Система зажигания служит для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения и подвода его к свечам для воспламенения рабочей смеси в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. В связи с тем, что воздушный, промежуток между электродами свечи оказывает большое сопротивление электрическому току, необходимо высокое напряжение до 20 000 В, чтобы вызвать искровой разряд. Кроме этого, искровые разряды в цилиндрах должны появляться при определенном положении поршней в цилиндрах и в определенной последовательности в соответствии с установленным порядком работы цилиндров двигателя. Выполнение этих тpeбований обеспечивается системой батарейного зажигания, состоящей из источников тока (аккумуляторная батарея, генератор) и потребителей. В систему зажигания входят две группы приборов: приборы цепи низкого напряжения и приборы цепи высокого напряжения.
Устройство и работа приборов системы зажигания
Катушка зажигания вместе с прерывателем преобразует ток низкого напряжения в ток высокого напряжения. На автобусах устанавливают маслонаполненную катушку Б13. Катушка состоит из сердечника, набранного из отдельных полосок электротехнической стали, изолированных между собой окалиной. Между сердечником и латунной вставкой установлена пружина для надежного контакта с проводником. На сердечник надета изоляционная трубка, на которой намотана вторичная обмотка. На вторичную обмотку надета катушка первичной обмотки, концы которой помещены в изолированные трубки и присоединены один к зажиму Р, второй к зажиму ВК. Вторичная обмотка одним концом соединена с первичной обмоткой, а вторым — с латунной вставкой. Для усиления магнитного поля вокруг вторичной обмотки поверх обмоток установлен кольцевой магнитопровод. Все детали помещены в корпусе и изолированы от него фарфоровым изолятором, а сверху — карболитовой крышкой. Между корпусом и крышкой имеется резиновая прокладка. Внутрь катушки залито трансформаторное масло, которое обладает изоляционными качествами и хорошо отводит тепло.
Последовательно с первичной обмоткой катушки соединен резистор (вариатор), который в двух изоляторах крепится к зажимам ВК и ВК-Б катушки зажигания.
Спираль резистора изготовлена из вольфрамовой проволоки. При длительном замыкании контактов при минимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя спираль нагревается, ее сопротивление увеличивается. Этим ограничивается величина тока в первичной обмотке катушка. При большой частоте вращения период замкнутого состояния контактов незначителен. Спираль остывает, ее сопротивление уменьшается, а следовательно, вариатор почти не препятствует прохождению тока. Таким образом, вариатор выравнивает силу тока, поступающего на первичную обмотку, и этим выравнивает силу искры независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя, предохраняя первичную обмотку от перегрева. При пуске двигателя стартером вариатор через выключатель стартера закорачивается, чем обеспечивается высокое напряжение во вторичной обмотке.
Прерыватель-распределитель. Прерыватель служит для своевременного размыкания контактов и замыкания первичной цепи зажигания, а распределитель — для распределения тока высокого напряжения по свечам зажигания. В корпусе прерывателя закреплен неподвижный диск, на котором через шариковый подшипник установлен подвижной диск с контактами. Подвижкой контакт изолирован от массы и прижимается к неподвижному контакту пластинчатой пружиной. Неподвижный контакт установлен на — регулировочной пластине, соединенной с поворотным диском стопорным и эксцентриковым винтами. Контакты прерывателя изготовлены А�.��.��p/ ��.��.@��.�бежный регулятор соединен с валиком привода.
Рабочая смесь в цилиндре сгорает не мгновенно, а в течение некоторого промежутка времени.
Наибольшая мощность двигателя и экономичность его работы достигаются тогда, когда полное воспламенение смеси совпадает с положением поршня в в. м. т. Поэтому искру в цилиндр необходимо подавать с некоторым опережением до прихода поршня в в. м. т. Это опережение измеряют в градусах поворота коленчатого вала и называют углом опережения зажигания. Для изменения угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя служит центробежный регулятор. При увеличении частоты вращения грузики, установленные на штифтах, под действием центробежных сил расходятся и через траверсу, в прорези которой входят пальцы двух грузиков, поворачивают втулку с кулачком по направлению вращения кулачка на некоторый угол. При этом размыкание контактов происходит раньше, угол опережения зажигания увеличивается.
При уменьшении частоты вращения грузики под действием пружин возвращаются в исходное положение и угол опережения зажигания уменьшается. Кроме того, угол опережения зажигания необходимо менять в зависимости от нагрузки на двигатель, т. е. от величины открытия дроссельной заслонки.
При незначительном открытии дроссельной заслонки (немного больше чем на частоте вращения в режиме холостого хода) ухудшается наполнение цилиндров горючей смесью и в цилиндрах остается большое количество отработавших газов.
Смесь в данном режиме, как мы знаем по работе карбюратора, приготовляется обедненная, горит медленнее обогащенной а наличие остаточных газов еще более замедляет горение. Поэтому необходимо подать искру раньше.
Опережение зажигания на данном режиме выполняет вакуумный регулятор, который состоит из корпуса с крышкой, диафрагмы, соединенной тягой с подвижным диском прерывателя и пружины. Полость крышки соединена со смесительной камерой карбюратора, а полость корпуса — с атмосферой.
В нижнем патрубке карбюратора выполнено отверстие, куда ввертывается штуцер соединительной трубки вакуумного регулятора. Когда коленчатый вал двигателя работает при минимальной частоте вращения холостого хода, это отверстие оказывается выше кромки дросселя и вакуумный регулятор не работает, так как на данном режиме приготовляется обогащенная смесь, которая горит быстрее. При незначительном нажатии на педаль управления дроссельными заслонками при малых нагрузках они открываются чуть больше, чем при частоте вращения в режиме холостого хода. В этот момент верхняя кромка дроссельной заслонки поднимается выше отверстия в патрубке, под ним создается разрежение, которое передается по трубке на диафрагму. Диафрагма прогибается и через тягу поворачивает диск вместе с контактами навстречу грани кулачка. Зажигание становится ранним. При увеличении открытия дроссельных заслонок условия очистки цилиндров улучшаются, разрежение под дроссельными заслонками снижается, вакуумный регулятор выключается под действием пружины и зажигание становится поздним. Если при этом увеличится частота вращения коленчатого вала, в работу вступит центробежный регулятор. Для изменения угла опережения зажигания в зависимости от сорта топлива и для уточнения правильности установки зажигания на ходу служит октан-корректор. Применяя топливо с повышенным октановым числом, угол опережения зажигания следует увеличивать, а применяя топливо с пониженным октановым числом — уменьшать.
Ток высокого напряжения подводится через центральный электрод к пластине ротора. Через контактный уголек с пружиной и через вращающийся ротор поступает к боковым электродам крышки распределителя, а по проводам — к свечам.
Свечи зажигания. На современных двигателях применяют неразборные свечи. Свечи работают в тяжелых условиях, поэтому изолятор обладает высокой механической прочностью. На двигателях ЗИЛ-130 и ЗИЛ-375 устанавливают свечи А15Б и А13Б. Буква А в маркировке свечей обозначает диаметр ввертываемой части 14 мм, цифры 15, 13 указывают высоту теплового конуса (юбки) в миллиметрах, буква Б — материал изолятора — бор корунд. Наружная цилиндрическая часть изолятора покрыта глазурью для улучшения изоляционных свойств. Внутри изолятора при помощи термоцемента токопроводящего стеклогерметика крепится центральный электрод, который делают составным. В одном случае верхняя часть его выполнена из малоуглеродной стали и приварена к нижней, в другом — она изготавливается отдельно от центрального электрода для бесперебойной работы свечи рабочая темпер тура центрального электрода и юбки изолятора должна быть в пределах 500—600° С. Такая температура исключает появление калильного зажигания и обеспечивает сгорание нагара на электродах.
Для обеспечения бесперебойной работы зазор между электродами свечи должен быть 10 — 12 мм при транзисторном зажигании и 0,7 — 6,8 мм при обычном. Зазор регулируют, подгибая боковой контакт — электрод, проверяют — круглым щупом.
Приспособление для уменьшения радиопомех. Искрение между контактами и электродами приборов электрооборудования, между щетками и коллекторами электродвигателей является причиной возникновения электромагнитных волн высокой частоты, которые, пересекая антенны, создают помехи, ухудшающие радиоприем, прием телевизионных передач, и мешают радиолокационным установкам. Поэтому каждый автомобиль должен быть оборудован приспособлениями для уменьшения радиопомех. На автобусах устанавливают провода высокого напряжения марки ПВВО, которые имеют изоляцию из полихлорвинилового пластика и неметаллическую жилу с распределенным сопротивлением, чем обеспечивается эффективное подавление радиопомех. Кроме того, для уменьшения радиопомех на автомобилях блокируют искрящие контакты включением проходных конденсаторов параллельно искрящим контактам (контактам реле-регулятора, щеткам генератора и т. д.).
Выключатель зажигания служит для включения и выключения системы зажигания, стартера, контрольно-измерительных и других приборов. Он расположен на панели приборов. Выключатель состоит из замка с индивидуальным ключом и выключателя. Все детали выключателя расположены в общем цилиндрическом корпусе, закрытом крышкой, которая представляет собой панель из изоляционного материала. На панели установлены контактные винты для зажимов AM, КЗ, ПР, СТ (амперметр, катушка зажигания, приемник, стартер).
В корпусе включателя установлены ротор с возвратной пружиной, поводок с пружиной поворота и шариками фиксатора. Поводок своим выступом связан с контактной пластиной, при измении положения которой происходит включение или выключение различных цепей.
Ротор выключателя при различных положениях ключа может иметь четыре различных положения. Ключ вставлен вертикально нулевое положение — под током находится один зажим AM.
При повороте ключа направо в первое фиксированное положение ток с зажима AM через контактную пластину поступает на зажимы КЗ и ПР.
При повороте ключа направо во второе фиксированное положение ток поступает с зажима AM на зажимы КЗ и СТ.
При повороте ключа налево от нулевого положения ток поступает с зажима AM на зажим ПР.
Контактно-транзисторная система зажигания. Достоинством транзисторной системы зажигания является то, что напряжение во вторичной цепи повышается на 30% по сравнению с обычной системой зажигания, не обгорают контакты прерывателя, повышается экономичность работы двигателя, облегчается пуск двигателя. В реальной схеме транзисторного зажигания установлены дополнительные приборы, которые служат для улучшения работы транзистора и предохранения его от пробоя. В контактно-транзисторную систему зажигания двигателей ЗИЛ-130 и ЗИЛ-375 входят следующие приборы.
Распределитель Р13-Д. Распределитель отличается от стандартного тем, что не имеет конденсатора.
Катушка зажигания Б114. Особенностью катушки Б114 по сравнению с катушкой Б13 является то, что первичная обмотка этой ка тушки имеет меньше витков (180), но больший диаметр провода (1,25 мм), что позволяет увеличить силу тока в цепи. Вторичная же обмотка катушки Б114 имеет гораздо большее число витков (41500), чем вторичная обмотка катушки Б13.
Добавочные резисторы СЭ107 (R4, R3). Резистор R4 при пуске двигателя стартером закорачивается, что позволяет увеличить ток в первичной цепи катушки зажигания: резистор R3 постоянно ограничивает силу тока, поступающего в первичную обмотку катушки зажигания.
Транзисторный коммутатор ТК102 состоит из транзистора Т диода Д, стабилитрона СТ, резисторов R1 и R2 конденсаторов С1 и С2 и импульсного трансформатора ИТ. При включении зажигания выключателем ВЗ и при сомкнутых контактах прерывателя П в цепи управления транзистора Т появится ток, равный 0,3-0,6 А. Путь тока: плюсовый зажим аккумуляторной батареи — выключатель зажигания ВЗ — резисторы R4, R3 — первичная обмотка 1 катушки зажигания КЗ — электроды Э и Б транзистора — первичная обмотка 1 импульсного трансформатора ИТ — контакты прерывателя — масса автомобиля — отрицательный зажим аккумуляторной батареи автомобиля.
При прохождении тока с эмиттера на базу происходит резкое снижение сопротивления перехода эмиттер – коллектор, транзистор открывается и включает цепь рабочего тока низкого напряжения. Минуя контакты прерывателя, через первичную обмотку катушки пройдет ток от 3 до 8 А.
Путь рабочего тока: плюс аккумуляторной батареи — выключатель зажигания ВЗ — резисторы R4, R3 — первичная обмотка катушки зажигания КЗ — электроды Э и К транзистора – масса — отрицательный зажим аккумуляторной батареи. При прохождении тока (равного 8 — 13 А) по первичной обмотке катушки зажигания создается сильный магнитный поток. При размыкании контактов прерывателя ток управления прерывается, транзистор запирается. Резкое падение магнитного поля вокруг первичной обмотки вызывает ток индукции во вторичной обмотке напряжением около 30 000 В. Одновременно возникает и ток самоиндукции в первичной обмотке напряжением около 80 – 110В. Ток высокого напряжения со вторичной обмотки 11 катушки зажигания КЗ подводится к ротору распределителя, где распределяется по свечам и возвращается во вторичную обмотку катушки зажигания, так как один конец вторичной обмотки выведен на массу ЭДС самоиндукции первичной обмотки 1 идет на заряд конденсатора С1 и на нагрев резистора R1. При отсоединении провода высокого напряжения от свечи или от крышки распределителя напряжение тока самоиндукции в первичной обмотке может превысить 400 В. Это напряжение может пробить транзистор. Для предохранения транзистора от пробоя в схему включены диод Д и стабилизатор С1. При увеличении напряжения тока самоиндукции в первичной обмотке катушки зажигания более 100 В стабилитрон пробивает и он пропускает через себя ток самоиндукции, предотвращая пробой транзистора. Для отсечки запирания транзистора служит импульсный трансформатор. Ток самоиндукции вторичной обмотки 11 трансформатора ИТ направлен против тока, идущего на эмиттер от аккумуляторной батареи, и этим отсекающе запирает транзистор. Ток самоиндукции обмотки 1 импульсного трансформатора ИТ расходуется на нагрев резистора R2. Электрический конденсатор С2 емкостью 50 мкФ включен параллельно генератору и аккумуляторной батарее и защищает транзистор от импульсных перенапряжений в случаях выключения аккумуляторной батареи, обрыва одной из фаз обмотки статора генератора переменного тока, обрыва проводника, соединяющего корпусы генератора и реле — регулятора. При возникновении импульса напряжения в цепи источника тока конденсатор С2 будет заряжаться, что уменьшит напряжение в цепи приборов. Все приборы коммутатора установлены в оребренном алюминиевом корпусе для лучшего охлаждения.
Для включения коммутатора в цепь необходимо зажим М надежно соединить с массой. Зажим К соединить с одноименным зажимом катушки, средний зажим — с безымянным зажимом катушки, а зажим Р — с изолированным зажимом прерывателя.