Устройство автомобилей
Прерыватель-распределитель системы зажигания
Прерыватель-распределитель применяется в системе зажигания двигателей с принудительным воспламенением рабочей смеси и предназначен для размыкания первичной цепи катушки зажигания, распределения импульсов высокого напряжения по цилиндрам двигателя, и необходимой последовательности установки начального угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя.
Среди технических специалистов и водителей часто упоминается сленговое название прерывателя-распределителя — трамблер.
По мере технической эволюции системы зажигания двигателей прерыватели-распределители делегировали свои функции датчикам положения коленчатого вала и коммутирующим блокам модулей зажигания, используемым в автомобильных двигателях с электронной системой управления работой двигателя — ЭСУД. Такие конструкции выгодно отличаются отсутствием подвижных элементов, а также возможностью высокоточного распределения искрообразующих импульсов по свечам зажигания.
Тем не менее, в эксплуатируемых по настоящее время автомобилях (особенно карбюраторных грузовиках и автобусах), широко используются классические системы зажигания с применением катушек зажигания и прерывателей-распределителей разных типов и конструкций.
Конструктивно прерыватель-распределитель объединяет два устройства – прерыватель низковольтной цепи системы зажигания, предназначенный для формирования импульсов, преобразуемых впоследствии в импульсы высокого напряжения, и распределителя этих высоковольтных импульсов между свечами зажигания.
В целом прерыватель-распределитель зажигания классической конструкции представляет собой единый узел из таких конструктивных элементов: прерывателя, собственно распределителя, центробежного регулятора опережения зажигания, вакуумного регулятора опережения зажигания, октан-корректора и конденсатора.
Обычно распределитель имеет простую конструкцию и состоит их распределительного бегунка с распределительной пластиной, крышки с высоковольтными контактами, и специального угольного контакта, размещенного между пластиной бегунка, центральным и боковыми высоковольтными выводами крышки. Конструкция прерывателя различных прерывателей-распределителей может существенно отличаться.
Конструкция классического прерывателя-распределителя по мере совершенствования тоже претерпела значительные изменения – от прерывания низковольтной цепи методом механического размыкания и смыкания контактов, до формирования управляющих импульсов посредством электромагнитных датчиков с последующим преобразованием напряжения в специальных коммутаторах.
Ниже рассмотрены особенности конструкции и принцип работы прерывателей-распределителей различных типов.
Прерыватель-распределитель Р119-Б
Четырехискровой контактный распределитель Р119-Б (рис. 1), применяемый в системе зажигания автомобилей марки «Волга» и «УАЗ», состоит из корпуса, механизма прерывателя, высоковольтного распределительного устройства, центробежного и вакуумного регулятора опережения зажигания, октан-корректора, конденсатора.
Вал 32 вращается в двух бронзовых втулках 31, установленных в корпусе 4. Смазывание вала обеспечивается кулачковой пресс-масленкой 29. Привод вала 32 осуществляется от распределительного вала двигателя через муфту 35, которая одновременно ограничивает его осевое перемещение.
Муфта 35 крепится на валу 32 шпилькой 36, которая удерживается пружиной 34, фиксируемой при сборке в канавке муфты. Пластина 33 октан-корректора через прорезь крепится болтом к корпусу 4. При установке на двигатель распределитель через прорезь в пластине 33, рядом с которой нанесены деления, крепится винтом к блоку двигателя.
На валу 32 закреплена поводковая пластина 46 грузиков 45 центробежного регулятора 1, которые могут вращаться вокруг осей 47. Грузики 45 удерживаются в исходном положении пружинами 44. Каждая пружина закреплена между стойкой 43 одного грузика и осью 47 другого.
Поводковая пластина 2 кулачка устанавливается своими прорезями 42 на штифты 48 грузиков. Кулачок 26 напрессован на втулку 41, закрепленную на пластине 2. Осевое перемещение кулачка 26 ограничивается шайбой 49 и замковым кольцом 50, которое фиксируется в проточке верхней части вала 32. На лыске в верхней части кулачка в строго определенном положении устанавливается бегунок 18.
Рис. 1. Прерыватель-распределитель Р119-Б: 1 — центробежный регулятор; 2 — поводковая пластина кулачка; 3 — шариковый подшипник; 4 — корпус; 5 — неподвижная пластина прерывателя; 6 — войлочный фильц; 7 — подвижная пластина прерывателя; 8 — тяга подвижной пластины; 9 — корпус регулятора; 10 — диафрагма; 11 — крышка; 12 — регулировочная шайба; 13 — штуцер; 14 — прокладка; 15 — пружина; 16 — вакуумный регулятор; 17 — кронштейн; 18 — бегунок (ротор); 19 — крышка; 20 — боковой вывод; 21 — центральный вывод; 22 — помехоподавительный резистор с пружиной; 23 — пластинчатая пружина; 24 — держатель неподвижного контакта; 25 — рычажок с подвижным контактом; 26 — кулачок; 27 — эксцентрик; 28 — изолированный вывод; 29 — колпачковая масленка; 30 — конденсатор; 31 — бронзовая втулка; 32 — вал; 33 — пластина октан-корректора; 34 — пружина; 35 — муфта; 36 — шпилька; 37 — ось подвижной пружины; 38 — пружинные защелки; 39 — проводник; 40 — винт; 41 — втулка; 42 — прорезь; 43 — стойка; 44 — пружины; 45 — грузик; 46 — поводковая пластина; 47 — ось; 48 — штифт грузика; 49 — шайба; 50 — замковое кольцо
Неподвижная пластина 5 прерывателя, расположенная внутри корпуса 4, крепится к нему двумя винтами. Подвижная пластина 7 прерывателя установлена на шариковом подшипнике 3, закрепленном в отверстии неподвижной пластины. Подвижная пластина с неподвижной соединены изолированным проводником.
На оси 37 подвижной пластины установлен держатель 34 неподвижного контакта. Поворот держателя 24 вокруг оси 37 неподвижной пластины осуществляется эксцентриком 27. Таким образом, обеспечивается изменение угла замкнутого состояния контактов прерывателя. Фиксируется держатель 24 на пластине 7 винтом 40.
Рычажок 25 с подвижным контактом изолирован от оси 37, вокруг которой он может поворачиваться. На рычажке 25 закреплена текстолитовая подушечка, на которую при размыкании контактов давит своими выступами кулачок.
Пластинчатая пружина 23, прижимающая подвижный контакт к неподвижному, одним концом закреплена на рычажке 25, а другим – на изолированном от корпуса кронштейне 17, который проводником 39 соединен с изолированным выводом 28 распределителя. К выводу 28 крепится проводник от конденсатора 30.
Пропитанный маслом войлочный фильц 6 обеспечивает смазывание кулачка.
Крышка 19 распределителя имеет фиксирующий паз, обеспечивающий ее установку на корпусе 4 в определенном положении. Она крепится двумя пружинными защелками 38.
Центральный вывод 21 крышки, к которому подводится высоковольтный провод от катушки зажигания, соединен с электродом бегунка 18 через подавительный резистор 22 с пружиной. Резистор 22, имеющий сопротивление 8…14 кОм, обеспечивает подавление радиопомех при работе прерывателя-распределителя.
В боковых выводах 20, число которых равно числу цилиндров (на изображенном распределителе – четыре), имеются металлические электроды, к которым через электрод бегунка 18 подводится высокое напряжение. От боковых выводов высоковольтные провода идут к свечам зажигания.
Вакуумный регулятор 16 закреплен на корпусе двумя винтами. Диафрагма 10 из прорезиненной бензостойкой ткани, закрепленная между корпусом 9 регулятора и крышкой 11, делит камеру регулятора на две полости.
В левой полости между диафрагмой 10 и штуцером 13 расположена пружина 15, которая поджимает диафрагму. Степень сжатия пружины регулируется шайбами 12. Соединение штуцера 13 с крышкой 11 уплотнено прокладкой 14. Левая полость вакуумного регулятора трубкой, идущей от штуцера 13, соединяется с отверстием в стенке карбюратора над дроссельной заслонкой.
Диафрагма 10 со стороны правой полости соединяется тягой 8 с подвижной пластиной 7 прерывателя.
Октан-корректор распределителя служит для установочной регулировки момента зажигания. Для этого винт крепления распределителя ослабляется, что дает возможность поворачивать корпус распределителя в определенном угловом интервале. Вместе с корпусом поворачивается подвижная пластина 7 прерывателя относительно кулачка, и тем самым изменяется относительное положение коленчатого вала в момент размыкания контактов прерывателя.
Центробежный регулятор работает следующим образом. При увеличении частоты вращения коленчатого вала грузики под действием центробежных сил, преодолевая усилие пружин, расходятся в стороны. При этом штифты грузиков, входящие в прорези поводковой пластины кулачка, поворачивают ее в сторону вращения вала распределителя на некоторый угол. При этом выступы кулачка будут раньше набегать на подушечку рычажка с подвижным контактом, и угол опережения зажигания увеличится. При уменьшении частоты вращения коленчатого вала грузики под действием пружин возвращаются в первоначальное положение.
Зависимость угла опережения зажигания от частоты вращения определяется конструктивными особенностями двигателя, и поэтому у центробежных регуляторов различных распределителей она неодинакова.
Вакуумный регулятор изменяет угол опережения зажигания в зависимости от разрежения над дроссельной заслонкой карбюратора. При полностью открытой заслонке разрежение относительно невелико, и вакуумный регулятор не работает. По мере прикрытия дроссельной заслонки (при уменьшении нагрузки на двигатель) разрежение возрастает, и диафрагма регулятора прогибается, увлекая за собой тягу и прикрепленную к ней пластину прерывателя на угол опережения зажигания.
Распределитель 30.3706
Четырехискровой распределитель 30.3706 (рис. 2) не имеет октан-корректора, и установка начального угла опережения зажигания осуществляется простым поворотом корпуса 4 относительно вала 1, находящегося своим шлицевым хвостовиком в зацеплении с шестерней привода.
Рис. 2. Прерыватель-распределитель 30.3706: 1 — маслоотражательный диск; 2 — штифт; 3 — шайба; 4 — корпус; 5 — фильтр; 6 — масленка; 7 — прерыватель; 8 — центробежный регулятор; 9 — ротор с помехоподавительным резистором; 10 — угольный контакт; 11 — крышка; 12 — винт крепления ротора; 13 — пружинная защелка; 14 — кулачок; 15 — валик; 16 — втулка; 17 — конденсатор; 18 — винт крепления конденсатора
Конструкция распределителя автомобилей марки «ВАЗ» отличается от рассмотренного ранее распределителя расположением центробежного регулятора 8 над четырехгранным кулачком прерывателя.
Поводковая пластина грузиков закреплена в верхней части вала. Грузики могут поворачиваться вокруг осей 6, закрепленных на поводковой пластине кулачка.
При уменьшении частоты вращения коленчатого вала грузики возвращаются в первоначальное положение.
Бегунок распределителя шипом фиксируется в отверстии поводковой пластины и крепится к ней двумя винтами. Помехоподавительный резистор (6 кОм) устанавливается в бегунке, а соединение электрода бегунка с центральным выводом осуществляется угольным контактом с пружиной.
Датчик-распределитель бесконтактной системы зажигания
По мере совершенствования конструкции прерывателей-распределителей конструкторы отказались от идеи разрывания низковольтной цепи зажигания с помощью механически управляемых контактов, применив для этой цели магнитоэлектрические устройства. В таких прерывателях распределителях, получивших название датчиков-распределителей, формирование импульса, используемого для преобразования напряжения в высоковольтное, возлагается на магнитоэлектрические генераторные датчики.
При этом конструкторы избавили автомобилистов от неприятной необходимости тщательного ухода за контактами прерывателя — контроля подгорания контактов и их периодической зачистки, регулировки зазора между контактами и т. п.
Кроме того, контакты механических прерывателей обладали значительной инертностью и плохо контролируемым временем смыкания и размыкания, что накладывало определенные ограничения при их использовании в высокооборотистых двигателях. Датчики-распределители в этом плане значительно превосходили распределители с механически разрываемыми контактами.
Датчик-распределитель (рис. 3) предназначен для управления работой транзисторного коммутатора, распределения импульсов высокого напряжения между свечами зажигания в определенной последовательности, для автоматического регулирования момента искрообразования в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя, а также для установки начального момента зажигания.
Рис. 3. Датчик-распределитель бесконтактной системы зажигания: 1 — присоединительный шип; 2 — пластина октан-корректора; 3 — корпус; 4 — пресс-масленка; 5 — изолированный вывод; 6 — вакуумный регулятор; 7 — крышка с выводами; 8 — подвижный комбинированный уголек; 9 — электрод; 10 — электрод бегунка; 11 — бегунок; 12 — втулка; 13 — статор; 14 — опора; 15 — подшипник; 16 — центробежный регулятор; 17 — упорный подшипник; 18 — валик; 19 — подшипник; 20 — метки; 21 — ротор; 22 и 24 — 8-полюсные пластины; 23 — обмотка статора; 25 и 27 — 8-полюсные обоймы; 26 — кольцевой постоянный магнит; 28 — шпонка; 29 — грузики центробежного регулятора
В корпусе 3 датчика-распределителя расположены следующие узлы: магнитоэлектрический генераторный датчик со статором 13 и ротором 21, центробежный регулятор 16, вакуумный регулятор 6. Корпус отлит из алюминиевого сплава, в хвостовой его части расположена пластина 2 октан-корректора, предназначенного для ручной регулировки начального момента искрообразования и крепления датчика-распределителя на двигателе.
Привод датчика-распределителя осуществляется через присоединительный шип 1, который закреплен на валике 18. Для смазывания подшипника 19, валика 18, упорного подшипника 17 в корпусе установлена пресс-масленка 4.
Датчик состоит из ротора 21 и статора 13. Ротор представляет собой кольцевой постоянный магнит 26 с плотно прижатыми к нему сверху и снизу 8 полюсными обоймами 25 и 27, которые жестко закреплены на втулке 12, где на верхней части установлен бегунок 11 высоковольтного распределительного устройства. В нижней части втулки 12 имеется паз, в который входит выступ втулки, жестко закрепленной на поводковой пластине ротора.
Статор датчика представляет собой обмотку 23, заключенную в 8-полюсные пластины 22 и 24. Соединены пластины между собой заклепками. Статор имеет один изолированный вывод 5, расположенный на корпусе распределителя. Второй конец обмотки электрически связан с корпусом. Статор 13 посредством опор 14 установлен на подвижной пластине, жестко закрепленной во внутренней обойме подшипника 15. Внешняя обойма подшипника 15 закреплена неподвижно относительно корпуса 3. Подвижная пластина шарнирно связана с тягой вакуумного регулятора 6.
Таким образом, центробежный регулятор обеспечивает изменение опережения зажигания, поворачивая ротор датчика относительно статора, а вакуумный регулятор поворачивает статор относительно ротора.
Высоковольтное распределительное устройство содержит крышку 7 с одним центральным и восемью боковыми выводами. С внутренней стороны в центральном выводе рамещен подвижный комбинированный уголек 8, обеспечивающий электрический контакт между центральным выводом и электродом 10 бегунка 11. Через электроды 9 высоковольтное напряжение последовательно поступает на восемь высоковольтных выводов, расположенных по окружности крышки и служащих для присоединения проводов высокого напряжения от свечей зажигания. Уголек 8 обладает активным сопротивлением 6…15 кОм, и кроме коммутации тока высокого напряжения, служит для подавления радиопомех.
Для установки начального угла опережения зажигания на роторе и статоре датчика нанесены метки 20, которые должны совпадать при положении коленчатого вала двигателя, соответствующем моменту искрообразования в первом цилиндре.
Датчик-распределитель 40.3706
Датчик-распределитель 40.3706 (рис. 4) горизонтального типа имеет корпус 5, отлитый из алюминиевого сплава. Привод датчика-распределителя осуществляется через муфту 1 и валик 2, на противоположном конце которого установлен ротор 11. Распределение высокого напряжения по свечам зажигания осуществляется посредством пяти выводов, расположенных на крышке 10, которая крепится к корпусу 5 тремя винтами 12.
Рис. 4. Датчик-распределитель 40.3706 горизонтального типа: 1 — муфта; 2 — валик; 3 — втулка; 4 — уплотнительная муфта; 5 — корпус; 6 — шаровой вкладыш; 7 — подвижная пластина; 8 — неподвижная пластина; 9 — перегородка; 10 — крышка; 11 — ротор (бегунок); 12 — винт; 13 — полупроводниковый датчик; 14 — замыкатель; 15 — втулка; 16 — центробежный регулятор; 17 — штекер; 18 — вакуумный регулятор
Высоковольтная часть устройства отделена от остальной конструкции перегородкой 9. Валик 2 вращается во втулке 3 и шаровом вкладыше 6. Уплотнительная муфта 4 препятствует попаданию масла во внутреннюю часть корпуса.
Шаровой вкладыш установлен в неподвижной пластине 8. Подвижная пластина 7, к которой присоединена тяга от вакуумного регулятора 18, может поворачиваться вместе с внутренней обоймой подшипника. Наружная обойма закреплена в неподвижной пластине 8, на которой установлен полупроводниковый датчик 13 с магнитом.
Три вывода датчика проводами соединены с выводами штекера 17. В прорези датчика 13 вращается замыкатель (шторка) 14, которая втулкой 15 жестко соединена с поводковой пластиной центробежного регулятора 16.
Таким образом, при работе центробежного регулятора поводковая пластина поворачивает замыкатель относительно датчика, а при работе вакуумного регулятора датчик вместе с подвижной пластиной поворачивается относительно замыкателя.
Все высоковольтные детали изготовлены из специального дугостойкого материала – стекло, наполненное полибутилен-терефталатом, выдерживающим высокое напряжение.
