Контактная система зажигания двигателя

Контактная система зажигания (рис.135) включает в себя ка­тушку зажигания 11, конденсатор 6, распределитель зажигания с прерывателем 8 тока низкого напряжения и распределителем 20 тока высокого напряжения, свечи 2, выключатель (замок) зажи­гания 15, провода 10 и 19 низкого и 5 высокого напряжения, а также источники тока (аккумуляторная батарея и генератор). В систему зажигания могут быть также включены реле 16 стартера и добавочный резистор 14 катушки зажигания (кроме двигателей ВАЗ и МеМЗ).

Принцип действия контактной системы зажи­гания следующий. При включении зажигания поворотом ключа выключателя зажигания 15 по часовой стрелке и замкнутых контактов 9 прерывателя 8 по цепи низкого напряжения пойдет элек­трический ток в такой последовательности: с плюсовой клеммы аккумуляторной батареи 1 на клемму стартера, далее по проводу 10 низкого напряжения через выключатель 15, резистор 14, первич­ную обмотку 13 катушки зажигания 11 на клемму прерывателя 8, через замкнутые контакты 9 на «массу» автомобиля и через «массу» на минусовую клемму аккумуляторной батареи. С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя ток в первичную цепь будет поступать в таком же порядке, но уже от генератора.

Проходящий по первичной обмотке катушки зажигания ток низкого напряжения создает вокруг нее сильное магнитное поле и, когда вращающийся кулачок 7 прерывателя своим выступом раз­мыкает контакты 9, ток в первичной цепи прекращается, магнит­ное поле первичной обмотки мгновенно исчезает и пересекает боль­шое число витков вторичной обмотки 12, индуктируя в ней ток высокого напряжения (до 24 тыс. В), необходимый для получения искрового разряда на свечах зажигания, воспламеняющих рабочую смесь в цилиндрах.

Путь тока высокого напряжения следующий: вторичная обмот­ка 12 катушки зажигания, провод высокого напряжения 5, токоразносная пластина 3 ротора распределителя, боковая клемма 4 распределителя, провод высокого напряжения 5, центральный электрод свечи 2, через зазор — на боковой электрод, на «массу», «ми­нус» аккумуляторной батареи, «плюс» батареи, провод 10, выклю­чатель 15, резистор 14, первичную 13 и вторичную 12 обмотки ка­тушки зажигания.

Кулачок 7 прерывателя за два оборота коленчатого вала четыре раза размыкает контакты 9, а ротор с разносной пластиной 3, уста­новленный на кулачке, сделает один оборот и подаст четыре им­пульса тока высокого напряжения на боковые клеммы 4 четырех свечей, обеспечивая зажигание рабочей смеси в цилиндрах четы­рехцилиндрового двигателя в соответствии с порядком его работы.

Во время пуска двигателя стартером (поворот ключа по часовой стрелке во второе положение) контактная пластина 17 реле старте­ра замыкается с пружинным контактом 18 и ток из аккумулятор­ной батареи по этим контактам проходит по проводу 19 на клемму Первичной обмотки катушки зажигания, минуя выключатель 15 и резистор 14. Выключение резистора способствует увеличению тока В первичной цепи и, как следствие, повышению напряжения во вторичной обмотке катушки, что облегчает пуск двигателя.

Катушка зажигания служит для преобразования тока низкого напряжения (поступающего от аккумуляторной батареи или гене­ратора) в ток высокого напряжения, то есть представляет собой повышающий трансформатор, по первичной обмотке которого Проходит прерывистый ток низкого напряжения, а во вторичной обмотке появляются импульсы тока высокого напряжения.

Катушка зажигания (рис.136) состоит из сердечника 5 с на­детой на него изолирующей втулкой 8, на которую наматывается Вторичная 6 и поверх нее первичная 7 обмотки, фарфорового Изолятора 10, карболитовой крышки 3 с выводными клеммами 2 и корпуса с магнитопроводом 9. Внутренняя полость катушки заполняется трансформаторным маслом 1, улучшающим изоля­цию обмоток и охлаждение катушки. Снаружи на корпусе катушки зажигания Б-115В двигателей УЗАМ-331 и 412 устанавли­вается добавочный резистор 4. Он является дополнительным со­противлением, подключенным последовательно в цепь первич­ной обмотки к клеммам ВК и ВК-Б (может обозначаться буквой «Б») катушки зажигания, и уменьшает ее нагрев при работе дви­гателя с малой частотой вращения коленчатого вала.

Когда по первичной обмотке протекает ток низкого напряже­ния, сердечник намагничивается и вокруг обеих его обмоток со­здается сильное магнитное поле. При размыкании контактов пре­рывателя ток в первичной обмотке прекращается и исчезает со­зданное им магнитное поле, пересекая витки вторичной обмотки, в которой наводится электродвижущая сила (ЭДС) индукции. Ве­личина этой ЭДС пропорциональна скорости изменения магнит­ного потока, пронизывающего обмотки катушки. Благодаря боль­шому количеству витков во вторичной обмотке и большой скорос­ти исчезновения магнитного поля напряжение на вторичной обмотке достигает 20...24 тыс. В. Одновременно происходит пересечение магнитными силовыми линиями витков первичной обмотки, в ко­торой индуктируется ЭДС самоиндукции величиной до 300 В и сер­дечника, в котором появляются вихревые токи, вызывающие его нагрев. Для уменьшения нагрева сердечник делают из отдельных тонких стальных пластин, изолированных друг от друга окалиной.

При работе двигателя с малой частотой вращения контакты пре­рывателя находятся в замкнутом состоянии более длительный пе­риод, и ток в первичной цепи успевает достигнуть своего максиму­ма. В результате включенный в эту цепь резистор нагревается, вслед­ствие чего увеличивается его сопротивление и общее сопротивление первичной цепи, а следовательно, сила тока в ней снижается, что уменьшает нагрев катушки зажигания. При уве­личении частоты вращения коленчатого вала время замкнутого состояния контактов прерывателя уменьшается, ток в первичной обмотке не успевает достигнуть максимальной величины, поэто­му температура дополнительного резистора оказывается меньше и общее сопротивление первичной цепи снижается, вследствие чего ток в первичной цепи катушки несколько усиливается.

Во время пуска двигателя стартером с помощью втягивающего реле стартера дополнительный резистор закорачивается, и в пер­вичную обмотку поступает ток большей силы. Это обеспечивает уве­личение магнитного потока и позволяет получить более высокое напряжение во вторичной цепи, чем облегчается пуск двигателя.

ЭДС самоиндукции, которая наводится в первичной обмотке катушки зажигания, при размыкании контактов прерывателя вы­зывает искрение между ними и повышает обгорание контактов Кроме того, ЭДС самоиндукции препятствует быстрому исчезно­вению магнитного поля и тем самым уменьшает величину ЭДС. индуктируемой во вторичной обмотке.

Конденсатор служит для снижения ЭДС самоиндук­ции в первичной обмотке катушки зажигания и тем самым уменьшает обгора­ние контактов прерывателя и повышает величину тока высокого напряжения во вторичной обмотке катуш­ки. Конденсатор (рис.137) состоит из двух обкладок, представляющих собой тонкие слои олова и цин­ка, напыленного на бумаж­ные ленты или две ленты из алюминиевой фольги 3, изолированные друг от друга лентами 2 из парафи­нированной бумаги 2. Об­кладки с изолирующими лентами свертываются в рулон и помещаются в кор­пус 1. Одна обкладка через корпус конденсатора со­единяется с «массой», а от другой выводится изолиро­ванный вывод 4 для при­соединения к изолирован­ной клемме подвижного контакта прерывателя. В начальный момент размы­кания контактов конденса­тор заряжается током само­индукции, за счет чего уменьшается искрение между ними. При полном размыкании контактов конденсатор разряжается через первичную обмотку катушки зажигания, созда­вая в ней импульс тока об­ратного направления. При этом ускоряется уничтоже­ние магнитного поля, со­здаваемого первичной об­моткой, и значительно повышается ЭДС, индуктируемая во вторичной обмотке катушки (до 24000 В).

Корпус конденсатора крепится к корпусу распределителя зажигания (соединяется с «массой» автомобиля), а его изолированный вывод — к клемме низкого напряжения распределителя, к которой подводится ток низкого напряжения от клеммы катушки зажига­ния (см. рис.135).

Распределитель зажигания служит для периодического размы­кания цепи низкого напряжения и распределения тока высоко­го напряжения по свечам зажигания в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя и включает в себя: прерыватель, распределитель, центробежный и вакуумный регуляторы опере­жения зажигания.

Распределитель зажигания 47.3706 (рис.138) двигателей УЗАМ-311 и 412 имеет привод от шестерни распределительного вала.

Прерыватель состоит из корпуса 1, приводного валика с четырехгранным кулачком 20, подвижного диска 5, помещенного в верхней части корпуса на шариковом подшипнике и соединен­ного тягой 22 с вакуумным регулятором 12 опережения зажигания. На пластине контактной группы находятся контакты: неподвиж­ный 23 на контактной стойке, соединенный с «массой», и подвиж­ный — на рычажке 17, изолированный от «массы» и соединенный проводником с изолированной клеммой 6 низкого напряжения. Для регулирования зазора между контактами пластина контактной группы может перемещаться при отпущенных винтах 16 и 19 отно­сительно кулачка 20 при помощи отвертки, устанавливаемой в спе­циальный паз 24. На шлицах нижнего конца приводного валика 2 установлена опорная пластина с подвижными грузиками 14 цен­тробежного регулятора опережения зажигания. Втулки приводно­го валика прерывателя смазываются через капельную масленку 3 маслом для двигателя.

Распределитель состоит из ротора 11 с токоразносной пластиной 8, карболитовой крышки 9 с боковыми клеммами и центральной клеммой с контактным угольком 10 и помехоподавительным резистором, уменьшающим помехи радиоприема. Внут­ри ротора имеется срез, с помощью которого он фиксируется на кулачке и вращается вместе с ним. В гнездо центральной клеммы вставляется провод высокого напряжения от катушки зажигания. Ток высокого напряжения от катушки зажигания поступает через уголек на пластину ротора, а затем через воздушный зазор (0,4…0,8 мм) на боковую клемму и по проводу на свечу зажигания. При последующем размыкании контактов ротор повернется, и токоразносная пластина расположится против очередной боковой клем­мы в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя.

Распределители зажигания 30. 3706 и 30. 3706-01 (рис.139) двига­телей ВАЗ-2106 и –2104 отличаются друг от друга лишь длиной приводного валика. Распределитель 30. 3706 из-за большей высоты головки цилиндров двигателя 2106 имеет более длинный валик и отличается от распределителя 30. 3706-01 наличием кольцевой ка­навки около шлицевого конца валика.

Прерыватель состоит из корпуса 20 (рис.139), приводного валика 1 с четырехгранным кулачком 14, подвижного диска 16, помещенного в нижней части корпуса на шариковом подшипни­ке и соединенного тягой 5 с вакуумным регулятором 4 опереже­ния зажигания. На подвижном диске имеются контакты 2 (не­подвижный, соединенный с «массой», и подвижный — молото­чек, изолированный от «массы» и соединенный проводником с изолированной клеммой низкого напряжения), а также фетровая вставка 3 для смазки кулачка 14. Для регулирования зазора между контактами 2 контактная группа 15 прерывателя при отпущен­ном винте 17 может перемещаться относительно кулачка 14 при помощи отвертки, уста­навливаемой в специ­альный паз 18 (рис.139, б). На шлице верхнего конца приводного вали­ка под ротором 7 (см. рис.139, а) установлена опорная пластина 6 с подвижными грузиками 13 центробежного регу­лятора опережения за­жигания. Втулки приво­дного валика прерывате­ля смазываются через капельную масленку маслом для двигателя. К корпусу прерывателя крепится конденсатор 19.

Распределитель состоит из ротора 7 с токоразносной пласти­ной 12, на которой ук­реплен резистор 11 для подавления радиопо­мех, карболитовой крышки с боковыми клеммами 8, централь­ной клеммой 9 и контактным угольком 10. Ротор прикреплен двумя винтами к опор­ной пластине 6 кулачка 14 и вращается вместе с ним.

Момент воспламенения в цилиндрах рабочей горючей смеси в целях повышения мощности и экономичности двигателя должен изменяться в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и степени нагрузки на двигатель (степени открытия дроссельной заслонки), т.е. от режима его работы.

Опережение зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала автоматически изменяется при помощи центро­бежного регулятора, а в зависимости от степени открытия дрос­сельных заслонок — при помощи вакуумного регулятора. Цен­тробежные и вакуумные регуляторы опережения зажигания рас­пределителей зажигания рассматриваемых двигателей устроены и работают аналогично.

Центробежный регулятор опережения зажига­ния состоит из двух грузиков 2 (рис.140, а), которые надеваются на оси 7, укрепленные на пластине 3 приводного валика 4, и стягива­ются двумя пружинами 6. На грузиках имеются штифты 5, кото­рые входят в прорези пластины кулачка 1 прерывателя.

При повышении частоты вращения коленчатого вала грузики под действием центробежных сил расходятся в стороны и повора­чивают пластину 3 с кулачком 1 по направлению его вращения на некоторый угол, чем и обеспечивается более раннее размыкание контактов прерывателя, т.е. увеличивается опережение зажига­ния (рис.140, б). На малой частоте вращения центробежная сила уменьшается, и грузики под действием пружин сходятся, повора­чивая пластину с кулачком в обратную сторону.

Вакуумный регулятор опережения зажигания состоит из корпуса, внутренняя полость которого с одной стороны диафрагмы 14 (рис.140, в) сообщена с атмосферой, а с другой при помощи трубки 16 — с карбюратором. При закрытии дроссельной заслонки разрежение в корпусе 13 вакуумного регулятора увеличи­вается, диафрагма, преодолевая сопротивление пружины 15, про­гибается наружу и через тягу 12 поворачивает подвижный диск 9 прерывателя навстречу вращению кулачка 1 прерывателя в сторо­ну увеличения опережения зажигания на определенный угол. При открытии дроссельной заслонки разрежение уменьшается, пружи­на прерывателя перемещает диафрагму 14 вверх, и тяга 12 повора­чивает диск прерывателя по ходу вращения кулачка в сторону умень­шения опережения зажигания на определенный угол (рис.140, г).

Свеча зажигания (рис.141) состоит из стального корпуса 4 (рис.141, а) и керамического изолятора 2, внутри которого помещает­ся центральный стержень с накаткой 3, обеспечивающий прочное его соединение с токопроводящим стеклогерметиком 5. Нижний конец стержня образует центральный электрод 9. Изолятор закреп­ляется развальцовкой верхней части корпуса 4 и уплотняется про­кладкой 6. Для герметизации стыка с головкой цилиндра имеется уплотнительное кольцо 7. Высоковольтный провод от распредели­теля зажигания при помощи пластмассового наконечника 10 с подавительным резистором 11 укрепляется на контактной головке 1. Между центральным электродом и корпусом свечи имеется зазор а (рис.141, б), который в процессе эксплуатации может регулиро­ваться подгибанием центрального электрода.

Выключатель (замок) зажигания состоит из корпуса, внутри ко­торого размещены: замочный механизм, электрическая контакт­ная группа, а также противоугонное устройство. При повороте ключа в замке зажигания происходит поворот подвижной части контакт­ной группы и подключение к источникам питания различных при­боров электрооборудования. Контактная часть замыкает и размы­кает цепь зажигания низкого напряжения, включает стартер, кон­трольно-измерительные приборы, а также соединяет с источниками тока приборы, имеющие свои выключатели (отопитель, стекло­очиститель, радиоприемник и др.). Действие противоугонного ус­тройства состоит в том, что после выключения зажигания и выни­мания ключа из замка выдвигается специальный стержень, кото­рый входит в паз вала рулевого управления и стопорит его. Таким образом замок зажигания препятствует включению зажигания и стартера посторонним лицом, а также «запирает» руль, усложняя тем самым угон автомобиля.