4.2. Система зажигания. Система пуска.
4.2.1. Назначение, устройство и принцип действия системы зажигания.
Сжатая рабочая смесь в цилиндре двигателя зажигается электрическим разрядом - искрой, образующейся между электродами свечи зажигания. Для образования электрического разряда в условиях сжатой рабочей смеси необходимо высокое напряжение (не менее 12-16кВ), так как газы, находящиеся в цилиндре, не проводят ток низкого напряжения.
Преобразование тока низкого напряжения в ток высокого напряжения и распределение его по цилиндрам двигателя осуществляется приборами батарейного зажигания.
Система зажигания служит для создания тока высокого напряжения (15-30кВ), распределения его по цилиндрам двигателя и воспламенения рабочей смеси в камере сгорания в определенные моменты. На автомобильных двигателях применяют следующие виды систем зажигания:
контактную систему;
контактно-транзисторную;
бесконтактно-транзисторную;
электронную (с блоком управления).
На стационарных двигателях (или пусковых) применяют систему зажигания от магнето. Основным источником электрической энергии является генератор переменного тока, а аккумуляторная батарея подает питание потребителям только при неработающем двигателе, во время его пуска и при работе с малой частотой вращения коленчатого вала.
Контактная система батарейного зажигания.
На современных автомобильных двигателях применяют однопроводную систему соединения источников тока с потребителями. Вторым проводником электрической энергии служит масса (корпус), т.е. все соединенные между собой металлические части автомобиля. При однопроводной системе включения приборов электрооборудования уменьшается число проводов, упрощается техническое обслуживание и уменьшается стоимость системы. В эксплуатации необходимо внимательно следить за состоянием изоляции на проводах и за их креплением, так как при нарушении изоляции может возникнуть короткое замыкание.
В системе батарейного зажигания имеется две цепи - низкого и высокого напряжения. В контактную систему батарейного зажигания (рис. 1) входят следующие элементы:
включатель массы;
аккумуляторная батарея;
амперметр;
выключатель зажигания;
катушка зажигания;
прерыватель низкого напряжения с конденсатором;
распределитель импульсов высокого напряжения;
свечи зажигания.
В системе зажигания в качестве источника электрического тока используется генератор переменного тока.
Рис. 1 Контактная система зажигания
Выключатель цепи АКБ.
предназначен для отключения батареи от массы при выполнении электротехни-ческих работ и для остановки автомобиля на длительное время. Выключатель защищает электрооборудование от короткого замыкания или от пожара при неисправной проводке, а также позволяет отключить батарею от всех потребителей электрической энергии, непосредственно не отсоединяя провода, отходящие от нее.
В этом случае остается включенным аварийное освещение - плафон кабины и розетка переносной лампы.
Устройство: корпус, кнопка включения, рычаг выключения, пружина.
Выключатель зажигания.
Для остановки работающего двигателя размыканием первичной обмотки катушки зажигания. Он нужен и для включения зажигания перед пуском двигателя.
Рис. 2. Выключатель зажигания
Ключ выключателя зажигания может занимать четыре положения: 0 - зажигание выключено; I - зажигание включено; II - включены зажигание и стартер; III - подведено питание к радиоприемнику. В положении 0 ключ можно вставить и вынуть из замка зажигания. После пуска двигателя ключ выключателя зажигания переводят в положение I.
Амперметр.
Служит для контроля за зарядом АКБ, показывает силу зарядного тока.
Катушка зажигания.
В контактных системах зажигания применяемые катушки зажигания все имеют аналогичную конструкцию, но отличаются числом витков, диаметром проводов первичной и вторичной обмоток и соответствующей связью между обмотками.
Служит для преобразования тока низкого напряжения (12В) в импульсы тока высокого напряжения (20-24кВ).
Она состоит из следующих основных частей: сердечника, первичной обмотки из 250...400 витков толстого изолированного медного провода диаметром 0,8 мм, картонной трубки, вторичной обмотки из 19...25 тыс. витков тонкого провода диаметром 0,1 мм, железного корпуса с магнитопроводами, карболитовой крышки, клемм. Поверх магнитопровода надета изолирующая трубка из электротехнического картона, на которую намотана сначала вторичная обмотка, а затем (через слой изоляционной бумаги) первичная обмотка. При таком расположении обмоток:
между ними существует автотрансформаторная связь, т.е. электрическая и магнитная;
снижается нагрев катушки зажигания во время работы двигателя.
Концы первичной обмотки выведены на клеммы карболитовой крышки. Один конец вторичной обмотки соединен с первичной обмоткой, а второй выведен на центральную клемму карболитовой крышки. Поверх первичной обмотки расположены слой изоляционной бумаги и кольцевой магнитопровод из трансформаторного железа для усиления магнитного потока и отвода теплоты.
Сердечник изготовляют из отдельных изолированных друг от друга полос трансформаторной стали, чтобы уменьшить образование вихревых токов. Нижний конец сердечника установлен в фарфоровый изолятор. Внутри КЗ заполнена трансформаторным маслом.
Рис. 3 Катушка зажигания Б-115
1 - корпус; 2 - резистор; 3 - дер-жатель резистора; 4 - шина; 5 - зажим высокого напряжения; 6 - вывод высокого напряжения; 7 - крышка; 8 - выводной контакт вторичной обмотки; 9 - пружина: 10 - зажим низкого напряжения; 11 - скоба крепления катушки; 12 - проводник; 13 - первичная об-мотка; 14 - вторичная обмотка; 15 - изоляционные прокладки; 16 - изолятор; 17 - масло; 18 - магни-топровод; ВК и ВК-Б - выводы
Образование тока высокого напряжения в катушке зажигания основано на принципе взаимоиндукции. При включенном выключателе зажигания и сомкнутых контактах прерывателя ток от аккумуляторной батареи или генератора поступает на первичную обмотку катушки зажигания, вследствие чего вокруг нее образуется магнитное поле. При размыкании контактов прерывателя ток в первичной обмотке катушки зажигания и магнитный поток вокруг нее исчезают. Исчезающий магнитный поток пересекает нитки вторичной и первичной обмоток катушки зажигания и в каждом из них возникает небольшая ЭДС. Благодаря большому числу витков вторичной обмотки, последовательно соединенных между собой, общее напряжение на ее концах достигает 20-24кВ.
Добавочный резистор.
Резистор (вариатор) служит для уменьшения отрицательных явлений (перебоев) возникающих в контактной системе батарейного зажигания, включен последовательно в первичную обмотку катушки зажигания.
В период пуска двигателя стартером, потребляющим большую силу тока, снижается напряжение на полюсных выводах аккумуляторной батареи и сила тока в первичной обмотке катушки зажигания. Поэтому резистор в момент пуска двигателя шунтируется контактами стартера - закорачивается: пуск двигателя облегчается.
При работе прерывателя сила тока в первичной обмотке катушки зажигания непрерывно меняется: уменьшается при размыкании контактов и увеличивается при их замыкании. Сила тока в первичной обмотке зависит от продолжительности замыкания контактов прерывателя.
При малой частоте вращения к/в двигателя контакты прерывателя продолжительное время находятся в замкнутом состоянии, сила тока в I-ой цепи возрастает, резистор нагревается, увеличивается сопротивление в цепи, в катушку зажигания поступает ток небольшой силы, этим она предохраняется от перегрева.
Когда частота вращения к/в двигателя увеличивается, время сомкнутого состояния контактов уменьшается, сила тока в I-ой цепи и напряжение во II-ой цепи уменьшается, нагрев, сопротивление добавочного резистора уменьшается – это препятствует понижению напряжения во II-ой цепи. Работа многоцилиндрового двигателя в этих условиях становится неустойчивой.
Устройство Добавочного резистора: спираль, керамические гнезда, 2 шины. Сопротивление колеблется от 0.7 до 40 Ом. Один конец резистора соединен шиной с клеммой ВК, а другой – с ВК-Б.
Прерыватель-распределитель в сборе с центробежным и вакуумным регуляторами опережения и октан-корректором, конденсатором, объединенных в одном приборе.
Рис. 4 Распределитель зажигания Р137
1 - валик; 2 - пластина; 3 - подвижный диск; 4 - ротор (бегунок) с электродом; 5 - крышка; 6 - провод высокого напряжения; 7 - пружина; 8 - контактный уголек; 9 - защелка крышки; 10 - центробежный регулятор; 11 - вакуумный регулятор; 12 - регулировочные гайки октан-корректора; 13 и 14 - нижняя и верхняя пластины октан-корректора; 15 - эксцентрик; 16 - рычажок; 17 - винт крепления прерывателя; 18 - подвижный контакт; 19 - неподвижный контакт; 20 - вывод низкого напряжения; 21 - кулачок прерывателя; 22 - конденсатор.
Прерыватель.
Для размыкания цепи низкого напряжения.
Прерыватель установлен на двигателе и приводится в действие от распредели-тельного вала. Основными частями прерывателя является: корпус, приводной вал, подвижный диск (на котором размещены изолированный рычажок с контактом и неподвижная стойка с контактом), неподвижный диск, кулачок с выступами по числу цилиндров. Кулачок соединен с приводным валиком через центробежный регулятор. Контакты прерывателя наплавлены тугоплавким металлом - вольфрамом. Рычажок прерывателя закреплен на диске шарнирно и своим контактом прижимается к неподвижному контакту пружиной. Вращающийся приводной валик кулачками нажимает на текстолитовый выступ рычажка прерывателя и за один оборот разомкнет, а пружина прерывателя сомкнет контакты столько раз, сколько имеется выступов на кулачке.
Большое влияние на работу батарейного зажигания оказывает зазор между контактами прерывателя. Нормальная работа батарейного зажигания будет при зазоре между контактами прерывателя в пределах 0.35…0.45 мм.
Если зазор будет большим, то время замкнутого состояния контактов уменьшится и сила тока в первичной обмотке катушки зажигания не успеет возрасти до требуемого значения и, как следствие этого, ЭДС вторичной цепи не будет достаточной. Кроме того, при большой частоте вращения коленчатого вала будут возникать перебои в работе двигателя.
При малом зазоре происходит сильное искрение между контактами, их обгорание и, как следствие, перебои на всех режимах работы двигателя.
Размыкание I-ой цепи катушки зажигания вызывает исчезновение магнитного потока, пересекающего не только нитки II-ой обмотки, а и I-ой, вследствие чего в них индуктируется ток самоиндукции напряжением 200...300В. Этот ток, замедляя исчезновение тока в I-ой цепи, приводит к уменьшению ЭДС во II-ой цепи. Ток самоиндукции также приводит к интенсивному искрению между контактами прерывателя и их разрушению.
Конденсатор.
Для предотвращения вредного воздействие ЭДС самоиндукции.
Конденсатор включен параллельно контактам прерывателя и в момент появления ЭДС самоиндукции заряжается, не допуская искрения на контактах. Кроме того, заряженный конденсатор, разряжаясь в обратном направлении, приводит к быстрому исчезновению тока в I-ой цепи, а следовательно, и магнитного потока, благодаря чему напряжение во II-ой цепи повышается (в момент размыкания цепи низкого напряжения конденсатор заряжается током самоиндукции, а затем при разомкнутых контактах разряжается через первичную обмотку.). Конденсатор состоит из лакированной бумаги, на которую нанесен тонкий слой цинка и олова. Эта бумага является обкладкой конденсатора и свернута в рулон. К торцам рулона припаивается по одному гибкому проводнику. Рулон обернут кабельной бумагой и пропитывается маслом.
Крепится конденсатор на корпусе снаружи или на подвижном диске прерывателя.
Емкость конденсатора 0.17...0.25 мкФ. Конденсаторы из металлизированной бумаги обладают способностью самовосстанавливаться при пробое диэлектрика за счет заполнения отверстия маслом.
Рис. 5. Конденсатор
Распределитель.
Для распределения тока высокого напряжения в соответствии с порядком работы цилиндров.
Распределитель установлен сверху на корпусе прерывателя и состоит из ротора и крышки. Ротор изготовлен в виде грибка из карболита, сверху в него вмонтирована контактная пластина с подавительным резистором. Крепится ротор на выступе кулачка. Крышка распределителя изготовлена также из карболита. На наружной ее части по окружности выполнены гнезда по числу цилиндров, в которые вставляются провода, присоединяемые к свечам зажигания. В крышке размещено центральное гнездо для крепления провода высокого напряжения от катушки зажигания. Внутри, против каждого гнезда, расположены боковые контакты, а в центре - угольный контакт с пружиной для соединения центрального гнезда с пластиной ротора.
Крепится крышка на корпусе прерывателя двумя пружинными защелками. Ротор, вращающийся вместе с кулачком, соединяет поочередно центральный контакт с боковыми контактами, замыкая цепь высокого напряжения через свечи тех цилиндров, где в данный момент должно происходить воспламенение рабочей смеси.
Регуляторы опережения зажигания.
При рассмотрении рабочего цикла двигателя было условно принято, что воспламенение рабочей смеси в цилиндре происходит при положении поршня в ВМТ. Скорость сгорания смеси в цилиндре двигателя очень велика, но все же на сгорание необходимо определенное время. Если рабочую смесь воспламенять в момент нахождения поршня в ВМТ (позднее зажигание), то она будет сгорать при увеличивающемся объеме, что приведет к перегреву двигателя и снижению его мощности и экономичности. Если смесь сгорает до прихода поршня в ВМТ (раннее зажигание), то также нарушается нормальная работа двигателя; образующиеся газы давят на поднимающийся поршень, и он получает «обратный удар». Следовательно, смесь необходимо воспламенять до прихода поршня в ВМТ (в конце такта сжатия) с некоторым опережением. Опережение зажигания устанавливают с таким расчетом, чтобы к началу рабочего хода почти вся смесь успела сгореть и давление газов на поршень было наибольшим.
Углом опережения зажигания называют угол, на который кривошип коленчатого вала не доходит до ВМТ в момент появления искры между электродами свечи зажигания. Наивыгоднейший угол опережения зажигания зависит от соотношения между частотой вращения коленчатого вала и скоростью сгорания смеси данного состава.
С возрастанием частоты вращения коленчатого вала угол опережения зажигания необходимо увеличить, т.к. повышается скорость движения поршней и остается меньше времени на горение смеси. Продолжительность периода сгорания смеси зависит от скорости распространения фронта пламени во время горения, которая не превышает 35 м/с. На скорость распространения фронта пламени влияют: состав смеси и ее турбулентность, форма камеры сгорания, диффузия (проникновение) активных центров в свежую смесь, конвекция (перенос теплоты) в верхнюю часть камеры сгорания и другие факторы. Поэтому, чем выше скорость сгорания смеси, тем меньше должен быть угол опережения зажигания
Центробежный регулятор.
Рис. 6 Регуляторы опережения зажигания.
а-центробежный; б и в-вакуумный (соответственно позднее - увеличение нагрузки и раннее зажигание - уменьшение нагрузки); г-октан-корректор. 1 - штифт грузиков; 2 - грузики; 3 - пружина грузиков; 4 - стойка подвески пружин; 5 - пластина; 6 - валик распределителя; 7 - шпилька грузика; 8 - пластина кулачка; 9 - кулачок; 10 - опорная шайба; 11 - стопорное кольцо; 12 - продольная прорезь; 13 - подвижный диск; 14 - кулачок; 15 - крышка; 16 - корпус вакуумного регулятора; 17 - пружина; 18 - ниппель; 19 - мембрана; 20 - тяга; 21 - регулировочные гайки; 22 - болт; 23 - колпачковая масленка; 24 - нижняя пластина; 25 - верхняя пластина
Для изменения угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения к/в двигателя.
На валике (рис. 1.6, а) распределителя закреплена пластина 5 с двумя шпильками 7, являющимися осями для грузиков 2. Кулачок 9 напрессован на втулку, которая свободно посажена на верхний конец валика 6 и жестко соединена с пластиной 8, надетой прорезями 12 на штифты 1. Кулачок удерживается от осевого смещения вверх шайбой 10 и стопорным кольцом 11. При увеличении частоты вращения коленчатого вала грузики под действием сил инерции расходятся, преодолевая натяжение пружин 3. При помощи штифтов 1 грузики 2 проворачивают пластину 8, а вместе с ней и кулачок 9 в направлении вращения кулачкового вала. В этом случае выступы кулачка раньше размыкают контакты прерывателя, увеличивая угол опережения зажигания. При уменьшении частоты вращения вала силы инерции грузиков уменьшаются, и сжимающиеся пружины 3 приближают их к исходному положению. В результате этого кулачок прерывателя поворачивается в направ-лении, обратном направлению вращения. Выступы кулачка позже размыкают контакты прерывателя, и угол опережения зажигания уменьшается.
Вакуумный регулятор.
Для изменения угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки двигателя, т. е. от степени открытия дроссельной заслонки.
Вакуумный регулятор состоит из корпуса 16 (рис. 1.6,б) и крышки 15, между которыми зажата мембрана 19, соединенная тягой 20 с подвижным диском 13 прерывателя. Пружина 17 действует на мембрану и через тягу повертывает подвижный диск по направлению вращения кулачка 14, что соответствует позднему зажиганию. При уменьшении нагрузки на двигатель дроссельную заслонку прикрывают, и разрежение во впускном трубопроводе и в полости корпуса 16 (передающееся через ниппель 18) увеличивается. Под действием разности давлений мембрана 19, преодолевая силу сопротивления пружины 17, перемещается в правую (по схеме) сторону. В этом случае тяга поворачивает диск прерывателя в сторону, противоположную направлению вращения кулачка 14, и контакты размыкаются раньше (рис. 1.5, в) - угол опережения зажигания увеличивается. Одновременная и не зависимая работа центробежного и вакуумного регуляторов обеспечивает установку наивыгоднейшего угла опережения зажигания с учетом как частоты вращения коленчатого вала, так и на грузки двигателя.
При малой частоте вращения холостого хода, когда дроссельная заслонка прикрыта, двигатель устойчиво работает при позднем зажигании. Этого достигают тем, что отверстие вакуумного регулятора, соединяющее его с карбюратором, располагают несколько выше кромки дроссельной заслонки. Следовательно, в случае прикрытой дроссельной заслонки давление в полостях корпуса и крышки вакуумного регулятора становится почти одинаковым. Разжимающаяся пружина перемещает мембрану, тягу и поворачивает диск (до упора) в сторону направления вращения кулачка прерывателя, и регулятор отключается (позднее зажигание, рис. 1.5,б).
Октан-корректор.
Для изменения угла опережения зажигания в зависимости от октанового числа топлива (путем поворотом корпуса распределителя).
Октан-корректор состоит из пластин 24 и 25 (рис. 1.6, г), положенных одна на другую. Пластину 24, имеющую шкалу, прикрепляют к блоку цилиндров, а пластину 25 с указателем - к пластине корпуса распределителя. Регулировочными гайками 21 можно поворачивать корпус и перемещать пластину 25 с указателем по шкале пластины 24. При перемещении корпуса по указателю на одно деление он повертывается на 2°, что соответствует изменению угла опережения зажигания на 4°. Октан-корректором можно изменять угол опережения зажигания в пределах 12° (по углу поворота коленчатого вала). При повороте корпуса прерывателя по часовой стрелке, т. е. в направлении вращения кулачка, угол опережения зажигания уменьшается (позднее зажигание). Если сгорание топлива с малым октановым числом сопровождается детонацией, то угол опережения зажигания необходимо уменьшить.
Свечи зажигания.
Для создания искрового промежутка и воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя. На отечественных автомобильных двигателях применяют неразборные искровые свечи зажигания.
Свеча состоит из изолятора 8 (рис. 1.7) с центральным электродом 15 и корпуса 10 с боковым электродом 14, соединенным с массой (корпусом).
В момент, когда свеча зажигания находится под высоким напряжением, между электродами образуется искра, воспламеняющая рабочую смесь в цилиндре.
Для установки свечи зажигания в головку блока на нижней части корпуса 10 имеется резьба. По длине теплового конуса изолятора можно судить о тепловой характеристике свечи зажигания. Свечи с коротким тепловым конусом (рис. 1.7,в) длиной 7,5 мм лучше отводят теплоту от изолятора к корпусу, т.е. обладают более высокой теплоотдачей, и их называют холодными. Такие свечи применяют на двигателях с большой степенью сжатия и высоким температурным режимом. Свеча с удлиненным тепловым конусом (рис. 1.7,б), например длиной 16 мм, поглощает много теплоты, медленно остывает, обладает малой теплоотдачей, и ее называют горячей. Такие свечи применяют на двигателях с небольшой степенью сжатия и умеренным температурным режимом.
Рис. 7 Свечи зажигания
а - устройство; б - горячая свеча; в - холодная свеча
1 - корпус наконечника; 2 - вывод; 3 - контактная пружина; 4 - подавительный резистор; 5 - контакт; 6 - стопорная пружина; 7 - стержень центрального электрода; 8 - изолятор; 9 - уплот-няющий порошок; 10 - корпус свечи; 11 - медная шайба; 12 - медно-асбестовая шайба; 13 - тепловой конус; 14 - боковой электрод; 15 - центральный электрод; 16 - контактная гайка; 17 - изолятор свечи; 18 - токопроволящий стеклогерметик
Для свечи зажигания введено понятие калильного числа - условная величина, пропорциональная среднему индикаторному давлению (среднее давление газов на поршень в течение полного цикла), при котором во время испытания свечи на моторной тарировочной установке в цилиндре начинает появляться калильное зажигание, т.е. зажигание (до искры) рабочей смеси от постороннего источника теплоты - перегретых частей свечи или поршня. Калильное зажигание вызывает перегрев двигателя и снижение его мощности.
В ГОСТ 2043-74 предусмотрен определенный ряд калильных чисел: 8; 11; 14; 17; 20; 23; 26. Чем больше калильное число, тем холоднее свеча зажигания. Введена следующая маркировка свечей. Все свечи имеют метрическую резьбу; диаметр их ввертываемой части обозначают буквами А и М. Буква А соответствует резьбе М14 х 1,25, а буква М резьбе М18 х 1,5. Если тепловой конус выступает за корпус свечи, то в марке ставят букву В. Длину резьбовой части также обозначают бук вами: Н -соответствует длине 11 мм, а Д - длине 19 мм. Буква Т показывает, что по соединению изолятор - центральный электрод герметизация выполнена термоцементом. Если длина резьбовой части корпуса равна 12 мм, тепловой конус не выступает за корпус и герметизация выполнена другим мате риалом, то в маркировке свечи это не обозначено.
Например, свеча АI7ДВ имеет резьбу М14 х 1,25, калильное число 17, длину резьбовой части 19 мм, выступающий тепловой конус; свеча М8Т имеет резьбу М18 х 1,5, калильное число 8, длину резьбовой части 12 мм, невыступающий тепловой конус и герметизацию термоцементом.
Конец провода высокого напряжения, присоединяемый к свече зажигания, укрепляется контактной гайкой 16. Он может быть снабжен защитным наконечником вертикального или горизонтального типа (рис.1.7,а), в котором установлен подавительный резистор 4 для устранения радиопомех, вызываемых работой системы зажигания.
Работа системы.
Цепь низкого напряжения следующая: положительный вывод аккумуляторной батареи - амперметр - выключатель зажигания - добавочный резистор - первичная обмотка КЗ - провод - подвижный контакт - неподвижный контакт - масса - выключатель цепи АКБ - отрицательный вывод АКБ.
Цепь высокого напряжения следующая: первичная обмотка КЗ - вторичная обмотка КЗ - подавительный резистор - электрод ротора - один из электродов крышки распределителя - подавительный резистор - свеча зажигания (центральный электрод свечи - боковой электрод свечи) - масса.
При размыкании контактов прерывателя обесточивается первичная обмотка катушки зажигания и резко уменьшается магнитное поле. Магнитный поток исчезающего поля пересекает нитки вторичной и первичной обмоток, при этом индуктируется электродвижущая сила (ЭДС) высокого напряжения во вторичной обмотке. Возникающие во вторичной обмотке импульсы высокого напряжения подводятся к свечам зажигания в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Вращающийся ротор своим электродом распределяет импульсы высокого напряжения по электродам крышки распределителя.
Частота вращения ротора в 2 раза меньше частоты вращения коленчатого вала и, т.о., совпадает с частотой вращения кулачка прерывателя. Положение пластины ротора напротив каждого из электродов крышки распределителя соответствует разомкнутому состоянию контактов прерывателя.
Контактная система батарейного зажигания (классическая), применяемая на автомобильных двигателях с 1925 г., сравнительно проста, что и обусловило ее распространение. При эксплуатации современных автомобильных двигателей выявились существенные недостатки этой системы: быстро обгорают и изнашиваются контакты прерывателя, т.к. через них проходит ток значительной силы (до 7-8А); увеличивается зазор между контактами прерывателя, а следовательно, и угол опережения зажигания, что снижает надежность работы системы зажигания; резко уменьшается ток в цени низкого напряжения, вследствие чего снижается и ток в цепи высокого напряжения, возникают перебои с воспламенением рабочей смеси; затрудняется пуск двигателя; снижаются экономичность и мощность двигателя. В настоящее время широкое распространение получили контактно-транзисторная и бесконтактно-транзисторная системы зажигания.
Контактно-транзисторная система зажигания (ЗиЛ-130).
система зажигания, связанная с использованием полупроводниковых приборов.
Преимущества КТСЗ по сравнению с батарейной системой следующие:
через контакты прерывателя проходит небольшой ток управления транзистора (поэтому исключаются эрозия и износ контактов);
возрастают ток высокого напряжения и энергия искрового разряда (что позволяет увеличить зазор между электродами свечи зажигания);
облегчается пуск двигателя;
улучшается экономичность двигателя.
Транзистор - трехэлектродный прибор, изменяющий сопротивление от нескольких сот омов (транзистор закрыт) до нескольких долей ома (транзистор открыт). В КТСЗ транзистор работает в режиме переключения.
Контактно-транзисторная система зажигания двигателя состоит из:
транзисторного коммутатора,
катушки зажигания,
свечей зажигания,
распределителя,
добавочных резисторов,
выключателя добавочного резистора,
аккумуляторной батареи,
выключателя зажигания.
Катушка зажигания Б114 - маслонаполненная; выполнена по трансформаторной схеме, т. е. ее I-ая и II-ая обмотки не соединены между собой и между ними существует только магнитная связь. I-ая обмотка катушки зажигания имеет 2 вывода, расположенные на карболитовой крышке. Один вывод обозначен буквой К, другой не имеет обозначения. Один вывод II-ой обмотки присоединен к корпусу, а другой соединен с проводом высокого напряжения, укрепленным в центральном отверстии крышки катушки зажигания. При установке катушки зажигания ее надежно соединяют с массой так, чтобы не было зазоров, окалины и т. д. Добавочные резисторы СЭ1О7, выполненные в виде двух спиралей, установлены в отдельном кожухе и имеют три вывода: ВК-Б, ВК и К. Спирали изготовлены из константановой проволоки, сопротивление которой при нагреве не изменяется, и в первичной обмотке катушки зажигания поддерживается постоянное напряжение.
Рис. 8 Схема контактно-транзисторной системы зажигания двигателя ЗиЛ-130
Транзисторный коммутатор.
Предназначен для необходимого усиления и коммутации электрического тока в первичной обмотке катушки зажигания.
ТК102 состоит из транзистора, импульсного трансформатора и блока защиты транзистора. В блок защиты входят резисторы, диод, стабилитрон в конденсатор. Все приборы коммутатора размещены в алюминиевом корпусе, имеющем ребра для лучшего отвода теплоты, У транзисторного коммутатора есть четыре вывода, обозначенные бук вами М, К, Р, и один без обозначения. Вывод М надежно соединяют с массой автомобиля многожильным неизолированным проводом; вывод К - с концом первичной обмотки катушки зажигания; вывод без обозначения - со вторым концом первичной обмотки катушки зажигания и вывод Р - с подвижным контактом прерывателя. Первичная обмотка катушки зажигания включена в цепь эмиттера (Э), а контакты прерывателя - в цепь базы (Б) транзистора.
Работа контактно-транзисторной системы зажигания.
Если выключатель зажигания включен, а контакты прерывателя разомкнуты, то транзистор заперт, так как нет тока в его цепи управления, т. е. в переходе эмиттер - база. Ток не проходит и между эмиттером и коллектором на массу, так как сопротивление этого перехода очень большое. При замыкании контактов прерывателя в цепи управления транзистора (эмиттер-база) проходит ток, в результате транзистор открывается. Сила тока управления невелика (около 0,8А) и уменьшается до 0,3А с увеличением частоты вращения кулачка прерывателя. В контактно-транзисторной системе зажигания имеются две цепи низкого напряжения: цепь управления транзистора и цепь рабочего тока.
Цепь управления транзистора: положительный вывод аккумуляторной батареи - выключатель зажигания - выводы ВК-Б и К добавочных резисторов - первичная обмотка катушки зажигания - вывод транзисторного коммутатора - электроды перехода эмиттер - база транзистора - первичная обмотка импульсного трансформатора - вывод Р - контакты прерывателя - масса - отрицательный вывод аккумуляторной батареи. При прохождении тока управления транзистора через переход эмиттер - база значительно уменьшается сопротивление перехода эмиттер - коллектор, и транзистор открывается, включая цепь рабочего тока (7-8 А).
Цепь рабочего тока низкого напряжения: положительный вывод аккумуляторной батареи - выключатель зажигания - выводы ВК-Б и К добавочных резисторов - первичная об мотка катушки зажигания - вывод транзисторного коммутатора - электроды перехода эмиттер - коллектор транзистора - вывод М - масса - отрицательный вывод аккумуляторной батареи. При размыкании контактов прерывателя прекращается ток в цепи управления транзистора и значительно возрастает его сопротивление. Транзистор закрывается, выключая цепь рабочего тока низкого напряжения. Магнитный поток изменяющегося поля пересекает нитки катушки зажигания, индуктируя во вторичной обмотке ЭДС, в результате чего возникает высокое напряжение (около 30кВ), а в первичной обмотке ЭДС самоиндукции (около 80-100В).
Цепь высокого напряжения: вторичная обмотка катушки зажигания - ротор распределителя - свечи зажигания (в соответствии с порядком работы двигателя) - масса - вторичная обмотка катушки зажигания.
Импульсный трансформатор необходим для быстрого запирания транзистора. При размыкании контактов прерывателя во вторичной обмотке импульсного трансформатора индуктируется ЭДС самоиндукции, направление которой противоположно направлению рабочего тока на переходе база - эмиттер. Благодаря этому быстро исчезает магнитное поле и ток в первичной обмотке катушки зажигания. Диод и стабилитрон предохраняют транзистор от пробоя ЭДС самоиндукции. Они включены параллельно первичной обмотке катушки зажигания, а между собой соединены последовательно, со встречным направлением проводимостей. Диод препятствует прохождению тока через стабилитрон в прямом направлении - мимо первичной обмотки катушки зажигания.
Необходимо помнить, что контакты прерывателя пропускают и прерывают только силу тока управления транзистора, равную 0,3-0,8 А. Если на них попало масло, образовалась масляная пленка или слой окиси, то ток управления транзистора не сможет пройти через контакты. Поэтому контакты прерывателя промывают бензином и следят за тем, чтобы они всегда были чистыми.
Прерыватель-распределитель Р137. Дополнительно предназначен для управления работой ТК. Распределитель не имеет конденсатора.
Подвижный контакт проводом соединен с выводом низкого напряжения, изолиро-ванным от корпуса. К этому выводу присоединен провод от катушки зажигания.
Добавочный резистор выполнен в виде спирали из константановой проволоки (сопротивление которой при нагреве не меняется).
Бесконтактно-транзисторная система зажигания (ЗиЛ-131).
экранированная, герметизированная.
Добавочный резистор не герметичен и поэтому он крепится выше уровня брода.
Прерыватель-распределитель Р351: герметизированный, экранированный, бескон-тактный.
Для обеспечения доступа к гнездам высокого напряжения на крышке распределителя крышка экранирующего колпака сделана съемной и крепится тремя болтами. Для доступа к ротору и статору генератора напряжения снимается весь экранирующий колпак, крепящийся, в свою очередь, также тремя болтами к корпусу распределителя. При разборке экрана следует обращать внимание на сохранность уплотнительных прокладок. Вводы проводов низкого и высокого напряжения от катушки зажигания уплотнены резиновыми кольцами. Для уплотнения посадочного хвостовика корпуса распределителя на нем сделана канавка, в которую заложено уплотнительное резиновое кольцо.
Во избежание порчи высоковольтных пластмассовых деталей и коррозии внутренних металлических деталей под влиянием озона, образующегося в результате искрения при работе внутренняя полость его принудительно вентилируется. Для этого в корпусе распределителя предусмотрены два отверстия с конической резьбой для подсоединения штуцеров гибких вентиляционных шлангов. Вентиляция распределителя осуществляется воздухом, очищенным воздушным фильтром.
Рис. 9 Схема бесконтактно-транзисторной системы зажигания двигателя ЗиЛ-131
Катушка зажигания Б118 предназначена для работы только с транзисторным коммутатором ТК-200: герметичная, экранированная, крепится к щиту кабины под расп-ределителем.
Катушка имеет два вывода низкого напряжения, из которых ВК подсоединяется к одной из двух клемм ВК-12 коммутатора ТК-200, второй Р - к клемме КЗ коммутатора.
Вибратор аварийный РС 331 включается в работу только в аварийном режиме при неисправном коммутаторе. Для этого следует присоединить провод от разъема КЗ коммутатора на разъем вибратора, а заглушку с разъема вибратора поставить на разъем КЗ коммутатора.
Свечи зажигания СН3О7-В экранированные, герметизированные, имеют резьбу М14 х 1,25 на ввертной части корпуса и резьбу в верхней части экрана - М18 х 1 (под накидную гайку шланга). В комплект свечи - входят: уплотнительная резиновая втулка 1, герметизирующая ввод провода в свечу, керамическая изоляционная втулка 2 экрана и керамический вкладыш 3 со встроенным в него демпфирующим сопротивлением от 1000 до 7000 Ом. Это сопротивление предназначено для снижения уровня радиопомех от системы зажигания и уменьшения выгорания электродов свечи.
Контакт провода с электродом вкладыша осуществляется при помощи контактного устройства КУ-20А1.
Рис. 10 Свеча зажигания (экранированная) с экранирующим шлангом
1 - уплотнительная втулка: 2 - керамическая втулка; 3 - вкладыш; 4 - свеча; 5 - контактное устройство; 6 - экранирующий шланг