Назначение системы. Система обеспечивает надежное зажигание рабочей смеси в цилиндрах двигателя в соответствии с порядком работы цилиндров. Рабочая смесь зажигается в конце такта сжатия электрической искрой, создаваемой между электродами свечей зажигания высоким напряжением (12 000—24 000 В). В систему зажигания входят (смотреть статью на сайте под номером 56):
аккумуляторная батарея и генератор, создающие ток в цепи низкого напряжения;
катушка зажигания 10, преобразующая ток низкого напряжения в импульсы тока высокого напряжения, создающие искровой разряд между электродами свечей 1 зажигания;
В схему зажигания включено реле 5 включения стартера, необходимое для закорачивания дополнительного резистора 14 в цепи низкого напряжения при пуске двигателя стартером.
Принцип действия системы зажигания следующий. При включенном выключателе 15 зажигания и замкнутых контактах 6 прерывателя по цепи низкого напряжения проходит ток от аккумуляторной батареи или генератора.
Путь тока низкого напряжения: плюсовой вывод батареи — амперметр— зажим AM выключателя — контактная пластина 16 — пружинящий контакт 17 — зажим КЗ выключателя — дополнительный резистор 14 — первичная обмотка катушки зажигания—зажим 9— рычажок 7 прерывателя — контакты 6 прерывателя— корпус автомобиля — минусовой вывод батареи.
Ток, проходящий по первичной обмотке катушки зажигания, создает вокруг нее сильное магнитное поле. Когда кулачок 5 набегает своим выступом на рычажок 7, го происходит размыкание контактов 6 прерывателя, В этот момент прерывается ток в цепи низкого напряжения, Магнитное поле вокруг первичной обмотки исчезает и, пересекая витки вторичной обмотки 12 катушки, индуктирует в них э. д. с. до 24 ООО В.
Индуктируемая э. д. с. создает между электродами свечи 1 зажигания искровой разряд, и во вторичной цепи будет проходить ток высокого напряжения.
Путь тока высокого напряжения: вторичная обмотка 12 катушки зажигания — подавительный резистор 13 в крышке распределителя—электрод ротора 4 распределителя — электрод крышки 3 — подавительный резистор 2 — зазор между электродами свечи зажигания — корпус автомобиля — аккумуляторная батарея— амперметр — зажим AM выключателя зажигания — контактная пластина 16—контакт 17 — зажим КЗ ВЫКЛЮЧИ геля — дополнительный резистор 4 —первичная обмотка —вторичная обмотка 12 катушки зажигания.
За два оборота коленчатого вала кулачок 5 повернется на один оборот и вызовет четыре размыкания контактов прерывателя. Ротор 4, установленный на кулачке 5 прерывателя, совершит один оборот и распределит четыре импульса высокого напряжения по свечам зажигания в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя.
При пуске двигателя стартером происходит замыкание контактов реле 18 включения и ток из аккумуляторной батареи проходит через замкнутые контакты реле в первичную обмотку 11 катушки зажигания, помимо выключателя 15 зажигания и дополнительного резистора 14.
Рассмотрим устройство и принцип действия приборов системы батарейного зажигания.
Катушка зажигания. На изучаемых автомобилях устанавливается катушка зажигания БПб (смотреть статью на сайте под номером 57), имеющая стальной корпус 7, карболитовую крышку 2, сердечник 14, кольцевой магнитопровод 9, первичную и вшричную 12 обмотки, фарфоровый изо.
Лятор 13 и дополнительный резистор 15, установленный в керамическом держателе 16.
Для уменьшения нагрева от вихревых токов сердечник 14 катушки зажигания и кольцевой магнитопровод 9 выполнены из тонких листов электротехнической стали, имеющих на поверхности слой окалины. Вторичная обмотка 12 имеет 22 500 витков медного изолированного провода диаметром 0,07 мм. Первичная обмотка имеет 330 витков медного изолированного провода диаметром 0,7 мм. Концы первичной обмотки припаяны к выводам 4 и ВК, залитым в карболитовой крышке 2.
Вторичная обмотка припаяна к.концу 6 первичной обмотки, а другим концом соединена с проводником 8, который пружиной 3 поджимается к вставке, 18.
Внутренняя полость 10 корпуса залита трансформаторным маслом, улучшающим охлаждение и изоляцию обмоток.
Резистор 15 катушки выполнен из никелевой проволоки сопротивлением 1 Ом. Концы реаистойа соединены проводниками 17 с зажимами ВК и ВКБ катушки. Фарфоровый изолятор 13 предотвращает утечку тока высокого напряжения из вторичмой обмотки через сердечник на корпус автомобиля.
Прерывательраспределитель Р119Б (смотреть статью на сайте под номером 58), применяемый та автомобиле ГАЗ24 «Волга», состоит из корпуса, прерывателя тока низкого напряжения, распределителя импульсов тока высокого напряжения, центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания, октанкорректора и конденсатора.
Прерыва гельраспределитель устанавливается на двигателе. Вал его приводится во вращение от вала масляного насоса.
В корпусе 4 в двух бронзовых втулках 20 вращается вал 21 привода кулачка 16 прерывателя, ротора распределителя и Центробежного регулятора опережения зажигания. Смазка втулок и вала осуществляется консистентной смазкой, закладываемой в колпачок масленки 18. К нижнему подшипнику смазка подводится по винтовой нарезке вала 21.
Прерыватель состоит из кулачка 16 с четырьмя выступами (по числу цилиндров двигателя), рычажка 15 с пружиной 14 подушечкой и подвижным контактом 29, пластины 27 с неподвижным контактом и изолированного от корпуса зажима 17. Контакты прерывателя выполнены из вольфрама. Кулачок 16 напрессован на поводковую пластину 2, которая своими прорезями устанавливается на два штифта 34 грузиков 1 центробежного регулятора опережения зажигания.
Пружина 14 прижимает рычажок 15 к кулачку 16, обеспечивая замыкание контактов прерывателя. Рычажок 15 пружиной 14 и изолированным проводником соединяется с зажимом 17, закрепленным в корпусе 4. На ось рычажка устанавливается пластина 27 неподвижного контакта, которую при помощи эксцентрика 30 можно смещать вокруг оси при регулировке зазора между контактами прерывателя. Пластина 27 винтом 28 крепится к подвижному диску 7. Нормальная величина зазора между контактами прерывателя 0,35—0,45 мм.
Подвижной диск 7 прерывателя устанавливается на шариковом подшипнике 3, что обеспечивает легкое движение диска при работе вакуумного регулятора опережения зажигания. Неподвижный диск 5 кренится двумя винтами к корпусу 4 прерывателяраспределителя.
Подвижной и неподвижной диски соединены между собой гибким медным проводником, который уменьшает сопротивление для тока низкого напряжения.
Распределитель состоит из ротора 11 и крышки 12, выполненных из изоляционного материала. Ротор имеет металлическую пластину (электрод). Ротор устанавливается на лыске в верхней части кулачка 16. Крышка 12 имеет четыре металлических электрода с выводами для установки высоковольтных проводов, подводящих ток высокого напряжения к свечам зажигания. В центральный ввод устанавливается высоковольтный провод от катушки зажигания.
Подавительный резистор 13 с пружиной подводит ток высокого напряжения от центрального ввода крышки к электроду ротора 11. Резистор обладает большим сопротивлением, что снижает помехи при радиоприеме. Крышка 12 крепится к корпусу двумя пластинчатыми пружинами. Прерывательраспределитель Р119 применяется на автомобилях УАЗ451, 452, 469 и отличается от прерывателяраспределителя Р119В в основном устройством октанкорректора (см. смотреть статью на сайте под номером 64) и деталями муфты привода вала.
Конденсатор (смотреть статью на сайте под номером 59) состоит из корпуса 7 и двух обкладок 9 из олова и цинка, нанесенных тонким слоем на листы бумаги 8. Металл обкладок нанесен не по всей ширине листа бумаги, На торцы рулона 4 напылен припой, а к нему припаяны проводники 2 и 5. Рулон обернут бумагой 6 и установлен в корпус. Проводник 5 пропущен через отверстие корпуса и припаян к нему. Проводник 2 от другой обкладки припаян к латунному выводу в текстолитовой шайбе 1. Свободное пространство в корпусе заполнено трансформаторным маслом. В случае пробоя бумаги обкладок электрическая искра испаряет тонкий слой металла на бумаге вокруг места пробоя. Отверстие пробоя заполняется маслом и работоспособность конденсатора восстанавливается. Шайбы 1 и 3 обеспечивают герметичность корпуса. Конденсатор крепится на корпусе прерывателяраспределителя и подключается параллельно контактам прерывателя. Емкость конденсатора от 0,17 до 0,25 мкФ.
Необходимость установки конденсатора вызвана следующими соображениями. Во время размыкания контактов прерывателя в витках первичной обмотки катушки зажигания индуктируется э. д. с самоиндукции до 300 В.
Если конденсатор не включать, то э. д. с самоиндукции создает сильное искрение между контактами прерывателя, в результате чего происходят окисление и выгорание рабочей поверхности контактов. Кроме того, искра замедляет прерывание тока низкого напряжения, а поэтому во вторичной обмотке катушки индуктируется э.д. с малой величины, не способной создать искру между электродами свечей зажигания.
При включенном конденсаторе, в начале размыкания контактов, под действием э. д. с самоиндукции происходит заряд конденсатора, что значительно уменьшает искрение между контактами прерывателя. Вследствие этого значительно уменьшается окисление контактов и повышается э.д. с во вторичной обмотке катушки до величины, способной создать надежную искру между электродами свечи зажигания.
Конденсатор разряжается при разомкнутом состоянии контактов прерывателя, создавая в первичной обмотке импульс тока обратного направления. Поэтому сердечник катушки зажигания размагнитится быстрее, что способствует повышению высокого напряжения.
Дополнительный резистор в цепи низкого напряжения выполнен из никеля и необходим для автоматического уменьшения сопротивления цепи при увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя.
С увеличением частоты вращения коленчатого вала возрастает число прерываний контактов прерывателя за 1 с, а поэтому уменьшается время одного замкнутого состояния контактов. Следовательно, уменьшается и время прохождения тока в первичной цепи, что вызывает меньший нагрев резистора и снижение его сопротивления. В результате предотвращается резкое уменьшение силы тока низкого напряжения, а следовательно, предотвращается резкое уменьшение напряжения во вторичной цепи, что и обеспечивает бесперебойное зажигание при большой частоте вращения коленчатого вала.
При пуске двигателя стартером выключатель 15 (см. смотреть статью на сайте под номером 56) зажигания включает цепь тока обмотки реле включения, контакты реле замыкаются и закорачивают дополнительный резистор 14. Сила тока в цепи низкого напряжения увеличивается, а поэтому повышается напряжение во вторичной обмотке катушки зажигания, что и облегчает пуск двигателя.
Выключатель зажигании и стартера. В пластмассовой панели 14 (смотреть статью на сайте под номером 60) закреплены зажимы AM, КЗ, СТ и ПР. Два поводка 15 контактной пластины 1 входят в вырезы пластмассового ротора 11. Между ротором и упорной шайбой 10 установлена возвратная пружина 3. В ротор вводится хвостовик цилиндра 4. Стопорное кольцо 6 крепит цилиндр 4 в корпусе 9. Гайкой 7 крепят выключатель к панели приборов щитка в кабине водителя.
При установке ключа 8 в цилиндр 4 запирающие пластины 5 выходят из замочного паза корпуса 9, что позволяет поворачивать ключом ротор, а вместе с ним и контактную пластину 1. Установкой ключа в положение (по часовой стрелке) зажим AM пластиной и пружинящими контактами 2 соединяется с зажимами КЗ и ПР, включая цепи зажигания, контрольных приборов, радиоприемника и др. При повороте ключа в положение зажим AM соединяется с зажимами КЗ и СТ, включая цепи зажигания и стартера, а при повороте ключа в положение (против часовой стрелки) с зажимом ПР, включая цепь радиоприемника. Нейтральное, III ш положения фиксируются шариками 13, нагруженными пружиной 12. Положение не фиксировано, поэтому ключ после снятия с него усилия под действием возвратной пружины 3 устанавливается в положение, что обеспечивает выключение стартера.
На части автомобилей ГАЗ24 «Волга» устанавливается комбинированный выключатель зажигания, стартера и противоугонного устройства. Принципиальную схему включения выключателя см. на смотреть статью на сайте под номером 84, поз. 53.
Свеча зажигания. В корпус 4 (смотреть статью на сайте под номером 61) устанавливается керамический изолятор 2 с центральным электродом 10 и стержнем . Изолятор закрепляется развальцовкой верхней части корпуса. Металлическая прокладка 6 обеспечивает герметичность свечи в зазоре между изолятором и корпусом, а также отвод тепла от изолятора на корпус. Боковой электрод 9 закреплен в корпусе. Уплотнительная прокладка 7 из мягкого металла необходима для герметизации цилиндра двигателя.
^Металлический стержень имеет накатку 3, благодаря которой обеспечивается прочное соединение его с токопроводящим стеклогерметиком 5. Высоковольтный провод к свече зажигания соединяют при помощи пластмассового наконечника с установленным в него подавительный резистором 12. Резистор 12 уменьшает радиопомехи, создаваемые системой зажигания. 86
На изучаемых двигателях устанавливают свечи типа All с резьбой 8 на корпусе диаметром 14 мм. Для двигателя ЗМЗ24Д со степенью сжатия 8, 2 применяют свечи А17В. Цифры после буквы А указывают калильное число свечи. Буква В указывает, что конус нижней части изолятора выступает за торец корпуса.
В случае установки другого типа свечей может произойти переохлаждение или перегрев изолятора, что нарушит работу двигателя. Правильно подобранная свеча при работе имеет температуру нижней части изолятора 500—600° С, при которой происходит сгорание нагара, откладывающегося на изоляторе свечи, т. е. происходит самоочищение свечи.
При температуре ниже 500° С произойдет отложение нагара на изоляторе, что вызовет утечку тока на корпус, а следовательно, и перебои в работе цилиндров двигателя.
При температуре выше 600° С происходит воспламенение рабочей смеси от соприкосновения с раскаленным изолятором до образования искры между электродами свечи. В результате понижается мощность двигателя.
Устройства для регулировки угла опережения зажигания. Углом опережения зажигания называют угол поворота кривошипа коленчатого вала от момента создания искры в свече до в.м. т.
Необходимая величина угла опережения зажигания зависит от скорости горения смеси и частоты вращения коленчатого вала двигателя: чем выше скорость горения, тем опережение должно быть меньше, чем больше частота вращения, тем зажигание должно быть более ранним.
Скорость горения смеси увеличивается при повышении наполнения цилиндров горючей смесью и уменьшается при повышении количества остаточных газов в цилиндрах. Из этого следует, что при небольшом открытии дроссельной заслонки карбюратора, когда наполнение мало, а количество остаточных газов велико, горение смеси будет медленным, и опережение зажигания следует увеличивать, а при увеличении открытия дроссельной заслонки — уменьшать.
Необходимое опережение зажигания регулируется автоматически в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя и его нагрузки (степени открытия дроссельной заслонки). Для выполнения этой задачи прерыватели имеют: центробежный регулятор, изменяющий опережение зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя, и вакуумный регулятор, изменяющий опережение зажигания в зависимости от нагрузки двигателя. Кроме того, прерыватели имеют октанкорректор для изменения установочного угла опережения зажигания до 8—10° в зависимости от октанового числа топлива. Чем ниже октановое число топлива, тем меньшим должен быть угол опережения зажигания. Октанкорректором корректируют угол .опережения зажигания при применении бензина с другим октановым числом, после установки зажигания и после каждой регулировки зазора между контактами прерывателя.
. Совместная работа центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания должна обеспечивать наивыгоднейший угол опережения зажигания, при котором сгорание рабочей смеси должно заканчиваться при повороте кривошипа на 10—15° после в. м. т в начале такта расширения. При этом двигатель будет развивать наибольшую мощность и экономичность.
Если угол опережения зажигания слишком большой, то резко возрастает давление газов до прихода поршня в в. м. т, что препятствует движению поршня. В результате уменьшаются мощность и экономичность двигателя. Кроме того, ухудшается приемистость двигателя, работа двигателя под нагрузкой сопровождается стуками и повышенным нагревом, на малой частоте коленчатого вала двигатель работает неустойчиво.
Если зажигание рабочей смеси происходит в в. м. т или позже, то горение смеси будет происходить при движении поршня к н. м. т. При этом уменьшается давление газов в цилиндре, а поэтому уменьшаются мощность и экономичность двигателя. Так как догорание смеси в цилиндре происходит на всем протяжении такта расширения, то двигатель сильно перегревается.
Центробежный регулятор опережения зажигания. На валу 1 (смотреть статью на сайте под номером 62, а) жестко укреплена пластина, имеющая две оси 3 грузиков 4. Кулачок 6 прерывателя жестко соединен с пластиной 5. Грузики 4 стягиваются пружинами 2 разной жесткости, что обеспечивает плавное изменение угла опережения зажигания. При увеличении частоты вращения коленчатого вала грузики 4 под действием центробежной силы преодолевают сопротивление пружин 2 и расходятся. Через шпильки 7 грузики поворачивают пластину 5, а вместе с ней кулачок 6 по направлению вращения. В результате контакты прерывателя размыкаются раньше, а поэтому увеличивается угол опережения зажигания. При снижении частоты вращения пружины 2 возвращают грузики 4, а через них пластину 5 с кулачком 6 прерывателя в исходное положение и угол опережения зажигания уменьшается. Центробежный регулятор при частоте вращения кулачка прерывателя от 200 до 2200 обмин увеличивает угол опережения зажигания на 17° (по коленчатому валу двигателя — 34°).
Вакуумный регулятор опережения зажигания. Между корпусом 5 (смотреть статью на сайте под номером 63) и крышкой 7 регулятора зажата диафрагма 6, которая посредством пружины 8 и тяги 3, надетой на шип 2, удерживает подвижную пластину 1 прерывателя в положении позднего зажигания. Внутреннее пространство крышки регулятора герметизировано алюминиевой прокладкой 9 и соединено трубкой 10 со смесительной камерой карбюратора.
Внутренняя полость корпуса регулятора со стороны тяги сообщена с атмосферой. По мере прикрытия дроссельной заслонки, т. е. при уменьшении нагрузки разрежение в полости под крышкой 7 увеличивается. При этом диафрагма 6 прогибается в сторону пружины, сжимая ее, и через тягу 3 повертывает подвижную пластину прерывателя навстречу вращения кулачка 15, что и увеличивает 88 угол опережения зажигания. При увеличении нагрузки, т. е. большем открытии дроссельной заслонки разрежение в полости крышки уменьшается и пружина 8 передвигает диафрагму к корпусу прерывателя, поворачивая диск в сторону более позднего зажигания.
Вакуумный регулятор при разрежении в смесительной камере карбюратора со ПО до 200 мм рт. ст. увеличивает угол опережения зажигания на 9,5° (по коленчатому валу — 19°). .
Октанкорректор (смотреть статью на сайте под номером64,а) прерывателяраспределителя Р119, устанавливаемого на автомобилях УАЗ, состоит из двух пластин и 5, соединенных между собой тягой 3 с гайками 4. Верхняя пластина 5 прикреплена болтом 6 к корпусу 8 прерывателяраспределителя. Нижняя пластина при помощи винта 2 крепится к блоку цилиндров. Пластина имеет шкалу с делениями. Каждое деление соответствует углу опережения зажигания 2° по коленчатому валу. Свободно сидящая заклепка 7 соединяет между собой пластины 1 и 5.
Для изменения угла опережения зажигания необходимо вращать гайки 4, отвертывая одну и завертывая другую. Вращением гаек 4 обеспечивается перемещение верхней пластины 5 и вместе с ней корпуса прерывателяраспределителя.
У октанкорректора прерывателяраспределителя Р119Б, устанавливаемого на автомобиле ГАЗ24 «Волга» (смотреть статью на сайте под номером 64,6), пластина 3 крепится болтом 4 к корпусу 5 прерывателяраспределителя.
Болтом 2 пластина 3 вместе с указателем 1 крепится к корпусу вала привода.
Устройства для снижения уровня радио и телепомех. При работе системы электрооборудования между электродами распределителя и свечей зажигания, контактами электрических приборов, а также между щетками и коллектором электродвигателей создается искрение, являющееся причиной возникновения высокочастотных электромагнитных волн, которые, пересекая антенны, создают помехи, ухудшающие прием радио и телевизионных передач. Особенно сильные помехи создает система зажигания. Для уменьшения помех устанавливают подавительные резисторы сопротивлением 7—14 кОм в распределителе и в наконечниках проводов у свечей. Кроме того, помещают в металлические экраны катушку зажигания, прерывательраспределитель, свечи и другие приборы. Провода в системе зажигания вводят в металлическую оплетку, которую хорошо соединяют с корпусом автомобиля.
В высоковольтных проводах вместо металлической жилы применяют сердечники из капроновых нитей, пропитанных полупроводящим составом. В цепь тока низкого напряжения включают индуктивноемкостный фильтр.