Система зажигания автомобиля. Устройство и работа

В систему зажигания, кроме источника тока и проводов низкого и высокого напряжения, входят следующие приборы:

1. прерыватель, служащий для прерывания электрического тока в цепи низкого напряжения катушки зажигания;
2. распределитель, служащий для распределения тока высокого напряжения по искровым зажигательным свечам цилиндров двигателя;
3. катушка зажигания, которая преобразует док низкого напряжения в ток высокого напряжения;
4. искровые зажигательные свечи, подводящие ток высокого напряжения в цилиндр двигателя и образующие электрическую искру;
5. выключатель зажигания (замок зажигания), служащий для включения приборов системы зажигания при запуске двигателя и для отключения их при его остановке.

Работает система зажигания следующим образом. Ток низкого напряжения от положительной клеммы аккумуляторной батареи 10 (или от положительной щетки генератора) поступает через контакт включателя 11 стартера, амперметр 9, выключатель зажигания 8, через добавочное сопротивление 7, первичную обмотку 6 катушки зажигания на подвижной контакт 3 прерывателя. При вращении кулачка 1 подвижной контакт то замыкается, то размыкается с неподвижным контактом 4. С этого контакта ток поступает на отрицательную клемму аккумуляторной батареи (или ка отрицательную щетку генератора).

Когда ток движется по первичной обмотке катушки зажигания, вокруг -нее возникает магнитное поле. В момент размыкания контактов прерывателя магнитное поле первичной обмотки исчезает и его магнитные силовые линии пересекают витки вторичной обмотки катушки зажигания. При этом во вторичной обмотке возбуждается ток высокого напряжения, поступающий на ротор 13, помещенный под крышкой 42 распределителя, и далее к искровым зажигательным свечам 14.

В цепи прерывателя параллельно его контактам присоединен конденсатор 15.

Рис. Схема системы зажигания: 1 — кулачок; 2 — пружина; 3 — подвижной контакт прерывателя; 4 — неподвижный контакт прерывателя; 5 — катушка зажигания; 6 — первичная обмотка; 7 — добавочное сопротивление; 8 — выключатель зажигания; 9 — амперметр; 10 — аккумуляторная батарея, 11 — включатель стартера; 12 — крышка распределителя; 13 — ротор распределителя; 14 — искровая зажигательная свеча; 15 — конденсатор

Конденсатор состоит из двух лент тонкой алюминиевой фольги, называемых обкладками, и изолировочных прокладок из парафинированной бумаги. Бумажные и алюминиевые ленты свернуты в рулон, который, после того как его пропитали парафином, устанавливается в металлический кожух. Отводной проdод одной обкладки соединен с кожухом и через нее с массой, а изолированный провод другой обкладки выводится наружу и присоединяется через клемму распределителя к первичной обмотке катушки зажигания.

Конденсатор поглощает (накапливает) ток самоиндукции, возникающий в первичной обмотке катушки зажигания при размыкании контактов прерывателя, уменьшая искрение между контактами прерывателя и обгорание контактов. В момент полного размыкания контактов конденсатор разряжается, т.е. отдает поглощенный ток самоиндукции, который идет по первичной обмотке катушки зажигания в обратном направлении и вызывает очень быстрое исчезновение магнитного поля, вследствие чего напряжение тока во вторичной обмотке значительно повышается.

Прерыватель и распределитель монтируются в одном приборе, называемом распределителем.

Распределитель состоит из цилиндрического корпуса 18, внутри которого закреплена чашка 2 шарикоподшипника 1. На подшипнике установлен подвижной диск 3, на котором смонтирован прерыватель, состоящий из рычажка с подвижным контактом 9 и стойки 14 с неподвижным контактом 10. Контакты прерывателя изготовляются из тугоплавкого металла вольфрама. Стойка неподвижного контакта укреплена двумя винтами, один из которых имеет эксцентричную головку и служит для регулировки зазора между контактами в разомкнутом состоянии, а другой винт 12 служит для крепления стойки.. Величина этого зазора должна быть 0,35—0,45 мм.

Рычажок прерывателя сидит на оси и прижимается своим подвижным контактом к неподвижному пластинчатой пружиной 7. Неподвижный контакт соединен с массой. Подвижной контакт изолирован от массы и гибким проводом 4 через клемму 5 соединен с первичной обмоткой катушки зажигания. В средней части рычажка прерывателя имеется текстолитовая пята 8, на которую набегают выступы кулачка 6 прерывателя.

Кулачок соединен с валиком 19 привода распределителя и при вращении то размыкает, то замыкает контакты. Конденсатор 28 крепится снаружи корпуса распределителя винтами. Кожух конденсатора, таким образом, соединен с массой. Изолированный провод конденсатора присоединен к подвижному контакту 9.

Рис. Распределитель: 1 — шарикоподшипник; 2 — чашка; 3 — подвижкой диск; 4 — гибкий провод; 5 — клемма; 6 — кулачок; 7 — пластинчатая пружина; 8 — текстолитовая пята; 9 — подвижной контакт; 10 — неподвижный контакт; 11 — стойка; 12 — винт; 13 — коробка вакуумного регулятора; 14 — тяга; 15 — трубка; 16 — пружина; 17 — диафрагма; 18 — корпус; 19 — валик привода распределителя; 20 — регулировочные гайки октан-корректора; 21 — ротор; 22 — токораздаточная пластина; 23 — крышка; 24 — угольный контакт; 25 — центральный контакт; 26 — пружина; 27 — сегмент; 28 — конденсатор

На верхнюю часть кулачка 6 надевается ротор 21 из изоляционного материала, на котором закреплена металлическая токораздаточная пластина 22. Для фиксирования ротора в определенном положении на кулачке имеется лыска, а внутри ротора — выступ. Сверху корпус распределителя закрывается карболитовой крышкой 23, закрепляемой при помощи двух пружин-защелок. На крышке имеются гнезда для центрального контакта 25, соединяемого проводом высокого напряжения с контактом вторичной обмотки катушки зажигания, и боковых контактов по числу цилиндров. Боковые контакты соединяются проводами высокого напряжения с искровыми зажигательными свечами.

Центральный контакт 25 при помощи угольного контакта 24 с пружиной 26 соединен изнутри с токораздаточной пластиной ротора, а боковые контакты выведены внутрь в виде сегментов 27. Для обеспечения полного сгорания рабочей смеси ее воспламеняют ие в верхней мертвой точке такта сжатия, а несколько раньше, т. е. с некоторым опережением. Величина опережения зажигания должна изменяться в зависимости от режима работы двигателя.

Для автоматического изменения величины опережения зажигания распределитель имеет вакуумный и центробежный регуляторы, работающие совместно.

Вакуумный регулятор состоит из корооки 13, привернутой винтами к корпусу распределителя; внутри коробки находится диафрагма 17 с пружиной 16. Пружина отжимает диафрагму и прикрепленную к ней тягу 14, которая шарнирно соединена с подвижной пластиной прерывателя. Полость вакуумного регулятора трубкой 15 соединена с преддроссельным пространством смесительной камеры карбюратора.

При повышении нагрузки двигателя, когда величина открытия дроссельной заслонки карбюратора увеличивается, разрежение в смесительной камере карбюратора, а следовательно, и в полости вакуумного регулятора уменьшается. Пружина регулятора, разжимаясь, начинает прогибать диафрагму в сторону корпуса распределителя, а связанная с ней тяга поворачивает подвижную пластину по ходу вращения кулачка. Вследствие этого опережение зажигания уменьшается и рабочая смесь воспламеняется позже. С уменьшением нагрузки двигателя, когда дроссельная заслонка карбюратора прикрывается, разрежение в смесительной камере карбюратора, а следовательно, и в полости регулятора возрастает. Под действием атмосферного давления диафрагма, преодолевая сопротивление пружины, начинает прогибаться в сторону крышки коробки регулятора. Связанная с диафрагмой тяга поворачивает подвижную пластину прерывателя против хода вращения кулачка, увеличивая тем самым опережение зажигания.

Центробежный регулятор служит для изменения опережения зажигания поворотом кулачка 1 относительно валика 8 привода распределителя, с которым кулачок соединен через регулятор. На втулке 2 привода жестко укреплена пластина 3, имеющая вырезы, в которые входят пальцы 4 грузиков 5.

Грузики сидят на осях 7 и удерживаются от расхождения пружинами 6.

При работе двигатели с увеличением числа оборотов коленчатого вала грузики под влиянием центробежной силы начинают расходиться, преодолевая сопротивление пружины. При этом пальцы грузиков поворачивают пластину, а вместе с ней и кулачок относительно валика привода распределителя по ходу его вращения, увеличивая тем самым опережение зажигания.

Рис. Центробежный регулятор опережения зажигания: а — устройство регулятора; б — схема работы регулятора; 1 — кулачок прерывателя; 2 — втулка привода; 3 — пластина; 4 — пальцы грузиков; 5 — грузики; 6 — пружина; 7 — ось грузиков; 8 — валик привода распределителя

Помимо указанного автоматического регулятора, у распределителя имеется октан-корректор, позволяющий вращением регулировочных гаек 20 изменять угол опережения зажигания. Для этого поворачивают корпус распределителя против хода вращения кулачка (раннее зажигание) или по ходу вращения (позднее зажигание). Величина поворота корпуса распределителя в градусах отсчитывается по шкале, имеющейся на октан-корректоре.

Распределители некоторых армейских автомобилей (Урал-375 и др.) изготовляются в герметичном исполнении. Герметизация распределителя достигается применением специального корпуса и сопряженных с ним деталей, резиновых уплотнительных колец в местах разъемов и тщательным уплотнением выводов проводов и контактных разъемов.

Для нормальной работы карбюраторного двигателя очень важно правильно установить зажигание. Устанавливать зажигание рекомендуется в такой последовательности. Вначале нужно проверить и отрегулировать зазор между контактами прерывателя и открыть крышку люка маховика. Затем вывернуть свечу из первого цилиндра и, закрыв отверстие для свечи пальцем, вращать вал двигателя рукояткой до тех пор, пока поршень не придет в верхнюю мертвую точку в конце такта сжатия. Этот момент определяется по сильному шипению воздуха, выходящего из-под пальца. После этого следует медленно вращать коленчатый вал до тех пор, пока указатель на картере маховика не совместится с меткой на его ободе (с риской или шариком).

На автомобилях ЗИЛ-157К, ЗИЛ-164А, ЗИЛ-157, ЗИЛ-164 и Урал-375 момент, когда в первом цилиндре поршень приходит в верхнюю мертвую точку, определяется по установочному пальцу, входящему в отверстие крышки распределительных шестерен.

Далее надо отсоединить трубку от вакуумного регулятора, снять крышку распределителя и ротор и установить стрелку октанкорректора на нулевую метку шкалы. Затем, пользуясь переносной лампочкой, надо точно определить начало размыкания контактов. Один провод от лампочки присоединяют к массе, а другой — к клемме прерывателя; включив зажигание, медленно поворачивают корпус распределителя против хода вращения кулачка до тех пор, пока лампочка не загорится, это и будет момент размыкания контактов-прерывателя.

В таком положении необходимо закрепить корпус распределителя, поставить на место ротор, надеть крышку распределителя и присоединить трубку к вакуумному регулятору. В гнездо крышки распределителя, напротив которого устанавливается токораздаточная пластина, нужно вставить провод, идущий к свече первого цилиндра. Остальные провода вставляются в гнезда с учетом направления вращения ротора и порядка работы цилиндров двигателя.

Правильность установки зажигания уточняется во время пробега автомобиля. Для этого выбирают ровный горизонтальный участок шоссе, на котором ведут автомобиль с хорошо прогретым двигателем на прямой передаче со скоростью 15—25 км/час. Затем резко нажимают на педаль управления дроссельной заслонкой.

Если скорость движения быстро возрастает, а появившиеся вначале небольшие звонкие детонационные стуки в двигателе при скорости 30—35 км/час исчезают, значит, зажигание установлено правильно. Если стуки вообще не появились, то зажигание установлено слишком позднее, и, наоборот, резкие, не проходящие с увеличением скорости стуки свидетельствуют о слишком раннем зажигании.

Катушка зажигания типа Б-1 состоит из сердечника 4, корпуса 2, первичной 8 и вторичной 6 обмоток и добавочного сопротивления (вариатора) 9.

Сердечник собирается из большого числа железных отожженных полосок. Окалина на полосках является своего рода изоляцией. Такая конструкция сердечника уменьшает образование в нем вредных вихревых токов. Пластины сердечника помещены внутри картонного цилиндра 3, на который наматывается вторичная обмотка из тонкой медной проволоки диаметром 0,06—0,1 мм, покрытой эмалевым лаком. Поверхность вторичной обмотки снаружи изолирована кабельной бумагой 7, пропитанной парафином и канифолью. На вторичную обмотку наматывается первичная обмотка из толстой медной изолированной проволоки диаметром 0,6—0,8 мм. Такое расположение первичной обмотки способствует лучшей теплоотдаче через корпус катушки.

Рис. Катушка зажигания: 1 — клемма вывода первичной обмотки; 2 — корпус; 3 — картонный цилиндр; 4 — сердечник; 5 — пластина; 6 — вторичная обмотка; 7 — изоляционная кабельная бумага; 8 — первичная обмотка; 9 — добавочное сопротивление (вариатор); 10 и 11 — клеммы; 12 — центральный контакт

Поверх изоляции первичной обмотки устанавливаются пластины 5 из мягкой стали в виде полуколец, служащие для направления магнитного силового поля сердечника. Внутренняя полость катушки заполнена специальной массой, предохраняющей обмотки от замыкания. Один конец первичной обмотки выведен на крышку катушки к клемме 11 (обозначена буквами В К), другой — к клемме 1. Один конец вторичной обмотки подведен к центральному контакту 12 крышки, другой соединен внутри катушки с первичной обмоткой.

Добавочное сопротивление 9 (вариатор) изготовлено из стальной проволоки в виде спирали и своими концами соединено с клеммой 10 (обозначена буквами ВК-Б) и клеммой 11. К клемме 11 подведен и один конец первичной обмотки; таким образом, добавочное сопротивление соединено с первичной обмоткой последовательно.

При малых оборотах коленчатого вала двигателя вследствие относительно продолжительного времени, в течение которого контакты прерывателя замкнуты, вариатор нагревается, сопротивление его возрастает и он ограничивает ток в первичной обмотке катушки. При больших оборотах коленчатого вала контакты замыкаются на очень короткое время и вариатор несколько охлаждается. Уменьшение сопротивления вариатора обеспечивает прохождение по первичной обмотке большего тока. Надежность зажигания при этом на больших оборотах возрастает.

Рис. Искровая зажигательная свеча: 1 — боковой электрод; 2 — медно-асбестовая прокладка; 3 — корпус; 4 — наконечник провода от распределителя; 5 — центральный электрод; 6 — изолятор

На время запуска, двигателя стартером вариатор автоматически выключается, этим обеспечивается большая надежность воспламенения рабочей смеси.

Если вынужденно осуществляется запуск холодного двигателя пусковой рукояткой, то рекомендуется замкнуть контакты вариатора ВК и ВК-Б накоротко проволокой, которую после запуска и непродолжительного (в течение 3—5 мин) прогрева двигателя надо снять во избежание перегорания обмоток катушки. Искровые зажигательные свечи для автомобильных двигателей изготовляются неразборными.

Корпус 3 свечи стальной, с резьбой на нижней части для ввертывания свечи в отверстие головки блока цилиндров. На нижней части корпуса укреплен боковой электрод 1. Центральный электрод 5 отделен от корпуса свечи керамическим изолятором 6.

Центральный электрод и изолятор, особенно их нижние части, подвергаются действию высокой температуры и давления.

Устройство свечи предусматривает отвод излишнего тепла на корпус, с тем чтобы рабочая температура нижней части свечи была, 500—600° С. При такой температуре свечи самоочищаются: частицы нагара и капельки масла, попавшие на электроды, сгорают.

Для теплоотводящих качеств свечи решающее значение имеет длина нижнего конуса (юбки) изолятора: чем длиннее конус, тем свеча «горячее». Для многооборотных двигателей с повышенной степенью сжатия подбирают более «холодные» свечи, для малооборотных, наоборот, — «горячие».

Для бесперебойной работы двигателя очень важно применять только рекомендованные заводом-изготовителем искровые зажигательные свечи, имеющие соответствующие размеры и тепловую характеристику.

Таблица. Искровые зажигательные свечи

Марка автомобиля	Маркировка свечи	Диаметр ввертной части, мм	Нормальный зазор между электродами, мм
ГАЗ-69, ГАЗ-69А, ГАЗ-63 и ГАЗ-51 А	М12У	18	0,7-0,8
ЗИЛ-157К, ЗИЛ-164А, ЗИЛ-157, ЗИЛ-151, ЗИЛ-164 и ЗИЛ-150	А16У	14	0,6-0,7 (при эксплуатации зимой — 0,4)
Урал-375	СН300	14	0,6-0,7

Между корпусом свечи и головкой блока ставится уплотнительная медно-асбестовая прокладка 2.

Выключатель зажигания (замок зажигания) расположен на переднем щитке кабины. Он представляет собой металлический корпус 1, в котором закреплены замок 2 с ключом и собственно выключатель, состоящий из поводка 3, контактной пластины 4 и панели 5 из текстолита с тремя контактными винтами — клеммами AM, КЗ и ПР.

К клемме AM подводится провод от амперметра, к клемме КЗ — от катушки зажигания (от клеммы ВК-Б). Клемма ПР остается свободной. Она служит для подключения радиоприемников и других приборов.

Рис. Устройство и схема работы выключателя зажигания: а — устройство выключателя; б — зажигание и контрольные приборы выключены; в — зажигание и контрольные приборы включены; 1 — корпус; 2 — замок; 3 — поводок; 4 — контактная пластина; 5 — панель; КЗ, AM и ПР — клеммы

Когда зажигание выключено, клеммы ПР и КЗ отсоединены от клеммы AM. При повороте ключа зажигания вправо контактная пластина соединяет клеммы AM и КЗ между собой. При этом ток от аккумуляторной батареи через амперметр или от генератора (с клеммы Б реле-регулятора) идет через замкнутые контакты AM и КЗ по первичной обмотке катушки зажигания и одновременно по цепи электрических контрольно-измерительных приборов (термометр, указатель уровня горючего, манометр).

Вопросы по теме