Батарейная система зажигания. Устройство и принцип действия

Второй, наиболее распространённой системой является батарейная система зажигания. В этом случае электропитание осуществляется от автомобильной аккумуляторной батареи, а когда двигатель работает — электроэнергию вырабатывает автомобильный генератор, подключенный параллельно аккумулятору.

Это наиболее простая и часто применяемая система зажигания карбюраторного двигателя. Она состоит из:

• катушки зажигания;
• прерывателя-распределителя 4;
• свечей 1 (зажигания);
• выключателя зажигания.

Система зажигания получает питание от аккумуляторной батареи 10 или генератора, включаемого в схему параллельно батарее (схема подключения генератора и стартера приведена на рисунке).

Система зажигания служит для обеспечения воспламенения горючей смеси в цилиндрах двигателя в нужный момент и изменения момента зажигания (угла опережения зажигания) в зависимости от частоты вращения вала и нагрузки двигателя. В системе батарейного зажигания имеются цепи низкого и высокого напряжения.

В цепь низкого напряжения кроме источников тока входят прерыватель тока низкого напряжения, первичная обмотка катушки зажигания с добавочным сопротивлением и выключатель зажигания.

Цепь высокого напряжения содержит вторичную обмотку индукционной катушки зажигания, распределитель тока высокого напряжения по свечам, провода высокого напряжения и свечи зажигания. Прерыватель и распределитель объединены в одном устройстве — прерывателе-распределителе.

Рис. Схема батарейного зажигания:
а — расположение приборов; б — цепи низкого и высокого напряжения; 1 — свечи зажигания; 2, 15 — помехоподавляющие резисторы; 3, 9 — провода высокого и низкого напряжения соответственно; 4 — прерыватель-распределитель; 5 — конденсатор; 6 — катушка зажигания; 7 — добавочный резистор; 8 — выключатель (замок) зажигания; 10 — аккумуляторная батарея; 11 — реле включения стартера; 12 — стартер; 13 — крышка распределителя; 14 — ротор; 16 — кулачок; 17 — контакты; 18 — рычажок; 19 — клемма прерывателя; 20, 21 — первичная и вторичная обмотки соответственно; ВК,BK—Б — клеммы катушки зажигания; VA — вольтамперметр

При замкнутых контактах 17 и включенном выключателе 8 зажигания в цепи низкого напряжения течет ток силой I1. Из-за значительной индуктивности катушки 6 I1 нарастает до некоторого установившегося значения не мгновенно, а в течение определенного промежутка времени. Быстрому нарастанию силы тока препятствует ЭДС самоиндукции катушки. В момент размыкания контактов сила тока быстро падает до нуля, а созданное им магнитное поле исчезает. В результате исчезновения (уменьшения) магнитного поля во вторичной обмотке индуцируется ЭДС, которая будет тем выше, чем больше скорость уменьшения магнитного потока.

Таким образом, в момент изменения магнитного силового поля ЭДС возникает в витках не только вторичной, но и первичной обмотки 20 катушки зажигания. Это явление называется самоиндукцией. Ток самоиндукции замедляет процесс исчезновения тока в первичной обмотке, что нежелательно, так как в момент размыкания контактов возникает искра, вызывающая их подгорание. В результате снижаются эффективность и надежность системы зажигания. С целью устранения искрообразования параллельно контактам прерывателя подключают конденсатор. В момент размыкания цепи низкого напряжения он заряжается током самоиндукции, а при замыкании контактов разряжается через первичную обмотку.

Добавочный резистор служит для автоматического поддержания постоянной силы тока в первичной обмотке при изменении частоты вращения двигателя. При его пуске катушка зажигания питается от аккумуляторной батареи, напряжение которой понижено вследствие потребления стартером тока большой силы. Пониженное напряжение на катушке зажигания приводит к снижению силы тока I1 и напряжения вторичной обмотки. Для устранения этого явления при пуске двигателя добавочный резистор закорачивается контактами реле включения стартера или тягового реле. Поэтому, несмотря на снижение напряжения аккумуляторной батареи, первичная обмотка катушки зажигания получает необходимое для ее нормальной работы напряжение.

Свеча зажигания служит для воспламенения рабочей смеси в камере сгорания карбюраторного двигателя за счет искрового разряда. Она имеет стержень с центральным электродом, отделенный от «массы» изолятором, и боковой электрод, соединенный через корпус свечи с «массой». Свечи зажигания вворачивают в головку блока цилиндров. Поскольку максимальное давление в цилиндре весьма значительно, под свечи подкладывают уплотнительные шайбы.

Изолятор свечи выполнен из материала (уралит, кристалло-борокорунд и др.), выдерживающего напряжение не менее 30 кВ. Свечи изготавливают с разными тепловыми свойствами. Калильное число характеризует способность свечи работать без «калильного зажигания» смеси, когда последняя воспламеняется не от электрической искры между электродами свечи, а от контакта с раскаленными электродами. Чем выше это число, тем надежнее свеча будет работать в двигателе с высокой степенью сжатия. Калильные числа имеют следующие значения: 8, 11, 14, 17, 20, 23 и 26.

Катушка зажигания предназначена для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения и состоит из стального корпуса, сердечника, собранного из листов трансформаторного железа, изолированных друг от друга и помещенных в картонную трубку. На эту трубку навита сначала вторичная обмотка, состоящая из большого числа (18 000—20 000) витков медной проволоки диаметром около 0,1 мм, а затем через слой изоляционной бумаги — первичная обмотка (содержащая около 300 витков проволоки диаметром 0,7…0,85 мм). Концы первичной обмотки выведены к клеммам крышки. Внутри катушки к первичной обмотке подсоединен один конец вторичной обмотки, а ее другой конец подведен к центральной клемме катушки. Сердечник с обмотками закрепляется в корпусе катушки с помощью изоляторов. Пространство между обмоткой, изоляторами и корпусом залито специальной мастикой, защищающей обмотки от проникновения влаги.

Прерыватель-распределитель предназначен для периодического размыкания цепи низкого напряжения и распределения возникающего во вторичной обмотке тока высокого напряжения по свечам цилиндров двигателя в необходимой последовательности. Прерыватель-распределитель снабжен центробежным и вакуумным регулятором.

Центробежный регулятор служит для изменения угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Вакуумный регулятор, предназначенный для изменения угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки двигателя, т.е. степени открытия дроссельной заслонки, работает независимо от центробежного регулятора.

Октан-корректор, имеющийся в прерывателе-распределителе, служит для ручной регулировки угла опережения зажигания в зависимости от сорта применяемого топлива (его октанового числа). Октан-корректор позволяет изменять угол опережения зажигания в пределах ± 12° по углу поворота коленчатого вала двигателя. Изменение угла осуществляется при помощи специальных гаек поворотом корпуса прерывателя-распределителя относительно ведущего валика и контролируется по шкале со стрелкой. После регулировки угла устанавливают крепящие болты и регулировочные гайки.

При повороте корпуса прерывателя по часовой стрелке, т.е. в направлении вращения кулачка, угол опережения зажигания уменьшается (что обеспечивает более позднее зажигание). Угол опережения зажигания необходимо уменьшить, если сгорание топлива с малым октановым числом сопровождается детонацией.