Контактная система зажигания
Сжатая рабочая смесь в цилиндре двигателя зажигается
электрическим разрядом — искрой, образующейся между
электродами свечи зажигания.
Для образования электрического разряда в условиях сжатой
рабочей смеси необходимо напряжение не менее 12—
16 кВ.
Преобразование тока низкого напряжения в ток высокого
напряжения и распределение его по цилиндрам двигателя
осуществляется приборами батарейного зажигания. Система
батарейного зажигания состоит из источников тока низкого
напряжения, катушки зажигания, прерывателя распределителя,
конденсатора, свечей зажигания, включателя зажигания
и проводов низкого и высокого напряжений. В системе батарейного зажигания имеется две
цепи — низкого и высокого напряжения.
Цепь низкого напряжения питается от аккумуляторной
батареи или генератора. В эту цепь кроме источников тока
последовательно включены включатель зажигания, первичная
обмотка катушки зажигания с добавочным резистором и
прерыватель.
Цепь высокого напряжения состоит из вторичной обмотки
катушки зажигания, распределителя, проводов высокого
напряжения, свечей зажигания.
Образование тока высокого напряжения в катушке зажигания
основано на принципе взаимоиндукции. При включенном
выключателе зажигания и сомкнутых контактах прерывателя
ток от аккумуляторной батареи или генератора
поступает на первичную обмотку катушки зажигания, вследствие
чего вокруг нее образуется магнитное поле. При размыкании контактов прерывателя ток в первичной обмотке
катушки зажигания и магнитный поток вокруг нее исчезают.
Исчезающий магнитный поток пересекает витки вторичной
и первичной обмоток катушки зажигания и в каждом
из них возникает небольшая ЭДС. Благодаря большому
числу витков вторичной обмотки, последовательно соединенных
между собой, общее напряжение на ее концах
достигает 20...24 кВ.
От катушки зажигания через провод высокого напряжения,
распределитель и провода ток высокого напряжения
поступает к свечам зажигания, в результате чего между электродами
свечей возникает искровой разряд, зажигающий
рабочую смесь.
ЭДС самоиндукции, возникающая в первичной обмотке катушки зажигания, достигает 200...300 В, что вызывает замедление
исчезновения магнитного потока и появление самой
искры между контактами прерывателя. Для предотвращения
этого явления параллельно контактам прерывателя
установлен конденсатор.
Катушка зажигания служит для преобразования тока
низкого напряжения в ток высокого напряжения (с 12 В до
20-24 кВ). Она состоит из следующих основных частей: сердечника, первичной обмотки из 250...400 витков
толстого изолированного медного провода диаметром
0,8 мм, картонной трубки, вторичной обмотки из 19...25 тыс.
витков тонкого провода диаметром 0,1 мм, железного корпуса
с магнитопроводами, карболитовой крышки, клемм и добавочного резистора. Вторичная обмотка расположена под
первичной и отделена от нее слоем изоляции. Концы первичной
обмотки выведены на клеммы карболитовой крышки.
Один конец вторичной обмотки соединен с первичной
обмоткой, а второй выведен на центральную клемму карболитовой
крышки.
Сердечник изготовляют из отдельных изолированных
друг от друга полосок трансформаторной стали, чтобы уменьшить
образование вихревых токов. Нижний конец сердечника
установлен в фарфоровый изолятор. Внутри катушка зажигания
заполнена трансформаторным маслом.
Добавочный резистор состоит из спирали, керамических
гнезд и двух шин. Сопротивление колеблется от 0,7 до 20 Ом.
Один конец резистора соединен шиной с клеммой ВК, а другой
— с ВКБ.
При малой частоте вращения коленчатого вала двигателя
контакты прерывателя продолжительное время находятся
в замкнутом состоянии, сила тока в первичной цепи возрастает,
резистор нагревается, увеличивается сопротивление
в цепи, в катушку зажигания поступает ток небольшой силы,
этим она предохраняется от перегрева.
Когда частота вращения коленчатого вала двигателя увеличивается,
время сомкнутого состояния контактов уменьшается,
сила тока в первичной цепи уменьшается, нагрев и
сопротивление добавочного резистора уменьшаются, что
препятствует понижению напряжения во вторичной цепи.
При включении стартера резистор закорачивается и пуск
двигателя облегчается.
Прерыватель-распределитель. Образование тока высокого
напряжения и распределение его по цилиндрам двигателя
для своевременного воспламенения рабочей смеси должно
соответствовать порядку работы цилиндров.
Чтобы индуктировать ток высокого напряжения во вторичной
обмотке катушки зажигания, необходимо периодически
размыкать первичную цепь батарейного зажигания, что
и выполняет прерыватель. Для распределения тока высокого
напряжения по цилиндрам соответственно порядку работы
двигателя служит распределитель. Оба эти прибора объединены
в один — прерыватель-распределитель.
Прерыватель установлен на двигателе и приводится
в действие от распределительного вала. Основными
частями прерывателя являются корпус, приводной вал. Подвижный
диск (на котором размещены изолированный рычажок
с контактом и неподвижная стойка с контактом), неподвижный
диск, центробежный и вакуумный регуляторы опережения,
октан-корректор и кулачок с выступами по числу
цилиндров. Кулачок соединен с приводным валиком через
центробежный регулятор. Контакты прерывателя наплавлены
тугоплавким металлом — вольфрамом. Рычажок прерывателя
закреплен на диске шарнирно и своим контактом прижимается
к неподвижному контакту пружиной. Вращающийся
приводной валик кулачками нажимает на текстолитовый
выступ рычажка прерывателя и за один оборот разомкнет, а
пружина сомкнет контакты столько раз, сколько имеется
выступов на кулачке.
Размыкание первичной цепи катушки зажигания вызывает
исчезновение магнитного потока, пересекающего не
только витки вторичной обмотки, а и первичной, вследствие
чего в них индуктируется ток самоиндукции напряжением
200...300 В. Этот ток, замедляя исчезновение тока в первичной
цепи, приводит к уменьшению ЭДС во вторичной цепи.
Ток самоиндукции также приводит к интенсивному искрению
между контактами прерывателя и их разрушению. Чтобы
предотвратить вредное воздействие ЭДС самоиндукции,
применяют конденсатор. Конденсатор включен параллельно
контактам прерывателя и в момент проявления ЭДС самоиндукции
заряжается, не допуская искрения на контактах.
Кроме того, заряженный конденсатор, разряжаясь в
обратном направлении, приводит к быстрому исчезновению
тока в первичной цепи, а следовательно, и магнитного потока, благодаря чему напряжение во вторичной цепи повышается.
Конденсатор состоит из лакированной бумаги,
на которую нанесен тонкий слой цинка и олова. Эта бумага
является обкладкой конденсатора и свернута в рулон.
К торцам рулона припаивается по одному гибкому проводнику.
Рулон обернут кабельной бумагой и пропитан маслом.
Крепится конденсатор на корпусе снаружи или на подвижном
диске прерывателя.
Емкость конденсатора 0,17...0,2 мкФ. Конденсаторы из
металлизированной бумаги обладают способностью самовосстанавливаться
при пробое диэлектрика за счет заполнения
отверстия маслом.
Большое влияние на работу батарейного зажигания оказывает
зазор между контактами прерывателя. Нормальная
работа батарейного зажигания будет при зазоре между контактами
прерывателя в пределах 0,35...0,45 мм.
Если зазор будет большим, то время замкнутого состояния
контактов уменьшится и сила тока в первичной обмотке
катушки зажигания не успеет возрасти до требуемого
значения и, как следствие этого, ЭДС вторичной цепи
не будет достаточной. Кроме того, при большой частоте
вращения коленчатого вала будут возникать перебои в работе
двигателя.
При малом зазоре происходит сильное искрение между
контактами, их обгорание и, как следствие, перебои на всех
режимах работы двигателя. Зазор между контактами прерывателя
регулируют перемещением пластины со стойкой неподвижного
контакта и при помощи эксцентрика, отвернув
предварительно стопорный винт (рис. 123). После регулировки
стопорный винт нужно завернуть. Замеряют зазор при
полностью разомкнутых контактах пластинчатым щупом.
Распределитель установлен сверху на корпусе прерывателя
и состоит из ротора и крышки. Ротор изготовлен
в виде грибка из карболита, сверху в него вмонтирована
контактная пластина. Крепится ротор на выступе кулачка.
Крышка распределителя изготовлена также из карболита.
На наружной ее части по окружности выполнены гнезда
по числу цилиндров, в которые вставляются провода, присоединяемые
к свечам зажигания. В крышке размещено центральное гнездо для крепления провода высокого напряжения
от катушки зажигания. Внутри, против каждого гнезда,
расположены боковые контакты, а в центре — угольный контакт
с пружиной для соединения центрального гнезда с пластиной
ротора.
Крепится крышка на корпусе прерывателя двумя пружинными
защелками. Ротор, вращающийся вместе с кулачком,
соединяет поочередно центральный контакт с боковыми
контактами, замыкая цепь высокого напряжения через
свечи тех цилиндров, где в данный момент должно происходить
воспламенение рабочей смеси.
Свечи зажигания. Электрический разряд — искра — образуется
в цилиндре между электродами свечи зажигания.
Свеча состоит из центрального электрода с изолятором
(сердечник свечи) и стального корпуса, в котором
он крепится. Корпус имеет нарезную ввернутую часть, которой
свеча ввернута в нарезное отверстие головки цилиндров
двигателя, в нижней части корпуса имеется один боковой
электрод. В верхней части корпус свечи зажигания имеет
грани под ключ. Центральный электрод с изолятором завальцован
в корпусе свечи. Для уплотнения между кромками
корпуса и буртиком изолятора проложены уплотняющие
прокладки. На центральном электроде сверху установлен
наконечник для крепления провода высокого напряжения.
Для обеспечения нормальных условий работы свечи зажигания
необходимо, чтобы температура нижней части изолятора
была в пределах 500.. .600°С, при которой сгорает нагар
и очищается свеча.
Тепловая характеристика свечи зажигания зависит от
длины нижней части изолятора и условий его охлаждения.
Чрезмерный нагрев свечи приводит к калильному зажиганию
и разрушению изолятора, а переохлаждение — к забрызгиванию
электродов свечи маслом и нагару.
Выбирают свечи зажигания для двигателя по их обозначениям,
где указаны диаметр нарезной части, длина нижней части изолятора и материал изолятора. Диаметр нарезной
части обозначается буквами . и А, где . соответствует диаметру
18 мм и А — 14 мм. Цифрой обозначено калильное
число. Длина резьбовой части обозначается буквами . —
11 мм, Д — 19 мм. Если буквы нет, то длина ввернутой части
равна 12 мм. Буква «В» обозначает, что выступает нижняя
часть изолятора, а «Т» — что герметизация изолятора
выполнена термоцементом.
На двигателях автомобилей ГАЗ-53-12 и ЗИЛ-130 устанавливают
свечи All , где буква А обозначает, что диаметр резьбы 14 мм, цифра 11 указывает калильное число, длина
ввертной части корпуса — 12 мм. Большое влияние на работу
свечи зажигания оказывает зазор между центральным и
боковым электродами. Заводы рекомендуют зазоры
0,85...1,00 мм. Уменьшение зазора против нормы вызывает
обильное нагарообразование на электродах свечи зажигания
и перебои в ее работе. При большем зазоре из-за повышения
сопротивления ухудшаются условия искрообразования, отчего
также будут возникать перебои в работе двигателя. Регулируют
зазор подгибанием бокового электрода, а его размер
проверяют круглым щупом. Центральный
электрод подгибать нельзя, так как разрушается керамическая
изоляция и свеча зажигания отказывает в работе.
Выключатель зажигания. Включение и выключение приборов
батарейного зажигания и других потребителей электрического
тока осуществляется при помощи выключателя
зажигания. Он состоит из двух частей: замка с ключом и
электрического выключателя. Замок состоит из корпуса,
цилиндра, пружины и поводка. В задней части корпуса замка
расположен выключатель, состоящий из контактной пластины
с тремя выступами и панели с тремя контактными
винтами.
В автомобилях ЗИЛ-130 и ..3-53-12 ключ имеет три
положения: первое (головка ключа расположена вертикально)
— зажигание выключено; второе (поворот ключа по часовой
стрелке) — зажигание включено; третье (поворот ключа
до отказа) — включены зажигание и стартер. Во всех случаях
вместе с зажиганием включаются контрольно-измерительные
приборы.