Устройство и принцип работы батарейного зажигания

Развернутая схема батарейного зажигания показана на рисунке. Она представляет собой типичную автомобильную однопроводиую систему соединения источников тока с потребителями, когда вторым проводом служит металлическая масса агрегатов самого автомобиля. Источники питания — генератор и аккумуляторная батарея — обычно включаются параллельно. При пуске и на режиме работы с малыми оборотами вала питание осуществляется от батареи, а на средних и больших скоростях включается генератор, который питает потребителей тока и одновременно обеспечивает подзарядку аккумулятора 22.

Своевременное подключение того или иного источника питания и поддержание необходимого режима работы системы при изменении оборотов вала достигается с помощью двух реле, регулирующих напряжение и ограничивающих силу тока в сети и реле обратного тока, которое защищает батарею от разрядки через якорь генератора, что опасно также и для последнего. Все три реле обычно объединяют в один прибор, называемый реле-регулятором.

Пусковой электродвигатель постоянного тока (стартер), обеспечивающий проворачивание коленчатого вала, не относится к элементам системы зажигания, но электромагнитный включатель его (тяговое реле) входит в сеть зажигания и управляется через замок (выключатель) 15. Связано со стартером и устройство для закорачивания добавочного сопротивления 18 катушки зажигания. Сила тока, потребляемого стартером, при пуске двигателя возрастает до 200—500 а и более. Поэтому аккумуляторная батарея для автомобилей подбирается в зависимости от мощности стартера с учетом специфики ее работы. А так как большие разрядные токи при относительно умеренном падении напряжения на зажимах лучше Других выдерживают свинцовые (кислотные) аккумуляторы, то эти так называемые стартерные батареи в основном и применяются для систем зажигания автомобилей. Плюсовая клемма их соединяется с сетью, а минусовая — на массу (в старых моделях автомобилей на массу соединяли клемму со знаком плюс).

Рис. Схема батарейного зажигания 8-цилиндрового двигателя

Катушка зажигания 14 представляет собой сердечник, набранный из отдельных пластин трансформаторного железа, изолированных друг от друга окалиной, и двух обмоток: толстой (d=0,72 мм) первичной 13 с небольшим числом витков и тонкой (d=0,07 мм) вторичной 12 с большим числом витков. Первичная обмотка одним концом через клемму Р соединена с клеммой 11 прерывателя, а другим — через клемму ВК, добавочное сопротивление 18, клемму ВКБ и контакты 16, 17 замка 15 с источником тока. Вторичная обмотка 12 одним концом присоединена к первичной, а вторым — выведена к разносной пластине 4 бегунка (ротора) распределителя через его центральный ввод.

Прерыватель тока низкого напряжения имеет два контакта: неподвижный 7 и подвижный 8. Первый из них приклепан к стойке (наковальне), соединенной с массой, а второй закреплен на рычажке (молоточке) 10, изолированном от массы. Молоточек нагружен пластинчатой пружиной и соединен с клеммой 11 сети зажигания. Размыкание контактов осуществляется кулачком 6, скорость вращения которого в четырехтактных двигателях в два раза меньше скорости вращения коленчатого вала. Вследствие вращения кулачка 6 контакты 7 и 8 периодически размыкаются и замыкаются.

Когда зажигание включено и контакты прерывателя замкнуты, ток от плюсовой клеммы батареи 22 идет через зажим 19, выключатель зажигания 15 и добавочное сопротивление 18 в первичную обмотку катушки 14. Далее на замкнутые контакты прерывателя и массу, по которой он возвращается к минусовой клемме батареи 22, как показано стрелками на проводах схемы. В результате прохождения тока по первичной обмотке 13 в катушке возникает магнитное поле, силовые линии которого замыкаются через ее сердечник и пронизывают витки обеих обмоток. При замкнутых контактах магнитное поле постоянно и ток во вторичной обмотке не индуктируется. Но в момент размыкания контактов силовые линии исчезающего магнитного поля пересекают витки обмоток, вследствие чего в них индуктируется ток, величина электродвижущей силы которого пропорциональна скорости изменения магнитного потока. Число витков вторичной обмотки подбирают так, чтобы общая э. д. с. тока достигала в ней 18 тыс. в и гарантировала пробой искрового зазора между электродами свечи.

Ток высокого напряжения из вторичной обмотки 12 по центральному проводу высокого напряжения, как показало пунктирными стрелками на схеме, через подавителыюе сопротивление 5 поступает на разносную пластину 4 бегунка распределителя, проскакивает в виде искры на соответствующий (ближайший) неподвижный электрод 3 и через сопротивление 2 поступает на центральный электрод свечи L откуда, пробивая искровой промежуток, проскакивает на боковой ее электрод и через массу автомобиля, батарею 22, выключатель 15, сопротивление 18 по первичной обмотке 13 возвращается во вторичную обмотку 12.

При размыкании контактов прерывателя и исчезновении магнитного потока в сердечнике катушки зажигания в первичной обмотке возникает ток самоиндукции, э. д. с. которого достигает 200—300 в. Ток самоиндукции имеет при этом одинаковое направление с первичным током, что затягивает время его исчезновения и вызывает появление дуги между контактами прерывателя. Образование «мостика» между контактами не только снижает скорость убывания тока в первичной цепи, но вызывает еще и быстрое обгорание контактов, нарушая работу системы зажигания. Чтобы устранить вредное действие э. д. с. самоиндукции, параллельно контактам прерывателя включают конденсатор 9.

Конденсатор выполняется из двух тонких алюминиевых лент (обкладок), изолированных друг от друга специальной бумажной лентой и скатанных в трубочку. Одна из обкладок присоединяется к металлическому кожуху конденсатора, а вторая выводится на изолированный контакт 11 прерывателя-распределителя. При размыкании контактов ток самоиндукции из первичной обмотки отводится в конденсатор и заряжает его. Вследствие этого образование дуги почти полностью устраняется, а скорость убывания тока в первичной обмотке резко возрастает. Разряжается конденсатор через первичную обмотку при разомкнутых контактах.

Конденсаторы трудно герметизировать, а в случае проникновения влаги и пробоя их система зажигания прекращает работу. Чтобы повысить надежность системы, в последнее время стали применять самовосстанавливающиеся конденсаторы. Они представляют собой свернутые в рулончик две полоски бумаги, одна сторона которых наметаллизирована слоем цинка толщиной около 1,5 мкм. При пробое бумаги тепло дуги испаряет с нее металл, поэтому вблизи повреждения она очищается от покрытия и электрическая прочность конденсатора восстанавливается. Такие конденсаторы имеют сравнительно небольшие габариты и могут размещаться внутри корпуса прерывателя-распределителя.

Добавочное сопротивление 18 чаще всего применяют в системах зажигания напряжением 12 е. Изготовляют его из тонкой нихромовой или никелевой проволоки в виде спирали п включают последовательно с первичной обмоткой катушки. При пуске двигателя стартером, когда падение напряжения на зажимах батареи неизбежно, сопротивление автоматически отключается с помощью пружинной контактной пластины 20 и подвижного контакта 21, вмонтированных в тяговое реле стартера. Благодаря этому ток от батареи подводится непосредственно к клемме ВК катушки зажигания 14 и рабочее напряжение в ее обмотках повышается, что особенно необходимо для успешного пуска холодного двигателя, когда требуется повышенное пробивное напряжение на электродах свечи.

Добавочное сопротивление может быть использовано также в качестве вариатора, обеспечивающего автоматическое регулирование сопротивления первичной цепи зажигания при изменении числа оборотов вала двигателя. С этой целью спираль изготовляют из тонкой стальной проволоки, которая легко прогревается до высокой температуры, и сопротивление ее возрастает. А так как время замкнутого состояния контактов прерывателя изменяется обратнс пропорционально скорости вращения вала, то с уменьшениек оборотов нагрев спирали, а следовательно, ее сопротивление и общее сопротивление цепи повышаются, а по мере увеличения оборотов вала — снижаются. В результате сила тока в первичной цепи возрастает на больших оборотах вала и уменьшается на малых, чте предохраняет катушку зажигания от перегрева.