальному диаметру. В результате машина движется медленно, как на самой низкой скорости для МКПП (первой).

Разновидности вариаторов

При использовании CVT необходимо понимать, что они бывают нескольких видов. Кратко рассмотрим особенности каждого из вариантов:

Клиновидный ременной. Конструктивно состоит из пары шкивов, объединенных клиновой ременной передачей. Шкив состоит из пары дисков-конусов, которые сближаются или отдаляются с помощью гидравлики и специального пружинного механизма. Конусы находятся под 20-градусным углом, что обеспечивает плавное перемещение с минимальным сопротивлением. Современные коробки вариаторы имеют ремни, изготовленные из стальных полос, отличающихся большей прочностью, минимальной шумностью и высокой степенью надежности.
Клиновидный цепной. По названию ясно, что в таких видах CVT применяется цепочка, которая сформирована из множества пластик. Передача момента осуществляется посредством фиксации со специальными дисками-конусами. В точках соприкосновения появляется высокая нагрузка, которая приводит к нагреву, что компенсируется за счет системы охлаждения. Такие устройства отличаются более высоким КПД, но в них нет реверса, что требует применения дополнительного устройства.
Тороидный. В таком типе вариаторной КПП не предусмотрено ни цепной, ни ременной передачи. Конструктивно устройство состоит из 2-х валов с зафиксированными между ними роликовыми механизмами. Скорость меняется посредством изменения позиции роликов, а сам момент передается, благодаря контакту рабочих участков. Такой тип CVT применяется реже всего, но именно этот тип считается наиболее перспективным.

Разница между вариатором и классической АКПП

Автовладельцы-новички часто не могут выбрать, что лучше —вариатор или автомат(обычная АКПП). В обоих случаях речь идет об автоматическом переключении скоростей, но принцип действия отличается. В отличие от CVT, который обеспечивает плавное изменение передач, в стандартной коробке-автомат процесс происходит ступенчато.

Конструктивно АКПП состоит из управляющего механизма (гидравлика, электроника), гидротрансформатора для сцепления и планетарной «коробки». Устройство работает следующим образом:

Мотор через специальные валы передает момент вращения на гидравлический трансформатор.
Происходит передача усилия на планетарное устройство.
Последнее получает сигналы от управляющего блока и включает нужную скорость.

Иными словами, в классической АКПП функцию сцепного устройства берет на себя гидравлический трансформатор. В отличие от рассмотренной выше коробки, ремень вариатора обеспечивает плавное изменение момента без малейших дерганий в момент переключения.

Достоинства и недостатки

При рассмотрении особенностей вариаторной КПП необходимо понимать ее слабые и сильные места.
К преимуществам CVT можно отнести:

Плавное изменение скоростного режима. В отличие от гидротрансформаторной коробки-автомат вариатор обеспечивает увеличение и уменьшение скорости без малейших толчков / рывков.
Повышенный срок службы мотора. При правильной эксплуатации, своевременной замене масла в вариаторе и выполнении других регламентных работ устройство обеспечивает плавную передачу момента на двигатель и тем самым продлевает его ресурс.
Более экономный расход горючего, благодаря высокому КПД механизма. В среднем коэффициент полезного действия больше на 7-10%, если сравнивать с классической коробкой-автомат.
Экологическая чистота механизма. В процессе работы вариаторная система выбрасывает в атмосферу меньше опасных компонентов (если сравнивать с другими «коробками»).
Быстрый разгон. Отсутствие рывков способствует экономии времени в момент набора скорости, что обеспечивает лучшую динамику для автомобиля.
Легкость управления. Достаточно выбрать нужный режим на ручке, чтобы начать движение.

Несмотря на преимущества, CVT имеет и ряд минусов:

Трудности обслуживания. Ремонт и замена вариатора — очень дорогостоящая операция, за которую берутся единицы мастеров. Иногда приходится обзвонить не одно СТО, чтобы найти подходящий вариант.
Высокая стоимость масла. Для заливки в CVT применяются специальные смазывающие составы, имеющие более высокую цену.
Раз в 100-150 тыс. километров требуется замена ремня, что является дорогим удовольствием.
Зависимость от электроники. Вариаторная КПП в процессе работы получает сигналы от многих датчиков. Если какой-то из них сбоит, система будет работать неправильно, а это ведет к необходимости ремонта вариатора и дополнительным расходам.
Сравнительно небольшой ресурс. Вариаторная коробка не любит большие нагрузки, поэтому выходит из строя быстрей МКПП. В частности, для нее может оказаться критичной буксировка в снегу или грязи.
Повышенный риск поломки из-за неправильной эксплуатации.

Производители постоянно работают над совершенствованием вариатора и устраняют недостатки. Многие слабые места, связанные с низкой надежностью, остались в прошлом. Но ресурс устройства во многом зависит от самого автовладельца и следования ряду правил.

Итоги

Вариаторные КПП — привлекательный вариант с позиции плавности хода, КПД, ускорения и расхода топлива. Но такой вид трансмиссии требует внимания в процессе обслуживания и правильной эксплуатации. Ошибки в вопросе применения могут привести к выходу из строя механизма, необходимости его ремонта или даже замены.

Принцип работы вариатора

Вариатор: что это такое и как работает-Топ-3 вариаторных коробок

Конструкцией вариатора предусмотрена плавная передача крутящего момента от двигателя на колеса автомобиля. Что такое вариатор и основное отличие вариаторной коробки от других аналогов – отсутствие передач. Передаточные отношения здесь меняются как в автоматическом, так и в ручном режиме. Вариатор – это упрощенное название автоматической коробки передач вариаторного типа. Еще ее обозначают латинскими литерами CVT, расшифровка — Continuously Variable Transmission, дословный перевод – трансмиссия бесступенчатая.

Как работает вариатор

Автомобили, оборудованные вариаторной трансмиссией, внешне очень похожи на машины с коробкой автомат. Что такое вариатор на автомобиле? По аналогии с другими трансмиссиями, в конструкцию коробки передач CVT тоже входят две педали, селектор переключения режимов. Режимы вариатора имеют те же обозначения:

Р – паркинг.
R – реверс.
N – нормаль.
D – драйв.

На первый взгляд устройство трансмиссий совпадает. Однако, принцип работы вариатора CVT отличается от традиционной АКПП. Здесь полностью отсутствуют фиксированные передачи, нет нумерованных первой, второй и прочих скоростей. Коробка вариатор обладает огромным количеством передач, переход с одного режима на другой осуществляется совершенно незаметно и плавно. В процессе эксплуатации транспортного средства, оснащенного вариатором, водитель не ощущает рывков, толчков и пинаний. Независимо от того, трогается машина, разгоняется или тормозит, вариатор постепенно меняет передаточное отношение без резких движений, рывков.

Разновидности коробок-вариаторов

В зависимости от конструкции механизма и области применения, вариаторы CVT подразделяются на следующие виды:

Клиноременной вариатор.
Цепной.
Тороидальный.

Самый распространенный вариант исполнения – клиноременной вариатор.

Немного теории:

чтобы понять принцип действия клиноременной передачи, рекомендуется представить два шкива сложной конструкции, взаимно отдаленные на небольшое расстояние;
каждый шкив вариатора состоит из двух конусообразных дисков, верхушки которых сходятся и расходятся;
оба шкива огибает специальный ремень.

Устройство вариаторной коробки передач

В состав каждого шкива входят по два конуса 20°, которые отцентрированы вершинами относительно друг друга. Клиновидный ремень вариатора входит в меж-конусное пространство. Свое название ремень получил, благодаря оригинальной форме сечения в виде буквы V. Такой профиль позволяет увеличить площадь контакта, силу трения между ремнем и шкивами вариатора.

Сближение конусов приводит к увеличению диаметра шкива. Соответственно, при их разведении – он уменьшается (эффект переменного рабочего диаметра шкива). Шкивы переменного диаметра расположены строго попарно. Один из них – ведущий (входной), он является продолжением коленчатого вала силового агрегата. Ведущий шкив вариатора передает вращение на второй (ведомый) шкив, элементы коробки передач, трансмиссию, колеса автомобиля.

Существует термин «радиус основного тона», он характеризует расстояние от ремня до центров клиновидных шкивов. Когда шкивы вариатора разведены и находятся максимально далеко друг от друга, этот параметр минимален. При максимальном сближении конусов ремень перемещается к наружному краю, увеличивая радиус. Отношение радиусов основного тона, ведущего и ведомого шкивов, регулируется специальным устройством бортового компьютера.

Интересно: Если на одном из шкивов вариатора увеличивается радиус охвата, на другом, он синхронно уменьшается. Благодаря данному эффекту, ремень находится постоянно в натянутом состоянии. При взаимном изменении радиусов создается бесконечное множество передаточных отношений – от минимального до максимально высокого. Например, если радиус основного тона на ведущем шкиве очень маленький, на ведущем он приближается к максимуму. При этом скорость вращения выходного вала низкая, что соответствует пониженной передаче автомобиля. Для увеличения скорости машины достаточно сблизить конусы ведущего шкива вариатора.

Изменяя радиусы охвата на ведущем и ведомом шкивах, можно получить бесконечное множество значений передаточного числа вариатора. В коробке передач CVT шкивы, размещенные на ведущем и ведомом валах, оборудованы специальным гидроприводом, при помощи которого конусообразные половинки синхронно сдвигаются/раздвигаются. При этом передаточное число вариатора изменяется в широких диапазонах.

Чтобы обеспечить движение автомобиля в режиме заднего хода, в конструкцию коробки вариатор включен набор шестерен (планетарный механизм). При помощи включения зубчатых зацеплений в заданном порядке, выходной вал вариатора может изменять направление вращения.

Помимо трех основных компонентов, описанных выше, в состав системы электронного управления вариатора также входят различные датчики, микропроцессоры. Бортовой компьютер, встроенный в трансмиссию, управляет положением конусообразных шкивов вариатора, исходя из нагрузок и скорости передвижения транспортного средства.

Устройство клиновидного ремня

Ремень в клиноременном вариаторе CVT отличается сложным устройством. Благодаря использованию новейших материалов, ремни вариаторов очень надежны и эффективны. Вместо цепей и резиновых ремней, огибающих шкивы, в коробках вариатор применяются гибкие металлические ремни клиновидной формы (наборные металлические ленты).

Схема устройства металлического ремня вариатора:

Основой высокопрочного ремня вариатора служат тонкие полоски упругой стали (количество полос равно 9 – 15 штук), которые скреплены при помощи пластин сложной формы. Эти детали имеют форму трапеции, они плотно нанизаны на стальные ленты. Материал изготовления скрепляющих пластин – углеродистая легированная сталь высокой прочности.

Основные преимущества клиновидных стальных ремней:

Сверхвысокая прочность ремня вариатора.
Отсутствие эффекта проскальзывания.
Повышенная жесткость изделия при передаче усилий на сжатие (толкающий ремень).
Способность передавать максимальный крутящий момент от силового агрегата на ходовую часть.
При работе вариатора ремень не издает много шума.

Общий вид клиновидного ремня CVT:

Образец цепи, установленной в вариаторе авто фирмы АУДИ:

Клиновой ремень вариатора Audi изготовлен в виде широкой цепи, состоящей из отдельных стальных пластин.

Интересно: Для технического обслуживания клиновидной цепи вариатора используется специальный масляный состав. Смазочная жидкость способна изменять свои характеристики под воздействием повышенного давления в местах контакта пластин с поверхностью шкива. В результате чего, цепь вариатора CVT передает заданные усилия без проскальзывания и трения даже в условиях маленькой площади контакта.

Особенности управления коробкой вариатором

Когда автомобиль, оснащенный стандартной коробкой автомат, набирает скорость, приходится раскручивать обороты двигателя перед включением каждой передачи. Автомобиль с вариатором разгоняется при постоянных оборотах силового агрегата. На основании программы управления, выбранной водителем, вариатор самостоятельно изменяет передаточное число трансмиссии.

При подъемах на возвышенность, преодолениях преград или торможениях водитель нажимает на педаль газа, а вариатор автоматически снижает передачу. В это время диски шкивов синхронно передвигаются (сходятся/расходятся), занимают заданное положение, чтобы обеспечить требуемую величину момента кручения выходного вала вариатора.

При помощи электроники, коробка вариатор CVT может резко переключаться, например, перескакивая с виртуальной шестой на восьмую передачу. Или, по желанию водителя, можно постепенно переходить на следующий режим с имитацией последовательного переключения.

Где применяются вариаторы CVT

Благодаря простоте конструкции и комфортности управления, коробки передач вариаторного типа устанавливаются на автомобилях известных производителей: AUDI, INFINITY, NISSAN и др.

Вариаторы также нашли широкое применение в следующих механизмах и технических устройствах:

Сверлильные станки.
Тракторы и прочие сельхоз машины.
Мотороллеры.
Снегоходы.

Коробка вариатор, плюсы и минусы

При сравнении КПП вариаторного типа с классической коробкой автомат, выясняется, что АКПП состоит из многочисленных шестерен, валов, синхронизаторов, муфт, тормозов, гидравлической системы, плиты с масляными каналами и пр. Вариатор отличается простотой конструкции. В его состав входят только три основных компонента: ведущий и ведомый шкивы, а также приводной ремень.

Коробки вариаторы набирают популярность среди автопроизводителей и владельцев автомобилей, благодаря большому количеству достоинств:

Возможность набирать и снижать скорость без переключения режимов.
Плавность передвижения автомобиля при изменении скоростей вариатора.
Стабильность показателей мощности, вне зависимости от скорости машины.
Существенная экономия топлива.
Чуткая реакция электронной системы вариатора на изменения характера дороги (движение по скользкой дороге, на подъем, под уклон).
Отсутствие вынужденного замедления (авто не снижает скорость даже при преодолении подъемов).
Минимальные потери мощности вариатора, в сравнении с АКПП.
Отличная динамика разгона.
Стабильность оборотов двигателя.
Меньшие выбросы вредных веществ.
Простота устройства, минимальное количество рабочих элементов.

Благодаря сравнительно небольшому количеству составляющих, вариатор имеет намного меньший вес, чем аналогичная коробка автомат.

Вариаторы обладают простой конструкцией, но это не исключает необходимости регулярного технического обслуживания. Больше всего хлопот и неприятностей доставляет ремень вариатора CVT. Кроме компьютерной диагностики, здесь требуется производить замену клиновидных или цепных ремней после каждого пробега, равного 50 – 60 000 км. Бывают случаи, когда ремень вариатора нужно менять намного раньше. Все зависит от марки машины, модели вариатора, условий эксплуатации автомобиля.

Наряду с очевидными преимуществами, коробка вариатор обладает определенными недостатками:

Вариатор плохо переносит усиленные нагрузки.
Его редко устанавливают на внедорожники, которые эксплуатируются на тяжелых трассах.
Сравнительно небольшой срок эксплуатации.
Трудно найти квалифицированного специалиста по ремонту и восстановлению работоспособности вариаторов.
В мастерских автосервиса часто предлагают полностью заменить поломанный вариатор на новый дорогостоящий механизм. Стоимость нового вариатора составляет более 30% от общей цены на автомобиль.

Внимание: Многие водители отмечают в поведении вариатора некоторую медлительность при переключении передач – эффект задумчивости. Не всех автовладельцев удовлетворяет задержка в одну-две секунды.

Устройство тороидального вариатора

В отличие клиноременной конструкции, вариатор тороидального типа состоит из двух дисков, выполненных в виде вогнутых криволинейных поверхностей. Вращение от ведущего элемента на ведомый передается при помощи специального ролика скользящего действия. При его наклоне и перемещении к наружному диаметру ведомого диска происходит увеличение передаточного числа. Соответственно, при наклоне ролика в противоположную сторону и смещении к центру диска, передаточное отношение вариатора снижается.

Схема устройства и принципа действия тороидального вариатора:

Основные требования к тороидальным вариаторам: высокий коэффициент полезного действия, длительный срок эксплуатации. Чтобы обеспечить выполнение поставленных задач, при изготовлении элементов вариатора используются дорогостоящие материалы, современные технологии.

Тороидальные вариаторы отличаются относительной простотой, однако, такие вариаторы редко применяются в современном автопроизводстве. Это объясняется следующими факторами:

повышенная требовательность к точности изготовления рабочих элементов;
прочности поверхностного слоя сопрягаемых дисков и роликов;
использование дорогих технологий при изготовлении узлов и деталей;
сложность настроек;
высокая стоимость специальных смазочных материалов.

Как работает тороидальный вариатор

Глядя на схему тороидального устройства, может показаться, что оно не относится к механизмам вариаторного типа. Здесь отсутствует ременная передача, шкивы не перемещаются относительно друг друга (не сходятся и не расходятся), валы стоят неподвижно. Но, если проанализировать принцип действия данного механизма, получается, что он очень похож на классический вариатор:

Ведущий диск вариатора прочно сидит на выходном валу двигателя внутреннего сгорания.
Ведомый – передает вращение на приводной вал главной передачи.
Ролики передают момент вращения от силового агрегата на ведомый диск.
Передаточное число изменяется, в зависимости от угла наклона роликов и места контакта с дисками.

Благодаря двум степеням свободы, ролики вариатора могут крутиться вокруг своей оси, а также совершать наклоны в вертикальном направлении. В результате происходит их контакт с дисками на различных уровнях.

Что такое вариатор и как он работает?

На сегодняшний день существует множество вариантов коробки передач, и практически любой водитель задается вопросом, какой автомобиль и с каким типом трансмиссии выбрать. И если с автоматической и механической коробками мы все хорошо знакомы, то роботизированная система и вариатор пока мало, кому известны. Давайте разберемся, что такое коробка вариатор и как она работает.

История вариатора

Автомобиль, скорость которого зависела бы исключительно от скорости вращения двигателя, был бы крайне неудобен в эксплуатации. Представьте, что в машине имеется только одна передача, например, первая или третья. В одном случае вы бы смогли ехать довольно быстро, но автомобиль бы долго разгонялся и медленно ехал в гору. В другом все было бы с точностью до наоборот – легкий старт, но крайне медленная скорость движения. Из-за таких трудностей и была разработана первая механическая трансмиссия.

Время шло, и каждый автопроизводитель пытался упростить управление машиной (всем прекрасно известно, какие трудности у некоторых водителей вызывает МКПП). В ходе таких изысканий и была разработана сначала автоматическая коробка, затем робот, ну и, наконец, вариатор, имеющий бесконечное число передач.

Что такое вариатор?

Если робот, по сути, является той же самой механикой с той лишь разницей, что выжиманием сцепления и переключением передач занимается электроника, то коробка CVT (она же вариатор) кардинально отличается от своих собратьев.

Основная особенность CVT в том, что она подстраивается под требуемые условия и непрерывно вычисляет нужное передаточное число. Таким образом, в автомобиле с установленным вариатором имеется бесконечное количество передач. Такая особенность позволяет значительно экономить топливо и оптимизировать энергозатраты.

Бесступенчатые трансмиссии бывают двух видов:

Клиноременные (устанавливаются на 90% машин с таким типом коробки); Тороидальные.

Принцип работы клиноременной КПП

Если говорить простым языком, устройство работает следующим образом. Существует два шкива: один ведущий, подключающийся к силовому агрегату, другой – ведомый, подключаемый к приводам колес. Валы соединяются ремнем или цепью.

Шкивы не литые, а сделанные из двух конических половинок, которые могут сходиться и расходиться, изменяя диаметр этой конструкции.

Принцип работы довольно простой: допустим, наш автомобиль «трогается» с места и ему нужно больше сил. Чтобы снизить нагрузку на мотор, конусы на ведущем вале расходятся, и он уменьшается в диаметре. Ведомый шкив, наоборот, должен быть максимального диаметра, поэтому его конусы сводятся. Таким образом, двигатель совершает оптимальное количество оборотов в каждом конкретном случае, что снижает нагрузку на него.

При повышении скорости, соответственно, изменяются и диаметры шкивов – ведущий увеличивается, а ведомый уменьшается. Все это необходимо для стабилизации работы силового агрегата, а также для уменьшения тягового усилия.

Изменением диаметров на каждом из шкивов занимается электронная система, получающая данные из бортового компьютера и ЭБУ.

Плюсы такого варианта в более низкой стоимости и в простоте конструкции, из-за чего цена трансмиссии чуть ниже, чем на другие типы вариаторов.

Устройство клиноременной коробки CVT

Поскольку тороидальный вариант достаточно дорог в производстве и применяется только на премиумных автомобилях, имеет смысл рассказать об устройстве только клиноременного типа.

Как и робот, вариатор устанавливается либо продольно, либо поперечно. Основные его компоненты:

Система сцепления. Простейшее устройство, предназначенное для соединения двигателя с трансмиссией и, при необходимости, ее отключения (так называемая «нейтралка»). Гидротрансформатор, использующийся также и в обычной АКПП. Валы с изменяющимися конусами. Ремень или цепь для их соединения. Кстати, оба компонента изготавливаются только из прочных металлов, поскольку на них приходится большая нагрузка. Масло, применяющееся для снижения трения между валами, а также для нагнетания давления. Насос, создающий то самое давление. Оно необходимо для правильной работы конусных частей. Иногда он может отсутствовать (в таких случаях за изменение диаметра шкивов отвечает либо гидравлика, либо пружина). Гидроблок, выполняющий функцию подачи масла по различным каналам к обоим шкивам. Кстати, если при работе вариатора возникают различные толчки или пробуксовки, чаще всего это свидетельствует о поломке гидроблока. Система фильтров, не позволяющая масляным каналам забиваться отложениями и металлическим мусором. Радиаторы, отводящие тепло от коробки передач. К сожалению, без них такая трансмиссия довольно быстро перегревается, особенно во время пробуксовки или езды по бездорожью. Электронная система управления, получающая команды от ЭБУ и изменяющая диаметр каждого из валов в зависимости от скорости и нагрузки. Устройство, отвечающее за включение реверсного хода.

Что такое тороидальный вариатор?

Работа тороидальной коробки передач вариатора производится за счет роликов зажатых меж валами. Такие колесики имеют тороидальную форму (собственно, поэтому КПП так и называется).

Устройство тороидального вариатора

Изменение передаточного числа осуществляется за счет увеличения и уменьшения контактных поверхностей между валами и роликами. При максимальной тяге зажимы обращены в сторону ведомого вала, что увеличивает трение и, соответственно, снижает количество оборотов. Если нужна скорость – ролики отводятся в другую сторону.

Плюсы этого типа – более высокая надежность и износостойкость.

Несколько слов о масле и фильтрах

Большинство производителей заверяет, что масло в коробку передач вариатора заливается навсегда. Однако этот факт в корне неверен. Наши дороги и погодные условия (снег, дождь, сильные морозы, плохие дороги и пробки) создают повышенную нагрузку на устройство, поэтому фильтры и масло рекомендуется менять каждые 40000 километров пробега.

Если этого не сделать, то на элементах конструкции начнут скапливаться масляные отложения, а фильтр забьется различным мусором. В результате упадет давление в насосе, что приведет к появлению толчков и рывков во время движения, а в особо тяжелых случаях вариатор просто перестанет работать.

Какие ремни используются в клиноременных вариаторах?

Несколько слов скажем и о ремнях. Безусловно, обычные резиновые ремни, устанавливающиеся на привод генератора, применять нельзя. Они рассчитаны на более низкую нагрузку и будут быстро изнашиваться.

В качестве ремня выступает стальная лента со специальным покрытием, либо несколько этих лент со сложным сечением и нанизанными пластинами.

Такие свойства позволяют передавать толкающее усилие не только частью, которая обращена к ведущему валу (в противном случае такой ремень просто сложился бы).

В некоторых автомобилях применяется стальная цепь, смазывающаяся специальной жидкостью для уменьшения эффекта скольжения. Такая конструкция способна передавать большее усилие и рассчитана на высокие нагрузки, однако и стоимость ее немного выше.

Чем отличается управление машиной с коробкой CVT от прочих?

Если робот (роботизированная трансмиссия) оборудована джойстиком, который и отвечает за включение нужных режимов, то вариатор ничем не отличается от обычной коробки-автомат, к которой мы все привыкли. Тем не менее, одна особенность все же существует. В некоторых автомобилях вариатору можно дополнительно задать режим, при котором не будет изменяться передаточное число (в этом случае устройство превратиться в обычную АКПП). Для некоторых водителей, которые в силу стереотипов не могут грамотно оценивать параметры при разгоне машины, такой вариант предпочтительнее. Дело в том, что при набирании скорости автомобилем с установленной автоматической коробкой двигатель увеличивает обороты постепенно. При работе вариатора силовой агрегат сразу набирает нужную скорость вращения, а далее изменяется только передаточное число. В результате этого мотор звучит чуть громче обычного, а водителю из-за одинакового количества оборотов ДВС трудно проследить динамику.

Плюсы и минусы вариатора

Сравнивать CVT мы будем с автоматической коробкой, поскольку робот, как было сказано выше, является механикой, а другие типы трансмиссии не так популярны.

Основные плюсы CVT:

Отсутствие толчков и рывков во время движения. Двигатель работает с плавным изменением мощности в зависимости от ситуации. Фактически бесконечное число передач, что позволяет оптимально расходовать топливо. Низкий уровень шума при работе. Высокая управляемость и отклик. Грамотная оптимизация всех ходовых систем машины.

Теперь о недостатках. Самым главным из них является высокая стоимость ремонта, поскольку конструкция устройства состоит из множества дорогих элементов. Нельзя не сказать и о том, что в нашей стране очень мало сервисных центров, берущихся за такую работу.

Кроме того, в вариатор следует периодически заливать около десяти литров специального масла, необходимого для правильной работы трансмиссии. Такая жидкость стоит достаточно дорого и продается либо в представительствах компании, либо в специализированных салонах. Сами понимаете, что такие салоны есть далеко не в каждом городе. В некоторых случаях для сокращения затрат на ремонт и обслуживание, лучшим выбором будет приобрести контрактный вариатор.

Вариатор, робот или автомат: что выбрать?

В заключение статьи ответим на вопрос, задающийся на многих форумах. На самом деле здесь все зависит от ваших предпочтений.

Робот – лучший выбор для тех, кто хочет получить преимущества механики и управляемость АКПП.

Автомат – отличный и проверенный временем вариант. У таких автомобилей нет проблем с ремонтом, да и стоимость их ниже, однако при переключении передач на некоторых моделях все еще могут наблюдаться толчки или пробуксовки.

Вариатор – оптимальный выбор, если вы хотите получить хорошую управляемость, оптимальный расход топлива и максимальную оптимизацию. Однако такие автомобили все еще недостаточно распространены в России и, следовательно, имеются сложности при их ремонте (высокая цена расходников и трудности с поиском мастера).

Как видите, объективно самого лучшего варианта не существует, однако, вариатор имеет большие перспективы в развитии и поэтому можно обратить внимание на автомобиль именно с такой КПП.

Что такое вариатор (CVT): типы, конструкция, преимущества и недостатки

Автомобильный прогресс, с одной стороны, усложняет устройство автомобиля, но с другой – облегчает его эксплуатацию. Так, например, была создана коробка-автомат, которая не требовала управление сцеплением. Вариатор (CVT) стал следующим шагом в удобстве управления трансмиссией.

О надёжности вариатора давно спорят автознатоки. Одни обвиняют его в крайней непрочности, мол, не ходит такая КПП долго. Другие же считают, что при нормальной эксплуатации вариатор вполне способен отслужить столько же, сколько сам автомобиль. Рациональное зерно в своих доводах имеют оба лагеря, поскольку вариатор совершенствуется, и новые модели давно превзошли первые экземпляры этой КПП.

Что такое вариатор и чем он отличается от классической АКПП
Устройство вариатора
Виды вариаторов и их принцип работы
Плюсы и минусы вариатора

Что такое вариатор и чем он отличается от классической АКПП

Говоря коротко, вариатор – это автоматическая трансмиссия с бесступенчатым переключением передач. Его основное назначение – плавно и мягко переходить с одной передачи на другую, без рывков и отчетливых «отщелкиваний», при этом сохраняя оптимальную динамику разгона и минимальный расход топлива. Собственно, вариатор и создавался как средство экономии, поскольку в цивилизованном мире фактор экологичности давно является основным приоритетом развития транспортных средств.

Если задаться вопросом, чем вариатор отличается от АКПП, ответ будет «всем!» Пожалуй, единственное сходство заключается в том, что вариатор и коробка-автомат одинаково не требуют управления сцеплением, как это происходит на «механике». В остальном принцип действия совершенно разный: в «автомате» передачи подключаются с помощью планетарных редукторов, которые присоединяются к работе постепенно по мере надобности. Чтобы подключить очередную передачу, двигатель нужно сначала разогнать до нужной скорости, а это лишний расход топлива. В вариаторе же передачи реализованы с помощью клиновидных шкивов и ремня (цепи), вообще без присутствия шестерен в главном механизме.

Устройство вариатора

Конструкция вариатора намного проще, чем привычные нам коробки передач.

Устройство вариаторной коробки CVT

В основе лежит принцип клиноременной передачи с изменяемым диаметром шкивов:

Каждый шкив состоит из двух конусов, направленных вершинами друг к другу;
Ремень (цепь) охватывает оба шкива, передавая момент вращения с ведущего шкива на ведомый, то есть от первичного вала на вторичный;
При необходимости конусы шкивов могут раздвигаться и сдвигаться. В результате ремень либо перемещается ближе к оси вращения, либо удаляется от нее, а диаметр шкива (и соответственно передаточное число) становится больше или меньше;
Подключение вариатора к двигателю реализовано с помощью гидротрансформатора или пакета фрикционных муфт. В обоих случаях сцепление не требует управления, поскольку задействуется только на старте, а переключение передач не требует участия водителя;
Для реализации заднего хода предусмотрен реверс – механизм планетарной передачи, меняющий направление вращения ведомого вала;
Для блокировки КПП во время стоянки предусмотрен храповик;
Управление шкивами осуществляется с помощью гидравлической системы, состоящей из насоса, клапанов, гидроцилиндров и фильтра.

Ремень или цепь вариатора представляют собой гибкую конструкцию, собранную из множества отдельных пластин. Форма и размер этих элементов подобраны для максимально эффективного сцепления со шкивами.

Надежность ремня или цепи будет достаточной, если вовремя их менять.

Отдельно нужно сказать о масле для вариатора. Оно выполняет две функции, противоположные по свое сути: смазывает механизм вариатора для уменьшения износа и обеспечивает сцепление ремня со шкивами, то есть трение в пятне контакта. Есть и третья задача – передавать крутящий момент от двигателя к коробке через гидротрансформатор.

Жидкость CVT рассчитана на работу при температуре до 70 градусов, но высокие нагрузки (скорость, пробуксовки, езда по бездорожью) вызывают ее перегрев, ухудшают свойства и сокращает ресурс. Для охлаждения часто используется специальный радиатор, а для отсеивания продуктов износа механизма предусмотрены фильтры.

Своевременная замена масла и фильтров – один из необходимых факторов долгой и счастливой жизни вариатора.

Дополнительные устройства, которые связаны с вариатором:

Дифференциал. Как и в случае с другими коробками передач, дифференциал распределяет момент вращения на ведущие колеса автомобиля;
Гидравлическая система управления конусами шкивов. Состоит из гидроблока и гидронасоса, подающего давление;
Управляющая электроника, в том числе электронный блок управления (ЭБУ) и разнообразные датчики.

Виды вариаторов и их принцип работы

Ниже, на видео-уроке, подробно показано и описано принцип работы типового вариатора, посмотрев который Вы лучше начнете понимать работу CVT.

Описанный выше принцип работы относится к классической конструкции клиноременного вариатора. Их есть две разновидности:

Клиноременный вариатор

Цепной, устроенный по тому же принципу, но в качестве передаточного элемента использована стальная цепь.

Цепной вариатор

Пока что клиноременный самый перспективный вид вариаторов, который постепенно совершенствуется.

Есть и третий тип, в котором передача момента вращения реализована совершенно другим способом – тороидный (тороидальный) вариатор.

У тороидного вариатора передача вращения от двигателя на первичный вал происходит с применением другой схемы:

Схема работы тороидного вариатора

Два конуса, направленные остриями друг к другу, подсоединены к ведущему и ведомому валу;
Передача момента вращения происходит через ролики, соединяющие эти два конуса;
Ролики могут перемещаться вдоль оси вращения конусов, скользя по их поверхности, продвигаясь ближе или дальше от их вершин;
Повышение и понижение передачи происходит за счет контакта роликов с меньшим или большим диаметром вращения, а значит, передаче более быстрого или медленного вращения на ведомый вал.

Ниже, наглядный видео-урок, по принципу работы тороидного вариатора, очень доступно и понятно.

В настоящее время клиноременные виды вариаторов совершенствуются более активно, чем тороидные, и их чаще можно встретить установленными на автомобиле. Если не появятся новые типы конструкции, именно клиноременные вариаторы будут постепенно развиваться в сторону большей надежности, выносливости и удобства.

Плюсы и минусы вариатора

Поклонники вариаторной коробки передач ценят ее за такие преимущества:

Простота. Конструкция CVT проста, как всё гениальное. После современных АКПП и роботизированных DSG коробок, это просто находка для любителей простых решений;
Плавный старт. Тронуться с места будет легко даже новичку, в отличие от других типов трансмиссии;
Отсутствие передач. Без использования ступенчатого механизма изменение передач происходит без рывков;
Оптимальная динамика разгона. Автомобиль с вариатором намного проще набирает скорость, в отличие от АКПП и МКПП;
Поддержание скорости движения на разных типах местности. Например, автомобиль не снизит скорость при подъеме в горку. Сохранение скорости движения происходит за счет плавного повышения или понижения передачи;
Вариатор не замерзает. Значит, легче будет запустить его зимой, когда автомобиль ночевал на морозе под открытым небом. Он тоже требует прогрева, как и другие КПП, просто времени это занимает меньше;
Экономия топлива. Это то, ради чего вообще создавалась вариаторная трансмиссия – экономия ресурсов, в том числе уменьшение токсичных выбросов;
Невысокая цена по сравнению с современными АКПП и DSG.

Недостатки у вариатора тоже есть, поскольку этот вид трансмиссии находится еще в самом начале своего развития. Чем плох вариатор:

Регулярное ТО. Во-первых, нужна периодическая замена трансмиссионной жидкости, причем покупать придется специальную, с пометкой CVT. А во-вторых, ремень имеет достаточно короткий ресурс и требует замены каждые 60 тыс. км;
Ограничения по нагрузкам. До недавнего времени вариаторы ставились только на маломощные двигатели. Они не предназначены для резких стартов с пробуксовкой, это не спортивная трансмиссия. К тому же, нельзя буксировать автомобиль с вариатором. Если автомобиль сломался, доставить на СТО его можно только на эвакуаторе, но не «на галстуке». Причина – недостаточная прочность основного ремня (цепи);
Медленная работа. Некоторые модели вариаторов заметно «тупят» при изменении оборотов, так что на 1-2 секунды отстают от нажатия педали газа;
Не все СТО берутся его обслуживать. Найти умельцев, способных отремонтировать вариатор, довольно сложно. Мастера предпочитают не связываться с этой коробкой передач, а заниматься более привычными «автоматом» и «механикой»;
Вариаторы подходят в основном только для города. Спорт и экстрим не для них.
Сложная электроника. Если хоть один датчик, регулирующий работу вариатора, выйдет из строя, откажет и сам вариатор. А датчиков там много! Не слишком радужная перспектива – остаться посреди улицы ждать эвакуатор.

Несмотря на недостатки (а где их нет?), вариатор (CVT) остается очень прогрессивным типом трансмиссии. Совершенствование конструкции уже позволяет ставить его на достаточно мощные моторы и давать большие нагрузки. Конечно, никуда не делась необходимость обслуживать эту коробку передач, но ведь и двигатель требует внимания, и с этим уже все смирились.

Так что рассуждения о том, сколько ходит такая АКПП, постепенно остаются в прошлом: вариаторы становятся всё более надежными. Иногда покупатели отказываются от автомобиля только на основании того, что на нем установлен вариатор. Плюсы и минусы этой трансмиссии уже понятны, остается только выбрать то, что по душе.

Электронная система зажигания инжекторного двигателя

Устройство электронной системы зажигания

Такой принцип распределения высокого напряжения называется ‘методом холостой искры’. На современных инжекторных двигателях устанавливают индивидуальные катушки зажигания на каждый из цилиндров.

Управление углом опережения зажигания

В электронных системах зажигания моментом искрообразования управляет контроллер. Определив значение оборотов коленвала в данный момент и нагрузку на двигатель, контроллер рассчитывает базовый угол опережения зажигания. Далее этот угол может быть скорректирован (например, уменьшен, если обнаружена детонация). Рассчитав окончательное значение угла опережения зажигания, контроллер выдает управляющий сигнал на модуль зажигания в момент, когда поршень, движущийся к ВМТ, займет требуемое положение.

Состав системы зажигания инжекторного двигателя

В электронной системе зажигания можно выделить следующие детали:

Контроллер,
Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ),
Шкив с зубчатым венцом,
Модуль зажигания,
Высоковольтные провода,

Свечи зажигания.

Модуль зажигания

Модуль зажигания включает в себя две катушки зажигания и два высоковольтных ключа-коммутатора.

Катушка зажигания служит для накопления энергии, достаточной для воспламенения топливовоздушной смеси, в ее вторичной цепи формируется высокое напряжение, которое далее подается на свечи зажигания. Катушка зажигания состоит из двух индуктивно связанных обмоток (первичной и вторичной).

Коммутатор служит для включения и выключения тока в первичной обмотке катушки зажигания. Контроллер рассчитывает необходимое время включенного состояния в зависимости от текущих оборотов коленвала и напряжения бортсети и подает на коммутатор управляющий сигнал. В течение времени включенного состояния (времени накопления) ток в первичной обмотке катушки зажигания возрастает до заданного оптимального значения, при котором величина запасаемой энергии достигает максимума. Если время накопления слишком велико, то катушка зажигания будет работать с насыщением, что приведет к ее перегреву и снижению КПД.

Высоковольтные провода зажигания

С помощью высоковольтных проводов высокое напряжение с катушки зажигания подается на свечи зажигания. Высоковольтный провод представляет собой токопроводящую жилу в силиконовой изоляции, на концах которой и находятся высоковольтные контактные наконечники. Высоковольтный провод обладает сопротивлением 6—15 кОм. Это делается специально для снижения уровня электромагнитных помех, которые возникают в момент искрообразования.

Подробнее про ВВ-провода в статье Высоковольтные провода зажигания для авто.

Свеча зажигания: 1 — контакт, 2 — изолятор, 3 — корпус, 4 — электропроводное стекло, 5 — уплотнение, 6 — центральный электрод, 7 — боковой электрод

Свечи зажигания служат для воспламенения топливовоздушной смеси. При увеличении напряжения вторичной цепи до величины пробоя искровой промежуток между центральным и боковым электродами свечи зажигания становится токопроводящим, запасенная энергия катушки зажигания преобразуется в искру, воспламеняющую топливовоздушную смесь.

Величина напряжения пробоя искрового промежутка зависит от зазора между электродами, от геометрии электродов, от давления в камере сгорания и от коэффициента избытка воздуха смеси в момент воспламенения. С ростом давления в камере сгорания напряжение пробоя увеличивается.

Важными параметрами свечей зажигания являются калильное число и длина искрового промежутка. Подробнее про калильное число в статье Что такое калильное число. Холодные и горячие свечи зажигания.

Длина искрового промежутка влияет на качество сгорания топливовоздушной смеси. Чем больше искровой промежуток, тем увереннее происходит ее воспламенение. Но максимальное значение межэлектродного расстояния ограничивается максимально допустимым значением вторичного напряжения катушки зажигания, скоростью нарастания вторичного напряжения, которое, в свою очередь, определяется конструктивными особенностями катушки зажигания, высоковольтных проводов и свечей зажигания.

Датчик положения коленвала (ДПКВ)

Чтобы обеспечить оптимальное управление двигателем, контроллер системы управления должен всегда знать точное положение поршней в цилиндрах двигателя относительно ВМТ. Для этой цели шкив привода генератора дополнили зубчатым венцом. Расчетное количество зубьев на венце 60, при этом два из них отсутствуют. Угловое расстояние между зубьями составляет 6°.

В паре с зубчатым шкивом работает ДПКВ. Воздушный зазор между ДПКВ и зубчатым венцом составляет 0,7—1,1 мм.

С началом прокрутки двигателя контроллер анализирует сигнал ДПКВ, пытаясь выделить два пропущенных зуба на венце шкива (после пропущенных идет первый зуб). Как только это происходит, становится возможным расчет угла опережения зажигания, расчет фаз впрыска топлива и управление модулем зажигания и форсунками. Сигнал ДПКВ используется также для расчетов скорости вращения коленвала и его ускорения.

Подробнее о системы зажигания инжектора в статье как работает система зажигания.

Электронная система зажигания . . . .

Электронной системой зажигания называется система зажигания, в которой создание и распределение тока высокого напряжения по цилиндрам двигателя осуществляется с помощью электронных устройств. Система имеет другое название — микропроцессорная система зажигания.

Необходимо отметить, что контактно-транзисторная система зажигания и бесконтактная система зажигания также включают электронные компоненты, но данные системы уже имеют свои устоявшиеся названия.

С другой стороны электронная система зажигания не имеет механических контактов, поэтому, по сути, является бесконтактной системой зажигания.

Электронная система зажигания
На современных автомобилях электронная система зажигания является составной частью системы управления двигателем. Данная система осуществляет управление объединенной системой впрыска и зажигания, а на последних моделях автомобилей и рядом других систем – впускной и выпускной системами, системой охлаждения.

Существует множество конструкций электронных систем зажигания (Bosch Motronic, Simos, Magneti-Marelli и др.), отличающихся по конструкции. Электронные системы зажигания можно разделить на два вида:

системы зажигания с распределителем;
системы прямого зажигания.
Первый вид электронных систем зажигания в своей работе использует механический распределитель, с помощью которого осуществляется подача тока высокого напряжения на конкретную свечу. В системах прямого зажигания подача тока высокого напряжения на свечу производится непосредственно с катушки зажигания.

Вместе с тем, электронная система зажигания имеет следующее общее устройство:

1)источник питания;
2)выключатель зажигания;
3)входные датчики;
4)электронный блок управления;
5)воспламенитель;
6)катушка зажигания;
7)провода высокого напряжения (на некоторых видах системы);
8)свечи зажигания.

Входные датчики фиксируют текущие параметры работы двигателя и преобразуют их в электрические сигналы. Система электронного зажигания в своей работе использует входные датчики, входящие в состав системы управления двигателем:

1)атчик положения распределительного вала;
2)датчик массового расхода воздуха;
3)датчик детонации;
4)датчик температуры воздуха;
5)датчик температуры охлаждающей жидкости;
6)датчик давления воздуха;
7)датчик положения дроссельной заслонки;
8)датчик положения педали газа;
9)датчик давления топлива;
10)кислородный датчик;
11)и другие.

Номенклатура датчиков на разных моделях автомобилей может различаться.

Электронный блок управления двигателем обрабатывает сигналы входных датчиков и формирует управляющие воздействия на воспламенитель.

Воспламенитель представляет собой электронную плату, обеспечивающую включение и выключение зажигания. Основу воспламенителя составляет транзистор. При открытом транзисторе ток протекает по первичной обмотке катушки зажигания, при закрытом — происходит его отсечка и наводка тока высокого напряжения во вторичной обмотке.

Электронная система зажигания может иметь одну общую катушку зажигания, индивидуальные катушки зажигания или сдвоенные катушки зажигания.

Общая катушка зажигания применяется в электронной системе зажигания с распределителем. Индивидуальные катушки зажигания устанавливаются непосредственно на свечу, поэтому необходимость в высоковольтных проводах отпадает.

В системах прямого зажигания также используются сдвоенные катушки зажигания. На четырехцилиндровом двигателе устанавливается две таких катушки: одна для 1 и 4 цилиндров, другая – для 2 и 3 цилиндров. Каждая из катушек создает ток высокого напряжения на двух выводах, поэтому искра зажигания всегда происходит одновременно в двух цилиндрах. В одном из цилиндров она воспламеняет топливно-воздушную смесь, в другом происходит вхолостую.

Принцип работы электронной системы зажигания

В соответствии с сигналами датчиков электронный блок управления вычисляет оптимальные параметры работы системы. Осуществляется управляющее воздействие на воспламенитель, который обеспечивает подачу напряжения на катушку зажигания. В цепи первичной обмотки катушки зажигания начинает протекать ток.

При прерывании напряжения, во вторичной обмотке катушки индуцируется ток высокого напряжения. По высоковольтным проводам или непосредственно с катушки зажигания ток высокого напряжения подается к соответствующей свече зажигания. Создающаяся искра в свече зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь.

При изменении скорости вращения коленчатого вала двигателя датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя и датчик положения распределительного вала подают сигналы в электронный блок управления, который в свою очередь осуществляет необходимое изменение угла опережения зажигания.

При увеличении нагрузки на двигатель управление углом опережения зажигания осуществляется с помощью датчика массового расхода воздуха. Дополнительную информацию о процессе воспламенения и сгорания топливно-воздушной смеси дает датчик детонации. Другие датчики представляют дополнительную информацию о режимах работы двигателя.

Как работает система зажигания инжекторного двигателя?

За счет чего он работает?

Инжекторные двигатели работают тактами; каждый такт обеспечивает операцию:

Заполнение горючим цилиндров.
Сжатие его поршнем для сгорания.
Рабочий ход — получение механической энергии путем детонации горючего вещества.
Вывод переработанного сырья в атмосферу.

Наиболее востребованными автопромом являются 4-х тактные ДВС на бензиновой тяге.На их примере изучим принцип работы инжекторного двигателя.

При первом такте поршень максимально опускается вниз — через клапан подается перемешанный с воздухом бензин. Далее, поршень поднимается до упора, закрывая клапан и сжимая смесь. После этого свеча отсекает искру — она запускает детонацию сдавленного вещества.

Повышение температуры в камере и образование газов продвигают поршень вперед, а коленвал за счет инерции возвращает его на верхнюю позицию. При высокой скорости оборотов давление нагнетается еще больше, открывается выходной клапан. Продукты переработки бензина устремляются к нему.

Для более рационального функционирования используется комплекс датчиков, которые определяют получаемую на механизмы нагрузку, рассчитывают порции компонентов детонирующей смеси для обеспечения движения с циклом, равным такту.

Программная «начинка» их устроена так, что каждый срабатывает параллельно режимам мотора, отслеживает изменения в циклах и подстраивается под них. Такая функциональность позволяет подстраивать расход горючего под индивидуальный стиль вождения, повысить КПД.

Значение электронной системы зажигания

В задачу любой системы зажигания входит не просто воспламенение смеси воздуха и бензина. В ее устройство должно входить несколько механизмов, которые определяют максимально эффективный момент, когда это было бы лучше сделать.

Если бы силовой агрегат работал только в одном режиме, максимальный КПД можно было снимать в любой момент. Но такое функционирование непрактично. Например, для холостого хода мотору не нужны высокие обороты. С другой стороны, когда машина груженная или набирает скорость, ей нужна увеличенная динамика. Конечно, можно было бы достичь этого при помощи коробки передач с большим количеством скоростей, включая пониженные и скоростные. Однако такой механизм был бы слишком сложный не только в использовании, но и в обслуживании.

Помимо этих неудобств стабильные обороты мотора не позволяли бы производителям выпускать юркие, мощные и в то же время экономичные автомобили. По этим причинам даже простые силовые агрегаты оснащены впускной системой, которая позволяла бы водителю самостоятельно определять, какими характеристиками должен обладать его транспортное средство в конкретном случае. Если ему нужно не спеша проехать, например, в тянучке подъехать к впереди стоящему авто, то он понижает обороты мотора. Но для быстрого разгона, например, перед затяжным подъемом или при обгоне, водителю нужно повышать обороты ДВС.

Проблема изменения этих режимов связана с особенностью сгорания воздушно-топливной смеси. В стандартной ситуации, когда мотор ненагружен и машина стоит, ВТС загорается от искры, которую образует свеча зажигания в момент, когда поршень доходит до верхней мертвой точки, выполняя такт сжатия (обо всех тактах 4-х и 2-тактного мотора читайте в другом обзоре). Но когда на двигатель оказывается нагрузка, например, транспорт начинает движение, смесь должна начать воспламеняться в ВМТ поршня или на миллисекунды позже.

При повышении оборотов из-за силы инерции поршень проходит контрольную точку быстрее, что приводит к слишком позднему возгоранию смеси топлива и воздуха. По этой причине нужно инициировать образование искры на несколько миллисекунд раньше. Этот эффект называется угол опережения зажигания. Управление этим параметром – еще одна функция системы зажигания.

В первых автомобилях для этой цели в салоне транспорта стоял специальный рычаг, перемещением которого водитель самостоятельно изменял этот УОЗ в зависимости от конкретной ситуации. Чтобы автоматизировать данный процесс, в устройство контактной системы зажигания было добавлено два регулятора: вакуумный и центробежный. Эти же элементы перекочевали и на более усовершенствованную БСЗ.

Так как каждый компонент выполнял лишь механическую корректировку, их эффективность была ограничена. Более точная подстройка агрегата под нужный режим возможна только благодаря электронике. Это действие полностью возложено на блок управления.

Чтобы понять, как работает микропроцессорная СЗ, вначале нужно разобраться с ее устройством.

В чём особенности устройства?

Изучение конструкции позволит подробнее разобраться, как работает инжекторный двигатель. Компоненты, характерные для этого типа:

Блок электронного управления (ЭБУ);
Регулятор давления;
Форсунки;
Бензонасос;
Датчики.

Взаимодействие перечисленного: датчики получают данные о состоянии механики или процессах, их обрабатывает процессор и передает управляющие команды. Форсункам выделяется ограниченный заряд, который их открывает. Результат — смесь из топливного отдела попадает в отсек впускного коллектора.

Чтобы схема этого процесса стала более понятной, проведем краткий экскурс по устройству некоторых узлов, из которых состоит двигатель инжектор.

Типы электронной системы зажигания

Несмотря на большое разнообразие модификаций систем зажигания, их все условно можно разделить на два вида:

Прямое зажигание;
Зажигание через распределитель.

Первые электронные СЗ оснащались специальным модулем зажигания, который работал по тому же принципу, что и бесконтактный трамблер. Он распределял высоковольтный импульс по конкретным цилиндрам. Последовательность также контролировалась ЭБУ. Несмотря на более надежную работу по сравнению с бесконтактной системой, данная модификация все равно нуждалась в улучшении.

Во-первых, незначительная часть энергии могла теряться на высоковольтных проводах низкого качества. Во-вторых, из-за прохождения через электронные элементы тока высокого напряжения требуется использование модулей, способных работать в условиях такой нагрузки. По этим причинам автопроизводители разработали более усовершенствованную систему – прямого зажигания.

В этой модификации также используются модули зажигания, только они работают в менее нагруженных условиях. Схема такой СЗ состоит из обычной проводки, а каждая свеча получает индивидуальную катушку. В таком исполнении блок управления отключает транзистор воспламенителя конкретной КЗ, благодаря чему экономится время на распределение импульса по цилиндрам. Хотя весь этот процесс протекает в несколько миллисекунд, даже незначительные изменения этого времени могут значительно сказываться на производительности силового агрегата.

Как разновидность СЗ с прямым зажиганием, существуют модификации со сдвоенными катушками. В таком исполнении 4-цилиндровый мотор будет подключен к системе следующим образом. Первый и четвертый, а также второй и третий цилиндры запараллелены между собой. В такой схеме будет две катушки, каждая из которых отвечает за свою пару цилиндров. Когда блок управления подает отсекающий сигнал на воспламенитель, искра появляется одновременно в паре цилиндров. В одном из них разряд зажигает воздушно-топливную смесь, а второй срабатывает вхолостую.

Основная его функция — бесперебойно выдавать команды составляющим автомобиля на основании обработанной информации. В нее входят:

факторы окружающей среды (температура, влажность, пр.);
степень нагрузки на механику (при подъеме на горку, передвижение по плохой дороге, др.);
режим мотора (холостой/скоростной ход, учет нагрузки при переходе на полный привод, т. д.).

При несовпадениях исходной программе компьютер задает исполняющим элементам корректировки. Блок способен проводить диагностику. Об отказе любого механизма-исполнителя, его некорректном функционировании водитель оповещается путем индикации CheckEngine на приборной панели. Сведения об ошибках собираются в памятном отделе, что при серьезных поломках помогает их оперативному обнаружению и устранению.

Виды заложенных устройств памяти:

Однократно программируемое постоянное запоминающее (ППЗУ) — содержит базовый программный код («мозг» автомашины). Его чип находится на плате панели, при выходе из строя легко меняется новым. При любых сбоях вложенные коды остаются храниться на нем.
Оперативное запоминающее (ОЗУ) — временный резервуар, применяемый для обработки задач по текущему сеансу. Устройство впаяно к плате; по прекращению подачи электричества из аккумулятора вся информация с него стирается.
Электрически программируемое (ЭПЗУ) — содержит временные данные и кодировку средств защиты от угона. В качестве питания использует вшитый аккумулятор, подзаряжаемый при движении. Через него сравниваются вшитые коды электронной блокировки и те же параметры иммобилайзера. При их несовпадении запуск инжекторного двигателя невозможен.

Форсунки

Через них производится выплеск порций топливной массы в коллекторное и цилиндровое отделения, причем открытие/закрытие клапана в течение секунды повторяется многократно.

По способу аппаратного управления и используемого количества деталей подразделяют на категории:

Дроссельный моновпрыск (TBI)— подача сырья для детонации осуществляется одной деталью. Подаваемая струя не синхронизируется со срабатыванием клапана впуска. Управляющие сигналы на форсуночное сообщение производятся из внутриколлекторного чипа. Принцип распространен на старых моторах 90-х годов выпуска.
Впрыск с распределением (MFI) — используется во всех современных автомобилях с бортовым компьютером. Передача горючего происходит комплектно: одна форсунка — один цилиндр. Форсунковый блок крепится поверх коллектора, а весь процесс синхронизируется с ЦБУ, согласно с тем, как работает система зажигания инжекторного двигателя. При сравнении сводных характеристик предшественников — КПД увеличен до 10%.

MFI-элементы по подаче струи бывают: электрогидравлические, электромагнитные, пьезоэлектрические. Они применяются при распределении впрыска:

Одновременном (синхронное наполнение всех цилиндров);
Попарно-параллельном — одна пара поршней принимает нижнее положение, другая — верхнее. Залив топлива и вывод продуктов сгорания производятся так же;
Двухстадийном (фазовом)— передача горючего в камеры сгорания производится в две операции.
Непосредственном — применяется в конструкциях моторов, подразумевающих сжигание сверхобедненного кислородом состава.

Важный факт: технология TBI сегодня практически не распространена, так как она менее экономичная и ненадежная!

Принцип работы электронной системы зажигания

Система начинает свою работу с ее подключения к аккумулятору. За это отвечает контактная группа замка зажигания в большинстве современных автомобилях, а в некоторых моделях, оснащенных бесключевым доступом и кнопкой запуска силового агрегата, она включается автоматически, как только водитель нажимает кнопку «Start». В некоторых современных автомобилях системой зажигания можно управлять через мобильный телефон (удаленный запуск ДВС).

За работу СЗ отвечает несколько элементов. Самым главным из них является датчик положения коленвала, который устанавливается в электронных системах инжекторных моторов. О том, что это такое и как он работает, читайте отдельно. Он подает сигнал, в какой момент поршень первого цилиндра выполнит такт сжатия. Этот импульс идет на блок управления (в старых автомобилях эта функция выполняется прерывателем и распределителем), который активирует соответствующую обмотку катушки, отвечающую за образование тока высокого напряжения.

В момент включения схемы напряжение от аккумуляторной батареи поступает на первичную обмотку КЗ. Но чтобы образовалась искра, нужно обеспечить вращение коленчатого вала – только так датчик положения коленвала сможет сформировать импульс для образования высоковольтного пучка энергии. Самостоятельно коленчатый вал не сможет начать вращаться. Для начала работы мотора используется стартер. Подробно о том, как работает этот механизм, рассказывается отдельно.

Стартер принудительно проворачивает коленчатый вал. Вместе с ним всегда вращается и маховик (о разных модификациях и функциях этой детали читайте здесь). На фланце коленвала сделано небольшое отверстие (точнее, отсутствует несколько зубьев). Рядом с этой деталью установлен ДПКВ, который работает по принципу Холла. По прорези на фланце датчик определяет тот момент, когда поршень первого цилиндра окажется в верхней мертвой точке, выполняя такт сжатия.

Импульсы, которые создает ДПКВ, поступают на ЭБУ. На основании алгоритмов, прошитых в микропроцессоре, он определяет оптимальный момент создания искры в каждом отдельном цилиндре. Далее блок управления посылает импульс на воспламенитель. По умолчанию эта часть системы подает на катушку постоянное напряжение в 12 вольт. Как только от эбу поступает сигнал, транзистор воспламенителя закрывается.

В этот момент подача электричества на первичную обмотку КЗ резко прекращается. Это провоцирует электромагнитную индукцию, благодаря которой во вторичной обмотке образуется ток высокого напряжения (до нескольких десятков тысяч вольт). В зависимости от типа системы этот импульс поступает на электронный распределитель, либо сразу идет из катушки на свечу.

В первом случае в схеме СЗ будут присутствовать высоковольтные провода. Если катушка зажигания установлена непосредственно на свече, то вся электрическая магистраль состоит из обычных проводов, которые используются во всей электроцепи бортовой системы автомобиля.

Как только в свечу попадает электричество, между ее электродами образуется разряд, который и зажигает смесь бензина (или газа в случае использования ГБО) и воздуха. Дальше мотор может работать самостоятельно, и в стартере теперь нет необходимости. Электроника (если используется кнопка запуска) самостоятельно отключает стартер. В более простых схемах водителю в этот момент необходимо отпустить ключ, и подпружиненный механизм переведет контактную группу замка зажигания в положение включенной системы.

Как уже было сказано немного ранее, корректировка угла опережения зажигания производится самим блоком управления. В зависимости от модели автомобиля электронная схема может насчитывать разное количество входных датчиков, по импульсам от которых ЭБУ определяет нагрузку на силовой агрегат, скорость вращения коленчатого и распределительного валов, а также другие параметры мотора. Все эти сигналы обрабатываются микропроцессором и активируются соответствующие алгоритмы.

Каталитический нейтрализатор

Это устройство позволяет сократить в выводимых газах содержание веществ, как окиси углерода и азота, за счет преобразования их в углеводороды. Не управляется ЭБУ, но взаимодействует с центром обработки через датчик, определяющий процент кислорода в выхлопных скоплениях. При избыточной подаче горючего контроллер получает сведения от датчика и корректирует ее.

В нейтрализаторе установлены керамические элементы со встроенными катализаторами:

окислительными (платиновый и палладиевый);
восстановительным родиевым;
селективными;
накопительными.

На заметку: этилированный бензин губителен для работы нейтрализаторов, а заправочные вещества с высоким содержанием серы приведет в негодность элементы накопительной катализации!

2016-02-24 Электронная система зажигания инжекторного двигателя

Известно, что различные газы появляются при сгорании топлива. Они, в свою очередь, давят на поршень, из-за чего в последующем и происходит работа машины. Для того чтобы топливо сжигалось, существует специальная система зажигания. Как таковое горение начинается только после поджигания топлива. Если система работает нормально и исправно, она определит мощность в двигателе, а также то, сколько вредных веществ в газах содержится, и сэкономит топливо.

Каким образом работает система

В тот момент, когда тепловоздушная смесь сжимается при помощи определенного давления на нее, достигаются величины до сорока бар. Сама смесь температурой около пятисот градусов по Цельсию. Однако для того, чтобы произошло возгорание, этого мало. Тут нужно особое воздействие, чтобы процесс горения запустился.

С этим легко справится небольшая искорка, которая должна появиться между обоими электродами (центр и боковые). Однако если мощность искры окажется слишком малой, есть вероятность того, что возгорание все-таки не произойдет. Если смесь стехиометрическая, будет достаточно 0.2 мДж. Для прочих смесей заряд должен быть на порядок выше этого показателя. Не забывайте о необходимости определенного количества смеси тепловоздушной рядом с возникновением искры. Ведь именно от нее во многом зависит, будет ли подожжена остальная смесь, которая залита в цилиндр.

Энергия передается в свечу зажигания, в результате чего создается напряжение. Происходит это благодаря катушке зажигания . То напряжение, которое создается при помощи катушки, значительно больше, чем напряжение от пробы в свече.

Для того чтобы горение топлива было исключительно качественным, следует придерживаться следующего:

необходимо, чтобы хватало длины разряда от искры;
хорошее распыление от смесей;
чтобы смеси были только однородными;
состав в смесях должен быть стехиометрическим.

Но сам процесс зависит не только от этого. Например, также необходимо знать величину, с которой происходит разряд искры, которая возникает между двумя электродами в свече. Когда зазор в искре становится больше, становится лучше и горение топлива. Какой длины должен быть зазор в свече, определяет только производитель. Это должно быть прописано в инструкции.

Существует так называемый УОЗ – угол опережения зажигания, который рассчитан всего на две миллисекунды. Данное время – это период до того, как смесь сгорает до конца. Далее происходит увеличение вращения на коленчатом валу, но то время, за которое сгорает смесь, неизменно. Хотя скорость движений в цилиндре становится только выше. Если поршень отходит от необходимого места, то смесь сгорит в большем объеме. Также будет уменьшаться давление от газов, и в конечном итоге мощность будет снижаться. В том случае, когда нагрузка двигателя становится выше, притом, что частота у вращения не меняется, воспламенение, скорее всего, задержится.

При грамотной работе с двигателем данный момент крайне важен на фоне прочих показателей. От этого зависит то, насколько высока будет его экономичность, а также мощность и степень загрязнения выходящих газов. В некоторых видах двигателей система самостоятельно высчитывает УОЗ, при этом учитывается работа двигателя в тот или иной период времени. Определить угол, с которым опережается зажигание, можно при помощи скорости, с которой вращается коленчатый вал , а также нагрузка на сам двигатель и его работу. Учитывая все перечисленное выше и функции для лучшего УОЗ, возможно выбрать наиболее подходящую систему управления.

Каким образом происходит детонация у двигателя

Детонация может быть особенно опасна для двигателей в том случае, когда сжатие в нем слишком высокое. С чем именно это связано? Например, с тем, что воздушная смесь возгорается самопроизвольно. Если происходит детонация, значит, зажигание произошло слишком рано. Чрезмерно высокая температура вкупе с высоким давлением повреждают детали двигателя и причиняют ему существенный вред. Первым делом страдают поршни, в дальнейшем повреждения переходят к головке рядом с клапанами и прокладке в цилиндрах. Чаще всего необходим полный ремонт в моторе из-за влияния детонации.

Диагностику и ремонт системы зажигания рекомендуется проводить в специализированных автосервисах .

Принцип работы системы зажигания инжекторного двигателя

29 июля, 2018
Время прочтения:
Каждый цилиндр должен получить искру в строго определенное время. На старых моторах для этого использовался коммутатор – трамблер. Он подавал высоковольтный импульс от единственной катушки зажигания на нужную свечу. Поскольку принцип работы узла механический (обыкновенный бегунок с контактами), надежность оставляла желать лучшего.

На современных моторах применяется электронный модуль зажигания. Инжектор синхронизирует момент впрыска топлива с подачей искры. Двигатель работает более слажено, снижается расход топлива, растет экономичность. Есть и обратная сторона медали. Если отремонтировать механическую систему зажигания своими руками мог любой владелец «Жигулей» или «Москвича», то модуль зажигания нового образца требует знания схемы и определенных навыков.

Разумеется, вы можете обращаться в профильный сервис по любому поводу. Но тогда стоимость владения железным конем увеличится. Элементарная проверка модуля зажигания занимает несколько минут вашего времени, для этого необходим лишь тестер. Чаще всего, чтобы починить электронный модуль, надо лишь прозвонить провода и понимать принцип работы прибора.

В качестве примера рассмотрим аналогичный прибор, применяемый на инжекторных автомобилях ВАЗ. Работает модуль по старому доброму принципу: на вход подается питание 12 вольт, на выходных контактах формируется высокое напряжение для искрообразования.

Управление электронное, но принципы работы отличаются от простой безтрамблерной системы зажигания:

Все компоненты находятся в одном корпусе. С одной стороны это удобно – меньше проводов и контактов – ниже вероятность поломки. С другой стороны – если сгорел модуль зажигания, его надо именно ремонтировать, просто заменить вышедший из строя элемент не получится.
Устройство компактное, его удобно разместить в подкапотном пространстве.
Питание модуля зажигания низковольтное, что повышает надежность устройства.
Стоимость готового устройства невысока.
Данный модуль зажигания имеет две катушки. Это способствует живучести прибора – каждый трансформатор нагружен в два раза меньше.

Секрет работы модуля в следующем: используется не четыре, а две катушки на 4 цилиндра. Мастера старой школы называют этот прибор двух искровой бобиной. Попеременное подключение каждой катушки формирует две искры: рабочую и холостую. За счет грамотного распределения по свечам, холостая искра зажигается в тот момент, когда в соответствующем цилиндре нет топливовоздушной смеси.

В результате мы получаем экономию на катушках (как следствие – снижение стоимости), и устойчивые характеристики работы мотора.

Сигнал на искрообразование дает коммутатор (выполняющий роль электронного трамблера). Перед тем, как проверить модуль зажигания, необходимо убедиться в том, что управляющие импульсы приходят на контактные колодки из коммутатора.

Этот блок отвечает за так называемое опережение зажигания, то есть формирует сигнал в нужный момент. Управляющий импульс о положении коленчатого вала выдает датчик Холла, он же синхронизирует работу всей системы.

Электронная система зажигания инжекторного двигателя

Устройство электронной системы зажигания

В электронной системе зажигания инжектора используется принцип статического распределения высокого напряжения, то есть в системе отсутствуют подвижные детали. На инжекторных авто высокое напряжение с катушки зажигания подается в два цилиндра, поршни которых в данный момент движутся к верхней мертвой точке. В одном из цилиндров происходит такт сжатия смеси, во втором — такт выпуска.
Такой принцип распределения высокого напряжения называется «методом холостой искры». На современных инжекторных двигателях устанавливают индивидуальные катушки зажигания на каждый из цилиндров.

Управление углом опережения зажигания

Состав системы зажигания инжекторного двигателя

Модуль зажигания

Высоковольтные провода зажигания

Свечи зажигания

Свеча зажигания: 1 — контакт; 2 — изолятор; 3 — корпус; 4 — электропроводное стекло; 5 — уплотнение; 6 — центральный электрод; 7 — боковой электрод

Датчик положения коленвала (ДПКВ)

Чтобы обеспечить оптимальное управление двигателем, контроллер системы управления должен всегда знать точное положение поршней в цилиндрах двигателя относительно ВМТ. Для этой цели шкив привода генератора дополнили зубчатым венцом. Расчетное количество зубьев на венце 60, при этом два из них отсутствуют. Угловое расстояние между зубьями составляет 6°.

В паре с зубчатым шкивом работает ДПКВ. Воздушный зазор между ДПКВ и зубчатым венцом составляет 0,7—1,1 мм.

Каким образом происходит детонация у двигателя

Диагностику и ремонт системы зажигания рекомендуется проводить в специализированных автосервисах

Работа системы зажигания инжекторного двигателя

Процесс воспламенения топливовоздушной смеси

Когда поршень сжимает топливовоздушную смесь, давление в камере сгорания достигает 20-40 бар, а температура смеси 400 — 600°С. Но чтобы смесь загорелась, т.е. произошел бы процесс горения этого недостаточно и нужно на нее воздействовать. Для этого служит искра, которая возникает между центральным и боковым электродами свечи зажигания. Но если искровой заряд будет маломощным, то возгорание может и не произойти.

Чтобы смесь поджигалась нужен очень мощный разряд. К примеру, для стехиометрической смеси он составляет 0.2 мДж, а для ‘бедной’ или ‘богатой’ смеси он должен быть равным 3.0 мДж. Необходимо, чтобы около искры находилось оптимальное количество топливовоздушной смеси. Именно это количество и поджигает всю оставшуюся смесь в цилиндре, а дальше начинается процесс сгорания топлива.

В системе зажигания автомобиля

присутствует катушка зажигания, которая накапливает энергию и передает ее на свечу зажигания для возникновения напряжения. Особенность катушки зажигания состоит в том, что напряжение, которая она создает, намного превышает величину пробоя в зазоре свечи зажигания. Катушки зажигания способны накапливать энергию в районе 60 — 120 мДж и обеспечивают напряжение равное 25 — 40 кВ.

Условия для качественного горения топлива:

Достаточная продолжительность искрового разряда,
Оптимальное распыление топливовоздушной смеси,
Однородность топливовоздушной смеси,
Стехиометрический состав топливовоздушной смеси.

На процесс горения также влияет величина искрового разряда между электродами свечи зажигания. Увеличение зазора способствует увеличению длины искры, что приводит к более лучшему процессу сгорания топлива. Величину зазора в свечи зажигания

надо выставлять согласно данным производителя мотора.

Угол опережения зажигания (УОЗ). Что это такое?

Три миллисекунды — именно столько проходит между моментом начала воспламенения смеси и ее полным сгоранием.

При повышении частоты вращения коленвала время сгорания остается постоянным, но средняя скорость перемещения поршня возрастает. Это ведет к тому, что когда поршень отходит от ВМТ, сгорание смеси произойдет в большем объеме и давление газов на поршень уменьшиться. Из-за этого упадет мощность двигателя.

Кроме того, при одной и той же частоте вращения коленвала с увеличением нагрузки на двигатель момент воспламенения должен наступать позже. Это объясняется тем, что увеличивается количество горючей смеси, поступающей в цилиндры, и одновременно уменьшается количество примешиваемых к ней остаточных отработавших газов, вследствие чего повышается скорость сгорания. Искра должна возникнуть в тот момент, когда давление сгорания при разных рабочих режимах будет наиболее оптимальным.

Это вызывает необходимость воспламенять рабочую смесь с опережением (до прихода поршня к ВМТ) с таким расчетом, чтобы смесь полностью сгорела к моменту перехода поршнем ВМТ.

Момент зажигания является важным показателем в работе двигателя. От него зависит экономичность мотора, максимальная мощность и содержание вредных веществ в выхлопных газах.

В инжекторных моторах система самостоятельно рассчитывает угол опережения зажигания в зависимости от работы мотора в определенный период. Угол опережения зажигания определяется на основании скорости вращения коленвала, режима работы мотора и нагрузки на двигатель. На основании этих данных система управления двигателем подбирает оптимальный УОЗ.

Детонация двигателя. Что это такое?

Детонация — это непредсказуемые взрыв в моторе, который происходит в неположенное время и может загубить двигатель. Детонация возникает при высокой степени сжатия двигателя и носит опасный характер для мотора. Детонация бывает из-за самопроизвольного сгорания топливовоздушной смеси в камере сгорания.

Детонация свидетельствует о том, что момент зажигания очень ранний. Вследствие могут пострадать детали двигателя из-за повышенной температуры и давления паров. В первую очередь страдают поршни, прокладка головки цилиндров и головка в зоне клапанов. Детонация может приводить к ремонту двигателя.

Детонация мотора можно возникать:

При большой нагрузки на двигатель и повышенных (близким к критическим) оборотов коленчатого вала.
При разгоне. Она слышна как металлический звон и стуки в двигателе (‘стучат пальчики’). Она бывает при повышенной нагрузке, но при малых оборотах мотора. Именно она считается как самая опасная детонация, т.к. ее вовсе не слышно из-за повышенного шума мотора на больших оборотах.
Из-за конструкции двигателя, а также от плохого топлива.

За счет чего он работает?

Инжекторные двигатели работают тактами; каждый такт обеспечивает операцию:

Заполнение горючим цилиндров.
Сжатие его поршнем для сгорания.
Рабочий ход — получение механической энергии путем детонации горючего вещества.
Вывод переработанного сырья в атмосферу.

Признаки неисправности модуля зажигания

Перечень актуален лишь при условии, что остальные системы (свечи, форсунки, датчик положения коленвала, компрессия в цилиндрах, топливная система) исправны, и работают согласно установленным параметрам. Симптом неисправной свечи может не отличаться от банального пропадания контакта между модулем зажигания и высоковольтным кабелем.

Троит двигатель. На самом деле причин множество, но основной виновник – наш модуль. Причем это может быть контактное явление, или поломка радиоэлемента. Явный признак выхода из строя катушки – сбои происходят в двух цилиндрах одновременно. То есть «не горят» свечи либо №№ 1 и 4, либо №№ 2 и 3.
Тяга мотора заметно снизилась. Машина не троит, работает ровно, но разгон в горку или под нагрузкой происходит с ленцой.
При резком ускорении происходит своеобразный провал тяги в двигателе. Как будто не хватает производительности бензонасоса. Если в бензобаке порядок – ищите причину в модуле зажигания.
На холостом ходу плавают обороты (разумеется, при работающем РХХ).

Это интересно: Технические характеристики 4D56 2,5 л/95 л. с.

И разумеется, сигнализация «check engine». Если неисправность зафиксирована модулем ЭБУ, это хорошо для диагностики. Вы можете считать ошибки OBD любым доступным способом:

с помощью кодов электронного одометра (при наличии такой опции);
с помощью бортового компьютера, если в нем заложена функция раскодировки;
любым диагностическим сканером, например – ELM327 в паре со смартфоном.

Если вы распознали коды ошибок, связанные с пропусками зажигания именно в паре свечей, вероятнее всего причина в неисправном модуле зажигания.

Виды, устройство и принцип работы системы зажигания

Система зажигания двигателя – это комплекс устройств, приборов и датчиков, необходимых для его запуска. Ее главной задачей является создание высокого напряжения для формирование искры, воспламеняющей топливовоздушную смесь, в точно определенный момент времени. Это обеспечивает правильный режим работы мотора, а потому от исправности системы зажигания зависит расход топлива, мощность и безопасность движения автомобиля.

Устройство и принцип действия типовой системы зажигания
Виды систем зажигания
Характерные особенности контактной системы
В чем отличия контактно-транзисторной системы зажигания
Принцип работы бесконтактной системы
Электронная и микропроцессорная системы

Устройство и принцип действия типовой системы зажигания

С технической стороны система зажигания входит в комплекс электрооборудования двигателя. Конструктивно она состоит из следующих элементов:

Аккумулятор или другой источник питания. Он подает в сеть низкое напряжение 12 вольт.
Переключатель. При повороте ключа переключатель замыкается и низкое напряжение поступает в накопитель энергии.
Накопитель энергии. Бывает двух видов: индуктивный (катушка зажигания трансформаторного типа, преобразующая низкое напряжение в высокое до 30 тысяч вольт) и емкостной (конденсатор).
Блок управления аккумулированием и распределением энергии. В зависимости от типа системы зажигания это может быть прерыватель, транзисторный коммутатор или ЭБУ (электронный блок управления).
Распределитель. Этот узел может быть механическим или электронным. Он осуществляет снабжение определенных свечей энергией в заданный момент времени.
Провода цепи высокого напряжения. По ним поступает высокое напряжение к электродам свечей.
Свечи зажигания.

Работа системы зажигания основана на следующем принципе: при подаче в сеть низковольтного напряжения, происходит накопление и преобразование энергии, что затем распределяется по свечам, на электродах которых формируется искра, провоцирующая воспламенение топливовоздушной смеси.

Виды систем зажигания

В современном автомобилестроении системы зажигания классифицируют в зависимости от способа управления процессом. При этом выделяют три основных типа схем:

контактная (контактно-транзисторная);
бесконтактная (транзисторная);
электронная (микропроцессорная).

Характерные особенности контактной системы

Исторически контактная система является одной из первых и сегодня ее можно встретить лишь на старых моделях автомобилей. В таких конструкциях формирование высокого напряжения происходит в трансформаторной катушке, а распределение его на свечи реализуется механическим способом – замыканием и размыканием контактов цепи прерывателем-распределителем.

Устройство контактной системы зажигания

Помимо основных элементов, такие системы включают в себя центробежный регулятор опережения зажигания, необходимый для преобразования угла опережения зажигания относительно частоты вращения коленвала. Он представляет собой два груза, воздействующих на мобильную пластину, контактирующую с кулачковым механизмом прерывателя.

Угол опережения зажигания – определенное положение коленвала, при котором осуществляется подача высокого напряжения на свечи. В таком режиме зажигание происходит до момента достижения поршнем верхней мертвой точки, что позволяет обеспечить максимально эффективное сгорание топливовоздушной смеси.

Также в контактных схемах применяется вакуумный регулятор опережения зажигания, изменяющий угол опережения соответственно режиму работы (нагрузке) мотора. Он соединен с полостью, находящейся за дроссельной заслонкой, и при нажатии на педаль газа изменяет угол опережения в зависимости от величины разрежения.

При замыкании контактов низкое напряжение подается на первичную обмотку катушки, где аккумулируется энергия и в момент размыкания контакта происходит формирование высокого напряжения на вторичной обмотке. Затем энергия поступает к распределителю зажигания и далее на соответствующую свечу.

Если нагрузка на силовой агрегат повышается, увеличивается частота вращения вала прерывателя-распределителя, и грузы центробежного регулятора расходятся, изменяя положение пластины. Это способствует более раннему размыканию контактов, что увеличивает угол опережения. При снижении нагрузки на двигатель происходит обратный процесс.

В чем отличия контактно-транзисторной системы зажигания

Следующим поколением системы зажигания стала контактно-транзисторная, предполагающая установку в первичной цепи катушки транзисторного коммутатора. Он позволяет снизить силу тока в обмотке низкого напряжения, что повышает срок эксплуатации контактов.

Контактно-транзисторная система зажигания

За счет установки транзистора напряжение, поступающее на свечи, больше, чем в классической контактной системе на 30%. Зазор между электродами и, как следствие, длина искры при этом также больше, а значит возрастает и площадь контакта с топливовоздушной смесью, что способствует ее полному сгоранию. В контактно-транзисторной системе зажигания прерыватель воздействует не на катушку, а на коммутатор.

При повороте ключа через транзистор начинают проходить два типа токов:

управления;
основной ток первичной обмотки.

Когда контакты размыкаются, ток цепи управления исчезает, а транзистор запирается, препятствуя протеканию тока первичной обмотки. В этот момент магнитное поле формирует высокое напряжение на вторичной обмотке. Для ускорения запирания транзистора в контактной системе зажигания этого типа может устанавливаться импульсный трансформатор.

Принцип работы бесконтактной системы

Эволюционным продолжением транзисторно-контактной системы, является бесконтактное зажигание. В таких конструкциях вместо прерывателя устанавливается специальный датчик импульсов. Это дает возможность увеличить срок службы системы зажигания за счет отсутствия неисправностей, связанных с контактами прерывателя.

Датчик формирует электрические импульсы низкого напряжения. Он бывает трех типов:

Датчик Холла. Конструкция такого датчика включает в себя постоянный магнит, и пластину-полупроводник, оснащенную микросхемой.
Индуктивный. Принцип его работы основан на изменении величины индукции чувствительного элемента в зависимости от величины зазора между датчиком и движущимся пластинчатым ротором, воздействующим на магнитное поле.
Оптический. Он состоит из светодиода, фототранзистора и микросхемы согласования. При попадании света от диода на фототранзистор датчик подает массу (минус питания) на коммутатор. Перекрытие потока света провоцирует исчезновение тока в катушке и способствует дальнейшему формированию искры.

Конструктивно датчик импульсов интегрирован в распределитель и регулируется режимом вращения коленвала двигателя. Прерывание тока в первичной обмотке катушки зажигания бесконтактной системы осуществляется также транзисторным коммутатором, но реагирующим на сигналы датчика.

В момент вращения коленвала датчик посылает импульсы напряжения на коммутатор. Последний, соответственно, формирует импульсы тока в обмотке низкого напряжения катушки. Когда ток не поступает, на вторичной обмотке возникает высокое напряжение, которое передается распределителю и далее по высоковольтным проводам к нужной свече. Изменение угла опережения в бесконтактной системе зажигания также выполняется центробежным и вакуумным регуляторами.

Электронная и микропроцессорная системы

Самой современной системой считается электронная. Она не имеет механических контактов, а потому ее также можно назвать бесконтактной. Электронное зажигание является частью системы управления двигателем.

Электронная система зажигания

Выделяют два типа электронных бесконтактных систем зажигания:

С распределителем. В подобной схеме применяется механический распределитель зажигания, подающий высокое напряжение на заданную свечу.
Прямого зажигания. При такой схеме высокое напряжение поступает к электродам свечи напрямую с катушки.

Помимо базовых элементов электронная система зажигания включает:

Входные датчики. Они регистрируют данные о текущем режиме работы мотора и подают их в виде электронных сигналов блоку управления.
Электронный блок управления. Он выполняет обработку сигналов и передает соответствующие команды на воспламенитель.
Исполнительное устройство, или воспламенитель. Фактически является транзисторной платой, обеспечивающей в открытом режиме поступление напряжения на первичную обмотку, а в закрытом – отсечку и формирование высокого напряжения на вторичной обмотке катушки.

Такие системы могут оснащаться одной общей (в конструкциях с распределителем), индивидуальными (при подаче энергии прямо на свечу) или сдвоенными катушками зажигания.

Разновидностью электронной системы является микропроцессорная. В ней применяется целый комплекс датчиков, сигналы которых обрабатываются ЭБУ. Он рассчитывает оптимальный режим работы системы в заданный момент времени. Преимуществами такой конструкции является снижение расхода топлива и улучшение динамических характеристик автомобиля.

Что такое вариатор? Принцип работы

Что такое вариатор (CVT) и как им пользоваться

История появления вариатора

Устройство вариатора и принцип работы

Разновидности вариаторов

Разница между вариатором и классической АКПП

Достоинства и недостатки

Рекомендации для водителя по эксплуатации CVT

Итоги

Принцип работы вариатора

Вариатор: что это такое и как работает-Топ-3 вариаторных коробок

Как работает вариатор

Разновидности коробок-вариаторов

Немного теории:

Устройство вариаторной коробки передач

Устройство клиновидного ремня

Схема устройства металлического ремня вариатора:

Основные преимущества клиновидных стальных ремней:

Особенности управления коробкой вариатором

Где применяются вариаторы CVT

Коробка вариатор, плюсы и минусы

Устройство тороидального вариатора

Схема устройства и принципа действия тороидального вариатора:

Как работает тороидальный вариатор

Что такое вариатор и как он работает?

История вариатора

Что такое вариатор?

Принцип работы клиноременной КПП

Устройство клиноременной коробки CVT

Что такое тороидальный вариатор?

Несколько слов о масле и фильтрах

Какие ремни используются в клиноременных вариаторах?

Чем отличается управление машиной с коробкой CVT от прочих?

Плюсы и минусы вариатора

Вариатор, робот или автомат: что выбрать?

Что такое вариатор (CVT): типы, конструкция, преимущества и недостатки

Что такое вариатор и чем он отличается от классической АКПП

Устройство вариатора

Виды вариаторов и их принцип работы

Плюсы и минусы вариатора

Электронная система зажигания инжекторного двигателя

Электронная система зажигания инжекторного двигателя

Устройство электронной системы зажигания

Состав системы зажигания инжекторного двигателя

Электронная система зажигания . . . .

Как работает система зажигания инжекторного двигателя?

За счет чего он работает?

Значение электронной системы зажигания

В чём особенности устройства?

Типы электронной системы зажигания

Форсунки

Принцип работы электронной системы зажигания

Каталитический нейтрализатор

2016-02-24 Электронная система зажигания инжекторного двигателя

Каким образом работает система

Каким образом происходит детонация у двигателя

Принцип работы системы зажигания инжекторного двигателя

Электронная система зажигания инжекторного двигателя

Устройство электронной системы зажигания

Управление углом опережения зажигания

Состав системы зажигания инжекторного двигателя

Модуль зажигания

Высоковольтные провода зажигания

Свечи зажигания

Датчик положения коленвала (ДПКВ)

Каким образом происходит детонация у двигателя

Работа системы зажигания инжекторного двигателя

Процесс воспламенения топливовоздушной смеси

Угол опережения зажигания (УОЗ). Что это такое?

Детонация двигателя. Что это такое?

За счет чего он работает?

Признаки неисправности модуля зажигания

Виды, устройство и принцип работы системы зажигания

Устройство и принцип действия типовой системы зажигания

Виды систем зажигания

Характерные особенности контактной системы

В чем отличия контактно-транзисторной системы зажигания

Принцип работы бесконтактной системы

Электронная и микропроцессорная системы

Похожие записи: