Контактная система зажигания.

Рис 4.18. Схема контактного зажигания: 1 - аккумуляторная батарея, 2 - включатель стартера, 3 - включатель зажигания, 4 -первичная обмотка, 5 - вторичная обмотка, 6 - катушка зажигания, 7 - распределитель, 8 - прерыватель, 9 - конденсатор, 10 - свеча зажигания

В системе контактного зажигания имеются две цепи - низкого и высокого напряжений. Цепь тока низкого напряжения питается от аккумуляторной батареи (в момент запуска двигателя) или от генератора (при работающем двигателе). В эту цепь последовательно включены включатель 3 (рис. 4.18) зажигания (замок зажигания), первичная обмотка 4 катушки зажигания с добавочным резистором (сопротивлением), прерыватель 8 и «масса».

Цепь тока высокого напряжения состоит из вторичной обмотки 5 катушки зажигания, распределителя 7, проводов высокого напряжения, свечей 10 зажигания и «массы». Образование тока высокого напряжения основано на принципе взаимоиндукции. При включенном замке зажигания и замкнутых контактах прерывателя электрический ток от аккумуляторной батареи или генератора поступает в первичную обмотку катушки зажигания, образуя вокруг нее магнитное поле.

При размыкании контактами прерывателя цепи низкого напряжения исчезает ток в первичной обмотке катушки зажигания и вместе с ним магнитное поле, окружающее его. Исчезающее магнитное поле пересекает витки вторичной обмотки катушки зажигания и наводит в ней ЭДС. Благодаря большому числу витков во вторичной обмотке напряжение на ее концах достигает 20-24 кВ.

От вторичной обмотки катушки зажигания через провод высокого напряжения, распределитель и провода ток высокого напряжения поступает к свечам зажигания, где между электродами происходит искровой разряд, который зажигает рабочую смесь.

Катушка зажигания (рис. 4.19) состоит из стального корпуса 8, сердечника 4, первичной и вторичной обмоток, карболитовой крышки 2 и добавочного резистора.

Катушка зажигания представляет собой трансформатор, на стальном сердечнике которого намотана вторичная обмотка 5, а поверх нее первичная обмотка 6. Между сердечником и вторичной обмоткой находится изоляционная трубка 7, а между слоями обмоток - изоляционная бумага. Первичная обмотка выполнена из толстого изолированного медного провода диаметром 0,8 мм. Вторичная обмотка состоит из 18-20 тыс. витков тонкого провода диаметром 0,1 мм. Один конец вторичной обмотки соединен с первичной обмоткой, а второй конец выведен на центральный зажим карболитовой крышки. Концы первичной обмотки выведены на зажимы 1 карболитовой крышки.

К зажимам ВК и ВК-Б подсоединен добавочный резистор 3 из спирали в керамическом изоляторе. Добавочный резистор предохраняет катушку зажигания от перегрева при малой частоте вращения коленчатого вала. В этом случае контакты прерывателя находятся более продолжительное время в замкнутом состоянии, и сила тока в первичной цепи возрастает, что приводит к нагреву резистора. В результате сопротивление в первичной цепи увеличивается и в катушку зажигания поступает ток небольшой силы, предохраняя ее от перегрева. При включении стартера резистор закорачивается и пуск двигателя облегчается.

Внутри корпуса катушки установлен магнитопровод из трансформаторной стали. Сердечник также выполнен из полосок трансформаторной стали, а его нижний конец установлен в фарфоровый изолятор 9. Пространство между обмотками и корпусом катушки заполнено трансформаторным маслом, улучшающим изоляцию обмотки и охлаждение обмотки.

Рис 4.19. Катушка зажигания: 1 - выводные зажимы, 2 - крышка, 3 - добавочный резистор, 4 - сердечник, 5 - вторичная обмотка, 6 - первичная обмотка, 7 - изоляционная трубка, 8 - корпус, 9 - фарфоровый изолятор.

Прерыватель-распределитель (рис. 4.20) необходим для прерывания тока низкого напряжения и распределения тока высокого напряжения по цилиндрам двигателя Он состоит из двух составных частей: распределителя и прерывателя (рис. 4.20,а, б).

В прерыватель входит корпус 10, приводной валик 11, подвижный и неподвижный диски, кулачок 6 и регуляторы опережения зажигания. На подвижном диске 16 размещены изолированный рычажок 5 с подвижным контактом 7 и неподвижный контакт 8 со стойкой. Контакты прерывателя наплавлены тугоплавким металлом - вольфрамом. Подвижный контакт прерывателя прижимается к неподвижному пластинчатой пружиной.

Вращающийся кулачок 6 нажимает выступом на изолированный рычажок прерывателя и за один оборот размыкает контакты столько раз, сколько выступов на кулачке. Число выступов на кулачке равно числу цилиндров двигателя.

Кулачок соединен с приводным валиком 11 прерывателя через центробежный регулятор (рис. 4.20, в). Валик прерывателя приводится в действие от распределительного вала. Центробежный регулятор имеет грузики 19, на выступах которых размещается пластина 9 с косыми прорезями. С увеличением частоты вращения коленчатого вала грузики регулятора расходятся и штифты грузиков, перемещаясь в прорезях пластины, поворачивают ее и соединенный с ней кулачок в сторону вращения ведущего валика. В результате кулачок раньше размыкает контакты прерывателя и угол опережения зажигания увеличивается.

В зависимости от условий работы должен быть выбран оптимальный угол опережения зажигания, который влияет на тепловой режим, мощность и экономичность двигателя.

На автомобилях в прерывателе-распределителе кроме центробежного установлен вакуумный регулятор. Он служит для изменения угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки двигателя. Полость вакуумного регулятора 17, в которой находится пружина 15, соединена трубкой со смесительной камерой карбюратора над дроссельной заслонкой, полость с другой стороны сообщается с атмосферой. К диафрагме 18 прикреплена тяга, которая связана с подвижным диском 16 прерывателя.

Рис 4.20. Прерыватель-распределитель: а - распределитель, б - прерыватель, в – центробеж-ный регулятор; 1 - крышка, 2 - зажим, 3 – центробежный контакт, 4 - ротор, 5 - рычажок, 6 - кулачок, 7 - подвижный контакт прерывателя, 8 – неподвиж-ный контакт, 9 - пластина кулачка, 10 - корпус, 11 - валик, 12 - регулировочные гайки, 13 - пластины октан-корректора, 14 - масленка, 15 - пружина, 16 - подвижный диск, 17 - вакуумный регулятор опережения зажигания, 18 - диафрагма, 19 - грузик.

При уменьшении нагрузки двигателя дроссельная заслонка прикрывается и под действием разрежения, передаваемого по трубке от карбюратора, диафрагма 18 перемещается с тягой влево (на рисунке) и поворачивает подвижную пластину прерывателя навстречу вращению кулачка. Угол опережения зажигания при этом увеличивается. С возрастанием нагрузки дроссельная заслонка открывается, разрежение в трубке падает и под действием пружины 15 диафрагма перемещает тягу с подвижным диском в обратную сторону, уменьшая угол опережения зажигания.

Октан-корректор служит для изменения угла опережения зажигания вручную в зависимости от октанового числа топлива. Им изменяют угол опережения зажигания в пределах +12° по углу поворота коленчатого вала. Чтобы изменить угол опережения зажигания, отпускают болт, крепящий пластины 13, и вращением регулировочных гаек 12 поворачивают корпус прерывателя-распределителя в необходимую сторону, после чего закрепляют крепящий болт. Одно деление шкалы октан-корректора соответствует изменению угла опережения зажигания на 2°.

Таким образом, в прерывателе-распределителе действуют независимо три устройства по изменению угла опережения зажигания:

• центробежный регулятор поворачивает кулачок,
• вакуумный регулятор - подвижный диск прерывателя,
• октан-корректор - корпус

Сверху на корпусе прерывателя установлен распределитель (рис. 4.20, а). Он состоит из ротора 4 и крышки 1. Ротор изготовлен из карболита, а сверху в него вмонтирована контактная пластина. Он закреплен на выступе кулачка. Крышка распределителя тоже изготовлена из карболита. На ее наружной части по окружности выполнены гнезда с зажимами 2 (по числу цилиндров) для проводов высокого напряжения к свечам зажигания. В центре крышки расположено центральное гнездо для крепления центрального провода высокого напряжения от катушки зажигания. Внутри крышки против центрального гнезда помещен угольный контакт 3 с пружиной для соединения провода с пластиной ротора, а против каждого гнезда по окружности расположены боковые контакты.

Ротор распределителя, вращаясь вместе с кулачком, соединяет центральный контакт поочередно с боковыми, подавая ток высокого напряжения в свечи зажигания.

Ток самоиндукции, возникающий в цепи низкого напряжения при разрыве контактов прерывателя, вызывает интенсивное искрение, разрушение контактов. Чтобы предотвратить вредное действие ЭДС самоиндукции, параллельно контактам прерывателя включают конденсатор, который заряжается в момент появления ЭДС самоиндукции. Разряжаясь в обратном направлении, он приводит к быстрому исчезновению тока в первичной цепи, а, следовательно, и магнитного поля, благодаря чему напряжение во вторичной цепи повышается.

Конденсатор представляет собой цилиндрический металлический корпус, внутри которого размещены свернутые рулоном две алюминиевые ленты, изолированные друг от друга парафинированной конденсатной бумагой. Одна из лент присоединена проводом к изолированному контакту прерывателя, а другая - к «массе».

Рис 4.21. Свеча зажигания: 1 - наконечник, 2 - изолятор, 3 - завальцованная кромка, 4 - уплотняющие прокладки, 5 - корпус, 6 - прокладка корпуса, 7 - резьбовая часть корпуса, 8 - центральный электрод, 9 - боковой электрод.

Свеча зажигания (рис. 4.21) служит для образования искрового зазора, в котором образуется электрическая искра. Свеча состоит из корпуса 5, центрального электрода с изолятором 2 и бокового электрода приваренного к корпусу свечи. В свечи расположена нарезная часть, которой она ввертывается в отверстие головки цилиндров. В верхней части корпус свечи имеет грани под ключ.

На цилиндрической части корпуса свечи нанесена маркировка, условно обозначающая диаметр нарезной части, длину нижней части изолятора и его материал. Диаметр нарезной части обозначается буквой М или А, где М - соответствует резьбе на корпусе М18х1,65, буква А - резьбе М14х1,25. Цифры указывают на длину теплового конуса изолятора в миллилитрах. Следующая за цифрами буква обозначает материал изолятора, например: У - уралит, Б - боркорунд. Последняя буква указывает на способ герметизации по центральному электроду, например: С - стеклогерметик.

Большое значение для работы свечи зажигания имеет зазор между центральным и боковым электродами. Нормальный зазор между электродами свечи 0,7-0,9 мм. Его регулируют, осторожно подгибая боковой электрод. Ежедневно свечу необходимо очищать снаружи. В случае загрязнения изнутри ее следует промыть в бензине.

Недостатки контактной системы зажигания. Контактная система зажигания имеет простое устройство, поэтому ее давно применяют на автомобилях. Однако, у нее есть существенные недостатки:

• контакты прерывателя быстро изнашиваются вследствие подгорания, т.к. через низ проходит ток значительной силы
• сила тока высокого напряжения зависит от частоты вращения коленчатого вала
• наблюдается ненадежное воспламенение смеси в современных высокооборотных многоцилиндровых двигателях (6-8 цилиндров)

Поэтому на некоторых грузовиках с бензиновыми двигателями (ЗИЛ, ГАЗ) ставили систему зажигания с применением транзисторов, которая сложнее контактной, но имеет ряд преимуществ. Транзисторная система зажигания обеспечивает надежную и экономичную работу высокооборотных многоцилиндровых двигателей с повышенной степенью сжатия.