СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ
На автомобильных карбюраторных двигателях применяют:
• контактную (батарейную) систему зажигания;
• контактно-транзисторную систему зажигания;
• бесконтактную систему зажигания.
Контактная система зажигания состоит из:
• аккумуляторной батареи;
• генератора;
• катушки зажигания;
• прерывателя-распределителя;
• искровых свечей зажигания;
• выключателя зажигания;
• проводов высокого и низкого напряжения.
При включенном выключателе зажигания и сомкнутых
контактах прерывателя ток от аккумуляторной батареи или
генератора поступает на первичную обмотку катушки зажигания,
в результате чего образуется магнитное поле. При
размыкании контактов прерывателя ток в первичной обмотке
исчезает, исчезает и магнитное поле вокруг нее. Исчезающий
магнитный поток пересекает витки вторичной и первичной
обмоток, вызывая возникновение в каждом из витков
электродвижущей силы (ЭДС). Ввиду большого количества
витков вторичной обмотки, соединенных последовательно
между собой, общее напряжение на ее концах достигает
20 — 24 кВ. ЭДС вторичной обмотки будет тем выше,
чем больше скорость исчезновения магнитного потока. От
катушки зажигания по проводам высокого напряжения через
распределитель ток высокого напряжения поступает к
искровым свечам зажигания. В результате между электродами
свечей возникает искровой разряд, воспламеняющий
рабочую смесь.
Рассмотренная система зажигания отличается простотой.
Однако она имеет ряд существенных недостатков:
• сила тока низкого напряжения зависит от частоты вращения
коленчатого вала двигателя;
• через контакты прерывателя проходит ток значительной
силы, вызывающий большой электрокоррозионный
износ контактов;
• ненадежное воспламенение рабочей смеси в двигателях
с более высокой степенью сжатия, частотой вращения
коленчатого вала и большим количеством цилиндров.
Поэтому на современных автомобилях более широкое
применение находит контактно-транзисторная система
зажигания, имеющая ряд преимуществ:
• увеличение напряжения на вторичной обмотке катушки
зажигания;
• увеличение силы и длительности искрового разряда;
• устранение электрокоррозионного износа контактов
прерывателя;
• повышение срока службы свечей зажигания.
При включенном выключателе зажигания после замыкания
контактов прерывателя транзистор открывается, так
как потенциал его базы становится ниже потенциала эмиттера,
и по первичной обмотке катушки зажигания будет протекать
ток.
В момент размыкания контактов прерывателя транзистор
запирается. Ток в цепи первичной обмотки резко уменьшается,
вызывая создание высокого напряжения во вторичной
обмотке катушки зажигания, импульсы которого
направляются к свечам зажигания распределителем.
Отечественная промышленность освоила выпуск бесконтактной
системы зажигания, включающей в себя:
• катушку зажигания;
• свечи зажигания;
• провода высокого и низкого напряжения;
• электронный коммутатор;
• датчик-распределитель;
• выключатель зажигания;
• источник тока.
Электронно-механическое устройство датчика-распределителя
при включенном зажигании и работающем двигателе
выдает импульсы напряжения на электронный коммутатор,
который преобразует их в прерывистые импульсы тока
в первичной обмотке катушки зажигания. В момент прерывания
импульса тока в первичной обмотке во вторичной обмотке
индуктируется ток высокого напряжения. Ток высокого
напряжения от катушки зажигания по проводу подается
на центральную клемму крышки распределителя и далее
через угольный контакт, токоразносную пластину ротора,
боковые клеммы подается на свечи зажигания и искровым
разрядом воспламеняет рабочую смесь в цилиндрах двигателя.
Преимущества бесконтактной системы зажигания:
• повышение надежности ввиду отсутствия подвижных
контактов и необходимости систематической их зачистки
и регулировки зазоров;
• отсутствие влияния вибрации и биения ротора-распределителя
на равномерность момента искрообразования;
• повышение надежности пуска и работы двигателя при
разгонах автомобиля благодаря более высокой энергии
электрического разряда, обеспечивающего надежное
воспламенение рабочей смеси в цилиндрах двигателя
независимо от частоты вращения коленчатого
вала;
• упрощение технического обслуживания системы зажигания.
Момент зажигания рабочей смеси. Сгорание рабочей
смеси в камере сгорания цилиндра двигателя происходит в
течение определенного времени. Угол поворота коленчатого
вала двигателя от момента появления искрового разряда в
свече до положения, при котором поршень находится в ВМТ
называется углом опережения зажигания.
При раннем зажигании (большой угол опережения зажигания)
происходит резкое возрастание давления, препятствующее
движению поршня, что приводит к снижению
мощности и экономичности двигателя, перегреву и появлению
детонационных стуков. Увеличивается токсичность отработавших
газов. В режиме холостого хода двигатель работает
неустойчиво.
При позднем зажигании (малый угол опережения зажигания)
воспламенение рабочей смеси происходит при движении
поршня уже после ВМТ. Давление газов не может
достигнуть необходимой величины, что вызывает снижение
мощности и экономичности двигателя. Температура отработавших
газов повышенная, наблюдается перегрев двигателя.
Временной отрезок, приходящийся в рабочем такте двигателя
на сгорание рабочей смеси, уменьшается с увеличением
частоты вращения коленчатого вала. А скорость сгорания
смеси меняется несущественно. Поэтому с увеличением
частоты вращения коленчатого вала необходимо увеличивать
и угол опережения зажигания. При постоянной величине
частоты вращения коленчатого вала и с увеличением нагрузки
двигателя уменьшается количество остаточных газов в
камере сгорания и скорость сгорания рабочей смеси увеличивается,
что вызывает необходимость уменьшения угла
опережения зажигания.
Из этого следует, что угол опережения зажигания должен
регулироваться автоматически с учетом скоростного и
нагрузочного режимов двигателя.
Устройства облегчения пуска двигателя. К ним относятся:
• пусковые жидкости «Арктика», «Холод-40»;
• свечи накаливания для дизельных двигателей;
• электрофакельные подогреватели воздуха;
• электроподогрев аккумуляторных батарей;
• предпусковые подогреватели.
Электрофакельный подогреватель воздуха служит для
пуска холодных дизельных двигателей при температуре воздуха
до –25°С при использовании зимних масел и до –18°С
при использовании обычных масел. Принцип действия электрофакельного
подогревателя воздуха основан на испарении
топлива в штифтовых свечах накаливания и воспламенения
паров топлива в смеси с воздухом. Возникающий при этом
факел подогревает поступающий в цилиндры двигателя воздух,
что облегчает пуск двигателя при низких температурах
воздуха.
Подогрев аккумуляторных батарей может быть внутренним,
когда в электролит помещается нагреватель мощностью
600 Вт. Разогрев электролита позволяет за короткое время
при низких температурах воздуха улучшить характеристики
аккумуляторных батарей. Для наружного разогрева
применяют контейнеры, подогреваемые теплым воздухом
или электрической спиралью, помещенной в оболочку, которой
укрыта аккумуляторная батарея.
Предпусковой подогреватель позволяет осуществить
предпусковой разогрев двигателя при температурах воздуха
до –60°С за счет разогрева охлаждающей жидкости системы
охлаждения. Время разогрева охлаждающей жидкости,
пуск и прогрев двигателя в режиме холостого хода с
применением пускового подогрева и подогревателя аккумуляторной
батареи при температуре воздуха –60°С не должно
превышать 45 минут. Ток, потребляемый пусковым
подогревателем от аккумуляторной батареи в режиме подогрева,
30—40 А.