3.4 Катушки зажигания
Катушка зажигания служит для преобразования низкого напряжения в высокое, которое необходимо для создания искрового разряда между электродами свечи. У большинства катушек с разомкнутой магнитной цепью (рис.10) первичная обмотка, содержащая 250-350 витков провода типа ПЭЛ диаметром (0,6-0,85)мм, располагается поверх вторичной обмотки для лучшего охлаждения. Вторичная обмотка содержит 18-26 тыс. витков провода ПЭЛ диаметром (0,07-0,09)мм.
В собранном виде (см. рис.10) катушка размещена на корпусе (стакане) (13), внутри которого располагается наружный магнитопровод (14). Нижней торцевой частью катушка опирается на керамический изолятор (15). В корпус (13) катушки заливают трансформаторное масло. Между корпусом и карболитовой крышкой (8) устанавливают герметизирующее кольцо (6), после чего крышку завальцовывают. В центре крышки вмонтирован вывод (9), который изнутри через пружину (10) поджимает пластину (11) с припаянным к ней концом вторичной высоковольтной обмотки.
Конец первичной обмотки и проводник от места последовательного соединения первичной и вторичной обмоток подведены соответственно к выводам (7) и (12). Сбоку на корпусе катушки между двумя керамическими пластинами (4) с дугообразным вырезом смонтирован проволочный дополнительный резистор (вариатор) (5).
Он подсоединен своими концами к выводу (7) первичной обмотки катушки и к дополнительному свободному выводу. Вариатор замыкается контактами в тяговом реле стартера при пуске двигателя. Этим несколько компенсируется падение напряжения аккумуляторной батареи, которое приводит к уменьшению напряжения вторичной обмотки и ухудшению искрообразования из-за потребления стартером большого разрядного тока.
Рис. 10
Схема и конструкция катушки зажигания Б-115
1 и 3 — высоковольтная и низковольтная обмотки катушки; 2 — сердечник; 4 — керамические пластины; 5 — дополнительный резистор (вариатор); 6— герметизирующее кольцо; 7, 9 и 12 — выводы; 8 — крышка; 10 — пружина; 11- контактная пластина; 13 -корпус; 14 — магнитопровод; 15 — изолятор
После пуска двигателя и начала работы генератора блокировка вариатора отключается, и первичная обмотка получает импульсное питание от прерывателя через вариатор. Для обеспечения качественного искрообразования во время падения напряжения аккумуляторной батареи при пуске двигателя первичная обмотка катушки рассчитана на напряжение (6-8)вольт. После пуска двигателя и восстановления напряжения бортовой сети автомобиля избыток напряжения гасится вариатором. В системах зажигания с высокими пусковыми характеристиками вариатор отсутствует.
3.5 Свечи зажигания
Воспламенение рабочей смеси в цилиндре двигателя осуществляется свечой зажигания. Высоковольтное напряжение, поступающее на электрод свечи от катушки зажигания через распределитель, вызывает искровой разряд (пробой) в зазоре между электродами свечи и воспламеняет рабочую смесь. Зазор между электродами — это воздушный искровой промежуток. Именно свечи с воздушным искровым промежутком наиболее распространены в современных автомобильных поршневых двигателях. В роторно - поршневых и газотурбинных двигателях иногда используют свечи поверхностного разряда, когда искровой разряд проходит частично по воздуху, частично по поверхности изолятора.
При работе в двигателе свеча испытывает на себе большие колебания температуры: от 70°С для свежей (холодной) порции рабочей смеси до 2700°С во время рабочего хода поршня. Кроме того, в процессе рабочего хода давление в цилиндре двигателя может достигать (5-6) МПа, и на поверхность (сечение) свечи, установленной в камере сгорания, действует сила (0,5-1,2) кН. Это давление стремится выдавить свечу из ее резьбового гнезда или выдавить из ее изолятора центральный электрод либо электрод вместе с изолятором, который завальцован.
В продуктах сгорания находятся вещества, которые вызывают химическую коррозию электродов. Кроме того, отложение нагара на изоляторе и электродах свечей, вызванное неполным сгоранием топлива, или нагара из-за масла, попадающего на свечу и выгорающего на ней, создает токопроводящую массу. Эта масса шунтирует электроды и приводит к уменьшению напряжения во вторичной цепи системы зажигания или к прекращению искрообразования в зазоре свечи (рис.11)
Стандартная свеча имеет стержень (2) и изолятор (3). Колпачок (1) используется для подключения высоковольтного провода к свече зажигания. Изолятор (3) завальцован в корпус (4). В нижней части корпуса (изолированно от него) установлен центральный хромо-титановый электрод (5) с расширенной верхней частью и боковой электрод (6) из никельмарганцевого сплава (приварен к корпусу). Центральный электрод (5) контактирует со стержнем (2) через токопроводящий стеклогерметик (9). В нижней части стержня (2) выполнена накатка (10) с утолщением для того, чтобы стержень нельзя было извлечь после заливки стеклогерметиком.
Рис. 11
Свечи зажигания: стандартная (а), экранированная (б) и установка свечи в головке блока цилиндров двигателя (в).
1 - колпачок; 2 - стержень; 3 - изолятор; 4 - корпус; 5 и 6 – центральный и боковой электроды; 7 - уплотнительная шайба; 8 - уплотнитель; 9 – токопроводящий стеклогерметик; 10 - накатка в нижней части стержня; 11 – резистор; 12 - пружина; 13 — проводник; 14 - керамическая втулка, 15 – гайка; 16 - резиновая втулка
Свечи маркируют группой букв и цифр, содержащих информацию о резьбе: буква А — резьба М14х1,25; буква М — резьба М18х1,5; цифра — калильное число (8, 11, 14, 17, 20, 23, 26); следующая буква обозначает длину резьбовой части (Н — 11мм, Д — 19 мм; длина 12 мм на свече не обозначается). Последняя буква обозначает, выступает ли конец изолятора за торец корпуса свечи (буква В). Иногда последней буквой Т обозначается герметизация центрального электрода термоцементом; если используется другой герметик, обозначение отсутствует.
Например, маркировка М26ДВ означает: свеча с диаметром резьбы 18 мм при шаге 1,5 мм имеет калильное число 26 и длину резьбовой части 19 мм, а конец изолятора выступает за торец корпуса свечи.
Многие типы отечественных и зарубежных свечей зажигания взаимозаменяемы.
Нормальная работа свечи обеспечивается при температуре теплового конуса не более 850-900°С. При температуре 400-500°С исчезает нагар — свеча самоочищается.
Температурный режим работы свечей примерно одинаков, а эксплуатационные температурные режимы двигателей различны. Поэтому свечи изготовляют с различной тепловой характеристикой — калильным числом. Это отвлеченный показатель, определяемый на испытательных стендах и зависящий от индикаторного давления на пороге калильного зажигания. Чем выше калильное число, тем в более высоком тепловом режиме может работать свеча зажигания.