Система зажигания любого автомобиля нужна для генерирования токов высокого значения, передачу их на свечи, непосредственно воспламеняющие топливную смесь. Значение ее точного функционирования и настройки переоценить невозможно, ведь любые неисправности сделают эксплуатацию авто невозможным. Напряжение к свечам подается не хаотично, а с учетом текущих оборотов коленвала и степени нагрузки на двигатель. Контактная система зажигания постепенно уходит в прошлое, уступая место более совершенным разработкам.
В качестве источника электроэнергии, необходимой для генерации высоковольтных импульсов в автомобиле, используется штатная аккумуляторная батарея и генератор. Но они являются лишь источником низковольтных токов, которые не могут напрямую воспламенить смесь. Для образования хорошей искры в свече, ей необходимо напряжение до 20 тысяч вольт. Поэтому любая контактно-транзисторная система зажигания состоит из множества элементов:
Она требуется для превращения поступающих от АКБ низковольтных токов в высоковольтные, и расположена в моторном отсеке. Принцип работы этого элемента достаточно прост. Ток с низким вольтажом, проходя по виткам обмотки, способствует образованию магнитного поля непосредственно около обмотки. При прекращении электроснабжения, в витках высокого напряжения возбуждаются токи высокого напряжения за счет исчезнувшего магнитного поля и разности витков в самих обмотках. Подаваясь на свечи, такой ток способен вызвать образование устойчивой искры.
Предназначенный для прерывания токов в обмотках невысокого напряжения, он играет важную роль при генерации высоковольтных импульсов, поскольку именно в момент прерывания слабых токов, образуется высокое напряжение, поступающее на основной контакт. Он снабжен пружиной, которая обеспечивает его постоянное плотное примыкание к неподвижной части. Расхождение контактов происходит на небольшой промежуток времени.
Схема контактной системы зажигания включает в себя конденсатор, наличие которого исключает вероятность обгорания контактов в тот момент, когда они размыкаются, и происходит образование искр. Конденсатор в состоянии не только поглотить основную часть энергии и минимизировать искрообразование, но и способствовать повышению напряжения в обмотках. При срабатывании контактов в прерывателе, он отдает имеющийся ток, что приводит к образованию обратных токов и скорейшему исчезновению возникшего магнитного поля. Этот процесс напрямую влияет на силу генерируемого тока.
Этот узел осуществляет раздачу сгенерированного высокого напряжения уже на сами свечи, в которых начинается искрообразование. Для передачи используются бронепровода, которыми соединяются свечи с крышкой, а все контакты пронумерованы, и каждый из них предназначен для строго определенного цилиндра. Подача напряжения осуществляется не хаотично, а в строго определенный момент - в самом конце такта сжатия. Правильное воспламенение смеси будет происходить лишь в том случае, когда верно выставлен угол опережения - для контактной системы зажигания это очень важный момент.
Регулятор центробежного типа играет важную роль при установке верного угла опережения в зависимости от текущих оборотов коленвала. Вакуумный также предназначен для корректировки искрообразования в соответствии с текущим режимом работы двигателя, и расположен на крышке трамблера. Он имеет две камеры, одна из которых открыта в атмосферу, другая герметично соединена с емкостью дросселя. Имеющийся на диафрагме шток соединен с пластиной, расположенной на контактах прерывателя.
Неотъемлемая часть контактной системы зажигания предназначена для непосредственного воспламенения смеси в цилиндрах. Искровой пробой в них возникает в момент подачи высокого напряжения, и при достаточной силе тока и корректном зазоре между контактами свечи, искра в состоянии мгновенно воспламенить смесь. Как работает вся эта система показано на видео:
Самой частой проблемой контактной системы зажигания является отсутствие искрообразования. Среди основных причин этого можно определить следующие:
Кроме этого, причиной проблем могут становится и конденсатор, катушка или бронепровода. Нередко проблемы с запуском мотора доставляют и сами свечи, на которых неверно выставлен зазор. Для самостоятельного устранения проблем с контактной системой зажигания требуется достаточно тщательная проверка всех элементов с использованием мультиметра. Немало внимания придется уделять всем имеющимся контактам - их окисление является одной из наиболее часто встречающихся причин некорректной работы системы зажигания.
Система зажигания бензинового двигателя предназначена для воспламенения воздушно-топливной смеси. Возгорание этой смеси происходит благодаря искре.
В зависимости от того каким способом происходит управления процессом, систему зажигания разделяют на 3 типа:
В контактной системе управление накапливанием и распределением искры по цилиндрам осуществляется устройством механического типа - прерыватель-распределитель ().
В бесконтактной системе зажигания такую функцию выполняет транзисторный коммутатор.
При электронной системе зажигания распределением электрической энергии управляет электронный блок управления (ЭБУ).
Принцип работы контактной системы заключается в осуществлении сбора и преобразования катушкой зажигания низкого напряжения (12V) электросети авто у высокое напряжение (до 30 тыс.вольт), после чего осуществлять передачу и распределение напряжения к свечам зажигания , дабы в нужный момент создать искрообразование на свече. Перераспределение большого напряжения по цилиндрам производится через контакты.
Механическим прерывателем осуществляется непосредственное управление процессом накопления энергии (первичного контура) и замыкание/размыкание питания первичной обмотки.
Таким образом, суть работы контактной системы заключается в следующих этапах:
Использование такого вида зажигания осуществляется на классических отечественных авто и некоторых старых иномарках.
Ток самоиндукции появляется не только на вторичной, но и на первичной обмотке, что приводит к обгоранию контактов и искрению.
Возможные причины:
Методы устранения поломки:
Возможные причины:
Методы устранения поломки:
В настоящее время данная система применяется на некоторых моделях отечественных автомобилей (т.н. «классике»). Создание высокого напряжения и распределение его по цилиндрам в данной системе происходит с помощью контактов.
Контактная система зажигания состоит из следующих элементов: источника питания, выключателя зажигания, механического прерывателя тока низкого напряжения, катушки зажигания, механического распределителя тока высокого напряжения, центробежного регулятора опережения зажигания, вакуумного регулятора опережения зажигания, свечей зажигания и высоковольтных проводов.
Механический прерыватель предназначен для размыкания цепи низкого напряжения (цепи первичной обмотки катушки зажигания). При размыкании контактов во вторичной цепи катушки зажигания наводится высокое напряжение. Для защиты контактов от обгорания в цепь параллельно контактам включен конденсатор.
Катушка зажигания служит для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения. Катушка имеет две обмотки – низкого и высокого напряжения.
Механический распределитель обеспечивает распределение тока высокого напряжения по свечам цилиндров двигателя. Распределитель состоит из ротора (обиходное название «бегунок») и крышки. В крышке выполнены центральный и боковые контакты. На центральный контакт подается высокое напряжение от катушки зажигания. Через боковые контакты высокое напряжение передается на соответствующие свечи зажигания.
Прерыватель и распределитель конструктивно объединены в одном корпусе и приводятся в действие от коленчатого вала двигателя . Данное устройство имеет общее название прерыватель-распределитель (обиходное название – «трамблер»).
Центробежный регулятор опережения зажигания служит для изменения угла опережения зажигания в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя. Конструктивно центробежный регулятор состоит из двух грузиков. Грузики воздействуют на подвижную пластину, на которой расположены кулачки прерывателя.
Углом опережения зажигания называется угол поворота коленчатого вала двигателя, при котором происходит подача тока высокого напряжения на свечи зажигания. Для того, чтобы топливно-воздушная смесь полностью и эффективно сгорела зажигание производится с опережением, т.е. до достижения поршнем верхней мертвой точки.
Установка угла опережения зажигания производится регулировкой положения прерывателя-распределителя в двигателе.
Вакуумный регулятор опережения зажигания обеспечивает изменение угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки на двигатель. Нагрузка на двигатель определяется степенью открытия дроссельной заслонки (положением педали газа). Вакуумный регулятор соединен с полостью за дроссельной заслонкой и, в зависимости от степени разряжения в полости, изменяет угол опережения зажигания.
Высоковольтные провода служат для подачи тока высокого напряжения от катушки зажигания к распределителю и от распределителя на свечи зажигания.
Свеча зажигания предназначена для воспламенения топливно-воздушной смеси путем образования искрового разряда.
При замкнутом контакте прерывателя ток низкого напряжения протекает по первичной обмотке катушки зажигания. При размыкании контактов во вторичной обмотке катушки зажигания индуцируется ток высокого напряжения. По высоковольтным проводам ток высокого напряжения подается на крышку распределителя, от которой распределяется по соответствующим свечам зажигания с определенным углом опережения зажигания.
При увеличении оборотов коленчатого вала двигателя, увеличиваются обороты вала прерывателя распределителя. Грузики центробежного регулятора опережения зажигания под действием центробежной силы расходятся, перемещая подвижную платину с кулачками прерывателя. Контакты прерывателя размыкаются раньше, тем самым увеличивается угол опережения зажигания. При уменьшении оборотов коленчатого вала двигателя угол опережения зажигания уменьшается.
Дальнейшим развитием контактной системы зажигания является контактно-транзисторная система зажигания . В цепи первичной обмотки катушки зажигания применен транзисторный коммутатор, управляемый контактами прерывателя. В данной системе за счет применения транзисторного коммутатора уменьшена сила тока в цепи первичной обмотки, тем самым увеличен срок службы контактов прерывателя.
24.01.2013 в 06:01
Используется данная система в отечественных автомобилях, так называемой классике. Создается высокое напряжение и распределяется по цилиндрам с помощью контактов.
Конструкция
В системе используется механический прерыватель, осуществляющий размыкание цепи низкого напряжения, которой является цепь первичной обмотки в катушке зажигания. Когда происходит размыкание контактов, расположенных во вторичной цепи, осуществляется наводка высокого напряжения. Конденсаторы, включенные в цепь параллельно, защищают контакты от обгорания.
Катушка зажигания преобразовывает ток низкого в ток высокого напряжения.
С помощью механического распределителя осуществляется распределение тока высокого напряжения на свечи каждого цилиндра двигателя. Конструктивно распределитель представляет собой ротор и крышку. На крышке расположены две группы контактов, на одну поступает высокое напряжение от катушки зажигания, а через вторую оно распределяется на свечи зажигания.
В конструктивном плане два элемента – распределитель и прерыватель – объединяются в один элемент, который приводится в действие от коленвала. Существует народное название данного элемента – трамблёр.
Высоковольтные провода необходимы для соединения элементов системы зажигания, чтобы по ним проходили токи высокого напряжения.
Свеча зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь с помощью искрового разряда.
Принцип работы
1. Поварачивается ключ зажигания, что позволяет току низкого напряжения аккумуляторной батареи поступить на первичную обмотку катушки зажигания.
2. При появлении тока на первичной обмотке возникает магнитное поле.
3. Размыкаются контакты прерывателя, за счет проворачивания двигателя, который первоначально приводится в действие стартером.
4. Исчезает ток низкого напряжения и магнитное поле, которое индуктирует на вторичную обмотку ток высокого напряжения.
5. Образованный ток высокого напряжения поступает на центральную клемму катушки зажигания, а оттуда – на крышку распределителя.
6. На распределителе происходит распределение тока на каждую свечу зажигания.
7. Появившийся на свече ток образует искровой разряд между электродами, который воспламеняет топливно-воздушную смесь.
Ток самоиндукции появляется не только на вторичной, но и на первичной обмотке, что приводит к обгоранию контактов и искрению. Еще поддается влиянию прерывание тока в первичной обмотке, что уменьшает напряжение во вторичной. Для уменьшения эффекта используется параллельно подключенный к контактам прерывателя конденсатор.
Виталий Федорович Автолюбитель
Общие положения.
Контактная или классическая система батарейного зажигания (рисунок 75) состоит из выключателя зажигания, катушки зажигания, дополнительного резистора, прерывателя-распределителя, свечей зажигания, проводов высокого напряжения и низкого напряжения.
Принцип действия системы зажигания следующий:
При выключенном выключателе зажигания и замкнутых контактах прерывателя ток от аккумуляторной батареи проходит через первичную обмотку катушки зажигания и создает в ней электромагнитное поле.
При поворачивании коленчатого вала кулачковая муфта прерывателя размыкает контакты. Ток в цепи прерывается. Магнитное поле, исчезая, пересекает витки вторичной обмотки. В ней индуктируется импульс высокого напряжения, который подается распределителем на свечи зажигания.
Контактные системы зажигания могут быть установлены на автомобилях УАЗ-469, ГАЗ-66, ЗиЛ-131,Урал-375.
Рис.75. Принципиальная схема контактной системы зажигания
Устройство аппаратов контактной системы зажигания.
Катушка зажигания.
Служит для преобразования низкого напряжения в высокое напряжение. Она состоит из сердечника, первичной и вторичной обмоток, магнитопровода, изолятора, крышки с выводными зажимами и корпуса, в соответствии с рисунком 76.
Катушка представляет собою автотрансформатор, на железном сердечнике которого намотана вторичная обмотка, а сверху ее - первичная обмотка. Вторичная обмотка намотана проводом ПЭЛ диаметром от 0,06 до 0,1 мм с числом витков от 18000 до 43000. Первичная обмотка намотана проводом диаметра 0,57-0,77 с числом витков от 185 до 530.
Сердечник с обмотками помещен в стальном герметичном корпусе и закреплен в нем изолятором и крышкой. Все пустые места в корпусе катушки залиты трансформаторным маслом, что улучшает изоляцию обмоток и отвод тепла от них на корпус.
Рис.76. Катушки зажигания:
а) Неэкранированная с б)экранированная (Б102-Б).
дополнительным резистором (Б13)
Катушки зажигания армейских машин отличаются друг от друга обмоточными данными, количеством выводных зажимов и наличием экранировки.
Дополнительный резистор.
Дополнительный резистор служит для обеспечения нормального теплового режима катушки зажигания. Он устанавливает между лапами скобы крепления катушки (Б13) или выполняется отдельно (Б5А, Б102Б).
Дополнительный резистор состоит из корпуса изолятора, на котором намотана константановая или никелевая проволока, и выводных клемм, в соответствии с рисунком 77.
Рис.77. Дополнительный резистор
При пуске двигателя стартером снижается напряжение на зажимах аккумуляторной батареи, чтобы это не вызвало уменьшение тока в первичной цепи дополнительный резистор шунтируется контактами реле включения стартера или тягового реле стартера. Кроме того, при повышенных частотах вращения коленчатого вала двигателя подбором величины резистора совместно с индуктивностью первичной обмотки катушки зажигания обеспечивается величина U2 › U(пробоя) во всем диапазоне частот вращения.
Прерыватель-распределитель зажигания.
Состоит из следующих механизмов: прерывателя с конденсатором, распределителя высокого напряжения, центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания и октан-корректора, в соответствии с рисунком 78.
В корпусе в двух бронзовых втулках вращается вал привода кулачковой муфты прерывателя, ротора распределителя и центробежного регулятора опережения зажигания.
Прерыватель служит для замыкания и размыкания первичной цепи системы зажигания в соответствии с рисунком 79.
Состоит из пластины с неподвижным контактом рычага с подвижным контактом и пластинчатой пружиной, кулачковой муфты и одного или двух дисков.
Рис.78. Конструкция прерывателя-распределителя зажигания Р102:
1 – кулачковая муфта; 2 - ротор; 3 – контактный уголок; 4 - крышка;
Рис.79. Прерыватель с вакуумным регулятором и октан-корректором:
1 - кулачковая муфта; 2 - эксцентриковый винт; 3 - пластина с подвижным контактом; 4 - рычаг с подвижным контактом и пластинчатой пружиной; 5 - стопорный винт; 6 - подвижный диск; 7 - крышка вакуумного регулятора; 8 - регулировочные шайбы; 9 - уплотнительная прокладка; 10 - штуцер; 11 - трубка; 12 - пружина; 13 - диафрагма; 14 - корпус регулятора; 15 - тяга; 16 - винт; 17 - ось; 18 - провод
Пластина неподвижного контакта установлена на оси рычага подвижного контакта и эксцентриком может поворачиваться, изменяя зазор между контактами.
Стопорным винтом пластина крепится к диску. Диск закреплен винтами к корпусу. Если распределитель имеет вакуумный регулятор опережения зажигания, то контакты устанавливаются на подвижном диске, который помещается на шариковом подшипнике неподвижного диска, закрепленного в корпусе. Контакты прерывателя вольфрамовые.
Кулачковая муфта установлена на оси валика распределителя. Вращение валика передается на нее через грузики центробежного регулятора опережения зажигания. Муфта своими гранями размыкает контакты, замыкание контактов происходит под действием пластинчатой пружины рычага с подвижным контактом.
Рис.80. Конденсатор:
1 - зажим; 2 - провод; 3 - шайба; 4 - провод; 5 - шайба; 6 - торец обкладок; 7 - рулон обкладок; 8 - проводник; 9 - кабельная бумага; 10 - корпус; 11 -лакированная; 12 - тонкий слой цинка или олово
Конденсатор (рисунок 80) присоединяется параллельно контактам. Он уменьшает искрение между контактами и увеличивает скорость измерения магнитного потока.
Распределитель служит для подачи высокого напряжения на электроды свечи в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя.
Он состоит из крышки с контактным угольком и ротора с токоразностной пластиной. Ротор устанавливается на кулачковую муфту прерывателя.
Герметизированные распределители (Р102) имеют принудительную вентиляцию внутренней полости корпуса с отводом продуктов искровых разрядов во всасывающий патрубок карбюратора, в соответствии с рисунком 81.
Рис.81. Схема вентиляции распределителя:
1,5 - шланги; 2,4 - трубки; 3 - всасывающий патрубок карбюратора;
6 - корпус распределителя
В распределителях защищенного исполнения (Р13) вентиляция осуществляется через отверстия в корпусе за счет напора воздуха, создаваемого бегунком при вращении валика.
Вакуумный регулятор опережения зажигания служит для изменения момента зажигания в зависимости от нагрузки на двигатель.
Состоит из корпуса, диафрагмы, пружины, штуцера и тяги, в соответствии с рисунком 79. Корпус регулятора диафрагмой разделен на две полости, одна из которых трубкой соединена с поддросельным пространством карбюратора, а другая с атмосферой. Диафрагма тягой связана с подвижным диском прерывателя, с другой стороны в нее упирается пружина, противодействующая разряжению в карбюраторе. Под пружину со стороны штуцера устанавливаются регулировочные шайбы.
При работе на малых нагрузках разряжение в смесительной камере большое, оно передается на диафрагму. Диафрагма прогибается, сжимает пружину и через тягу поворачивает подвижный диск с контактами против направления вращения валика, угол опережения при этом увеличивается.
С увеличением нагрузки разряжение в смесительной камере падает и пружина через тягу поворачивает диск по направлению вращения валика, уменьшая угол опережения зажигания.
Вакуумный регулятор обеспечивает изменение момента зажигания от 0 до 13˚ по углу поворота валика распределителя. Центробежный регулятор опережения служит для изменения момента зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.
Состоит из двух грузиков и двух пружин, в соответствии с рисунком 82. Грузики установлены на осях фланца валика, а своими пальцами входя в вырезы поводковой пластины кулачковой муфты.
Центробежный регулятор вступает в работу при 400 об/мин. При этом грузики под действием центробежных сил расходятся, растягивая пружины.
Пальцы грузиков перемещаясь по прямоугольным вырезам поводковой пластины поворачивают кулачковую муфту и ротор распределителя по направлению вращения валика. Угол опережения при этом увеличивается. При уменьшении частоты вращения валика распределителя пружины сжимаются и через грузики поворачивают кулачковую муфту в противоположную сторону, уменьшая угол опережения зажигания.
Центробежный регулятор обеспечивает изменение угла опережения зажигания в пределах от 0 до 20˚.
Рис.82. Центробежный регулятор опережения зажигания:
1 - кулачковая муфта; 2 - поводковая пластина; 3 - грузик; 4 - палец;
5 - пружина; 6 - валик; 7 - траверса; 8 - ось грузика; 9 - грузик
Октан-корректор служит для изменения начального угла установки момента зажигания в зависимости от сорта применяемого топлива и условий эксплуатации и обеспечивает поворот корпуса распределителя.
Октан-корректор обеспечивает изменение угла в пределах ±12°.
Свечи зажигания.
Служат для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя.
Свеча, в соответствии с рисунком 83, состоит из корпуса с боковым электродом, изолятора, центрального электрода, контактного устройства и деталей герметизации.
Изолятор изготавливается из уралита, борокорунда, синоксаля или хилумина.
Герметизация центрального электрода в изоляторе производится термоцементом или стеклогерметиком на основе кремния или меди.
Материал центрального электрода - никель-марганцевый сплав или хромотитановая сталь. На цилиндрической части свечи делается маркировка.
Рис.83.Свечи зажигания:
1 - наконечник провода; 2 - стержень; 3 - изолятор; 4,12 - корпус; 5 - центральный электрод; 6,10 - боковой электрод; 7,11 - уплотнительное кольцо; 8 - шайба; 9 - токопроводящий герметик; 13 - экран; 14 - подавительный резистор; 15,17 - керамическая втулка; 16 - провод высокого напряжения; 18 - резиновая втулка; 19 - гайка; 20 - втулка; 21 - экран провода
Рассмотрим пример маркировки свечей зажигания М8Т, А11Н, А17ДВ.
Буквы М и А обозначают резьбу М-18х1,5; А-14х1,25; цифры 8,11 и 17 - величину калильного числа. Буквы Н и Д - длину резьбовой части корпуса свечи; Н-11мм; Д-19мм; буква В указывает на то, что нижний конус изолятора выступает за корпус свечи; буква Т - герметизацию центрального электрода выполнена термоцементом.
Если букв Н и Д в маркировке свечи нет, то такая свеча имеет длину резьбовой части 12 мм, если нет буквы Т - герметизация центрального электрода в изоляторе выполнена стеклогерметиком, если нет буква В - изолятор не выступает за свечи.
Выключатель зажигания и стартера.
Служит для включения и выключения первичной цепи системы зажигания, стартера, КИП и других цепей.
Состоит из корпуса, замочного устройства, в соответствии с рисунком 84.
Имеет 4 клеммы АМ, КЗ и СТ, ПР, соединенные соответственно с амперметром, катушкой зажигания реле стартера, приемником.
На рисунке 84 приведена схема соединения клемм при различных положениях ключа зажигания.
Рис.84. Выключатель зажигания
Действие контактной системы зажигания.
Действие системы зажигания рассмотрим по схеме в соответствии с рисунком 85.
При включенном зажигании и замкнутых контактах прерывателя в первичной цепи пойдет ток низкого напряжения.
Путь тока: плюсовой вывод батареи - амперметр - выключатель зажигания – дополнительный резистор - фильтр радиопомех - первичная обмотка катушки зажигания - клемма низкого напряжения распределителя - замкнутые контакты - корпус - минусовой вывод батареи.
В катушке зажигания накапливается электромагнитная энергия. При вращении коленчатого вала пусковой рукояткой контакты под действием кулачковой муфты размыкаются.
Цепь первичной обмотки прерывается и в ней индуктируется ЭДС самоиндукции около 300 вольт. Во вторичной обмотке индуктируется ЭДС взаимной индукции до 20 тыс. вольт и более.
Рис.85. Схема контактной системы зажигания
Цепь высокого напряжения: вторичная обмотка - центральное гнездо крышки распределителя - контактный уголек - токоразностная пластина бегунка - боковой электрод крышки - центральный электрод свечи - боковой электрод свечи - корпус - минусовой зажим батареи и далее по участку цепи низкого напряжения до вторичной обмотки.
ЭДС самоиндукции первичной обмотки заряжает конденсатор. Конденсатор за время разомкнутого состояния контактов разряжается через первичную обмотку, ускоряя исчезновение магнитного потока и увеличивая продолжительность искрового разряда между электродами свечи.
При пуске двигателя стартером контактный диск тягового реле стартера СТ130 закорачивает дополнительный резистор.
Во время работы двигателя при средней и большой частоте вращения коленчатого вала первичная цепь питается от генераторной установки.
С изменением нагрузки на двигатель вступает в работу вакуумный регулятор опережения зажигания, воздействующий на контакты прерывателя. С изменением частоты вращения коленчатого вала вступает в работу центробежный регулятор опережения зажигания, воздействующий на кулачковую муфту прерывателя. Таким образом при совместной работе вакуумного регулятора угол опережения зажигания двигателя определяется алгебраическим суммированием значения этих углов и установочного угла опережения зажигания.
Для остановки двигателя необходимо выключить зажигание. При этом первичная цепь прерывается.
