Контактная система зажигания
Общие положения.
Контактная или классическая система батарейного зажигания (рисунок 75) состоит из выключателя зажигания, катушки зажигания, дополнительного резистора, прерывателя-распределителя, свечей зажигания, проводов высокого напряжения и низкого напряжения.
Принцип действия системы зажигания следующий:
При выключенном выключателе зажигания и замкнутых контактах прерывателя ток от аккумуляторной батареи проходит через первичную обмотку катушки зажигания и создает в ней электромагнитное поле.
При поворачивании коленчатого вала кулачковая муфта прерывателя размыкает контакты. Ток в цепи прерывается. Магнитное поле, исчезая, пересекает витки вторичной обмотки. В ней индуктируется импульс высокого напряжения, который подается распределителем на свечи зажигания.
Контактные системы зажигания могут быть установлены на автомобилях УАЗ-469, ГАЗ-66, ЗиЛ-131,Урал-375.
Рис.75. Принципиальная схема контактной системы зажигания
Устройство аппаратов контактной системы зажигания.
Катушка зажигания.
Служит для преобразования низкого напряжения в высокое напряжение. Она состоит из сердечника, первичной и вторичной обмоток, магнитопровода, изолятора, крышки с выводными зажимами и корпуса, в соответствии с рисунком 76.
Катушка представляет собою автотрансформатор, на железном сердечнике которого намотана вторичная обмотка, а сверху ее - первичная обмотка. Вторичная обмотка намотана проводом ПЭЛ диаметром от 0,06 до 0,1 мм с числом витков от 18000 до 43000. Первичная обмотка намотана проводом диаметра 0,57-0,77 с числом витков от 185 до 530.
Сердечник с обмотками помещен в стальном герметичном корпусе и закреплен в нем изолятором и крышкой. Все пустые места в корпусе катушки залиты трансформаторным маслом, что улучшает изоляцию обмоток и отвод тепла от них на корпус.
Рис.76. Катушки зажигания:
а) Неэкранированная с б)экранированная (Б102-Б).
дополнительным резистором (Б13)
Катушки зажигания армейских машин отличаются друг от друга обмоточными данными, количеством выводных зажимов и наличием экранировки.
Дополнительный резистор.
Дополнительный резистор служит для обеспечения нормального теплового режима катушки зажигания. Он устанавливает между лапами скобы крепления катушки (Б13) или выполняется отдельно (Б5А, Б102Б).
Дополнительный резистор состоит из корпуса изолятора, на котором намотана константановая или никелевая проволока, и выводных клемм, в соответствии с рисунком 77.
Рис.77. Дополнительный резистор
При пуске двигателя стартером снижается напряжение на зажимах аккумуляторной батареи, чтобы это не вызвало уменьшение тока в первичной цепи дополнительный резистор шунтируется контактами реле включения стартера или тягового реле стартера. Кроме того, при повышенных частотах вращения коленчатого вала двигателя подбором величины резистора совместно с индуктивностью первичной обмотки катушки зажигания обеспечивается величина U2 › U(пробоя) во всем диапазоне частот вращения.
Прерыватель-распределитель зажигания.
Состоит из следующих механизмов: прерывателя с конденсатором, распределителя высокого напряжения, центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания и октан-корректора, в соответствии с рисунком 78.
В корпусе в двух бронзовых втулках вращается вал привода кулачковой муфты прерывателя, ротора распределителя и центробежного регулятора опережения зажигания.
Прерыватель служит для замыкания и размыкания первичной цепи системы зажигания в соответствии с рисунком 79.
Состоит из пластины с неподвижным контактом рычага с подвижным контактом и пластинчатой пружиной, кулачковой муфты и одного или двух дисков.
Рис.78. Конструкция прерывателя-распределителя зажигания Р102:
1 – кулачковая муфта; 2 - ротор; 3 – контактный уголок; 4 - крышка;
5 – центробежный регулятор; 6 – октан-корректор
Рис.79. Прерыватель с вакуумным регулятором и октан-корректором:
1 - кулачковая муфта; 2 - эксцентриковый винт; 3 - пластина с подвижным контактом; 4 - рычаг с подвижным контактом и пластинчатой пружиной; 5 - стопорный винт; 6 - подвижный диск; 7 - крышка вакуумного регулятора; 8 - регулировочные шайбы; 9 - уплотнительная прокладка; 10 - штуцер; 11 - трубка; 12 - пружина; 13 - диафрагма; 14 - корпус регулятора; 15 - тяга; 16 - винт; 17 - ось; 18 - провод
Пластина неподвижного контакта установлена на оси рычага подвижного контакта и эксцентриком может поворачиваться, изменяя зазор между контактами.
Стопорным винтом пластина крепится к диску. Диск закреплен винтами к корпусу. Если распределитель имеет вакуумный регулятор опережения зажигания, то контакты устанавливаются на подвижном диске, который помещается на шариковом подшипнике неподвижного диска, закрепленного в корпусе. Контакты прерывателя вольфрамовые.
Кулачковая муфта установлена на оси валика распределителя. Вращение валика передается на нее через грузики центробежного регулятора опережения зажигания. Муфта своими гранями размыкает контакты, замыкание контактов происходит под действием пластинчатой пружины рычага с подвижным контактом.
Рис.80. Конденсатор:
1 - зажим; 2 - провод; 3 - шайба; 4 - провод; 5 - шайба; 6 - торец обкладок; 7 - рулон обкладок; 8 - проводник; 9 - кабельная бумага; 10 - корпус; 11 -лакированная; 12 - тонкий слой цинка или олово
Конденсатор (рисунок 80) присоединяется параллельно контактам. Он уменьшает искрение между контактами и увеличивает скорость измерения магнитного потока.
Распределитель служит для подачи высокого напряжения на электроды свечи в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя.
Он состоит из крышки с контактным угольком и ротора с токоразностной пластиной. Ротор устанавливается на кулачковую муфту прерывателя.
Герметизированные распределители (Р102) имеют принудительную вентиляцию внутренней полости корпуса с отводом продуктов искровых разрядов во всасывающий патрубок карбюратора, в соответствии с рисунком 81.
Рис.81. Схема вентиляции распределителя:
1,5 - шланги; 2,4 - трубки; 3 - всасывающий патрубок карбюратора;
6 - корпус распределителя
В распределителях защищенного исполнения (Р13) вентиляция осуществляется через отверстия в корпусе за счет напора воздуха, создаваемого бегунком при вращении валика.
Вакуумный регулятор опережения зажигания служит для изменения момента зажигания в зависимости от нагрузки на двигатель.
Состоит из корпуса, диафрагмы, пружины, штуцера и тяги, в соответствии с рисунком 79. Корпус регулятора диафрагмой разделен на две полости, одна из которых трубкой соединена с поддросельным пространством карбюратора, а другая с атмосферой. Диафрагма тягой связана с подвижным диском прерывателя, с другой стороны в нее упирается пружина, противодействующая разряжению в карбюраторе. Под пружину со стороны штуцера устанавливаются регулировочные шайбы.
При работе на малых нагрузках разряжение в смесительной камере большое, оно передается на диафрагму. Диафрагма прогибается, сжимает пружину и через тягу поворачивает подвижный диск с контактами против направления вращения валика, угол опережения при этом увеличивается.
С увеличением нагрузки разряжение в смесительной камере падает и пружина через тягу поворачивает диск по направлению вращения валика, уменьшая угол опережения зажигания.
Вакуумный регулятор обеспечивает изменение момента зажигания от 0 до 13˚ по углу поворота валика распределителя. Центробежный регулятор опережения служит для изменения момента зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.
Состоит из двух грузиков и двух пружин, в соответствии с рисунком 82. Грузики установлены на осях фланца валика, а своими пальцами входя в вырезы поводковой пластины кулачковой муфты.
Центробежный регулятор вступает в работу при 400 об/мин. При этом грузики под действием центробежных сил расходятся, растягивая пружины.
Пальцы грузиков перемещаясь по прямоугольным вырезам поводковой пластины поворачивают кулачковую муфту и ротор распределителя по направлению вращения валика. Угол опережения при этом увеличивается. При уменьшении частоты вращения валика распределителя пружины сжимаются и через грузики поворачивают кулачковую муфту в противоположную сторону, уменьшая угол опережения зажигания.
Центробежный регулятор обеспечивает изменение угла опережения зажигания в пределах от 0 до 20˚.
Рис.82. Центробежный регулятор опережения зажигания:
1 - кулачковая муфта; 2 - поводковая пластина; 3 - грузик; 4 - палец;
5 - пружина; 6 - валик; 7 - траверса; 8 - ось грузика; 9 - грузик
Октан-корректор служит для изменения начального угла установки момента зажигания в зависимости от сорта применяемого топлива и условий эксплуатации и обеспечивает поворот корпуса распределителя.
Октан-корректор обеспечивает изменение угла в пределах ±12°.
Свечи зажигания.
Служат для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя.
Свеча, в соответствии с рисунком 83, состоит из корпуса с боковым электродом, изолятора, центрального электрода, контактного устройства и деталей герметизации.
Изолятор изготавливается из уралита, борокорунда, синоксаля или хилумина.
Герметизация центрального электрода в изоляторе производится термоцементом или стеклогерметиком на основе кремния или меди.
Материал центрального электрода - никель-марганцевый сплав или хромотитановая сталь. На цилиндрической части свечи делается маркировка.
Рис.83.Свечи зажигания:
1 - наконечник провода; 2 - стержень; 3 - изолятор; 4,12 - корпус; 5 - центральный электрод; 6,10 - боковой электрод; 7,11 - уплотнительное кольцо; 8 - шайба; 9 - токопроводящий герметик; 13 - экран; 14 - подавительный резистор; 15,17 - керамическая втулка; 16 - провод высокого напряжения; 18 - резиновая втулка; 19 - гайка; 20 - втулка; 21 - экран провода
Рассмотрим пример маркировки свечей зажигания М8Т, А11Н, А17ДВ.
Буквы М и А обозначают резьбу М-18х1,5; А-14х1,25; цифры 8,11 и 17 - величину калильного числа. Буквы Н и Д - длину резьбовой части корпуса свечи; Н-11мм; Д-19мм; буква В указывает на то, что нижний конус изолятора выступает за корпус свечи; буква Т - герметизацию центрального электрода выполнена термоцементом.
Если букв Н и Д в маркировке свечи нет, то такая свеча имеет длину резьбовой части 12 мм, если нет буквы Т - герметизация центрального электрода в изоляторе выполнена стеклогерметиком, если нет буква В - изолятор не выступает за свечи.
Выключатель зажигания и стартера.
Служит для включения и выключения первичной цепи системы зажигания, стартера, КИП и других цепей.
Состоит из корпуса, замочного устройства, в соответствии с рисунком 84.
Имеет 4 клеммы АМ, КЗ и СТ, ПР, соединенные соответственно с амперметром, катушкой зажигания реле стартера, приемником.
На рисунке 84 приведена схема соединения клемм при различных положениях ключа зажигания.
Рис.84. Выключатель зажигания
Действие контактной системы зажигания.
Действие системы зажигания рассмотрим по схеме в соответствии с рисунком 85.
При включенном зажигании и замкнутых контактах прерывателя в первичной цепи пойдет ток низкого напряжения.
Путь тока: плюсовой вывод батареи - амперметр - выключатель зажигания – дополнительный резистор - фильтр радиопомех - первичная обмотка катушки зажигания - клемма низкого напряжения распределителя - замкнутые контакты - корпус - минусовой вывод батареи.
В катушке зажигания накапливается электромагнитная энергия. При вращении коленчатого вала пусковой рукояткой контакты под действием кулачковой муфты размыкаются.
Цепь первичной обмотки прерывается и в ней индуктируется ЭДС самоиндукции около 300 вольт. Во вторичной обмотке индуктируется ЭДС взаимной индукции до 20 тыс. вольт и более.
Рис.85. Схема контактной системы зажигания
Цепь высокого напряжения: вторичная обмотка - центральное гнездо крышки распределителя - контактный уголек - токоразностная пластина бегунка - боковой электрод крышки - центральный электрод свечи - боковой электрод свечи - корпус - минусовой зажим батареи и далее по участку цепи низкого напряжения до вторичной обмотки.
ЭДС самоиндукции первичной обмотки заряжает конденсатор. Конденсатор за время разомкнутого состояния контактов разряжается через первичную обмотку, ускоряя исчезновение магнитного потока и увеличивая продолжительность искрового разряда между электродами свечи.
При пуске двигателя стартером контактный диск тягового реле стартера СТ130 закорачивает дополнительный резистор.
Во время работы двигателя при средней и большой частоте вращения коленчатого вала первичная цепь питается от генераторной установки.
С изменением нагрузки на двигатель вступает в работу вакуумный регулятор опережения зажигания, воздействующий на контакты прерывателя. С изменением частоты вращения коленчатого вала вступает в работу центробежный регулятор опережения зажигания, воздействующий на кулачковую муфту прерывателя. Таким образом при совместной работе вакуумного регулятора угол опережения зажигания двигателя определяется алгебраическим суммированием значения этих углов и установочного угла опережения зажигания.
Для остановки двигателя необходимо выключить зажигание. При этом первичная цепь прерывается.