Как работает батарейная система зажигания?

Принцип работы батарейной системы зажигания

Такая электромеханическая система служит для выработки импульсов высокого напряжения, образующих искру между электродами свечей зажигания, синхронизации этих импульсов с фазой работы двигателя и распределения высоковольтных импульсов по цилиндрам двигателя в необходимой последовательности.

Принципиальная электрическая схема классической батарейной системы зажигания представлена на рис. 4.1.

Рис. 4.1 Принципиальная электрическая схема классической батарейной системы зажигания: 1 — аккумуляторная батарея; 2 — замок зажигания; 3 — прерыватель; 4 — катушка зажигания; 5 — добавочный резистор (вариатор) с замыкателем; 6 — распределитель; 7 — свечи зажигания.

Пунктирными линиями обозначены параметры нагрузки вторичной цепи: С2 — распределенная емкость вторичной цепи; Rш — шунтирующее сопротивление, обусловленное нагарообразованием на свече.

Конструктивно прерыватель тока 3 объединен с высоковольтным распределителем 6 в единый прибор — распределитель зажигания, на корпусе которого обычно установлен и искрогасительный конденсатор С1. Кулачок прерывателя и ротор распределителя расположены на общем валике, который вращается в два раза медленнее коленчатого вала двигателя.

Катушка зажигания 4 представляет собой трансформатор с сердечником, собранным из отдельных пластин, на котором намотана первичная обмотка w1, содержащая небольшое число витков толстого провода, и вторичная обмотка w2, состоящая из большого числа витков очень тонкого провода.

Катушка зажигания выполнена по автотрансформаторной схеме, что упрощает конструкцию, а также несколько увеличивает вторичное напряжение.

Добавочный резистор 5 (вариатор) ограничивает силу тока в первичной цепи и предохраняет катушку зажигания от тепловых перегрузок. При пуске двигателя на период включения стартера замыкатель закорачивает резистор 5, что приводит к уменьшению сопротивления первичной цепи катушки зажигания. Этим компенсируется снижение напряжения аккумуляторной батареи при работе стартера.

Принцип работы батарейной системы зажигания заключается в следующем. При вращении кулачка распределителя контакты прерывателя 3 попеременно замыкаются и размыкаются. После их замыкания через первичную обмотку w1 катушки зажигания 4 протекает ток, нарастающий от нуля по экспоненциальному закону. Этот ток определяется временем замкнутого состояния контактов и параметрами первичной цепи.

При малых оборотах двигателя ток в первичной обмотке успевает возрасти до максимального значения (Iр = Iмакс), а на больших оборотах вследствие уменьшения амплитуды первичного тока (тока разрыва) он значительно снижается.

Протекая через первичную обмотку, ток вызывает образование магнитного потока в сердечнике катушки зажигания и накопление электромагнитной энергии, которая равна:

Поскольку скорость нарастания первичного тока достаточно мала, ЭДС, наводимая во вторичной обмотке катушки зажигания в этот момент, также мала (1,5- 2 кВ), и пробоя искрового промежутка свечи не происходит.

При размыкании контактов прерывателя первичный ток резко уменьшается, что приводит к исчезновению магнитного потока в катушке зажигания. Уменьшающийся магнитный поток, пересекая витки первичной обмотки, наводит в ней ЭДС самоиндукции, которая задерживает моментальное исчезновение тока в первичной цепи. Длительность задержки тока пропорциональна индуктивности L1 первичной обмотки катушки зажигания. Кроме того, благодаря постепенному размыканию контактов прерывателя поддерживаемый в первичной обмотке ток в течение некоторого времени продолжает протекать через дугу, образовавшуюся в зазоре между контактами. Это явление приводит к разрушению контактов и к дополнительному затягиванию тока, что эквивалентно уменьшению скорости исчезновения магнитного потока в первичной обмотке.

Для предохранения контактов прерывателя от дугового разряда параллельно им включен конденсатор С1. В момент размыкания контактов прерывателя во вторичной обмотке индуцируется высокое напряжение U 2 макс» достигающее амплитуды 15-26 кВ.

В тот момент когда это напряжение достигает величины пробивного напряжения свечи зажигания, происходит искровой разряд. Длительность его в первом приближении зависит от количества энергии WL, накопленной в первичной обмотке катушки зажигания, и обычно имеет величину 1-3 мс. Далее контакты прерывателя замыкаются, весь цикл работы повторяется, и рабочая смесь воспламеняется уже в следующем цилиндре. Вторичное напряжение уменьшается при увеличении оборотов двигателя (и числа его цилиндров) из-за уменьшения величины тока разрыва Iр вследствие сокращения времени замкнутого состояния контактов прерывателя. Это первый принципиальный недостаток батарейной системы зажигания.

Снижение вторичного напряжения Us макс наблюдается и при малых оборотах двигателя, хотя теоретически в соответствии с последним уравнением оно должно было бы оставаться постоянным, поскольку при малых оборотах двигателя ток разрыва достигает установившегося значения. Это снижение объясняется дуговым paзрядом между контактами прерывателя вследствие уменьшения скорости размыкания контактов.

В этом случае напряжение на контактах возрастает быстрее, чем увеличивается электрическая прочность междуконтактного пространства.

Дугообразование на контактах прерывателя и снижение вторичного напряжения при малых оборотах двигателя — второй принципиальный недостаток батарейной системы зажигания. Напряжение U2макс значительно снижается и при загрязнении свечей зажигания. Дело в том, что параллельно искровому промежутку образуются токопроводящие мостики из нагара, создающие шунтирующее сопротивление Rш, по которому протекает часть вторичного тока. Величина Rш обычно находится в пределах 3-6 МОм.

При сильно загрязненных свечах (Rш 0,25-0,5 МОм) утечки и вызываемые ими потери могут настолько уменьшить напряжение U2макс, что оно станет ниже пробивного напряжения свечи и воспламенения рабочей смеси в цилиндре не произойдет. Напряжение U2макс уменьшается и с увеличением емкости вторичной цепи С2.

Снижение вторичного напряжения при уменьшении RШ и увеличении С2 является третьим принципиальным недостатком батарейной системы зажигания.

Из выше рассмотренной формулы вытекает, что величина вторичного напряжения прямо пропорциональна току разрыва. Однако увеличение этого тока ограничивается электроэрозионной стойкостью контактов прерывателя. Все современные системы батарейного зажигания имеют ток разрыва не более 4-4,5 А. Но и при таком токе контакты прерывателя настолько сильно нагружены, что на восьмицилиндровых двигателях, например, их хватает всего на 30-40 тыс. км пробега.

Степень влияния коэффициента трансформации w2/w1 на величину U2макс зависит от шунтирующего сопротивления Rш. При Rш =0,5 МОм увеличение коэффициента трансформации выше определенного значения не приводит к увеличению вторичного напряжения.

Наконец, величину U2макс казалось бы, можно увеличить, увеличивая индуктивность первичной обмотки L1. Однако на практике это неизбежно приводит к уменьшению тока разрыва при больших оборотах двигателя, а следовательно, к значительному уменьшению U2макс.

Все это позволяет заключить, что батарейная система зажигания достигла в своем развитии принципиального предела и дальнейшее существенное улучшение ее параметров не представляется возможным.

Батарейная система зажигания

Второй, наиболее распространённой системой является батарейная система зажигания. В этом случае электропитание осуществляется от автомобильной аккумуляторной батареи, а когда двигатель работает — электроэнергию вырабатывает автомобильный генератор, подключенный параллельно аккумулятору.

Это наиболее простая и часто применяемая система зажигания карбюраторного двигателя. Она состоит из:

• катушки зажигания;
• прерывателя-распределителя 4;
• свечей 1 (зажигания);
• выключателя зажигания.

Система зажигания получает питание от аккумуляторной батареи 10 или генератора, включаемого в схему параллельно батарее (схема подключения генератора и стартера приведена на рисунке).

Система зажигания служит для обеспечения воспламенения горючей смеси в цилиндрах двигателя в нужный момент и изменения момента зажигания (угла опережения зажигания) в зависимости от частоты вращения вала и нагрузки двигателя. В системе батарейного зажигания имеются цепи низкого и высокого напряжения.

В цепь низкого напряжения кроме источников тока входят прерыватель тока низкого напряжения, первичная обмотка катушки зажигания с добавочным сопротивлением и выключатель зажигания.

Цепь высокого напряжения содержит вторичную обмотку индукционной катушки зажигания, распределитель тока высокого напряжения по свечам, провода высокого напряжения и свечи зажигания. Прерыватель и распределитель объединены в одном устройстве — прерывателе-распределителе.

Рис. Схема батарейного зажигания:
а — расположение приборов; б — цепи низкого и высокого напряжения; 1 — свечи зажигания; 2, 15 — помехоподавляющие резисторы; 3, 9 — провода высокого и низкого напряжения соответственно; 4 — прерыватель-распределитель; 5 — конденсатор; 6 — катушка зажигания; 7 — добавочный резистор; 8 — выключатель (замок) зажигания; 10 — аккумуляторная батарея; 11 — реле включения стартера; 12 — стартер; 13 — крышка распределителя; 14 — ротор; 16 — кулачок; 17 — контакты; 18 — рычажок; 19 — клемма прерывателя; 20, 21 — первичная и вторичная обмотки соответственно; ВК,BK—Б — клеммы катушки зажигания; VA — вольтамперметр

При замкнутых контактах 17 и включенном выключателе 8 зажигания в цепи низкого напряжения течет ток силой I1. Из-за значительной индуктивности катушки 6 I1 нарастает до некоторого установившегося значения не мгновенно, а в течение определенного промежутка времени. Быстрому нарастанию силы тока препятствует ЭДС самоиндукции катушки. В момент размыкания контактов сила тока быстро падает до нуля, а созданное им магнитное поле исчезает. В результате исчезновения (уменьшения) магнитного поля во вторичной обмотке индуцируется ЭДС, которая будет тем выше, чем больше скорость уменьшения магнитного потока.

Таким образом, в момент изменения магнитного силового поля ЭДС возникает в витках не только вторичной, но и первичной обмотки 20 катушки зажигания. Это явление называется самоиндукцией. Ток самоиндукции замедляет процесс исчезновения тока в первичной обмотке, что нежелательно, так как в момент размыкания контактов возникает искра, вызывающая их подгорание. В результате снижаются эффективность и надежность системы зажигания. С целью устранения искрообразования параллельно контактам прерывателя подключают конденсатор. В момент размыкания цепи низкого напряжения он заряжается током самоиндукции, а при замыкании контактов разряжается через первичную обмотку.

Добавочный резистор служит для автоматического поддержания постоянной силы тока в первичной обмотке при изменении частоты вращения двигателя. При его пуске катушка зажигания питается от аккумуляторной батареи, напряжение которой понижено вследствие потребления стартером тока большой силы. Пониженное напряжение на катушке зажигания приводит к снижению силы тока I1 и напряжения вторичной обмотки. Для устранения этого явления при пуске двигателя добавочный резистор закорачивается контактами реле включения стартера или тягового реле. Поэтому, несмотря на снижение напряжения аккумуляторной батареи, первичная обмотка катушки зажигания получает необходимое для ее нормальной работы напряжение.

Свеча зажигания служит для воспламенения рабочей смеси в камере сгорания карбюраторного двигателя за счет искрового разряда. Она имеет стержень с центральным электродом, отделенный от «массы» изолятором, и боковой электрод, соединенный через корпус свечи с «массой». Свечи зажигания вворачивают в головку блока цилиндров. Поскольку максимальное давление в цилиндре весьма значительно, под свечи подкладывают уплотнительные шайбы.

Изолятор свечи выполнен из материала (уралит, кристалло-борокорунд и др.), выдерживающего напряжение не менее 30 кВ. Свечи изготавливают с разными тепловыми свойствами. Калильное число характеризует способность свечи работать без «калильного зажигания» смеси, когда последняя воспламеняется не от электрической искры между электродами свечи, а от контакта с раскаленными электродами. Чем выше это число, тем надежнее свеча будет работать в двигателе с высокой степенью сжатия. Калильные числа имеют следующие значения: 8, 11, 14, 17, 20, 23 и 26.

Катушка зажигания предназначена для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения и состоит из стального корпуса, сердечника, собранного из листов трансформаторного железа, изолированных друг от друга и помещенных в картонную трубку. На эту трубку навита сначала вторичная обмотка, состоящая из большого числа (18 000—20 000) витков медной проволоки диаметром около 0,1 мм, а затем через слой изоляционной бумаги — первичная обмотка (содержащая около 300 витков проволоки диаметром 0,7…0,85 мм). Концы первичной обмотки выведены к клеммам крышки. Внутри катушки к первичной обмотке подсоединен один конец вторичной обмотки, а ее другой конец подведен к центральной клемме катушки. Сердечник с обмотками закрепляется в корпусе катушки с помощью изоляторов. Пространство между обмоткой, изоляторами и корпусом залито специальной мастикой, защищающей обмотки от проникновения влаги.

Прерыватель-распределитель предназначен для периодического размыкания цепи низкого напряжения и распределения возникающего во вторичной обмотке тока высокого напряжения по свечам цилиндров двигателя в необходимой последовательности. Прерыватель-распределитель снабжен центробежным и вакуумным регулятором.

Центробежный регулятор служит для изменения угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Вакуумный регулятор, предназначенный для изменения угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки двигателя, т.е. степени открытия дроссельной заслонки, работает независимо от центробежного регулятора.

Октан-корректор, имеющийся в прерывателе-распределителе, служит для ручной регулировки угла опережения зажигания в зависимости от сорта применяемого топлива (его октанового числа). Октан-корректор позволяет изменять угол опережения зажигания в пределах ± 12° по углу поворота коленчатого вала двигателя. Изменение угла осуществляется при помощи специальных гаек поворотом корпуса прерывателя-распределителя относительно ведущего валика и контролируется по шкале со стрелкой. После регулировки угла устанавливают крепящие болты и регулировочные гайки.

При повороте корпуса прерывателя по часовой стрелке, т.е. в направлении вращения кулачка, угол опережения зажигания уменьшается (что обеспечивает более позднее зажигание). Угол опережения зажигания необходимо уменьшить, если сгорание топлива с малым октановым числом сопровождается детонацией.

Батарейные системы зажигания

Система зажигания с маховичным генератором (магдино) (до появления электронного управления), не позволяла достичь необходимого диапазона изменения опережения зажигания для получения удовлетворительных характеристик во всем диапазоне частот вращения двигателя. Это связано с тем, что момент размыкания контактов соответствовал бы периоду времени, когда обмотка питания не обеспечивает максимальной энергоотдачи, так что было необходимо другое (постоянное) питание.

Новым источником питания служила не обмотка, а основная система электрооборудования машины. Упомянув передовые конструкции больших машин, которым необходима более существенное и стабильное питание, как для зажигания, так и для освещения, переходим к рассмотрению батарейной системы. В батарейной системе маховичный генератор заменяется более существенным генератором переменного тока (альтернатором), при этом вырабатываемый им переменный ток выпрямляется (преобразуется в постоянный ток, DC) и регулируется (поддерживается в определенных пределах) так, чтобы соответствовать предъявляемым к нему требованиям. Батарея выполняет функцию накопителя энергии для поддержания постоянного энергоснабжения при низких частотах вращения и не работающем двигателе. В этом преимущество батареи, требующей системы электрооборудования постоянного тока.

Принцип действия [ править | править код ]

Батарейная система зажигания

Батарейная система зажигания работает аналогично системе с маховичным генератором, но имеет ряд значительных отличий. Питание от батареи поступает к первичным обмоткам катушки зажигания, дополняют цепь замкнутые контакты прерывателя. Они присоединяются к катушке зажигания

последовательно, а не параллельно ей, как это выполнено в системе с маховичным генератором.

Магнитное поле, генерируемое в первичной обмотке, поддерживается до тех пор. пока кулачок не разомкнет контакты прерывателя. Как только это происходит, прерывается питание первичной обмотки, поле исчезает, и во вторичной обмотке индуцируется высоковольтный импульс, вызывающий образование искры. Включенный в схему конденсатор выполняетту же самую функцию, что и в системе зажигания с маховичным генератором. Принцип действия такой системы носит название «исчезающего поля».

Управление опережением зажигания [ править | править код ]

При подаче на катушку зажигания постоянного, стабилизированного напряжения появляется теоретическая возможность получения искры в любой точке цикла двигателя. Для осуществления этого на практике необходима система изменения угла опережения зажигания (или момент воспламенения).

Ручной механизм управления опережением зажигания

Управление первыми системами производилось вручную, при помощи рычага на руле, позволяющего уменьшать опережение при запуске или низких частотах вращения и увеличивать опережение, когда это требуется, при возрастании частоты вращения двигателя. На простых одноцилиндровых четырехтактных двигателях это устройство работало достаточно эффективно (заставляя мотоциклиста не забывать об уменьшении опережения зажигания перед запуском, чтобы избежать сильной обратной отдачи педали кик-стартера в ногу). Но на более сложных многоцилиндровых двигателях стало очевидно, что необходима система постоянной автоматической регулировки опережения зажигания, поэтому был создан автоматический регулятор опережения зажигания (ATU).

К главным недостаткам батарейной системы зажигания можно отнести то, что запуск двигателя зависит от степени заряженности батареи, а также присутствие большого количества подвижных частей. Это означает, что износ, происходящий в большинстве узлов системы, требует регулярного обслуживания для поддержания ее эффективной работы.

Это необходимо и из-за улучшения конструкции двигателя, позволяющей достигать более высоких частот вращения двигателя и применять повышенные степени сжатия. Высокие частоты вращения двигателя означают увеличение износа подвижных узлов контактного прерывателя и нарушение точности из-за центробежной силы, благодаря которой контакты расходятся на величину, превышающую необходимую. При увеличении степени сжатия для образования искры требуется более высокое напряжение, а высокие напряжения приводяткподгораниюповерхностейконтактов прерывателя. Для дальнейшего повышения точности необходимо устранить все возможные механические узлы системы. С этой задачей справляется электронное зажигание.

Сайт о внедорожниках, SUV, автомобилях повышенной проходимости

Классическая система батарейного зажигания с одной катушкой и многоискровым механическим распределителем до сих пор используется на некоторых автомобилях. Главным достоинством классической системы батарейного зажигания является ее простота, обеспечиваемая двойной функцией механизма распределителя. Прерывание цепи постоянного тока для генерирования высокого напряжения и синхронное распределение высокого напряжения по цилиндрам двигателя.

Устройство классической системы батарейного зажигания автомобилей, принцип работы, принципиальная схема, характеристики электрических сигналов, недостатки системы.

Классическая система батарейного зажигания состоит из следующих элементов:

— Источника тока — аккумуляторной батареи 1.
— Катушки зажигания (индукционной катушки) 2. Она преобразует ток низкого напряжения в ток высокого напряжения. Между первичной и вторичной обмотками имеет место автотрансформаторная связь.
— Прерывателя 3, содержащего рычажок 4 с подушечкой 5 из текстолита, поворачивающийся около оси.
— Контактов прерывателя 6.
— Кулачка 7, имеющего число граней, равное числу цилиндров.

Неподвижный контакт прерывателя присоединен к «массе». Подвижной контакт укреплен на конце рычажка. Если подушечка не касается кулачка, контакты замкнуты под действием пружины. Когда подушечка находит на грань кулачка, контакты размыкаются. Прерыватель управляет размыканием и замыканием контактов и моментом подачи искры.

— Конденсатора первичной цепи 8 (С1), подключенного параллельно контактам 6, который является составным элементом колебательного контура в первичной цепи после размыкания контактов.
— Распределителя 9, включающего в себя бегунок 10, крышку 11, на которой расположены неподвижные боковые электроды 12 (число которых равно числу цилиндров двигателя) и неподвижный центральный электрод, который подключается через высоковольтный провод к катушке зажигания.

Принципиальная схема классической системы батарейного зажигания автомобилей.

Боковые электроды через высоковольтные провода соединяются с соответствующими свечами зажигания. Высокое напряжение к бегунку 10 подается через центральный электрод с помощью скользящего угольного контакта. На бегунке имеется электрод 13, который отделен воздушным зазором от боковых электродов 12.

Бегунок 10 распределителя и кулачок 7 прерывателя находятся на одном валу, который приводится во вращение зубчатой передачей от распределительного вала двигателя с частотой вдвое меньшей частоты вращения коленчатого вала. Прерыватель и распределитель расположены в одном аппарате, называемом распределителем зажигания.

— Свечей зажигания 15, число которых равно числу цилиндров двигателя.
— Выключателя зажигания 16.
— Добавочного резистора 17 (Rд), который уменьшает тепловые потери в катушке зажигания. Дает возможность усилить зажигание. При пуске двигателя резистор шунтируется контактами реле 18 одновременно с включением стартера. Добавочный резистор изготовляют из нихрома или константана и наматывают на керамический изолятор.

Принцип работы классической системы батарейного зажигания автомобилей.

При вращении кулачка 7 контакты 6 попеременно замыкаются и размыкаются. После замыкания контактов (в случае замкнутого выключателя 16) через первичную обмотку катушки зажигания 2 протекает ток, нарастая от нуля, до определенного значения за данное время замкнутого состояния контактов. При малых частотах вращения валика 14 распределителя 9 ток может нарастать до установившегося значения, определенного напряжением аккумуляторной батареи и омическим сопротивлением первичной цепи (установившийся ток).

Протекание первичного тока вызывает образование магнитного потока, сцепленного с витками первичной и вторичной обмоток, и накопление электромагнитной энергии. После размыкания контактов прерывателя, как в первичной, так и во вторичной обмотке индуцируется ЭДС самоиндукции. Согласно закону индукции вторичное напряжение тем больше, чем быстрее исчезает магнитный поток, созданный током первичной обмотки, больше первичный ток в момент разрыва и больше число витков во вторичной обмотке.

Характеристики электрических сигналов в первичной и вторичной цепях классической системы батарейного зажигания автомобилей.

В результате переходного процесса во вторичной обмотке возникает высокое напряжение, достигающее 15-20 кВ. В первичной обмотке также индуцируется ЭДС самоиндукции, достигающая 200-400 В, направленная в ту же сторону, что и первичный ток, и стремящаяся задержать его исчезновение. При отсутствии конденсатора 8 ЭДС самоиндукции вызывает образование между контактами прерывателя во время их размыкания сильной искры или, точнее, дуги.

При наличии конденсатора 8 ЭДС самоиндукции создает ток, заряжающий конденсатор. В следующий период времени конденсатор разряжается через первичную обмотку катушки и аккумуляторную батарею. Таким образом, конденсатор 8 практически устраняет искрообразование в прерывателе, обеспечивая долговечность контактов и индицирование во вторичной обмотке достаточно высокой ЭДС. Вторичное напряжение подводится к бегунку распределителя, а затем через электроды в крышке и высоковольтные провода поступает к свечам соответствующих цилиндров.

Рабочий процесс классической системы батарейного зажигания автомобилей.

Нормальным рабочим режимом любой классической системы батарейного зажигания, использующей индукционную катушку в качестве источника высокого напряжения, является переходный режим. В результате чего образуется искровой разряд в свече зажигания. Рабочий процесс может быть разбит на три этапа:

Замыкание контактов прерывателя — первый этап рабочего процесса классической системы батарейного зажигания.

На этом этапе происходит подключение первичной обмотки катушки зажигания (накопителя) к источнику тока. Этап характеризуется нарастанием первичного тока и, как следствие этого, накоплением электромагнитной энергии, запасаемой в магнитном поле катушки.

Размыкание контактов прерывателя — второй этап рабочего процесса классической системы батарейного зажигания.

Источник тока отключается от катушки зажигания. Первичный ток исчезает, в результате чего накопленная электромагнитная энергия превращается в электростатическую. Возникает ЭДС высокого напряжения во вторичной обмотке.

Пробой искрового промежутка свечи зажигания — третий этап рабочего процесса классической системы батарейного зажигания.

В рабочих условиях при определенном значении напряжения происходит пробой искрового промежутка свечи зажигания с последующим разрядным процессом.

Недостатки классической системы батарейного зажигания автомобилей.

Классическая система батарейного зажигания обладает рядом достоинств. К ним следует отнести простоту конструкции и невысокую стоимость аппаратов зажигания, возможность регулирования угла опережения зажигания в широких пределах без изменения величины вторичного напряжения. Вместе с тем классическая система батарейного зажигания имеет ряд принципиальных недостатков, связанных с работой механического прерывателя и механических автоматов опережения зажигания:

— Недостаточная величина вторичного напряжения на высоких и низких частотах вращения коленчатого вала двигателя. Как следствие, малый коэффициент запаса по вторичному напряжению. Особенно для многоцилиндровых и высокооборотных двигателей, а также при экранировке высоковольтных проводов.
— Недостаточная энергия искрового разряда по причине ограничения уровня запасенной энергии в первичной цепи.
— Чрезмерный нагрев катушки зажигания в зоне низких частот вращения коленчатого вала двигателя и особенно при остановившемся двигателе. Если замок зажигания включен и контакты прерывателя замкнуты.
— Нарушение рабочего зазора в контактах в процессе эксплуатации. Как следствие этого, необходимость зачистки контактов, т. е. систематический уход во время эксплуатации.
— Низкий срок службы контактов прерывателя.
— Повышенный асинхронизм момента искрообразования по цилиндрам двигателя при эксплуатации вследствие износа кулачка.
— Высокая погрешность момента искрообразования вследствие разброса характеристик механических автоматов опережения в процессе эксплуатации.

Перечисленные недостатки классической системы батарейного зажигания приводят в итоге к ухудшению процесса сгорания рабочей смеси. И следовательно, к потере мощности двигателя и увеличению эмиссии отработавших газов.

По материалам книги «Справочник по устройству, применению и ремонту электронных приборов автомобилей».
Ходасевич А. Г., Ходасевич Т. И.

Система зажигания двигателя

Приборы батарейного зажигания

Для получения надежного искрового разряда при расстоянии между электродами свечи зажигания 0,5 — 0,7 мм и давлении сжатой в цилиндре рабочей смеси, достигающем 1,0 — 1,2 Мн/м 2 (10 — 12 кгс/см 2 ), к электродам должен быть подведен ток напряжением не ниже 10 000 — 12 000 в.

У карбюраторных двигателей отечественных автомобилей применяют систему батарейного зажигания.

Схема батарейного зажигания

Схема батарейного зажигания:

Р, ВК, ВК-Б, КЗ — зажимы; 1 — конденсатор; 2 — кулачок прерывателя; 3 и 4 — контакты прерывателя; 5 — вторичная обмотка катушки зажигания; 6 — сердечник; 7 — первичная обмотка катушки зажигания; 8 — добавочное сопротивление; 9 — выключатель (замок) зажигания; 10 — тяговое реле стартера; 11 — контактный диск реле; 12 — аккумуляторная батарея; 13 — крышка распределителя; 14 — ротор; 15 — боковые контакты; 16 — провод высокого напряжения; 17 — свеча зажигания.

В систему зажигания входят: катушка зажигания, прерыватель-распределитель, конденсатор, свечи зажигания, выключатель (замок) зажигания и провода. Указанные приборы и детали образуют две электрические цепи — низкого и высокого напряжения.

Действует система зажигания следующим образом. При включенном зажигании и замкнутых контактах 3 и 4 прерывателя по цепи низкого напряжения проходит ток от аккумуляторной батареи. Цепь тока низкого напряжения: положительный выводной штырь батареи 12 — зажим тягового реле 10 стартера — выключатель зажигания 9 — зажим ВК-Б катушки зажигания — добавочное сопротивление 8 — зажим ВК — первичная обмотка 7 — зажим Р — подвижной контакт 3 прерывателя — неподвижный контакт 4 — масса — отрицательный выводной штырь батареи.

Ток низкого напряжения, протекающий по первичной обмотке катушки зажигания (первичный ток), создает в ее сердечнике 6 магнитное поле, пронизывающее витки обеих обмоток. Когда выступ вращающегося кулачка 2, нажимая рычаг подвижного контакта 3 прерывателя, отведет этот контакт от неподвижного контакта 4, цепь первичного тока прервется и сердечник катушки размагнитится.

Вследствие этого во вторичной обмотке 5 катушки зажигания индуцируется э.д.с., величина которой благодаря быстрому уменьшению магнитного потока в сердечнике и большому числу витков этой обмотки достигает 16 000 — 20 000 е. Под действием индуцированной во вторичной обмотке э.д.с. на электродах свечи возникает искровой разряд и в цепи вторичной обмотки появляется ток высокого напряжения (вторичный ток).

Цепь тока высокого напряжения: вторичная обмотка катушки — центральный контакт крышки 13 распределителя — ротор 14 — боковой контакт 15 — провод 16 высокого напряжения — электроды свечи 17 — масса — аккумуляторная батарея — зажим реле стартера — выключатель зажигания — добавочное сопротивление — первичная обмотка катушки — вторичная обмотка.

В момент размыкания цепи тока низкого напряжения в первичной обмотке катушки индуцируется э.д.с. самоиндукции величиной 200 — 300 в. Под ее действием в цепи низкого напряжения возникает ток самоиндукции. Поскольку направление тока самоиндукции совпадает с направлением прерванного первичного тока, он противодействует размагничиванию сердечника катушки и этим снижает напряжение вторичного тока. Кроме того, ток самоиндукции, проходя через начинающие размыкаться контакты прерывателя, вызывает искрение между ними и быстрое подгорание контактов.

Это вредное влияние тока самоиндукции устраняет конденсатор 1. Возникающий в момент начала размыкания контактов прерывателя кратковременный ток самоиндукции заряжает конденсатор. Так как конденсатор включен параллельно контактам прерывателя, они почти не подгорают.

Конденсатор разряжается через первичную обмотку катушки зажигания. При этом разрядный ток конденсатора, протекая по этой обмотке в направлении, противоположном направлению первичного тока, способствует более резкому исчезновению магнитного поля, созданного первичным током, благодаря чему повышается напряжение вторичного тока.

Катушка зажигания, преобразующая ток аккумуляторной батареи (первичный ток) в ток высокого напряжения, поступающий к свечам (вторичный ток), состоит из стального корпуса, сердечника, первичной и вторичной обмоток, карболитовой крышки с центральным контактом и зажимами В К-Б, В К и Р и добавочного сопротивления.

Корпус катушки при помощи хомута и винтов укреплен в моторном отсеке автомобиля. Сердечник изготовлен из отдельных, полосок электротехнической стали, благодаря чему ослабляются индуцируемые в нем вихревые токи. Вторичная обмотка состоит из 18 — 20 тыс. витков эмалированного провода диаметром 0,07 — 0,10 мм и намотана на картонную трубку, установленную на сердечнике.

Первичная обмотка, имеющая 300 — 350 витков изолированного провода диаметром 0,7 — 0,85 мм, намотана поверх вторичной и изолирована от нее слоем специальной бумаги. Чтобы повысить надежность изоляции, обе обмотки пропитаны трансформаторным маслом. С этой же целью все свободные полости в корпусе катушки залиты специальной изоляционной массой, а у некоторых катушек зажигания (например, Б-13 автомобилей ЗИЛ-130, ГАЗ-13 «Чайка» и др.) заполнены трансформаторным маслом.

Добавочное сопротивление (вариатор) 8 улучшает работу катушки зажигания при больших числах оборотов коленчатого вала двигателя, а также облегчает пуск двигателя стартером. Когда двигатель работает на малых оборотах, контакты прерывателя остаются замкнутыми сравнительно длительное время, и в течение него сила тока в первичной обмотке успевает достигнуть максимальной величины.

При этом стальная спираль вариатора нагревается и ее электрическое сопротивление возрастает, ограничивая силу тока в первичной цепи. Во время работы на больших оборотах время замкнутого состояния контактов уменьшается и сила тока в первичной обмотке не успевает возрасти до максимальной величины. Нагрев и сопротивление вариатора уменьшаются, что частично компенсирует ослабление тока в первичной обмотке. Поэтому напряжение вторичного тока остается достаточно высоким.

При пуске двигателя стартером вариатор выключается (замыкается накоротко) контактным диском и реле стартера. Поэтому, несмотря на падение напряжения аккумуляторной батареи в момент включения стартера, сила тока в первичной обмотке катушки зажигания и напряжение во вторичной обмотке сохраняют достаточную величину.

«Автомобиль», под. ред. И.П.Плеханова

Прерыватель-распределитель состоит из прерывателя и распределителя, объединенных в один прибор с общим приводом. Прерыватель разрывает в требуемые моменты цепь первичного тока. Он состоит из чугунного корпуса 19, неподвижного опорного 7 и подвижного 8 дисков, вольфрамовых контактов 25 и 26, валика 12, кулачка 22, центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания и октан-корректора. Прерыватель-распределитель Прерыватель-распределитель: 1 —…

Искровой разряд (искра) должен появляться в свече, когда поршень несколько не доходит до в.м.т. в конце сжатия, т. е. с опережением до в.м.т. Это необходимо, чтобы к моменту прохождения поршнем в.м.т. рабочая смесь успела полностью воспламениться. Величину опережения зажигания измеряют углом поворота коленчатого вала от момента появления искры до прихода поршня в в.м.т. Этот угол…

В стальном корпусе 4 помещен керамический изолятор 7 с центральным электродом 1. Изолятор зажат между медными кольцевыми прокладками 5 и 6 и укреплен путем завальцовывания верхней кромки корпуса свечи. В нижнюю часть корпуса запрессован боковой электрод 2. Нижняя часть центрального электрода и боковой электрод изготовлены из сплава никеля с марганцем. Между электродами должен быть зазор…

В описанной выше системе батарейного зажигания с ростом частоты вращения коленчатого вала двигателя снижается напряжение во вторичной цепи, вызываемое (особенно у двигателей с большим числом цилиндров) сокращением времени замкнутого состояния контактов прерывателя, вследствие чего уменьшается магнитный поток в катушке зажигания. Этого можно было бы избежать, увеличив силу тока в первичной цепи, но такое увеличение вызывает…

Неисправности в системе зажигания приводят к нарушению моментов воспламенения рабочей смеси в цилиндрах, перебоям в работе свечей или полному прекращению искрообразования. Для проверки наличия тока высокого напряжения снимают крышку распределителя, вынимают из гнезда центрального контакта провод высокого напряжения, включают зажигание и, удерживая конец провода высокого напряжения на расстоянии 4 — 5 мм от двигателя (массы),…

Ежедневное обслуживание Проверить внешним осмотром состояние прерывателя-распределителя, свечей зажигания и проводов низкого и высокого напряжения. Первое и второе технические обслуживания: очистить приборы зажигания снаружи; смазать прерыватель; проверить состояние и действие прерывателя-распределителя, свечей и катушки зажигания, установку момента зажигания. Выполнение операций обслуживания приборов зажигания Смазка прерывателя-распределителя. Необходимо смазать: втулки валика прерывателя, повернув на один оборот крышку…