Устройство и работа системы зажигания

Рабочая смесь в цилиндрах двигателя воспламеняется электрической искрой, которая проскакивает между электродами свечи зажигания. В связи с тем что воздушный промежуток между электродами свечи оказывает большое электрическое сопротивление, необходимо высокое напряжение, чтобы вызвать искровой разряд. Искровые разряды в цилиндрах должны появляться при определенном положении поршней и клапанов в цилиндрах и чередоваться в соответствии с установленным порядком работы двигателя. Эти требования обеспечиваются системой зажигания, состоящей (рис. 51) из источников тока (аккумуляторная батарея, генератор), катушки зажигания 8, прерывателя 6, распределителя 4, конденсатора 5, свечей зажигания 2, выключателя (замка) зажигания 10, проводов высокого 3 и низкого 13 напряжения.




Катушка зажигания (рис. 52) служит для преобразования тока низкого напряжения (поступающего от аккумуляторной батареи или генератора) в ток высокого напряжения. Она состоит из: сердечника 3 с надетой на него изолирующей втулкой 8, на который наматываются вторичная 4 и поверх нее первичная 5 обмотки, изолятора 7, карболитовой крышки 2 с клеммами и корпуса с магнитопроводом 6. Снаружи на корпусе катушки устанавливают дополнительное сопротивление 1 (двигатели «Москвич» и ЗАЗ), включенное последовательно с первичной обмоткой и уменьшающее ее нагрев при работе двигателя на малой частоте вращения коленчатого вала. На автомобиле ВАЗ катушка зажигания (рис. 52, б) без дополнительного сопротивления.



Работает катушка зажигания следующим образом. Когда по первичной обмотке протекает ток низкого напряжения, сердечник намагничивается и вокруг обмоток создается сильное магнитное поле. При размыкании контактов прерывателя ток в первичной обмотке прекращается, магнитное поле исчезает и пересекает витки вторичной обмотки, в которой благодаря быстрому исчезновению магнитного поля и большому количеству витков в это время индуктируется ток высокого напряжения, достигающий 20—24 тыс. В. При этом происходит также пересечение магнитными линиями витков первичной обмотки, в которой индуктируется электродвижущая сила самоиндукции до 300 В, и сердечника, в котором появляются вихревые токи, вызывающие его нагрев. Для уменьшения нагрева сердечник делают из отдельных стальных тонких пластин, изолированных друг от друга окалиной.


При работе двигателя на малой частоте вращения контакты прерывателя- находятся в замкнутом состоянии более длительный период, и ток в первичной цепи успевает достигнуть своего максимума. В результате этого дополнительное сопротивление катушки зажигания нагревается, общее сопротивление первичной цепи увеличивается, и сила тока в ней снижается, что уменьшает нагрев катушки зажигания. При увеличении частоты вращения коленчатого вала время замкнутого: состояния контактов прерывателя уменьшается, и ток в первичной обмотке не успевает достигнуть максимальной величины. При этом температура дополнительного сопротивления уменьшается и общее сопротивление первичной цепи снижается, вследствие чего ток в^первичной цепи катушки несколько усиливается. Во время пуска двигателя стартером с помощью тягового реле стартера дополнительное сопротивление закорачивается, и в первичную обмотку будет поступать ток большей силы. Это обеспечивает увеличение магнитного потока, получение более высокого напряжения во вторичной цепи и легкий пуск двигателя.

Конденсатор (рис. 53) состоит из двух обкладок 3, представляющих собой тонкие слои алюминия, напыленного на обе стороны промасленной бумажной ленты, или двух лент из алюминиевой фольги, также изолированных друг от друга парафинированной бумагой 2. Одна обкладка через корпус 1 конденсатора соединяется с массой, а от другой — выводится изолированный проводник 4 для присоединения к клемме подвижного контакта прерывателя.




При размыкании контактов прерывателя в первичной обмотке катушки зажигания появляется ЭДС самоиндукции, которая вызывает искрение между контактами, и стремится поддержать ток в первичной цепи, препятствуя быстрому исчезновению магнитного поля. В результате этого во вторичной обмотке будет индуктироваться недостаточная ЭДС.

Для предохранения контактов прерывателя и увеличения ЭДС во вторичной обмотке катушки зажигания параллельно контактам прерывателя включается конденсатор. В начале размыкания контактов конденсатор заряжается, за счет чего уменьшается искрение между контактами. При полном размыкании контактов конденсатор будет разряжаться через первичную обмотку катушки зажигания, создавая импульс тока обратного направления, вследствие чего ускоряется уничтожение магнитного поля и значительно повышается ЭДС, индуктируемая во вторичной обмотке катушки.

Прерыватель-распределитель (рис. 54) служит для периодического размыкания цепи низкого напряжения и распределения тока высокого напряжения по свечам зажигания в соответствии с порядком работы двигателя. Он состоит из объединенных в общем корпусе прерывателя тока низкого напряжения и распределителя тока высокого напряжения.




Прерыватель состоит из чугунного корпуса 20, внутри которого помещается приводной валик, соединенный через центробежный регулятор с кулачком 10, неподвижного опорного диска и подвижного диска 9. Снаружи корпуса укреплены вакуумный регулятор опережения зажигания 8 и конденсатор 16. На подвижном диске установлены неподвижный контакт 17, соединенный с массой, подвижный контакт, изолированный от массы и соединенный проводником с изолированной клеммой низкого напряжения 15, и фитиль 18 для смазки кулачка 10. Неподвижный контакт установлен на специальной площадке, закрепленной на диске винтом. Площадка, вместе с контактом может перемещаться эксцентриком, что дает возможность регулировать зазор между контактами. Подвижный контакт при помощи пластинчатой пружины прижимается к неподвижному. При вращении валика кулачок своими выступами периодически отжимает подвижный контакт, прерывая цепь тока низкого напряжения. Замыкание контактов осуществляется за счет упругости пластинчатой пружины подвижного контакта. Нормальный зазор между контактами прерывателя, находящимися в полностью разомкнутом состоянии, должен быть в пределах 0,35—0,45 мм. Числа выступов на кулачке соответствует числу цилиндров, а скорость вращения валика вдвое меньше скорости вращения коленчатого вала. Контакты изготовлены из тугоплавкого металла — рольфрама.

Распределитель состоит из ротора с разносной пластиной 11, карболитовой крышки 12 с выводными боковыми клеммами 13 и центральной клеммы 14 с контактным угольком и подавательным сопротивлением, уменьшающим помехи радиоприему. Внутри ротора имеется срез, с помощью которого он фиксируется в определенном положении на кулачке и вращается-вместе с ним. В гнездо центральной клеммы распределителя вставляют провод высокого напряжения, идущий от катушки зажигания. От боковых выводных клемм провода присоединяются к свечам зажигания в порядке работы цилиндров двигателя по направлению вращения ротора. Ток высокого напряжения, индуктированный во вторичной обмотке катушки зажигания, поступает через контактный уголек.на пластину ротора, а затем через воздушный зазор (0,4—0,8 мм) на боковую Выводную клемму и по проводу высокого напряжения на свечу зажигания. При пс следующем размыкании контактов ротор повернется, и разносная пластина расположится против очередной боковой клеммы.

Опережением зажигания называется воспламенение рабочей смеси до момента достижения поршнем ВМТ в такте сжатия. Сгорание рабочей смеси в цилиндре происходит очень быстро — в течение 1/500—1/1000 с. Однако с увеличением частоты вращения коленчатого вала средняя скорость движения поршня сильно возрастает, а скорость сгорания рабочей смеси данного, состава остается почти неизменной, и за время сгорания смеси поршень успевает отойти от ВМТ вниз на большую величину. В этом случае сгорание смеси произойдет в большем объеме, давление газов на поршень уменьшится, и двигатель не будет развивать полной мощности. Поэтому с увеличением частоты вращения коленчатого вала рабочую смесь нужно воспламенять с опережением, т. е. до подхода поршня к ВМТ, с таким расчетом, чтобы рабочая смесь полностью сгорела к моменту перехода поршнем ВМТ (при наименьшем объеме). Чем выше частота вращения коленчатого вала, тем больше должно быть опережение зажигания. Кроме того, при одной и той же частоте вращения коленчатого вала опережение зажигания должно уменьшаться с открытием дроссельных заслонок и увеличиваться при их закрытии. Это объясняется тем, что при открытии дроссельных заслонок увеличивается количество горючей смеси, поступающей в цилиндры, и одновременно уменьшается количество примешиваемых остаточных газов, вследствие чего повышается скорость сгорания рабочей смеси. При закрытии дроссельных заслонок, наоборот, количество горючей смеси уменьшается, а количество остаточных газов в цилиндрах увеличивается, в результате чего скорость сгорания уменьшается.

Опережение зажигания автоматически изменяется в зависимости от частоты вращения при помощи центробежного регулятора, состоящего из двух грузиков 8, которые надеваются на оси 9, укрепленные на пластине 10 приводного вала 11, и стягиваются двумя пружинами 4. На грузиках имеются штифты 7, которые входят в прорези планки 6 кулачка 5 прерывателя (рис. 55, а).



При повышении частоты вращения коленчатого вала грузики 8 под действием центробежной силы расходятся в стороны и поворачивают планку 6 с кулачком 5 в сторону его вращения на некоторый угол, чем и обеспечивается более раннее размыкание контактов прерывателя, т.е. опережение зажигания увеличивается.

В зависимости от степени открытия дроссельных заслонок опережение зажигания изменяется также автоматически при помощи вакуумного регулятора, полость которого с одной стороны диафрагмы сообщена с атмосферой, а с другой, при помощи трубки,— с задроссельным пространством карбюратора (рис. 55, б).

В зависимости от степени открытия дроссельных заслонок изменяется величина разрежения в корпусе вакуумного регулятора. При закрытии заслонок разрежение увеличивается, диафрагма 12, преодолевая сопротивление пружины, прогибается наружу и через тягу 13 поворачивает подвижный диск 14 в сторону увеличения опережения зажигания; при открытии заслонок разрежение уменьшается, пружина выгибает диафрагму в противоположную сторону и она поворачивает диск 14 прерывателя в сторону уменьшения опережения зажигания.

Кроме автоматического опережения зажигания, Имеется ручное, осуществляемое в зависимости от октанового числа топлива, при помощи октан-корректора (см. рис. 54). Он состоит из нижней 3 и верхней 4 пластин. Верхняя пластина закреплена на корпусе прерывателя-распределителя, а нижняя крепится к блоку цилиндров. Обе пластины между собой соединены болтом. Для увеличения опережения зажигания корпус 20 прерывателя-распределителя при ослабленном болте поворачивают против направления вращения ротора на одно-два деления шкалы нижней пластины, а для уменьшения — в обратную сторону.

Прерыватель-распределитель, устанавливаемый на двигателе ВАЗ, снабжен только центробежным регулятором опережения зажигания (рис. 56), пластина 9 которого с подвижными грузиками 10 установлена на шлицах верхнего конца валика 1 под ротором 13. Ротор прикрепляется к пластине кулачка прерывателя двумя винтами. Контакты прерывателя расположены на подвижном диске. Для регулировки величины зазора между контактами стойка 24 с неподвижным контактом может перемещаться при помощи отвертки, устанавливаемой в специальный паз, после ослабления двух винтов 23.



Октан-корректор представляет собой эксцентрик 6 с делениями, соединенный с тягой подвижного диска прерывателя. При повороте эксцентрика тягой поворачивается подвижный диск с контактами прерывателя относительно кулачка в сторону стрелки со знаком «+» для увеличения опережения зажигания, и в сторону стрелки со знаком «—» для его уменьшения.

Свеча зажигания (рис. 57, а) состоит из стального корпуса 4, внутри которого зажимается керамический изолятор 5. Внутри изолятора помещается центральный электрод 2, верхняя часть которого стальная, а нижняя выполнена из сплава никеля и марганца. Боковой электрод 1 изготавливают также из сплава никеля и марганца. Провода высокого напряжения укрепляются на центральных электродах свечей при помощи специальных пластмассовых наконечников (рис. 57, б) с установленными в них подавительными сопротивлениями 7.



Выключатель зажигания (замок) состоит из электрического выключателя и замка. Электрическим выключателем замыкается и размыкается цепь низкого напряжения, включаются контрольно-измерительные приборы, стартер, а также соединяются с источниками тока приборы, имеющие свои отдельные включатели (отопитель, стеклоочиститель, радиоприемник и т. д.). Замок препятствует включению зажигания посторонним лицом. Схема соединения приборов зажигания между собой показана на рис. 51.