Назначение, устройство и принцип действия обычной (контактной) батарейной системы зажигания, ее недостатки

Система зажигания предназначена для принудительного воспламенения рабочей смеси в камере сгорания бензиновых двигателей точно в заданный момент времени.

Рисунок 3.1 - Схема контактной системы зажигания:

а - расположение приборов; б — цепи тока низкого и высокого напряжения; 1 — свечи зажигания; 2, 15 — помехоподавляющие резисторы; 3, 9 — провода соответственно высокого и низкого напряжения; 4 — прерыватель-распредели­тель; 5 — конденсатор; 6 — катушка зажигания; 7 — добавочный резистор; 8 — выключатель (замок) зажигания; 10 — аккумуляторная батарея; 11 — реле вклю­чения стартера; 12 — стартер; 13 — крышка распределителя; 14 — ротор; 16 — кулачок; 17 — контакты; 18 — рычажок; 19 — клемма прерывателя; 20, 21 — соответственно первичная и вторичная обмотки; ВК, ВК-Б — клеммы катушки зажигания; VA — амперметр.

Ток низкого напряжения, протекающий по первичной обмотке (рис. 3.1), создает в сердечнике катушки зажигания магнитное поле, пронизывающее витки обоих обмоток.

Когда выступ вращающегося кулачка 16, нажимая на рыча­жок 18, разомкнет контакты 17, цепь низкого напряжения прервется и сердечник катушки зажигания размагнитится, в резуль­тате чего во вторичной обмотке 21 индуцируется ЭДС, величина которой вследствие резкого уменьшения магнитного потока дос­тигает 16 ÷ 20 кВ. С помощью ротора 14 и крышки 13 распредели­теля импульсы тока высокого напряжения поступают в соответ­ствии с порядком работы двигателя на электроды свечи зажига­ния, образуя искровой разряд.

При размыкании контактов 17 в первичной обмотке катушки зажигания также индуцируется ЭДС самоиндукции, равная 200 ÷ 300 В, вследствие чего в цепи низкого напряжения возника­ет ток самоиндукции. При размыкании контактов прерывателя ток самоиндукции из первичной обмотки отводится в конденсатор и заряжает его, в результате почти полностью устраняется искре­ние между контактами. Ток разряда конденсатора в момент раз­мыкания контактов протекает через первичную обмотку в направ­лении, противоположном направлению тока низкого напряже­ния, что способствует резкому исчезновению магнитного поля, созданного в первичной обмотке, вследствие чего повышается напряжение во вторичной обмотке катушки зажигания.

Контактная система зажигания не обеспечивает надежной рабо­ты двигателей автомобилей при увеличении числа цилиндров, сте­пени сжатия и максимальной частоты вращения коленчатого вала.

Для обеспечения надежной работы таких двигателей необходи­мо увеличивать силу тока в первичной цели системы зажигания (цепи низкого напряжения), что невозможно из-за снижения срока службы контактов прерывателя вследствие их обгорания.

2. Основные части и принцип действия контактно-транзисторной системы зажигания

Работа контактно-транзисторной системы зажигания. При вклю­ченном выключателе зажигания 2 (рис. 3.2) и разомкнутых контактах прерывателя 13 транзистор закрыт, так как нет тока в переходе эмиттер — база, т.е. в цепи его управления. В переходе эмиттер — коллектор ток на корпус также не проходит вследствие большого сопротивления этого перехода.

В момент замыкания контактов прерывателя 13 в цепи управ­ления транзистором проходит ток и транзистор открывается. При этом образуются две цепи тока низкого напряжения: цепь тока управления транзистором и цепь рабочего тока низкого на­пряжения.

При прохождении тока управления резко уменьшается сопро­тивление перехода эмиттер—коллектор (Э—К) транзистора, он открывается и включает цепь рабочего тока низкого напряжения.

В момент размыкания контактов прерывается цепь управления транзисто­ра, в обмотке импульсного трансформатора 12 индуцируется ЭДС, повышающая потенциал базы, вследствие чего транзистор резко закрывается, выключая цепь тока низкого напряжения. Это при­водит к исчезновению магнитного поля, наведенного первичной обмоткой катушки зажигания. Исчезающее магнитное поле пере­секает витки вторичной обмотки, индуцируя в ней ЭДС от 18 до 30 кВ, а в первичной обмотке возникает ЭДС самоиндукции в пределах 80 ÷ 100 В.

Трансформатор 12 обеспечивает активное запирание транзис­тора. При размыкании контактов прерывателя во вторичной об­мотке трансформатора индуцируется ЭДС, приложенная к перехо­ду эмиттер — база в направлении, противоположном направлению тока управления. При этом потенциал базы становится больше потенциала эмиттера, вследствие чего транзистор мгновенно за­крывается (за 3 ÷ 5 мкс), обеспечивая быстрое исчезновение тока и магнитного поля в первичной обмотке катушки зажигания. Энер­гия вторичной обмотки трансформатора расходуется на нагрев резистора 10.

Рисунок 3.2 - Схема контактно-транзисторной системы зажигания:

1, 2 — контактные выключатели соответственно стартера и зажигания; 3, 4 — добавочные резисторы типа СЭ107; 5 — катушка зажигания; 6, 7 — конденсато­ры; 8 — диод; 9 — стабилитрон; 10 — резистор; 11 — транзистор; 12 — трансфор­матор; 13 — прерыватель; 14 — помехоподавляющий резистор; 15 — распредели­тель; 16 — свечи зажигания; К, Б, Э — электроды транзистора; I — транзистор­ный коммутатор с клеммами М, К, Р; II — блок добавочных резисторов с клем­мами ВК-Б, ВК, К.

3. Назначение устройство и работа приборов системы зажигания, выключателя зажигания, распределителя, свечей зажигания, транзисторного коммутатора. Маркировка свечей

Рисунок 3.3 - Прерыватель-распределитель классической контактной системы зажигания:

1 — угольный электрод; 2 — крышка; 3 — токоразносная пластина; 4 — ротор (бегунок); 5— кулачок; 6— защелки крышки; 7 — эксцентрик (регулировочный винт); 8 - подвижный контакт прерывателя; 9 — контактная стойка; 10— опор­ная пластина контактной группы; 11 — шкала настройки угла опережения зажи­гания; 12 — вал привода кулачка; 13 — корпус; 14 — стопорный винт; 15 — проводник к контактной группе; 16 — опорный диск; 17 — контактный винт; 18— конденсатор; 19 — корпус вакуумного регулятора опережения зажигания; 20 — ведущая пластина (траверса); 21 — грузики; 22 — стяжная пружина; 23 — штифт грузика; 24 — ось вращения грузиков; 25 — крышка вакуумного регулято­ра; 26 — прокладка; 27 — штуцер; 28 — пружина; 29 — диафрагма; 30 — тяга; 31— штифт для тяги; А — центробежный регулятор; Б — вакуумный регулятор; I и II — положения диафрагмы.

Свечи зажигания служит для создания искрового разряда в камерах сгорания бензиновых и газовых двигателей.

Рисунок 3.4. Свечи зажигания:

а — горячая; б — холодная; в — температура нагрева различных мест изолятора; 1 — контактная гайка; 2 — изолятор; 3 — термогерметик; 4 — корпус; 5, 6 — герметизирующие прокладки; 7 — центральный электрод; 8 — боковой элект­род; 9 — тепловой конус; h — длина теплового конуса.

Основной характеристикой тепловых качеств свечей зажига­ния является калильное число. Установлен следу­ющий ряд калильных чисел: 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26. Чем меньше калильное число, тем больше склонность свечи к калильному за­жиганию.

О калильном числе можно судить по длине h теплового конуса 9 свечи зажигания. Свечи с удлиненным конусом обладают мень­шим калильным числом, так как имеют малую теплопередачу от изолятора к корпусу, поэтому их называют горячими. Свечи с ко­ротким конусом (рис. 3.4, б) имеют большее калильное число, так как лучше отводят теплоту от изолятора, т. е. обладают лучшей теплоотдачей, поэтому их называют холодными. Чем холоднее све­ча, тем выше ее калильное число.

Маркировка свечей.

A11HT, А20ДВ, М8Т. В такой маркировке первая буква А соответствует резьбе М14 х 1,25 или буква М — резьбе М18 х 1,5; одна или две цифры за первой буквой указывают калильное число (11, 20, 8), а буквы, следую­щие за цифрами — длину резьбовой части корпуса: Н = 11 мм; Д = 19 мм; В — при наличии выступания теплового конуса изоля­тора за торец корпуса; Т — герметизация термоцементом соеди­нения изолятор — центральный электрод.

Коммутатор контактно-транзисторной системы зажигания (рис. 3.5) предназначен для выключения цепи тока низкого напряжения при размыкании контактов прерывателя.

Рисунок 3.5 - Коммутатор:

1 — корпус; 2 — общий блок; 3 — им­пульсный трансформатор; 4 — транзис­тор; 5 — колодец; 6 — электролитиче­ский конденсатор; 7 — металлическое дно; 8 - теплоотвод.

Катушка зажигания предназначена для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения, обеспечивающий пробой искрового промежутка в свечах зажигания.

Рисунок 3.6 - Катушка зажигания:

1 — контактная пластина; 2 — кожух; 3 — магнитопровод; 4 — сердечник; 5, 14 — трубки из диэлектрика; 6 — вторичная обмотка; 7 — изоляция из лакоткани; 8 — первичная обмотка; 9 — изолятор катушки; 10 — изолятор резистора; 11 — рези­стор; 12 — уплотнительное кольцо; 13 — крышка; 15 — пружина; 16 — латунная вставка; 17, 19, 20 — боковые клеммы; 18 — центральная клемма; 21 — шинки резистора; ВК — высоковольтная клемма для шинки резистора.

4. Влияние момента зажигания на работу двигателя

При раннем зажигании воспламенение смеси происходит до прихода поршня в ВМТ, давление газов действует навстречу движения поршня и, для преодоления этого давления, нужно затратить определенную энергию. В результате выходная мощность уменьшается.

При позднем зажигании смесь воспламеняется после ухода поршня от ВМТ, когда объем камеры сгорания увеличивается. Это приводит к резкому уменьшению давления.

5. Назначение, устройство и работа регуляторов опережения зажигания: центробежного, вакуумного, и октан-корректора.

Центробежный регулятор опережения зажигания предназначен для изменения угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения двигателя.

По мере увели­чения частоты вращения вала распределителя зажигания под дей­ствием центробежных сил грузики 21 (рис. 3.3) расходятся, упираются в плас­тину 20, преодолевают сопротивление пружин 22 и поворачивают кулачок 5 прерывателя относительно вала 12, увеличивая угол опереже­ния зажигания.

Вакуумный регуля­тор автоматически изменяет угол опережения зажигания в зави­симости от нагрузки на двигатель или разрежения под дроссель­ными заслонками карбюратора. Обогащенная смесь горит быстрее, поэтому по мере возрастания нагрузки и открытия дроссельной заслонки (обогащения смеси) УОЗ нужно уменьшить.

При увеличении нагрузки на дви­гатель в полости, находящейся между диафрагмой и крышкой 25 и соединенной с корпусом дроссельных заслонок, возрастает разряжение. Диафрагма 29, преодолевая сопротивление пружины 28, про­гибается и через тягу 30 поворачивает опорный диск 16 с контактами 8 и 9 относительно кулачка 5 прерывателя, уменьшая угол опережения зажигания.

Октан-корректор — устройством для ручной уста­новки начального угла опережения зажигания, относительно кото­рого функционируют автоматические центробежный и вакуумный регуляторы. Октан-корректор устанавливает начальный угол опе­режения зажигания в зависимости от сорта (октанового числа) топ­лива. Он состоит из нижней пластины 11 со шкалой настройки УОЗ, верхней пластины и регулировочных гаек.