Устройство системы зажигания карбюраторных двигателей

СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ КАРБЮРАТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ КРАНОВ — ЧАСТЬ 1

Система зажигания карбюраторного двигателя (рис. 43) служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндре в конце такта сжатия. Смесь воспламеняется электрической искрой между электродами искровой зажигательной свечи. Сжатая рабочая смесь оказывает значительное сопротивление прохождению тока между электродами свечи, поэтому для преодоления этого сопротивления система зажигания преобразует ток низкого напряжения (12 или 24 в) в ток высокого напряжения (12000— 16000 в).

Ток низкого напряжения от положительной клеммы аккумулятора 10 или положительной щетки генератора поступает через контакт включателя 11 стартера, амперметр 9, включатель 8 зажигания, добавочное сопротивление 7, первичную обмотку 6 катушки 5 зажигания на подвижный контакт 3 прерывателя, в котором установлена пружина 2. При вращении кулачка 1 подвижный контакт то размыкается, то замыкается с неподвижным контактом 4, с которого ток поступает на отрицательную клемму аккумуляторной батареи или 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 16 катушки зажигания. При этом во вторичной

обмотке возбуждается ток высокого напряжения, поступающий на ротор 13, помещенный под крышкой 12 распределителя, и далее к искровым зажигательным свечам 14.

В цепь прерывателя параллельно его контактам включен конденсатор 15. Он состоит из двух лент тонкой алюминиевой фольги, называемых обкладками, и изолированных лент — прокладок из парафинированной бумаги. Бумажные и алюминиевые ленты свернуты в рулон, пропитаны парафином и установлены в метал-лический кожух. Отводной провод одной обкладки соединен с кожухом и через нее с массой, а изолированный провод другой обкладки присоединен через клемму распределителя к первичной обмотке катушки зажигания.

Рис. 43. Схема системы зажигания карбюраторного двигателя:
1 — кулачок, 2 — пружина, 3 — подвижный контакт, 4 — неподвижный контакт, 5 — катушка зажигания, 6 — первичная обмотка, 7 — добавочное сопротивление. 8 — включатель зажигания, 9 — амперметр, 10 — аккумулятор, 11— включатель стартера, 12 — крышка, 13 — ротор, 14 — свечи, 15 — конденсатор, 16 — вторичная обмотка

Конденсатор накапливает ток самоиндукции, возникающий в первичной обмотке катушки зажигания при размыкании контактов прерывателя, уменьшая искрение между контактами прерывателя и обгорание контактов. В момент размыкания контактов конденсатор заряжается, накапливая при этом на своих обкладках ток самоиндукции, имеющий противоположное направление с основным током, и тем самым способствуя быстрому исчезновению магнитного поля в катушке.

В момент замыкания контактов конденсатор разряжается, отдавая накопленный ток в первичную обмотку катушки и тем самым способствуя быстрому появлению нового магнитного поля. Вследствие этого напряжение тока во вторичной обмотке значительно повышается.

Прерыватель и распределитель смонтированы в одном приборе, который называется распределителем.

Распределитель (рис. 44) состоит из цилиндрического корпуса 25% внутри которого установлен шарикоподшипник /. На подшипник опирается подвижный диск 3 прерывателя. Прерыватель состоит из рычажка с подвижным контактом 16 и стойки 18 с неподвижным контактом 17.

Стойка неподвижного контакта укреплена двумя винтами, один из них имеет эксцентричную головку и служит для регулировки зазора между контактами. Величина этого зазора в разомкнутом состоянии должна быть 0,35—0,45 мм. Другой винт 19 служит для крепления стойки.

Рычажок прерывателя установлен на оси и прижимается своим подвижным контактом к неподвижному контакту с пластинчатой пружиной 14. Неподвижный контакт соединен с массой; подвижный — изолирован от массы и гибким проводом 4 через клемму 5 соединяется с первичной обмоткой катушки зажигания. В средней части рычажка прерывателя имеется текстолитовая пята 15, на которую набегают выступы кулачка 6 прерывателя.

Кулачок соединен с валиком 26 привода распределителя и при вращении размыкает и замыкает контакты. К корпусу распределителя при помощи скобы прикреплен-конденсатор 28, один провод которого соединен с подвижным контактом 16. На верхнюю часть кулачка 6 установлен ротор 7, изготовленный из изоляционного материала. Для фиксации ротора в определенном положении на кулачке имеется лыска, а в ступице ротора — выступ. На роторе закреплена металлическая токораздаточная пластина 8.

Сверху корпус распределителя закрыт карболитовой крышкой 9, закрепляемой при помощи двух пружин — защепок. На

крышке имеются гнезда для центрального контакта 11, соединенного проводом высокого напряжения с контактом вторичной обмотки катушки зажигания, и боковых контактов, число которых равно числу цилиндров двигателя. Боковые контакты соединены проводами высокого напряжения с искровыми зажигательными свечами.

Рис. 44. Распределитель:
1 — шарикоподшипник, 2 — неподвижный диск, 3 — подвижный диск, 4 — провод, 5 — клемма, 6

кулачок прерывателя, 7

ротор, 8 — пластина, 9— крышка, 10 — угольный контакт, 11 — центральный контакт, 12, 14 и 23 — пружины, 13 — сегмент, 15 — пята, 16 — подвижный контакт, 17 — неподвижный контакт, 18 — стойка, 19 — винт, 20 — корпус вакуумного регулятора, 21 — тяга, 22 — трубка, 24 — диафрагма, 25 — корпус распределителя, 26 — валик, 27 — гайка,
28 — конденсатор

Центральный контакт 11 при помощи угольного контакта 10 с пружиной 12 соединен с токораздаточной пластиной ротора, а боковые контакты выведены внутрь в виде сегментов 13.

Для обеспечения полного сгорания рабочей смеси в цилиндрах ее воспламеняют до прихода поршня в верхнюю мертвую гочку в гакте сжатия, т. е. с некоторым опережением. Величина опережения зажигания изменяется в зависимости от сорта применяемого бензина (его октанового числа), а также от режима работы двигателя.

Изменяют величину опережения зажигания с помощью октан-корректора, вакуумного и центробежного регуляторов. Октан-корректор позволяет вращением регулировочных гаек 27 изменять угол опережения зажигания при изменении сорта применяемого бензина.

Для увеличения опережения зажигания корпус распределителя поворачивают против направления вращения кулачка, для уменьшения — по направлению вращения кулачка. Величину поворота корпуса распределителя в градусах отсчитывают по шкале, имеющейся на октан-корректоре.

Вакуумный и центробежный регуляторы работают совместно, позволяя автоматически устанавливать опережение зажигания в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя.

Корпус 20 вакуумного регулятора прикреплен болтами к корпусу распределителя. Внутри корпуса 20 установлена диафрагма 24 с пружиной 23. Пружина отжимает диафрагму и прикрепленную к ней тягу 21, которая шарнирно соединена с подвижной пластиной прерывателя. Полость вакуумного регулятора трубкой 22 соединена с преддроссельным пространством смесительной камеры карбюратора.

При повышении нагрузки двигателя, когда величина открытия дроссельной заслонки карбюратора увеличивается, разрежение в смесительной камере, а следовательно, и в полости вакуумного регулятора уменьшается. Пружина регулятора, разжимаясь, начинает прогибать диафрагму в сторону корпуса 25 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 корпуса регулятора. Соединенная с диафрагмой тяга поворачивает подвижную пластину прерывателя против направления вращения кулачка, увеличивая опережение зажигания.

Виды, устройство и принцип работы системы зажигания

Система зажигания двигателя – это комплекс устройств, приборов и датчиков, необходимых для его запуска. Ее главной задачей является создание высокого напряжения для формирование искры, воспламеняющей топливовоздушную смесь, в точно определенный момент времени. Это обеспечивает правильный режим работы мотора, а потому от исправности системы зажигания зависит расход топлива, мощность и безопасность движения автомобиля.

Устройство и принцип действия типовой системы зажигания

С технической стороны система зажигания входит в комплекс электрооборудования двигателя. Конструктивно она состоит из следующих элементов:

• Аккумулятор или другой источник питания. Он подает в сеть низкое напряжение 12 вольт.
• Переключатель. При повороте ключа переключатель замыкается и низкое напряжение поступает в накопитель энергии.
• Накопитель энергии. Бывает двух видов: индуктивный (катушка зажигания трансформаторного типа, преобразующая низкое напряжение в высокое до 30 тысяч вольт) и емкостной (конденсатор).
• Блок управления аккумулированием и распределением энергии. В зависимости от типа системы зажигания это может быть прерыватель, транзисторный коммутатор или ЭБУ (электронный блок управления).
• Распределитель. Этот узел может быть механическим или электронным. Он осуществляет снабжение определенных свечей энергией в заданный момент времени.
• Провода цепи высокого напряжения. По ним поступает высокое напряжение к электродам свечей.
• Свечи зажигания.

Работа системы зажигания основана на следующем принципе: при подаче в сеть низковольтного напряжения, происходит накопление и преобразование энергии, что затем распределяется по свечам, на электродах которых формируется искра, провоцирующая воспламенение топливовоздушной смеси.

Виды систем зажигания

В современном автомобилестроении системы зажигания классифицируют в зависимости от способа управления процессом. При этом выделяют три основных типа схем:

• контактная (контактно-транзисторная);
• бесконтактная (транзисторная);
• электронная (микропроцессорная).

Характерные особенности контактной системы

Исторически контактная система является одной из первых и сегодня ее можно встретить лишь на старых моделях автомобилей. В таких конструкциях формирование высокого напряжения происходит в трансформаторной катушке, а распределение его на свечи реализуется механическим способом – замыканием и размыканием контактов цепи прерывателем-распределителем.

Устройство контактной системы зажигания

Помимо основных элементов, такие системы включают в себя центробежный регулятор опережения зажигания, необходимый для преобразования угла опережения зажигания относительно частоты вращения коленвала. Он представляет собой два груза, воздействующих на мобильную пластину, контактирующую с кулачковым механизмом прерывателя.

Угол опережения зажигания – определенное положение коленвала, при котором осуществляется подача высокого напряжения на свечи. В таком режиме зажигание происходит до момента достижения поршнем верхней мертвой точки, что позволяет обеспечить максимально эффективное сгорание топливовоздушной смеси.

Также в контактных схемах применяется вакуумный регулятор опережения зажигания, изменяющий угол опережения соответственно режиму работы (нагрузке) мотора. Он соединен с полостью, находящейся за дроссельной заслонкой, и при нажатии на педаль газа изменяет угол опережения в зависимости от величины разрежения.

При замыкании контактов низкое напряжение подается на первичную обмотку катушки, где аккумулируется энергия и в момент размыкания контакта происходит формирование высокого напряжения на вторичной обмотке. Затем энергия поступает к распределителю зажигания и далее на соответствующую свечу.

Если нагрузка на силовой агрегат повышается, увеличивается частота вращения вала прерывателя-распределителя, и грузы центробежного регулятора расходятся, изменяя положение пластины. Это способствует более раннему размыканию контактов, что увеличивает угол опережения. При снижении нагрузки на двигатель происходит обратный процесс.

В чем отличия контактно-транзисторной системы зажигания

Следующим поколением системы зажигания стала контактно-транзисторная, предполагающая установку в первичной цепи катушки транзисторного коммутатора. Он позволяет снизить силу тока в обмотке низкого напряжения, что повышает срок эксплуатации контактов.

Контактно-транзисторная система зажигания

За счет установки транзистора напряжение, поступающее на свечи, больше, чем в классической контактной системе на 30%. Зазор между электродами и, как следствие, длина искры при этом также больше, а значит возрастает и площадь контакта с топливовоздушной смесью, что способствует ее полному сгоранию. В контактно-транзисторной системе зажигания прерыватель воздействует не на катушку, а на коммутатор.

При повороте ключа через транзистор начинают проходить два типа токов:

• управления;
• основной ток первичной обмотки.

Когда контакты размыкаются, ток цепи управления исчезает, а транзистор запирается, препятствуя протеканию тока первичной обмотки. В этот момент магнитное поле формирует высокое напряжение на вторичной обмотке. Для ускорения запирания транзистора в контактной системе зажигания этого типа может устанавливаться импульсный трансформатор.

Принцип работы бесконтактной системы

Эволюционным продолжением транзисторно-контактной системы, является бесконтактное зажигание. В таких конструкциях вместо прерывателя устанавливается специальный датчик импульсов. Это дает возможность увеличить срок службы системы зажигания за счет отсутствия неисправностей, связанных с контактами прерывателя.

Датчик формирует электрические импульсы низкого напряжения. Он бывает трех типов:

• Датчик Холла. Конструкция такого датчика включает в себя постоянный магнит, и пластину-полупроводник, оснащенную микросхемой.
• Индуктивный. Принцип его работы основан на изменении величины индукции чувствительного элемента в зависимости от величины зазора между датчиком и движущимся пластинчатым ротором, воздействующим на магнитное поле.
• Оптический. Он состоит из светодиода, фототранзистора и микросхемы согласования. При попадании света от диода на фототранзистор датчик подает массу (минус питания) на коммутатор. Перекрытие потока света провоцирует исчезновение тока в катушке и способствует дальнейшему формированию искры.

Конструктивно датчик импульсов интегрирован в распределитель и регулируется режимом вращения коленвала двигателя. Прерывание тока в первичной обмотке катушки зажигания бесконтактной системы осуществляется также транзисторным коммутатором, но реагирующим на сигналы датчика.

В момент вращения коленвала датчик посылает импульсы напряжения на коммутатор. Последний, соответственно, формирует импульсы тока в обмотке низкого напряжения катушки. Когда ток не поступает, на вторичной обмотке возникает высокое напряжение, которое передается распределителю и далее по высоковольтным проводам к нужной свече. Изменение угла опережения в бесконтактной системе зажигания также выполняется центробежным и вакуумным регуляторами.

Электронная и микропроцессорная системы

Самой современной системой считается электронная. Она не имеет механических контактов, а потому ее также можно назвать бесконтактной. Электронное зажигание является частью системы управления двигателем.

Электронная система зажигания

Выделяют два типа электронных бесконтактных систем зажигания:

• С распределителем. В подобной схеме применяется механический распределитель зажигания, подающий высокое напряжение на заданную свечу.
• Прямого зажигания. При такой схеме высокое напряжение поступает к электродам свечи напрямую с катушки.

Помимо базовых элементов электронная система зажигания включает:

• Входные датчики. Они регистрируют данные о текущем режиме работы мотора и подают их в виде электронных сигналов блоку управления.
• Электронный блок управления. Он выполняет обработку сигналов и передает соответствующие команды на воспламенитель.
• Исполнительное устройство, или воспламенитель. Фактически является транзисторной платой, обеспечивающей в открытом режиме поступление напряжения на первичную обмотку, а в закрытом – отсечку и формирование высокого напряжения на вторичной обмотке катушки.

Такие системы могут оснащаться одной общей (в конструкциях с распределителем), индивидуальными (при подаче энергии прямо на свечу) или сдвоенными катушками зажигания.

Разновидностью электронной системы является микропроцессорная. В ней применяется целый комплекс датчиков, сигналы которых обрабатываются ЭБУ. Он рассчитывает оптимальный режим работы системы в заданный момент времени. Преимуществами такой конструкции является снижение расхода топлива и улучшение динамических характеристик автомобиля.