Принцип роботи комутатора. Де знаходиться комутатор. Що таке комутатор в автомобілі

Комутатори - це промислові пристрої, які можуть розташовуватися окремо або бути складовою частиною якої-небудь електронної системи.

Принцип роботи комутатора полягає у виборі потрібної електричного кола і підключення її до вхідного ланцюга.

Сучасні комутатори бувають одно-, дво- або багатоканальними і мають також аварійний режим роботи. Багатоканальність забезпечує більшу надійність і стабільність роботи тієї системи, куди підключено комутатор. Фото одного з пристроїв даного виду представлено нижче.

В авто і мототехніки комутатор являє собою своєрідний мікрокомп`ютер, що виробляє і подає струмовий імпульс на котушку запалювання (на свічку, яка підпалює паливо в моторі).

У комп`ютерних мережах також існують комутуючі пристрої, наприклад, ethernet. Принцип роботи комутатора ethernet полягає в тому, що, коли приходить пакет для певного адреси, він знаходить його порт і пересилає пакет саме одному цьому користувачеві. У той час як інші пристрої передають інформацію на всі порти.

Для чого призначений комутатор

Ці прилади широко використовуються в різних галузях, а також встановлюються на транспортні засоби у якості перерозподілювачі, вимикачів або перемикачів.

Принцип дії комутатора такий же, що і у електронних, електромеханічних, а також електронно-променевих приладів.

Призначення комутатори полягає в тому, щоб керувати струмами котушки запалювання, спираючись на сигнали Синхронізаційні датчика.

У транспортному засобі ланцюг, де знаходиться комутатор, виконує функцію тестувальника вузлів систем запалювання, автоматичним шляхом під час перемикання паливної системи з бензину на газ регулює кут випередження запалювання і багато іншого.

Трохи історії

У системі запалювання перших автомобілів застосовувалася опція батарейного запалювання, що функціонувала за принципом самоіндукції. Ця схема роботи прижилася в авто на дуже тривалий термін, поки не були створені нові елементи. Вони дали можливість удосконалити пристрій і при цьому зберегти сам принцип роботи комутатора.

Наступним кроком у розвитку даного приладу стало створення його електронного аналога з використанням ключів на основі транзисторів для автоуправління струмом, що протікає в котушці запалювання. Функціонування за принципом ЕМІ залишилося, а за допомогою ключів зменшувалася навантаження, що додається до контактним групам переривника, і збільшувався струм, що протікав через обмотку котушки.

Введення такого технічного нововведення дало наступні результати:

• стійкість функціонування блоку запалювання була значно підвищена;
• вдалося забезпечити безперебійне його роботу при збільшених оборотах двигуна на високих швидкостях пересування;
• була підвищена ступінь стиснення.

Далее у складі комутаторів стали застосовувати:

• тиристорні схеми;
• транзисторні елементи;
• датчики без контакту;
• гібридні схеми.

Застосування даних деталей у вузлах комутаторів помітно підвищило якість роботи авто і зробило можливим відмова від використання батарейного запалювання.

Те, що в системи керування автомобілем був введений електронний комутатор, дозволило з часом зробити заміну контактного переривника напруги на безконтактний датчик. Першим таким пристроєм був комутатор ВАЗ, запалювання якого засноване на застосуванні датчика Холла.

Наступним кроком стало створення багатоканальних пристроїв, а потім і установка окремої системи, що складається з комутатора і котушки, виконаних на кожній свічці. Це дало свої переваги:

• стала вироблятися більш потужна іскра;
• вдалося зменшити, а потім і ліквідувати втрати в трамблере;
• вийшло домогтися стабільного ходу на холостих обертах;
• помітно снився витрата пального;
• при низьких температурах покращився запуск двигуна.

Функціонування пристрою

Принцип роботи комутатора полягає в тому, щоб максимально швидко коммутировать ланцюг з датчиками обертання і управляти струмами в котушці запалювання.

Справа в тому, що сигнали, що надходять від датчиків обертання, є слабкими, або аналоговими і незручними у використанні. Тому для застосування в системі управління їх потрібно не тільки сформувати, а ще й посилити, а потім передати первинній обмотці котушки, що дозволяє здійснювати високошвидкісну комутацію.

Багатоканальні пристрої здатні виробляти управління і комутацію відразу декількох котушок запалювання.

Місце розташування

Конструктивно комутатор може поєднуватися з електронним блоком управління двигуна, при цьому керуючі сигнали з нього надходять відразу на котушку запалювання.

Якщо конструкція така, що пристрій розташований окремо, то воно може встановлюватися:

• на розподільнику запалювання, як у ВАЗа;
• в безпосередній близькості від котушки запалювання;
• окремо на поверхні з металу для здійснення тепловідводу, наприклад, на крилі або перегородки під капотом, як у "Форда";
• біля електронного блоку управління та інше.

Наприклад, комутатор "Ауді" розташовується під вітровим склом у відсіку двигуна в кожусі з водонепроникного матеріалу. Там же є роз`єми для діагностичних пристроїв.

Типи комутаторів

З усього розмаїття даного виду приладів для авто і мототехніки призначені наступні:

• пристрій, який має високовольтний вбудований генератор - DC CDI;
• комутатор, що працює тільки в присутності додаткового джерела високої напруги - AC CDI;
• котушка-комутатор.

Комутатори DC-типу є самими застосовуваними через легкого підключення, вони мають на корпусі лише чотири контакту: датчик Холла, мінус, плюс, котушка запалювання.

Дані прилади мають широкий модельний ряд:

• без обмежувача максимального числа обертів або з ним;
• з можливістю змінювати фази випередження запалювання;
• для різних потреб - наявність додаткових контактних груп.

Комутатори АС-типу відрізняються від перших тим, що їм не потрібно постійне наявність напруги, підключаються вони дещо складніше. Також вони мають дуже маленькі розміри і, отже, більш просту конструкцію. У силу цього вони не володіють обмежувачем максимального числа обертів, що знижує безпеку використання техніки.

Комутатори-котушки являють собою найцікавіший, слабоізученной і малопоширений вид. Вони поєднують у собі котушку запалювання і коммутирующий елемент, а також не оснащені датчиком Холла.

Принцип їх дії полягає в перериванні струму, який протікає через високовольтний трансформатор з низьковольтної намотуванням-котушкою. Само переривання здійснюється контактним вимикачем, що приводиться в дію за допомогою вала розподільника запалювання.

Система з механічним переривником має такі недоліки:

1. Через занадто високого струму, що протікає в первинній обмотці котушки, в переривнику часто виробляється іскра, яка призводить до псування контактів: вони оплавляються і обгорають.
2. У холодну і сире пору року контакти піддаються електрохімічної ерозії.
3. Високий струм в контактах переривника призводить до того, що тривалість розряду іскри запалювання є короткочасною, це призводить до неякісного підпалювання палива і нестабільної роботи двигуна на низьких оборотах. Отже, потрібні витрати на збагачену суміш.

Усунення цих недоліків стало можливим з появою високовольтних транзисторів високої потужності і створенням безконтактних систем електронного запалювання.

Деякі водії намагаються поліпшити технічні характеристики транспортного засобу шляхом заміни контактної системи запалювання безконтактної від нової моделі. Це витратно і трудомістким, адже потрібно поміняти систему запалювання повністю і придбати електронний комутатор. Крім того, не завжди вдається знайти підходящий до старого новий варіант комутації запалювання.

Незважаючи на це, навіть якщо між котушкою запалювання і контактним переривником підключити простий комутатор на потужному транзисторі, можна помітно підвищити якість системи контактного запалювання автомобіля:

• перестануть оплавлятися контакти переривника через зменшення струму;
• тривалість заряду іскри збільшиться приблизно вдвічі, що викличе краще підпалювання пального;
• систему завжди можна повернути до первісного варіанта простий перекомутацію дроти в разі поломки комутатора на транзисторі.

Види комутаторів

Розрізняють такі види:

• стандартний (стоковий);
• спорт;
• з можливістю зміни фаз випередження запалювання.

Стандартний, ще званий стоковим, комутатор монтується заводом-виробником, тому він розрахований на параметри тієї техніки, куди проводиться установка. Це, у свою чергу, дає гарантії того, що двигун буде працювати надійно, економічно і довго. Часто такі комутатори забезпечені обмежувачами числа обертів, які не тільки можуть врятувати життя водієві, але і зберегти довговічність агрегатів і вузлів техніки.

Спорт-комутатор призначений для того, щоб підвищити верхню межу оборотів двигуна. Встановлюється він замість стандартного за бажанням водія. Але виробляти таку заміну повинні тільки фахівці, так як разом з цим пристроєм необхідно замінити ще деякі деталі. Якщо цього не зробити або зробити невміло, вузли техніки працюватимуть неправильно аж до швидкого виходу з ладу мотора.

Крім цього, навіть професійна заміна стандартного комутатора на спорт додає істотний ризик аварії, якщо транспортним засобом управляє недосвідчений водій. Тому виробляти такі дії потрібно вкрай обережно, усвідомлюючи майбутній ризик, особливо встановлюючи такий комутатор на скутер. Власне, обережність потрібна завжди.

Принцип роботи комутатора із зміною фази випередження запалювання полягає в тому, що він компенсує відсутню потужність в тих зонах оборотів, де це необхідно, і вирівнює криву графіка крутного моменту. Цим забезпечується виграш в розгоні у порівнянні зі стандартними комутаторами і рівномірна динаміка роботи двигуна на різних оборотах.

Які бувають несправності

Ознаками того, що в системі запалювання відбувається збій або присутній несправність, є такі стани:

• відсутня іскра на свічках, двигун не запускається;
• двигун запускається, але через короткий час глухне;
• робота двигуна автомашини відбувається зі збоями, нерівномірно і приходить в нормальний режим при заміні на запасний справний комутатор.

Зазвичай збої в роботі електричної частини зустрічаються наступних видів:

• коротке замикання в результаті перевантаження однієї або обох первинних обмоток котушки запалювання;
• збій у роботі високовольтної системи.

Як перевірити роботу

Для того щоб перевірити працездатність пристрою, існує кілька популярних способів. Зокрема, для цього необхідно:

• найпростіший метод на початковому етапі - замінити прилад на свідомо працюючий і порівняти результат;
• перевірити, чи подається напруга живлення на висновки приладу. Зробити це потрібно двома способами: вольтметром і навантаженням;
• за допомогою осцилограми перевірити правильність форми вхідного сигналу, що подається на комутатор;
• тим же методом перевірити форму вихідного сигналу;
• якщо приладова панель в автомобілі оснащена вольтметром, то перевірку можна провести візуально, стежачи за його шкалою. Для цього включається запалювання, в цей момент номінальне значення на індикаторі повинно дорівнювати приблизно 12В, і комутатор деякий час добирає на себе напругу. Після того як запалювання буде включено, стрілка на короткий час завмирає, а потім рухається ще близько міліметра вправо і зупиняється. Порушення цієї послідовності свідчить про збій в роботі комутатора;
• також для перевірки роботи запалювання можна використовувати контрольну - звичайну автомобільну - лампочку. Один її контакт під`єднується до навантаження, а другий - на вихід котушки, що з`єднаний з комутаторної клемою. При справному комутаторі при включенні запалення лампочка буде блимати і з часом засвітиться більш яскраво;
• також для контролю запалювання, якщо збій не пов`язаний з комутатором, потрібно перевірити дроти, контакти і роз`єми, а також оглянути датчик Холла.

Важливо не забувати, що комутатори, застосовувані з генераторними датчиками, не можна використовувати в тих системах, що містять датчик Холла. Те ж і навпаки.

Як ремонтують комутатор

Цей пристрій відіграє важливу роль в системі запалювання автомобіля. Принцип роботи комутатора такий, що при виході його з ладу завести двигун машини не вийде.

Однак ремонт в більшості випадків неможливий, і прилад підлягає заміні, тому не зайвим буде мати водієві при собі запасне справне пристрій.

Комутатор на скутер

Як правило, в китайських і в більшості японських скутерів використовується система запалювання на основі конденсаторів. Функція конденсатора полягає в тому, що після запуску мотора в ньому накопичується енергія, і при досягненні необхідного напруги струм надходить через тиристор в котушку, де перетворюється в силу, превищающую вхідну в 60-200 разів, що і призводить до запуску двигуна скутера.

Типовим представником пристрої для скутера, що містить в собі накопичує напругу конденсатор, є комутатор "Хонда" Dio AF 34. Перевага таких приладів в тому, що іскра виробляється завжди однієї і тієї ж потужності, що призводить до стабільності процес запуску двигуна.

Але через те, що багато скутери систему запалювання містять конструктивно в загальній схемі електропостачання, то в разі її короткого замикання або перевантаження комутатор виходить з ладу перша. Тому є сенс при придбанні скутера звернути увагу на ті моделі, де підключення комутатора і блок запалювання змонтовані самостійної електричної ланцюгом. Ризик поломки в цьому випадку помітно знизиться.