Назначение систем зажигания

1- аккумуляторная батарея;
2- выключатель зажигания;
3- добавочный резистор;
4- выключатель добавочного резистора;
5- катушка зажигания;
6- подвижный рычажок;
7- подушечка рычажка из текстолита;
8- контакты подвижный и неподвижный;
9- вал прерывателя-распределителя, связанный зубчатой передачей с коленчатым валом двигателя;
10- прерыватель-распределитель;
11- высоковольтные провода;
12- боковой электрод крышки распределителя;
13- ротор распределителя с подвижным электродом;
14- распределитель;
15- свечи зажигания;
16- кулачек прерывателя;
17- прерыватель;
18- конденсатор.

При вращении вала прерывателя-распределителя 9, кулачком 16 попеременно замыкаются и размыкаются контакты 8 прерывателя 17.
Неподвижный контакт прерывателя соединен с массой, подвижный контакт закреплен на конце подвижного рычажка 6 с подушечкой 7 из текстолита. Контакты 8 находятся в замкнутом состоянии под действием пружины, если подушечка 7 рычажка 6 не касается кулачка 16. Когда подушечка попадает на грань кулачка, рычажок, преодолевая противодействие пружины, поворачивается вокруг оси, закрепленной на подвижной пластине прерывательного механизма, и контакты 8 размыкаются.

В момент размыкания контактов 8 ток в первичной обмотке катушки зажигания 5 и созданное им магнитное поле исчезают. Во вторичной обмотке катушки зажигания индуктируется ЭДС, тем большая, чем выше скорость исчезновения магнитного поля. В это время токопроводящая пластина ротора 13 распределителя 14 проходит около бокового электрода12 крышки распределителя, соединенного высоковольтным проводом со свечой зажигания 15 того цилиндра, в котором заканчивается процесс сжатия топливовоздушной смеси.
Высокое вторичное напряжение подаваемое на свечу зажигания инициирует появление между ее электродами искрового разряда.
При включении выключателя зажигания 2 и замкнутых контактах прерывателя. по цепи первичной обмотки катушки зажигания 5 протекает ток, сила которого растет, что приводит к созданию магнитного поля в катушке зажигания.

Кулачок 16 прерывателя 17 и ротор 13 распределителя установлены на одном валу. Частота вращения вала кулачка и ротора распределителя в два раза меньше частоты вращения коленчатого вала четырехтактного двигателя. Это связано с тем, что топливовоздушную смесь в каждом из цилиндров необходимо воспламенять только 1 раз за два оборота коленчатого вала. Число граней кулачка и боковых электродов в крышке распределителя равно числу цилиндров двигателя. Высокое напряжение к свечам зажигания подводится в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя.

Ток разрыва

,

Емкостная фаза разряда наблюдается в виде яркой искры голубоватого цвета. В данной фазе сила тока достигает единиц и десятков ампер. Продолжительность емкостной фазы разряда не превышает 1— 2 мкс. Емкостный разряд сопровождается специфическим треском.
Индуктивный разряд происходит при значительно меньшем вторичном напряжении (0,7—1,0 кВ). Сила тока в этой фазе искрового разряда составляет 40—100 мА. Индуктивный разряд происходит в течение 1—1,5 мс и имеет желтоватый или красновато-фиолетовый цвет. В контактных системах зажигания во время индуктивной фазы разряда выделяется энергия 15—20 мДж.
Этап разряда системы зажигания начинает­ся, когда напряжение U2 вторичной цепи на первой полуволне высо­ковольтного импульса становится равным напряжению пробоя. На­пряжение, достаточное для пробоя, должно быть существенно мень­ше напряжения U2m
Воспламенение топливовоздушной смеси обеспечивается в основном емкостной составляющей разряда. Однако требуемое тепловое состояние свечей обеспечивается индуктивной фазой.

При размыкании контактов прерывателя в первичной обмотке катушки зажигания 5 индуктируется ЭДС, достигающая 200-400 В и направленная в ту же сторону, что и ток первичной обмотки. ЭДС стремится задержать исчезновение тока и также вызывает образование дуги между контактами и снижает вторичное напряжение.
Дугообразование практически устраняется при подключении параллельно контактам прерывателя конденсатора 18. Конденсатор 18 заряжается медленно, что замедляет рост напряжения приложенного к контактам. Контакты при малом напряжении успевают разойтись и дуги между контактами не будет. Это обеспечивает более быстрое снижение силы тока первичной цепи и индуктирование достаточно высокой ЭДС во вторичной обмотке катушки зажигания.

Добавочный резистор 3 из нихромовой или константановой проволоки, наматываемой на керамический изолятор, может быть установлен на катушке зажигания или в виде отдельного элемента.
При пуске двигателя напряжение, приложенное к системе зажигания уменьшается. Это может привести к сбоям искрообразования на свечах.
Поэтому в период пуска выключатель 4 ( в тяговом реле стартера) добавочного резистора 3 шунтирует добавочный резистор, что увеличивает скорость роста тока в первичной обмотке катушки зажигания, ток разрыва и величину напряжения во вторичной обмотке катушки.
По окончанию пуска двигателя для недопущения перегрева катушки зажигания выключатель 4 размыкается и в первичную цепь катушки зажигания включается добавочный резистор.

Регулирование угла опережения зажигания
Для регулирования УОЗ в контактной системе используются автоматические механические регуляторы. Автоматическое изменение УОЗ от частоты вращения коленчатого вала обеспечивает центробежный регулятор, а в зависимости от нагрузки двигателя — вакуумный регулятор.

Центробежный регулятор при положении грузиков:
а - во время работы двигателя в режиме холостого хода;
б — при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя;
1 — кулачок; 2 — пластина втулки кулачка; 3 — грузик; 4 — приводной вал; 5 - штифт; 6 - пружина; 7 — ось грузика
На приводном валу 4 регулятора закреплена пластина с осями 7, вокруг которых могут поворачиваться грузики 3, связанные между собой пружинами. Привод кулачка 1 прерывательного механизма от вала 4 осуществляется через грузики со штифтами 5, которые входят в прорези поводковой пластины 2, жестко прикрепленной к втулке кулачка.
При увеличении частоты вращения коленчатого вала и вала 4 распределителя грузики под действием центробежных сил преодолевают сопротивление пружин 6 и расходятся в стороны. Штифты грузиков, передвигаясь в прорезях поводковой пластины, поворачивают ее и кулачок прерывательного механизма в направлении вращения вала распределителя. Контакты прерывателя размыкаются раньше и
УОЗ увеличивается. При достижении определенной частоты вращения коленчатого вала грузики полностью расходятся и УОЗ, несмотря на дальнейшее увеличение частоты вращения коленчатого вала, остается неизменным. При уменьшении частоты вращения коленчатого вала грузики под действием пружин возвращаются в исходное положение.

Центробежный регулятор УОЗ и его характеристика:
а и б — положения грузиков соответственно при малой и большой частотах вращения коленчатого вала двигателя; в — характеристика регулятора; 1 — пружина; 2 — грузик; 3 — подвижная пластина; 4 — ось вращения грузика; 5 — траверса; 6 — кулачок

Вакуумный регулятор:
a — конструкция; б — характеристика; 1 — крышка корпуса; 2 — регулировочная прокладка; 3 — уплотнительная прокладка; 4 — штуцер крепления трубки; 5 — трубка; 6— пружина; 7— мембрана; 8 — корпус регулятора; 9— тяга; 10— ось тяги; 11 - подвижная пластина прерывателя; I и II — положение мембраны регулятора соответственно при большей и меньшей нагрузке на двигатель; А и Б — полости регулятора

Герметичная полость Б вакуумного регулятора отделена от окружающей среды гибкой мембраной 7, которая тягой 9 шарнирно соединена с подвижной пластиной 11 прерывателя. Полость Б регулятора через трубку 5 сообщается с задрос
сельным пространством карбюратора. В полости А поддерживается давление окружающей среды.
При уменьшении нагрузки двигателя дроссельная заслонка прикрывается. Степень вакуума в полости Б увеличивается. При изменении степени вакуума мембрана 7, преодолевая усилие пружины 6, перемещается и тяга 9 поворачивает подвижную пластину 11 вместе с прерывателем против направления вращения кулачка. УОЗ увеличивается.
В режиме холостого хода двигателя дроссельная заслонка перекрывает отверстие, через которое полость Б сообщается с задроссельным пространством. Степень вакуума в полости Б будет небольшой: вакуумный регулятор не работает.

Октан-корректор
При использовании топлива с меньшим октановым числом УОЗ следует уменьшить. В противном случае возможно появление детонации. Для предотвращения детонации служит октан- корректор, позволяющий вручную поворачивать корпус распределителя. Вместе с корпусом поворачивается подвижная пластина прерывательного механизма относительно кулачка и изменяется момент размыкания контактов.

Рассмотренные устройства для регулирования УОЗ независимо друг от друга воздействуют на различные элементы распределителя: центробежный регулятор поворачивает кулачок прерывателя; вакуумный регулятор — подвижную пластину прерывателя, а октан-корректор — корпус распределителя. Действительный УОЗ складывается из угла начальной установки октан-корректором и углов, автоматически устанавливаемых центробежным и вакуумным регуляторами

Изменение УОЗ при совместной работе регуляторов:
а — область пуска двигателя; б — область работы двигателя в режиме холостого хода; в — рабочая область; 1, 2, 3— при 0,25; 0,5 и 0,75 нагрузки на двигатель соответственно; 4 — при полной нагрузке (вакуумный регулятор не работает); 5 — установочный УОЗ

Катушка зажигания с разомкнутым магнитопроводом
1- магнитопровод,
2- вторичная обмотка,
3- первичная обмотка,
4- внешний вагнитопровод

Устройство катушки зажигания:
1 — изолятор;
2 — корпус;
3 — изоляционная бумага обмоток; 4 — первичная обмотка;
5 — вторичная обмотка;
6 — клемма вывода первичной обмотки (обозначения: “1”, “—”, “К");
7 — контактный винт;
8 — центральная клемма для провода высокого напряжения;
9 — крышка;
10 — клемма подвода питания (обозначения: “+Б”, “Б", “15”);
11 — контактная пружина;
12 — скоба крепления;
13 — наружный магнитопровод;
14 — сердечник

Катушка зажигания:
1 — пластина; 2 - корпус; 3 — магнитопровод; 4 - сердечник; 5 - изолирующая трубка; 6, 8 - вторичная и первичная обмотки; 7 - изоляция между обмотками; 9 - изолятор; 10 — изолятор дополнительного резистора; 11 - добавочный резистор; 12 — резиновое уплотнительное кольцо; 13 — пластмассовая крышка; 14 — изоляционная втулка; 15 — пружина; 16— вывод; 17 — вывод "ВК"; 18— вывод "1”; 19 - вывод "ВКБ"

Распределитель 30.3706:
1 — вал; 2 — маслоотражательная муфта; 3 - фильц; 4 — вакуумный регулятор; 5 — мембрана; 6 — тяга вакуумного регулятора; 7 — поводковая пластина кулачка; 8 — ротор; 9 — боковой электрод и вывод крышки; 10 — крышка распределителя; 11 — центральный вывод крышки; 12 — угольный контакт с пружиной; 13 — помехоподавительный резистор; 14— электрод ротора; 15 — пружина; 16- ось грузика; 77- грузик; 18 — поводковая пластина грузиков; 19— кулачок; 20— подвижная пластина прерывателя; 21 — втулка; 22 — конденсатор; 23 — корпус

Электронные системы зажигания

1 - аккумуляторная батарея;
2- добавочное сопротивление;
3 - катушка зажигания;
4 - распределитель зажигания;
5-свечи;
6- транзистор;
7-контакты прерывателя;
8- кулачок

Датчик-распределитель 24.3706:
1 - удерживающая пружина (фиксирующая); 2 - пружина;
3 - клемма высокого напряжения;
4 -помехоподавительные сопротивления;
5 - крышка;
6 - ротор (бегунок);
7- магнитоэлектрический датчик в сборе;
8 -опорная пластина;
9- центробежный регулятор в сборе;
10 -ведущий вал прерывателя- распределителя

Выходной каскад коммутатора с ограничителем амплитуды импульса первичного тока
Типовая схема программного регулятора времени накопления

Временные диаграммы:
а — силы тока в первичной цепи катушки зажигания;
б — напряжения вторичной цепи катушки зажигания

Принцип регулирования времени накопления при различной частоте вращения вала двигателя

Структурная схема цифровой системы зажигания с электронным распределителем энергии по цилиндрам двигателя:
1 - датчик положения коленчатого
вала двигателя;
2 - датчик частоты
вращения коленчатого вала двигателя;
3-датчик нагрузки;
4 - датчик
температуры;
5 - интерфейс;
6 - вычислительное устройство;
7-двухканальный коммутатор;
8 и 9- двухвыводные катушки
зажигания

Катушки зажигания:
а - 27.3705;
б - 29.3705;
в - 3009.3705;
г - 3112.3705;
1 - крышка;
2- выводы

ИСКРОВЫЕ СВЕЧИ ЗАЖИГАНИЯ
Свеча зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндре двигателя. При подаче высокого напряжения на электроды свечи возникает искровой разряд, воспламеняющий рабочую смесь.
Свеча является важнейшим элементом системы зажигания двигателей внутреннего сгорания с принудительным воспламенением рабочей смеси. По исполнению свечи бывают экранированные и неэкранированные (отрытого исполнения),
по принципу работы: с воздушным искровым промежутком; со скользящей искрой; полупроводниковые; эрозийные; многоискровые (конденсаторные); комбинированные.
Наибольшее распространение на автомобилях получили свечи с воздушным искровым промежутком. Это объясняется тем, что они удовлетворительно работают на современных двигателях, наиболее просты по конструкции и технологичны.

Современная свеча открытого исполнения (1- гайка для обеспечения контакта между свечой и высоковольтным проводом,
2- контактная головка,
3- изолятор,
4- металлический корпус,
5- головка цилиндра,
6- уплотнительное кольцо,
7- теплоотводящая шайба,
8- центральный электрод,
9- боковой электрод.

Экранированная свеча зажигания:
1 - помехоподавительный резистор; 2 - накидная гайка; 3 - резиновое уплотнение; 4-контактное устройство (КУ20); 5-экран; 6-сердечник (изолятор в сборе); 7- корпус с боковым электродом; 8 -шайба;
9 -уплотнительное кольцо; 10-теплоотводящая шайба

Свеча нормально работает при температуре теплового конуса изолятора в пределах от 400 до 900°С.
Нагар на конусе исчезает при нагреве его до температуры 400...500°С. Эта температура называется температурой самоочищения свечи.
Если температура деталей свечи превысит 850...900°С, может возникнуть преждевременное воспламенение смеси (калильное зажигание) во время процесса сжатия еще до момента появления искры.
Тепловой баланс свечи

Критерием оценки теплового состояния свечи служит калильное число свечи.
Им является отвлеченный показатель, пропорциональный среднему индикаторному давлению соответствующиму порогу калильного зажигания. Калильное число определяют на испытательной установке с одноцилиндровым двигателем путем повышения тепловой нагрузки на свечу зажигания до момента появления калильного зажигания. Калильное число выбирается из следующего ряда чисел: 8,11,14,17, 20, 23, 26.
Маркировка свечей зажигания должна содержать:
обозначение резьбы на корпусе (А - резьба М14х1,25 или М -резьба М18x1,5);
калильное число;
обозначение длины резьбовой части корпуса (Н - 11 мм, Д - 19 мм);
длину резьбовой части корпуса (12 мм) не обозначают;
обозначение выступания теплового конуса изолятора за торец корпуса – В, отсутствие выступания не обозначают,
обозначение герметизации по соединению изолятор - центральный электрод
термоцементом - Т, герметизацию иным герметиком не обозначают.