Это наиболее старая из существующих систем - фактически она является ровесницей самого автомобиля. За границей такие системы прекратили серийно устанавливать в основном к концу 1980-х годов, в Японии ещё раньше, у нас такие системы на "классику" устанавливались и в XXIвеке.
Механический прерыватель, непосредственно управляющий накопителем энергии (первичной цепью катушки зажигания). Данный компонент нужен для того, чтобы замыкать и размыкать питание первичной обмотки катушки зажигания. Контакты прерывателя находятся под крышкой распределителя зажигания. Пластинчатая пружина подвижного контакта постоянно прижимает его к неподвижному контакту. Размыкаются они лишь на короткий срок, когда набегающий кулачок приводного валика прерывателя-распределителя надавит на молоточек подвижного контакта. Параллельно контактам включен конденсатор (condenser). Он необходим для того, чтобы контакты не обгорали в момент размыкания. Во время отрыва подвижного контакта от неподвижного, между ними может проскочить мощная искра, но конденсатор поглощает в себя большую часть электрического разряда и искрение уменьшается до незначительного. Но это только половина полезной работы конденсатора - когда контакты прерывателя полностью размыкаются, конденсатор разряжается, создавая обратный ток в цепи низкого напряжения, и тем самым, ускоряет исчезновение магнитного поля. А чем быстрее исчезает это поле, тем больший ток возникает в цепи высокого напряжения. При выходе конденсатора из строя двигатель нормально работать не будет - напряжение во вторичной цепи получится недостаточно большим для стабильного
искрообразования.
Прерыватель располагается в одном корпусе с распределителем высокого напряжения - поэтому распределитель зажигания в такой системе называют прерывателем-распределителем.
Кратко принцип работы выглядит следующим образом - питание от бортовой сети подается на первичную обмотку катушки зажигания через механический прерыватель. Прерыватель связан с коленчатым валом, что обеспечивает замыкание и размыкание его контактов в нужный момент. При замыкании контактов начинается зарядка первичной обмотки катушки, при размыкании первичная обмотка разряжается, но во вторичной обмотке наводиться ток высокого напряжения, который, через распределитель, также связанный с коленчатым валом, поступает на нужную свечу.
Также в этой системе присутствуют механизмы корректировки опережения зажигания - центробежный и вакуумный регуляторы.
Центробежный регулятор опережения зажигания предназначен для изменения момента возникновения искры между электродами свечей зажигания, в зависимости от скорости вращения коленчатого вала двигателя.
Центробежный регулятор опережения зажигания находится в корпусе прерывателя-распределителя. Он состоит из двух плоских металлических грузиков, каждый из которых одним из своих концов закреплен на опорной пластине, жестко соединенной с приводным валиком. Шипы грузиков входят в прорези подвижной пластины, на которой закреплена втулка кулачков прерывателя. Пластина с втулкой имеют возможность проворачиваться на небольшой угол относительно приводного валика прерывателя-распределителя. По мере увеличения числа оборотов коленчатого вала двигателя, увеличивается и частота вращения валика прерывателя-распределителя. Грузики, подчиняясь центробежной силе, расходятся в стороны, и сдвигают втулку кулачков прерывателя "в отрыв" от приводного валика. То есть набегающий кулачок поворачивается на некоторый угол по ходу вращения навстречу молоточку контактов. Соответственно контакты размыкаются раньше, угол опережения зажигания увеличивается.
При уменьшении скорости вращения приводного валика, центробежная сила уменьшаются и, под воздействием пружин, грузики возвращаются на место - угол опережения зажигания уменьшается.
Вакуумный регулятор служит для увеличения угла опережения зажигания при уменьшении нагрузки двигателя (и наоборот). Для этого используется разрежение, создаваемое в диффузоре карбюратора. Расположение входного отверстия трубопровода, соединяющего карбюратор с регулятором, выбрано так, чтобы при полной нагрузке, холостом ходе и запуске двигателя разрежение не поступало на регулятор или было незначительным. Вследствие этих соображений входное отверстие
размещается перед дроссельной заслонкой. При открывании дроссельной заслонки ее край проходит мимо входного отверстия трубопровода и разрежение в нем увеличивается.Разрежение через эластичный трубопровод 1 поступает в вакуумную камеру регулятора, находящуюся с левой стороны от диафрагмы 3.
При работе двигателя на холостом ходу разрежение невелико и регулятор не работает (рис. 2.3, а). По мере увеличения нагрузки (т. е. по мере открытия дроссельной заслонки) увеличивается разрежение в вакуумной камере регулятора. Вследствие разницы давлений (разрежения в вакуумной камере и атмосферного давления) эластичная диафрагма 3 прогибается влево, преодолевая сопротивление пружины 2 и увлекая за собой тягу 5. Эта тяга шарнирно соединена с диском 6, на котором расположены контакты или датчики.
Перемещение тяги влево (при увеличении разрежения) приводит к повороту опорной пластины 7 в направлении, противоположном направлению вращения экрана (рис. 2.3, б). Происходит более ранняя подача управляющего импульса с датчика или размыкание контактов а, значит, и более раннее зажигание. Максимальный поворот диска, а, следовательно, и максимальный угол опережения зажигания ограничены механически. При перемещении дроссельной заслонки в полностью открытое положение разрежение уменьшается, пружина 2 вызывает перемещение диафрагмы, тяги и диска в противоположном направлении, в результате чего уменьшается угол опережения зажигания (более позднее зажигание). При полностью открытой дроссельной заслонке регулятор не работает (рис. 2.3, в).
Система зажигания любого автомобиля нужна для генерирования токов высокого значения, передачу их на свечи, непосредственно воспламеняющие топливную смесь. Значение ее точного функционирования и настройки переоценить невозможно, ведь любые неисправности сделают эксплуатацию авто невозможным. Напряжение к свечам подается не хаотично, а с учетом текущих оборотов коленвала и степени нагрузки на двигатель. Контактная система зажигания постепенно уходит в прошлое, уступая место более совершенным разработкам.
Как работает такая система
В качестве источника электроэнергии, необходимой для генерации высоковольтных импульсов в автомобиле, используется штатная аккумуляторная батарея и генератор. Но они являются лишь источником низковольтных токов, которые не могут напрямую воспламенить смесь. Для образования хорошей искры в свече, ей необходимо напряжение до 20 тысяч вольт. Поэтому любая контактно-транзисторная система зажигания состоит из множества элементов:
Катушка зажигания
Она требуется для превращения поступающих от АКБ низковольтных токов в высоковольтные, и расположена в моторном отсеке. Принцип работы этого элемента достаточно прост. Ток с низким вольтажом, проходя по виткам обмотки, способствует образованию магнитного поля непосредственно около обмотки. При прекращении электроснабжения, в витках высокого напряжения возбуждаются токи высокого напряжения за счет исчезнувшего магнитного поля и разности витков в самих обмотках. Подаваясь на свечи, такой ток способен вызвать образование устойчивой искры.
Прерыватель
Предназначенный для прерывания токов в обмотках невысокого напряжения, он играет важную роль при генерации высоковольтных импульсов, поскольку именно в момент прерывания слабых токов, образуется высокое напряжение, поступающее на основной контакт. Он снабжен пружиной, которая обеспечивает его постоянное плотное примыкание к неподвижной части. Расхождение контактов происходит на небольшой промежуток времени.
Конденсатор
Схема контактной системы зажигания включает в себя конденсатор, наличие которого исключает вероятность обгорания контактов в тот момент, когда они размыкаются, и происходит образование искр. Конденсатор в состоянии не только поглотить основную часть энергии и минимизировать искрообразование, но и способствовать повышению напряжения в обмотках. При срабатывании контактов в прерывателе, он отдает имеющийся ток, что приводит к образованию обратных токов и скорейшему исчезновению возникшего магнитного поля. Этот процесс напрямую влияет на силу генерируемого тока.
Трамблер
Этот узел осуществляет раздачу сгенерированного высокого напряжения уже на сами свечи, в которых начинается искрообразование. Для передачи используются бронепровода, которыми соединяются свечи с крышкой, а все контакты пронумерованы, и каждый из них предназначен для строго определенного цилиндра. Подача напряжения осуществляется не хаотично, а в строго определенный момент - в самом конце такта сжатия. Правильное воспламенение смеси будет происходить лишь в том случае, когда верно выставлен угол опережения - для контактной системы зажигания это очень важный момент.
Центробежный и вакуумный регуляторы
Регулятор центробежного типа играет важную роль при установке верного угла опережения в зависимости от текущих оборотов коленвала. Вакуумный также предназначен для корректировки искрообразования в соответствии с текущим режимом работы двигателя, и расположен на крышке трамблера. Он имеет две камеры, одна из которых открыта в атмосферу, другая герметично соединена с емкостью дросселя. Имеющийся на диафрагме шток соединен с пластиной, расположенной на контактах прерывателя.
Свечи
Неотъемлемая часть контактной системы зажигания предназначена для непосредственного воспламенения смеси в цилиндрах. Искровой пробой в них возникает в момент подачи высокого напряжения, и при достаточной силе тока и корректном зазоре между контактами свечи, искра в состоянии мгновенно воспламенить смесь. Как работает вся эта система показано на видео:
Возможные проблемы при эксплуатации
Самой частой проблемой контактной системы зажигания является отсутствие искрообразования. Среди основных причин этого можно определить следующие:
Кроме этого, причиной проблем могут становится и конденсатор, катушка или бронепровода. Нередко проблемы с запуском мотора доставляют и сами свечи, на которых неверно выставлен зазор. Для самостоятельного устранения проблем с контактной системой зажигания требуется достаточно тщательная проверка всех элементов с использованием мультиметра. Немало внимания придется уделять всем имеющимся контактам - их окисление является одной из наиболее часто встречающихся причин некорректной работы системы зажигания.
Автомобильный мотор еще в первых своих модификациях представлял собой сложную конструкцию, состоящую из ряда систем, работающих воедино. Одним из основных компонентов любого бензинового мотора является система зажигания. Об ее устройстве, разновидностях и особенностях мы сегодня и поговорим.
Система зажигания
Система зажигания автомобиля представляет собой комплекс из приборов и устройств, которые работают на обеспечение своевременного появления электрического разряда, воспламеняющего смесь в цилиндре. Она является неотъемлемой деталью электронного оборудования и в своем большинстве завязана на работе механических компонентов мотора. Этот процесс присущ всем моторам, которые не используют для воспламенения сильно нагретый воздух (дизель, компрессионные карбюраторные). Искровое воспламенение смеси применяется и в гибридных моторах, работающих на бензине и газу.
Принцип работы системы зажигания зависит от ее вида, но если обобщать ее работу, можно выделить следующие этапы:
- процесс накопления высоковольтного импульса;
- проход заряда через повышающий трансформатор;
- синхронизация и распределения импульса;
- возникновение искры на контактах свечи;
- поджог топливной смеси.
Важным параметром является угол или момент опережения – это время, в которое осуществляется поджог воздушно-топливной смеси. Подбор момента происходит так, чтобы предельное давление возникало при попадании поршня в верхнюю точку. В случае с механическими системами его придется выставлять вручную, а в электронно-управляемых системах настройка происходит автоматически. На оптимальный угол опережения влияет скорость движения, качество бензина, состав смеси и другие параметры.
Классификация систем зажигания
Основываясь на методе синхронизации зажигания, различают схемы контактные и бесконтактные. По технологии формирования угла опережения зажигания можно выделить системы с механической регулировкой и полностью автоматические или электронные.
Исходя из типа накопления заряда, для пробития искрового промежутка, рассматривают устройства с накоплением в индуктивности и с накоплением в емкости. По способу коммутации первичной цепи катушки бывают – механические, тиристорные и транзисторные разновидности.
Узлы систем зажигания
Все существующие виды систем зажигания различаются способом создания контролирующего импульса, в остальном их устройство практически не отличается. Поэтому можно указать общие элементы, которые являются неотъемлемой частью любой вариации системы.
Питание – первичным, служит аккумулятор (задействуется при пуске), а при работе – эксплуатируется напряжение, которое производит генератор.
Выключатель – устройство, которое необходимо для подачи питания на всю систему или его отключения. Выключателем служит замок зажигания или управляющий блок.
Накопитель заряда – элемент необходимый для концентрации энергии в нужном объеме, для воспламенения смеси. Существует два типа компонентов для накопления:
- Индуктивный – катушка, внутри которой расположился повышающий трансформатор который создает достаточный импульс для качественного поджога. Первичная обмотка устройства питается от плюса батареи и приходит через прерыватель к ее минусу. При размыкании первичного контура прерывателем на вторичном создается высоковольтный заряд, который и передается на свечу.
- Емкостный – конденсатор, который заряжается повышенным напряжением. В нужное время накопленный заряд по сигналу передается на катушку.
Схема работы в зависимости от вида накопления энергии
Свечи – изделие, состоящее из изолятора (основа свечи), контактного вывода для подключения высоковольтного провода, металлической оправы для крепления детали и двух электродов, между которыми и образуется искра.
Система распределения – подсистема, предназначенная для направления искры на нужный цилиндр. Состоит из нескольких компонентов:
- Распределитель или трамблер – устройство, сопоставляющее обороты коленвала и соответственно – рабочее положение цилиндров с кулачковым механизмом. Компонент может быть механическим или электронным. Первый – передает вращение мотора и посредством специального бегунка распределяет напряжение от накопителя. Второй (статический) исключает наличие вращающихся частей, распределение происходит благодаря работе блока управления.
- Коммутатор – прибор, генерирующий импульсы заряда катушки. Деталь присоединяется к первичной обмотке и разрывает питание, генерируя напряжение самоиндукции.
- Блок управления – устройство на микропроцессорах, определяющее момент передачи тока в катушку на основании показаний датчиков.
Провод – одножильный высоковольтный проводник в изоляции, соединяющий катушку с распределителем, а также контакты коммутатора со свечами.
Магнето
Одной из первых систем зажигания является – магнето. Она состоит из генератора тока, который создает разряд исключительно для искрообразования. Состоит система из постоянного магнита, который приводится в движение коленчатым валом и катушки индуктивности. Искру, способную пробить искровой промежуток генерирует повышающий трансформатор, одной частью которого служит грубая обмотка катушки индуктивности. Для повышения напряжения используют часть обмотки генератора, которая соединена с электродом свечи.
Система зажигания с магнето
Контроль за подачей искры может быть контактный, выполненный в виде прерывателя или бесконтактный. При бесконтактном методе подачи искры применяются конденсаторы, которые улучшают качество искры. В отличие от представленных далее схем зажигания, магнето не требуется аккумулятор, оно легкое и активно применяется в компактной технике – мотокосах, бензопилах, генераторах и т.д.
Контактная система зажигания
Устаревшая, распространенная схема воспламенения топливной смеси. Отличительной особенностью системы является создание высокого напряжения, вплоть до 30 тысяч В на свечи. Создает такое высокое напряжение катушка, которая соединена с распределительным механизмом. Импульс на катушку передается благодаря специальным проводам, соединенным с контактной группой. При размыкании кулачков происходит формирование разряда и искры. Устройство также выполняет роль синхронизатора, так как момент образования искры должен совпадать с нужным моментом такта сжатия. Данный параметр устанавливается посредством механической регулировки и сдвига искры на более раннюю или позднюю точку.
Простейшая схема
Уязвимой частью такого варианта является естественный механический износ. Из-за него меняется момент образования искры, он нестабильный для различных положений бегунка. Ввиду чего появляются вибрации мотора, падает его динамика, ухудшается равномерность работы. Тонкие настройки позволяют избавиться от явных неисправностей, но проблема может возникнуть повторно.
Преимуществом контактного зажигания является его надежность. Даже при серьезном износе деталь будет работать безотказно, позволяя мотору работать. Схема не прихотлива к температурным режимам, практически не боится влаги или воды. Такой вид зажигания распространен на старых автомобилях и по сей день используется на ряде серийных моделей.
Бесконтактное зажигание
Принципиальная схема работы бесконтактной системы несколько отличается. Она сохраняет трамблер, как элемент конструкции, но он лишь выполняет функцию синхронизации цилиндров и отсылает импульс на коммутатор. В свою очередь транзисторный элемент, синхронизируется с показателем датчика и определяет угол зажигания, а также другие настройки – автоматически.
Преимущество системы – стабильность качества искрообразования, которое не зависит от ручных настроек или сохранности поверхности контактов. Если рассматривать превосходство данного варианта над контактной схемой, можно выделить:
- система генерирует искру высокого качества постоянно;
- устройство системы зажигания исключает ухудшение ее работы вследствие износа или загрязнения;
- отсутствует необходимость производить тонкие настройки угла зажигания;
- не приходится следить за состоянием контактов, контролировать их угол замыкания и другие настройки.
В результате использования бесконтактной системы можно наблюдать снижение расхода топлива, улучшение динамических характеристик, отсутствие сильных вибраций мотора, стабильная искра позволяет облегчить холодный пуск.
Электронное зажигание
Современная, наиболее совершенная схема, которая полностью исключает наличие подвижных частей. Для получения необходимых данных о положении коленвала и других применяются специальные датчики. Далее электронный блок управления производит расчеты и посылает соответствующие импульсы на рабочие компоненты. Такой подход позволяет максимально точно определить момент подачи искры, благодаря чему смесь разжигается своевременно. Это позволяет получить больше мощности, улучшить продувку цилиндра и снизить вредные выбросы, благодаря лучшему дожигу топлива.
Схема электронной системы
Электронная система зажигания автомобиля отличается высокой стабильностью работы и устанавливается на большинство современных авто. Такая популярность определена преимуществами данной схемы:
- Снижение расхода топлива во всех режимах работы мотора.
- Улучшение динамических показателей – отклик на педаль газа, скорость разгона и т.д.
- Более плавная работа мотора.
- Выравнивается график момента и лошадиных сил.
- Минимизируются потери мощности на низких оборотах.
- Совместима с газобаллонным оборудованием.
- Программируемый электронный блок позволяет настроить двигатель на экономию топлива или наоборот, на повышение динамических показателей.
Назначение системы зажигания достаточно простое, она является неотъемлемой частью бензинового двигателя, а также моторов, оснащенных ГБО. Этот компонент постоянно меняется и приобретает новые формы, соответствующие современным требованиям. Несмотря на это даже самые простые модели зажигания все еще используются на различной технике, успешно выполняя свою работу, как и десятки лет назад.
AutoleekОбщие 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;
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.
Источники электрического тока (аккумуляторная батарея и генератор, подробный разговор о которых будет в разделе "Электрооборудование автомобиля") вырабатывают ток низкого напряжения. Они "выдают" в бортовую электрическую сеть автомобиля 12–14 вольт. Для возникновения искры между электродами свечи на них необходимо подать 18–20 тысяч вольт! Поэтому в системе зажигания имеются две электрические цепи – низкого и высокого напряжения (рис. 21).Контактная система зажигания состоит из (рис. 21):
– катушки зажигания;
– прерывателя тока низкого напряжения;
– распределителя тока высокого напряжения;
– центробежного регулятора опережения зажигания;
– вакуумного регулятора опережения зажигания;
– свечей зажигания;
– проводов низкого и высокого напряжения;
– включателя зажигания.
Катушка зажигания (рис. 21)предназначена для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения. Как и большинство приборов системы зажигания, она располагается в моторном отсеке автомобиля.
а) электрическая цепь низкого напряжения: 1 – "масса" автомобиля; 2 – аккумуляторная батарея; 3 – контакты замка зажигания; 4 – катушка зажигания; 5 – первичная обмотка (низкого напряжения); 6 – конденсатор; 7 – подвижный контакт прерывателя; 8 – неподвижный контакт прерывателя; 9 – кулачок прерывателя; 10 – молоточек контактов
б) электрическая цепь высокого напряжения: 1 – катушка зажигания; 2 – вторичная обмотка (высокого напряжения); 3 – высоковольтный провод катушки зажигания; 4 – крышка распределителя тока высокого напряжения; 5 – высоковольтные провода свечей зажигания; 6 – свечи зажигания; 7 – распределитель тока высокого напряжения ("бегунок"); 8 – резистор; 9 – центральный контакт распределителя; 10 – боковые контакты крышки
Рис. 21. Контактная система зажигания
Принцип работы катушки зажигания очень прост и знаком из школьного курса физики. Когда по обмотке низкого напряжения протекает электрический ток, вокруг нее создается магнитное поле. Если прервать ток в этой обмотке, то исчезающее магнитное поле индуцирует ток уже в другой обмотке (высокого напряжения).
За счет разницы в количестве витков обмоток катушки, из 12-ти вольт мы получаем необходимые нам 20 тысяч вольт! Цифра весьма впечатляющая, но это как раз то напряжение, которое в состоянии пробить воздушное пространство (около миллиметра) между электродами свечи зажигания.
Если кто из вас, испугавшись этой цифры, решил вообще не дотрагиваться до чего-либо электрического в машине, то напрасно.
"Убивает не напряжение, а ток" – известное выражение у электриков, как нельзя лучше подходит к ситуации с электричеством в автомобиле.
В системе зажигания очень малые токи, поэтому, если вы и дотронетесь до проводов или приборов системы, то будет лишь несколько "неприятно", но не более того. Да и произойдет это только, если вы стоите босиком (или в мокрой обуви) на сырой земле или если одна рука на "массе", а другая на тех самых 20000 В.
Прерыватель тока низкого напряжения (контакты прерывателя – рис. 21) нужен для того, чтобы размыкать ток в цепи низкого напряжения. При этом во вторичной обмотке катушки зажигания индуцируется ток высокого напряжения, который затем поступает на центральный контакт распределителя.
Контакты прерывателя находятся под крышкой распределителя зажигания. Пластинчатая пружина подвижного контакта постоянно прижимает его к неподвижному контакту. Размыкаются они лишь на короткий срок, когда набегающий кулачок приводного валика прерывателя-распределителя надавит на молоточек подвижного контакта.
Параллельно контактам включен конденсатор, который необходим для того, чтобы контакты не обгорали в момент размыкания. Во время отрыва подвижного контакта от неподвижного между ними хочет проскочить мощная искра, но конденсатор поглощает в себя большую часть электрического разряда и искрение уменьшается до незначительного.
Но это только половина полезной работы конденсатора. Он еще участвует и в увеличении напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания. Когда контакты прерывателя полностью размыкаются, конденсатор разряжается, создавая обратный ток в цепи низкого напряжения, и тем самым, ускоряет исчезновение магнитного поля. А чем быстрее исчезает это поле, тем больший ток возникает в цепи высокого напряжения.
"Зачем такой длинный разговор о такой маленькой штучке в такой большой машине?" – спросите вы.
Так вот учтите, при выходе конденсатора из строя двигатель работать не будет! Напряжение во вторичной цепи получится недостаточно большим для того, чтобы пробить воздушную преграду между электродами свечи зажигания. Может быть, иногда, слабая искорка и будет проскакивать, но нам нужна достаточно "горячая" и стабильная искра, которая гарантированно воспламенит рабочую смесь и обеспечит нормальный процесс ее сгорания. А для этого, как раз и необходимы те самые "страшные" 20 тысяч вольт, в "приготовлении" которых участвует и конденсатор тоже.
Прерыватель тока низкого напряжения и распределитель высокого напряжения расположены в одном корпусе и имеют привод от коленчатого вала двигателя.
Часто водители называют этот узел коротко – "прерыватель-распределитель" (или еще короче – "трамблер").
Крышка распределителя и распределитель (ротор) тока высокого напряжения (рис. 21 и 22) предназначены для распределения тока высокого напряжения по свечам цилиндров двигателя.
Рис. 22. Прерыватель-распределитель: 1 – диафрагма вакуумного регулятора; 2 – корпус вакуумного регулятора; 3 – тяга; 4 – опорная пластина; 5 – ротор распределителя ("бегунок"); 6 – боковой контакт крышки; 7 – центральный контакт крышки; 8 – контактный уголек; 9 – резистор; 10 – наружный контакт пластины ротора; 11 – крышка распределителя; 12 – пластина центробежного регулятора; 13 – кулачок прерывателя; 14 – грузик; 15 – контактная группа; 16 – подвижная пластина прерывателя; 17 – винт крепления контактной группы; 18 – паз для регулировки зазоров в контактах; 19 – конденсатор; 20 – корпус прерывателя-распределителя; 21 – приводной валик; 22 – фильц для смазки кулачка
После того, как в катушке зажигания образовался ток высокого напряжения, он попадает (по высоковольтному проводу) на центральный контакт крышки распределителя, а затем через подпружиненный контактный уголек на пластину ротора.
Во время вращения ротора ток через небольшой воздушный зазор "соскакивает" с его пластины на боковые контакты крышки. Далее, через высоковольтные провода импульс тока высокого напряжения попадает к свечам зажигания.
Боковые контакты крышки распределителя пронумерованы и соединены высоковольтными проводами со свечами цилиндров в строго определенной последовательности.
Таким образом, устанавливается "порядок работы цилиндров", который выражается рядом цифр.
Как правило, для четырехцилиндровых двигателей применяется порядок работы: 1–3–4–2. Это означает, что после воспламенения рабочей смеси в первом цилиндре, следующий "взрыв" произойдет в третьем, потом в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Такой порядок работы цилиндров установлен для равномерного распределения нагрузки на коленчатый вал двигателя.
Подача высокого напряжения на электроды свечи зажигания должна происходить в конце такта сжатия, когда поршень не доходит до верхней мертвой точки примерно 4–6°, измеряя по углу поворота коленчатого вала. Этот угол называют углом опережения зажигания.
Необходимость опережения момента зажигания горючей смеси обусловлена тем, что поршень движется в цилиндре с огромной скоростью. Если смесь поджечь несколько позже, то расширяющиеся газы не будут успевать делать свою основную работу, то есть давить на поршень в должной степени. Хотя горючая смесь и сгорает в течение 0,001–0,002 секунды, поджигать ее надо до подхода поршня к верхней мертвой точке. Тогда в начале и середине рабочего хода поршень будет испытывать необходимое давление газов, а двигатель будет обладать той мощностью, которая требуется для движения автомобиля.
Первоначальный угол опережения зажигания выставляется и корректируется с помощью поворота корпуса прерывателя-распределителя. Тем самым мы выбираем момент размыкания контактов прерывателя, приближая их или, наоборот, удаляя от набегающего кулачка приводного валика прерывателя-распределителя.
В зависимости от режима работы двигателя, условия процесса сгорания рабочей смеси в цилиндрах постоянно меняются. Поэтому для обеспечения оптимальных условий необходимо постоянно менять и указанный выше угол (4–6°). Это обеспечивают центробежный и вакуумный регуляторы опережения зажигания.
Центробежный регулятор опережения зажигания предназначен для изменения момента возникновения искры между электродами свечей зажигания в зависимости от скорости вращения коленчатого вала двигателя.
При увеличении оборотов коленчатого вала двигателя поршни в цилиндрах увеличивают скорость своего возвратно-поступательного движения. В то же время скорость сгорания рабочей смеси остается практически неизменной. Следовательно, для обеспечения нормального рабочего процесса в цилиндре смесь необходимо поджигать чуть раньше. Для этого искра между электродами свечи должна проскочить раньше, а это возможно лишь в том случае, если контакты прерывателя тоже разомкнутся раньше. Это и должен обеспечить центробежный регулятор опережения зажигания (рис. 23).
а) расположение деталей регулятора: 1– кулачок прерывателя; 2 – втулка кулачков; 3 – подвижная пластина; 4 – грузики; 5 – шипы грузиков; 6 – опорная пластина; 7 – приводной валик; 8 – стяжные пружины