Приборы и аппараты контактной системы зажигания

Катушка зажигания. Катушка зажигания служит для преоб­разования тока низкого напряжения в ток высокого напряже­ния. Она представляет собой электрический автотрансформа­тор с разомкнутой магнитной цепью. Конструкция всех кату­шек практически одинакова, различия состоят лишь в обмоточ­ных данных, способах соединения вторичной обмотки, конст­руктивных особенностях отдельных узлов и деталей, а также в материале, для заполнения внутренних полостей.

На автомобилях с контактной системой зажигания устанав­ливают маслонаполненные катушки Б102-Б или Б13. Наполне­ние улучшает изоляцию обмоток и обеспечивает отвод тепла. В качестве наполнителя используется трансформаторное мас­ло.

Катушка зажигания Б13 (рис. 12.2,) состоит из сердечника 15, набранного из отдельных пластин электротехнической ста­ли, изолированных между собой окалиной для уменьшения вих­ревых токов, образующихся при пульсации магнитного поля. На сердечник одета изоляционная трубка, на которой намота­на вторичная обмотка 13. Поверх вторичной обмотки надета катушка первичной обмотки 12, концы которой помещены в изоляционные трубки 6 и присоединены один к клемме 4, а дру­гой - к клемме " ВК". Вторичная обмотка 13 одним концом со­единяется с концом первичной обмотки 12, а другим-с выход­ной клеммой 1 через проводник 9 и пружину 3, которая прижи­мается к латунной вставке 19. Первичная обмотка обычно име­ет 250-400 витков, а вторичная - 19-26 тыс. витков. Для усиле­ния магнитного потока, пронизывающего вторичную обмотку, поверх обмоток устанавливают кольцевой магнитопровод 10.

Все детали катушки размещены в стальном штампованном корпусе 8 и изолированы от него изолятором 14.

Последовательно с первичной обмоткой катушки соединен добавочный резистор-вариатор 16 (СЭ 102), представляющий собой спираль из мягкой стальной проволоки и помещенный в керамический изолятор 17, установленный на скобе 7. Концы добавочного резистора шинами 18 соединяются с клеммами " ВК" и " ВК-Б". Вариатор предотвращает снижение напряже­ния во вторичной обмотке при работе двигателя с большой ча­стотой вращения коленчатого вала, а также облегчает пуск дви­гателя стартером.

Экранированные катушки зажигания имеют металлический кожух устанавливаемый на крышку

Рис.12.2. Катушка зажигания

При малой частоте вращения коленчатого вала двигателя контакты прерывателя замкнуты на достаточное длительное время и ток в первичной цепи возрастает до своего максималь­ного значения. При этом спираль вариатора нагревается, что повышает сопротивление цепи. Этим ограничивается ток в пер­вичной цепи, а, следовательно, и нагрев катушки.

При увеличении частоты вращения коленчатого вала время замкнутого состояния контактов уменьшается и сила тока в первичной цепи не успевает нарости до максимальной. При этом нагрев спирали вариатора уменьшается, ее сопротивление па­дает и сила тока, проходящего через первичную обмотку, умень­шается не так значительно. Благодаря этому напряжение, ин­дуктируемое во вторичной обмотке, остается достаточно вы­соким и обеспечивает бесперебойную работу двигателя.

При пуске двигателя стартером сильно снижается напряже­ние на зажимах аккумуляторной батареи. Одновременно втя­гивающее реле стартера закорачивает добавочный резистор 18 (рис. 12.1) и тем самым возмещает падение напряжения на кон­цах первичной обмотки. В результате во вторичной обмотке катушки зажигания индуктируется напряжение, обеспечиваю­щее надежный пуск двигателя.

Катушка зажигания представляет из себя узел неразборный и в процессе эксплуатации не ремонтируемый.

Прерыватель-распределитель. Этот прибор прерывает в не­обходимый момент цепь тока низкого напряжения и распреде­ляет ток высокого напряжения по свечам в соответствии с по­рядком работы цилиндров, а также корректирует угол опере­жения зажигания в зависимости от частоты вращения коленча­того вала и нагрузки двигателя. Прерыватель-распределитель состоит из прерывателя тока низкого напряжения, распредели­теля высокого напряжения, центробежного и вакуумного регу­ляторов опережения зажигания, октан - корректора и корпуса. В зависимости от числа цилиндров двигателя прерыватели -распределители изготовляют четырех-шести-и восьмиискровы-ми, а в зависимости от направления рабочего вращения-лево­го и правого вращении

Рис. 12.3. Прерыватель –распределитель

а-общее устройство; б-вид сверху без крышки и ротора; е-режим рабо­ты вакуумного регулятора; г-октан-корректор; д-центробежный регу­лятор

Устройство и принцип работы прерывателя-распределите­ля лучше рассмотреть на приборе контактного типа (рис. 12.3).

В корпусе 25 запрессованы две меднографитовые втулки 31, служащие подшипником валика 29 привода кулачковой муф­ты 8 прерывателя, ротора 10 распределителя и центробежного регулятора. Валик 29 получает вращение от валика привода смазочного насоса.

Прерыватель смонтирован на подвижном диске 4, который установлен на шарикоподшипнике 2, запрессованном в отвер­стие неподвижного диска 3, прикрепленного к корпусу 25. Дис­ки 4 и 3 связаны между собой гибким медным проводом 5 для повышения надежности соединения подвижного диска с «мас­сой».

Подвижный контакт 18 на текстолитовой колодке 17 уста­новлен на оси, закрепленной на подвижном диске 4, и изолиро­ван от «массы». Под действием пластинчатой пружины 16 под­вижный контакт прерывателя прижат к неподвижному 19, закрепленному на кронштейне и соединенному с «массой». Кон­такты изготовлены из вольфрама. Кронштейн вместе с непод­вижным контактом может быть повернут винтом 37 (рис. 12.3, 6) эксцентрика с помощью которого регулируют зазор между кон­тактами (0, 35 - 0, 45). Зазор проверяют плоским щупом и регу­лируют при максимальном разрыве контактов. После регули­ровки зазор фиксируют стопорным винтом 38.

Подвижный контакт 18 (рис. 12.3, а) через пружину 16 и про­вод 5 соединен с изолированной клеммой 7 корпуса, к которой присоединяется провод низкого напряжения от катушки зажи­гания.

Для смазки граней кулачковой муфты 8 и верхнего конца валика имеются войлочные фители 9 и 6, а для смазки втулок 31-колпачковая масленка 28.

Параллельно контактам включен конденсатор 34. Одна из его обкладок соединена с «массой», а другая с клеммой 7 пре­рывателя-распределителя.

Конденсатор (рис. 12.4) состоит из корпуса 7, в который по­мещен рулон 4, состоящий из двух обкладок 9 из олова и цин­ка, нанесенных тонким слоем на листы бумаги 8. Слой метал­лов нанесен не по всей ширине бумаги. На торцы рулона 4 на­пылен припой, к которому припаяны гибкие провода 2 и 5. Ру­лон 4 обернут кабельной бумагой 6. Проводник 5 пропущен через отверстия в корпусе 7 и припаян к нему. Проводник 2 от другой обкладки припаян к латунному выводу в текстолито­вой шайбе 1. Шайбы 1 и 3 обеспечивают герметичность корпуса. Свободное пространство в корпусе заполнено трансформаторным маслом.

Рис. 12.4. Конденсатор:

а-устойство; б-обкладка конденсатора; в-условное обозначение

Емкость конденсатора должна находиться в пределах 0, 17-0, 25 мкф. При меньшей емкости усиливается искрение на кон­тактах прерывателя, что приводит к их подгоранию, при боль-шей-понижается напряжение во вторичной обмотке катушки зажигания.

Распределитель тока выского напряжения состоит из ротора Ю (рис. 12.3, в) и крышки 11, укрепленной пружинными защел­ками 15 на корпусе 25. К карболитовому ротору 10 прикрепле­на латунная разносная пластина. Ротор установлен на верхней части кулачковой муфты 8, имеющей лыску (срез) для правиль­ного взаимного положения ротора и выступов кулачка.

Правильное положение крышки относительно корпуса обес­печивает штифт на корпусе, входящий в паз крышки.

В крышке вмонтированы изготовленные из латуни централь­ный 14 и боковые 12 электроды. Снизу в отверстие центрально­го электрода вставлена пружина, прижимающая угольный кон­такт 13 к разносной пластине ротора.

Для сгорания рабочей смеси необходимо несколько тысяч­ных долей секунды. Поэтому смесь воспламеняют до прихода поршня в в.м.т. с некоторым опережением.

Угол, на величину которого кривошип коленчатого вала не доходит до в.м.т. при воспламенении рабочей смеси в камере сгорания, называется углом опережения зажигания, который для различных двигателей колеблется от 28° до 45°. Его вели­чина зависит от частоты вращения коленчатого вала, нагруз­ки, сорта применяемого топлива и других факторов.

Угол опережения зажигания в зависимости от режима рабо­ты двигателя изменяется автоматически. Первоначально он устанавливается вручную.

Центробежный регу^! лятор опережения зажигания изменяет угол опережения зажигания в зависимости от частоты враще­ния коленчатого вала двигателя.

На рифленую часть валика 29 (рис. 12.3, а, д) напрессована пластина 27, на которую на осях установлены грузики 26 цент­робежного регулятора опережения зажигания. Кулачковая муф­та 8 имеет число граней, равное числу цилиндров двигателя, и может поворачиваться относительно оси валика 29 на некото­рый угол. Крепление муфты к траверсе 1 осуществляется вин­том 30.

По мере увеличения частоты вращения валика 29 грузики 26 регулятора под действием центробежных сил расходятся, пре­одолевая сопротивление пружин 32. Штифты грузиков пово­рачивают траверсу 1 и кулачковую муфту 8 по направлению вращения валика прерывателя-распределителя. Выступы кулач­ка раньше набегают на подвижный контакт и размыкают кон­такты прерывателя, что увеличивает угол опережения зажига­ния. При снижении частоты вращения коленчатого вала двига­теля угол опережения зажигания уменьшается, т.к. из-за умень­шения центробежных сил грузики сходятся под действием пру­жины 32.

Вакуумный регулятор опережения зажигания изменяет угол зажигания в зависимости от нагрузки двигателя.

Вакуумный регулятор, прикрепленный к корпусу 25 преры­вателя, состоит из камеры 20, диафрагмы 24 с тягой 21 и пру­жиной 23. Работа вакуумного регулятора показана на рис. 12.3, в.

При уменьшении нагрузки двигателя разряжение за прикры­ваемой дроссельной заслонкой возрастает и по трубке, соеди­ненной со штуцером 22, передается в вакуумный регулятор. Под действием разряжения диафрагма 24, преодолевая сопротивле­ние пружины 23, прогибается вправо. Тяга 21 поворачивает подвижный диск 4 против направления вращения валика 29 распределителя. Выступы кулачка раньше набегают на подвиж­ный контакт и размыкают контакты прерывателя, что увели­чивает угол опережения зажигания. По мере увеличения нагруз­ки двигателя разряжение за открываемой дроссельной заслон­кой и в вакуумном регуляторе падает, пружина 23 прогибает диафрагму 24 влево, а тяга 21 поворачивает диск 4 по направ­лению вращения валика 29. Контакты прерывателя размыка­ются позже, что уменьшает угол опережения зажигания.

При вынужденном переводе двигателя на топливо с большим или меньшим октановым числом угол опережения зажигания регулируют октан-корректором. Для работы двигателя на топливе с меньшим октановым числом угол опережения зажигания уменьшают, а для работы на топливе с большим октановым числом увеличива ют.

Октан-корректор располагается снизу корпуса 25 (рис. 12.3, а.г) прерывателя и состоит из нижней 35, средней 33 и вер­хней 39 пластин. Средняя пластина 33 имеет овальное отвер­стие для винта 36, крепящего его к нижней пластине 35, и крон­штейн 45 с регулировочным винтом 43. Нижняя пластина 35 имеет шкалу и кронштейн 41 для упора регулировочных гаек 42 и 44 в кронштейн 45. Верхняя пластина 39 крепится к корпу­су 25 прерывателя, а винтом 40-к средней пластине 33.

Угол опережения зажигания изменяют поворотом корпуса прерывателя-распределителя посредством гаек 42 и 44 октан-корректора и проверяют при помощи шкалы и стрелки.

Реальный угол опережения зажигания складывается из угла начальной установки и углов, устанавливаемых октан-коррек­тором, центробежным и вакуумным регуляторами.

Изменение зазора в контактах прерывателя приводит к уменьшению или увеличению угла опережения зажигания. По­этому перед установкой момента зажигания на двигателе необ­ходимо предварительно проверить и при необходимости отре­гулировать зазор между контактами.

Описанный выше прерыватель-распределитель обладает одним существенным недостатком, как, впрочем, и вся контак­тная система зажигания, а именно неизбежным подгоранием контактов прерывателя. Вследствие этого ухудшаются пуско­вые свойства двигателя, снижается напряжение вторичной об­мотки, а, следовательно, и энергия искры.

Этих недостатков лишена бесконтактная система зажигания, о которой речь пойдет несколько ниже.

Свеча заметания (рис. 12.5, а) создает искровой разряд, вос­пламеняющий сжатую в цилиндрах двигателя рабочую смесь. Она состоит (рис. 12.5, 6) из стального корпуса 4 с резьбой и боковым электродом 6. В корпус завальцован изолятор 3 с цен­тральным электродом 5, контактного устройства и деталей гер­метизации. Изоляторы обладают высокой механической проч­ностью и изоляционной стойкостью при высоких температу­рах. Электроды свечи и центральный стержень, имеющий на­катку, выполнены из никель-марганцевой или хромоникилевой стали. Накатка обеспечивает прочное соединение с токопроводящим стеклогерметиком. Зазор между электродами све­чи 5 и 6 равен 0, 6 - 0, 8 мм. В процессе работы двигателя зазор увеличивается в среднем на 0, 015мм на 1 тыс. км пробега автомобиля. Между корпусом и изолятором 3 установлена уплотнительная металлическая шайба 8, которая обеспечивает гер­метичность соединения. Герметичное крепление свечи в голов­ке блока обеспечивает металлоасбестовое уплотнительное коль­цо 9 из мягкого металла.

Рис. 12.5.Свеча зажигания

а - общий вид; б - свеча в разрезе; в - экранированная свеча; 1 - контак­тная гайка; 2 - стержень; 3 - изолятор; 4 и 19 - корпуса; 5 - центральный электрод; 6 и 21 - боковые электроды; 7 - герметик; 8 - шайба; 9 - уплот­нительное кольцо; 10 - экранировка провода; 11 - втулка; 12 - накидная гайка; 13 - резиновая втулка; 14 - провод высокого напряжения; 15 - кон­тактное устройство; 16 - керамическая втулка; 17- подавительный резис­тор; 18 - экран; 20 - кольцо

Свечи работают в очень тяжелых условиях, подвергаясь дей­ствию высокого напряжения (до 25 кВ), высокому давлению га­зов (до 4 мПа) и изменению температур от 40 до 2500°С.

Чтобы обеспечить бесперебойную работу свечи, нижняя часть теплового конуса изолятора должна иметь температуру в пределах 500-600°С. При такой температуре сгорает нагар, от­кладывающийся на тепловом конусе изолятора, т.е. происхо­дит самоочищение свечи. При меньшем нагреве электроды све­чи будут покрываться нагаром. Свеча в этом случае будет ра­ботать с перебоями.

При слишком высокой температуре изолятора и централь­ного электрода (более 800°С) возникает калильное зажигание, когда рабочая смесь воспламеняется от соприкосновения с накаленным конусом изолятора и центрального электрода до по­явления искры между электродами свечи. В результате проис­ходит слишком раннее воспламенение рабочей смеси.

Характеристикой тепловых качеств свечи является калиль­ное число, которое определяется на специальной установке по возникновению калильного зажигания.

Свечи неразборной конструкции, выпускаемые отечествен­ной промышленностью, разработаны для конкретных типов автомобилей и имеют соответствующую маркировку. Услов­ное обозначение свечи содержит обозначение резьбы на корпу­се (А-резьба метрическая 14x1, 25 или М-резьба метрическая 18x1, 5), калильное число 8, 11, 14, 17, 20, 23 или 26, обозначение длины резьбовой части корпуса (Н-11мм, Д-19мм), обозначе­ние выступания теплового конуса изолятора за торец корпуса В, обозначение герметизации по соединению изолятор - цент­ральный электрод термоцементом -Т.

Длину резьбовой части корпуса (12мм), отсутствие выступа­ния теплового конуса изолятора за торец корпуса и герметиза­цию соединения изолятор - центральный электрод иным герме-тиком, кроме термоцемента, не обозначают.

В комплект экранированной свечи (рис. 12.5, в) входят уплотнительная резиновая втулка 13, герметизирующая ввод прово­да в свечу, керамическая изоляционная втулка 16 экрана, уплотнительное медное кольцо 20 и керамический вкладыш со встроенным подавительным резистором 17. Этот резистор пред­назначен для снижения уровня радиопомех системой зажига­ния и уменьшения выгорания электродов свечей.

Контакт провода с электродом осуществляется с помощью контактных устройств типа КУ-20А. Соединение выполняется следующим образом. На конец провода 14 высокого напряже­ния, выходящего из экранированного шланга 10, надевается резиновая уплотнительная втулка 13 свечи, а затем провод вво­дится в контактное устройство. Жила провода, оголенная на длине 8мм, вставляется в отверстие втулки, развальцованной в донышке керамического стаканчика контактного устройства 15, и распушается так, чтобы контактное устройство было зажато на проводе. Свечи такого типа (СН-307) устанавливаются на автомобилях ЗИЛ-131.

Выключатель зажигания. Этот прибор предназначен для включения и выключения приборов зажигания и соединения с источником тока контрольно-измерительных приборов, элек­тродвигателей стеклоочистителя и отопителя, радиоприемни­ка и реле включения стартера (в момент пуска) В корпусе выключателя, отлитого из цинкового сплава, по­мещены собственно выключатель и замок. На пластмассовой крышке выключателя имеются клеммы " AM" (амперметр), " КЗ" (катушка зажигания), " СТ" (стартер) и " ПР" (приемник). С по­мощью ключа контактная группа замка может занимать четы­ре положения: 0-все выключено; при повороте ключа по часо­вой стрелке до фиксированного положения 1-включается зажи­гание и приемник, а также контрольно-измерительные прибо­ры. Для пуска двигателя необходимо повернуть ключ по часо­вой стрелке в положение " П" - с источником тока соединяются реле включения стартера и приборы зажигания. При включе­нии приемника на стоянке необходимо повернуть ключ замка зажигания против часовой стрелки до фиксированного поло­жения.

Искрение между электродами свечей, ротором и электрода­ми крышки распределителя, контактами прерывателя, а также в других приборах электрооборудования вызывает высокочас­тотные электромагнитные колебания, которые создают поме­хи радио-и телеприему. Наиболее сильные помехи создает сис­тема зажигания. Для устранения помех применяют:

- включение подавительных сопротивлений в провода высокого напряжения;

- экранировку системы электрооборудования;

- блокировку искрящих контактов конденсаторами большой емкости;

- применением специальных устройств-фильтров радиопо­мех.