Приборы зажигания

В систему зажигания, кроме источников тока, входят катушка зажигания, прерыватель-распределитель, конденсатор, свечи зажигания, фильтры подавления радиопомех, добавочное сопротивление и выключатель зажигания. На схеме экранированной системы зажигания двигателя ЗИЛ-131 (рис. 40) путь тока низкого напряжения от аккумуляторной батареи указан стрелками на проводниках; путь тока высокого напряжения указан пунктирными стрелками.

Катушка зажигания Б13.

Катушка зажигания Б13 (рис. 41, а) устанавливается на автомобиле ГАЗ-66, катушка Б102-Б (рис. 41, б) — на автомобилях ЗИЛ-131 и Урал-375. Обе катушки маслонаполненные. Катушка Б102-Б экранированная, герметично закрытая; добавочное сопротивление устанавливается отдельно от катушки. В этой катушке на кожухе с помощью обоймы закреплен экран крышки стремя герметизированными зажимами для крепления проводников, низкого и высокого напряжения.

Внутреннее же устройство катушек одинаковое, за исключением диаметра проводов и числа витков обмоток.

На сердечнике 15, собранном из пластин мягкой стали, надета бумажная трубка с намотанной на нее вторичной обмоткой 13, а затем трубка с первичной обмоткой 12. Такое расположение обмоток улучшает отвод тепла от первичной обмотки.

Первичная обмотка состоит из 290 витков провода диаметром 0,86 мм в катушке Б102-Б и 270 витков диаметром 0,72 мм в катушке Б13. Вторичная обмотка катушки зажигания Б102-Б имеет 18 тыс. витков провода диаметром 0,07 мм, а катушки зажигания Б13 — 26 тыс. витков провода диаметром 0,07 мм.

1 — свеча зажигания; 2 — подавительное сопротивление; 3 — электрод крышки; 4 — электрод ротора; 5 — подавительное сопротивление в центральном вводе крышки; 6 — кулачок прерывателя; 7 — контакты прерывателя; 8 — эксцентрик; 9 — конденсатор; 10 — рычажок прерывателя; 11 — зажим прерывателя; 12 — вторичная обмотка; 13 — первичная обмотка; 14 — катушка зажигания; 15 — фильтр первичной цепи, состоящий из ферритового сердечника, обмотки и двух проходных конденсаторов, соединенных с массой; 16 — добавочное сопротивление, 17 — корпус выключателя зажигания; 18 — ротор выключателя; 19 — пружинящая пластина; 20 — контрольная лампа заряда аккумуляторной батареи; 21 — конденсаторный фильтр, состоящий из одного проходного конденсатора; 22 — реле включения стартера; 23 — реле-регулятор; 24 — генератор; 25 — фильтр зарядной цепи, состоящий из ферритового сердечника, обмотки и двух проходных конденсаторов, соединенных с массой; 26 — контактный диск; 27 — пружинящая пластина зажима КЗ тягового реле; 28 — зажим тягового реле; 29 — выключатель батареи; AM, КЗ и СТ — зажимы выключателя зажигания

Между корпусом катушки и первичной обмоткой расположен кольцевой магнитопровод 10, служащий для усиления магнитного потока, создаваемого током в первичной обмотке.

Герметичность крепления карболитовой крышки 2 к корпусу обеспечивается прокладкой 5 из маслобензостойкой резины. Обмотки погружены в трансформаторное масло, что улучшает изоляцию и отвод тепла от них.

На автомобилях ГАЗ-66 с экранированным электрооборудованием устанавливается экранированная катушка зажигания Б5-А.

Конденсатор.

В малогабаритных бумажных конденсаторах обкладка представляет собой очень тонкий слой олова и цинка, нанесенный на одну сторону бумаги; ленты свертывают в рулон и помещают в герметизированный корпус, заполненный трансформаторным маслом.

На автомобилях ГАЗ-66 и ЗИЛ-131 применяются малогабаритные конденсаторы емкостью 0,25—0,35 мкФ.

1 — выводной зажим; 2 — карболитовая крышка; 3 — пружина; 4 — зажим первичной обмотки; 5 — резиновая прокладка; 6 — изоляционная трубка; 7 — скоба крепления; 8 — кожух; 9 — соединительный проводник; 10 — кольцевой магнитопровод; 11 — трансформаторное масло; 12 — первичная обмотка; 13 — вторичная обмотка; 14 — фарфоровый изолятор; 15 — сердечник; 16 — добавочное сопротивление; 17 — втулка; 18 — керамический держатель добавочного сопротивления; 19 — шинка; 20 — латунная вставка; 21 — накидная гайка; 22 — штуцер; 23 — экран крышки катушки; 24 — пружинная пластина; 25 — зажимное устройство крепления экранированного проводника низкого напряжения; 26 — обойма крепления экрана; 27 — уплотнительная мастика; ВК — зажим первичной обмотки

Конденсаторы с металлизированной бумагой обладают способностью самовосстанавливаться. При пробое бумаги искрой происходит испарение слоя металла, и вблизи места пробоя бумага очищается от металла, а место пробоя заливается маслом.

Конденсатор при размыкании контактов прерывателя заряжается током самоиндукции, в результате чего искрение между контактами уменьшается, что способствует быстрому исчезновению магнитного потока, а следовательно, повышению э. д. с. во вторичной обмотке. Кроме того, уменьшается окисление и перенос металла контактов. При разомкнутых контактах прерывателя заряженный конденсатор разряжается через первичную обмотку, создавая в ней ток обратного направления, что ускоряет исчезновение магнитного потока, а следовательно, способствует повышению э. д. с. во вторичной обмотке.

Конденсатор значительно ослабляет, но неустраняет искрения между контактами, поэтому при размыкании происходит небольшое окисление рабочей поверхности контактов и незначительный перенос металла с положительного контакта на отрицательный.

Добавочное сопротивление в первичной цепи зажигания.

При замыкании контактов прерывателя вокруг первичной обмотки создается нарастающее по величине магнитное поле, силовые линии которого, пересекая витки обмотки, индуктируют в них э. д. с. самоиндукции, препятствующую нарастанию тока первичной обмотки. Поэтому при увеличении числа оборотов коленчатого вала, когда уменьшается время замкнутого состояния контактов прерывателя, э. д. с. самоиндукции будет являться причиной уменьшения силы тока в первичной обмотке, а следовательно, и уменьшения напряжения во вторичной цепи зажигания.

Добавочное сопротивление, выполненное из никеля (ГАЗ-66), служит для автоматического снижения сопротивления первичной цепи зажигания при увеличении числа оборотов коленчатого вала двигателя, что препятствует резкому уменьшению силы тока в первичной цепи и, следовательно, сильному понижению напряжения во вторичной цепи, обеспечивая бесперебойное зажигание при большом числе оборотов коленчатого вала двигателя.

При уменьшении силы тока, проходящего через добавочное сопротивление, оно быстро охлаждается и, следовательно, сопротивление всей первичной цепи уменьшается, что предотвращает резкое уменьшение силы тока.

На автомобиле ЗИЛ-131 добавочное сопротивление выполнено из сплава — константана. Этот сплав не изменяет своего сопротивления при изменении температуры. В этом случае добавочное сопротивление служит только для ограничения силы тока в первичной цепи при работе двигателя.

При пуске двигателя стартером резко снижается напряжение на зажимах батареи, что вызывает уменьшение силы тока в первичной цепи, а следовательно, и напряжения во вторичной обмотке катушки зажигания; при включении стартера закорачивают добавочное сопротивление контактным диском 26 (см. рис. 40) тягового реле. Закорачивание достигается тем, что при повороте ключа, а вместе с ним и ротора 18 выключателя зажигания во второе правое положение, ротор замыкает пружинящие пластины 19. При этом включается цепь низкого напряжения и цепь обмотки реле включения 22 стартера, которое своими контактами включит обмотки тягового реле. Прохождение тока по обмоткам тягового реле вызовет намагничивание якорька, который, втягиваясь, переместит контактный диск 26 и замкнет им зажимы 28 и КЗ. В этот момент первичная обмотка будет соединена с аккумуляторной батареей помимо добавочного сопротивления и выключателя зажигания.

Прерыватель-распределитель.

На автомобиле ГАЗ-66 устанавливают прерыватель-распределитель Р13-В или экранированный Р105; на автомобиле ЗИЛ-131 — Р102.

Прерыватель-распределитель Р102 (рис. 42) экранированный, герметизированный, без вакуумного регулятора опережения зажигания. Внутренние полости распределителя герметизируются установкой резиновых колец 17 под корпус экрана, а также в местах крепления проводников низкого и высокого напряжения; а места крепления экранирующих шлангов к патрубкам корпуса экрана герметизируются алюминиевыми коническими кольцами.

1 — валик; 2 и 17 — резиновые кольца; 3 — октан-корректор; 4 — масленка; 5 — втулка; 6 — втулка кулачка; 7 — муфта крепления экранированного провода низкого напряжения; 8 — кулачок прерывателя; 9 — ротор распределителя; 10 — уголек (подавительное сопротивление); 11 — пружина; 12 — патрубок для крепления герметичного экранирующего шланга; 13 — муфта ввода провода высокого напряжения от катушки зажигания; 14 — крышка корпуса экрана; 15 — корпус экрана; 16 — крышка распределителя; 18 — центробежный регулятор; 19 — корпус распределителя; 20 — эксцентрик регулировки зазора между контактами; 21 — рычажок прерывателя; 22 — кронштейн неподвижного контакта; 23 — смазочный фильтр кулачка; 24 — кулачок прерывателя; 25 — конденсатор

Один из патрубков 12 корпуса экрана соединен шлангом с воздушным фильтром карбюратора, что необходимо для постоянного отсоса озона, создающегося при распределении тока высокого напряжения искрой между электродом ротора и электродами крышки. Озон вызывает сильную коррозию деталей прерывателя-распределителя.

Пластина прерывателя крепится неподвижно двумя винтами к кронштейнам корпуса распределителя. Зазор между контактами прерывателя в пределах 0,3—0,4 мм регулируется эксцентриком 20, как и в других прерывателях. При увеличении зазора уменьшаются время и угол замкнутого состояния контактов, а поэтому уменьшается сила тока низкого напряжения; при уменьшении зазора угол и время замкнутого состояния контактов увеличиваются, поэтому возрастает сила тока в первичной цепи, но вместе с этим увеличивается э. д. с. самоиндукции, что увеличивает искрение между контактами. В обоих случаях уменьшается напряжение во вторичной цепи зажигания.

Углом замкнутого состояния контактов называют угол поворота кулачка, при котором контакты прерывателя находятся в замкнутом состоянии. В прерывателях для 8-цилиндровых двигателей угол замкнутого состояния контактов должен быть 28—32°.

В прерывателях-распределителях Р102, Р105, Р13-В выступы кулачка прерывателя имеют специальный профиль, при котором набегающая (передняя по ходу вращения) часть каждого выступа имеет острую кромку, обеспечивающую быстрое размыкание контактов прерывателя, а сбегающая часть выступа — пологая, способствующая плавному, безвибрационному замыканию контактов прерывателя. Эти конструктивные мероприятия обеспечивают бесперебойную работу цилиндров двигателя. Чтобы предотвратить быструю потерю упругости пружины рычажка прерывателя от нагрева ее током, параллельно пружине установлена латунная пластина, обладающая очень малым сопротивлением. Натяжение пружины рычажка 21 прерывателя должно быть 500—650 Г.

Свечи зажигания.

На двигателе ЗМЗ-66 устанавливают неразборные свечи А11У с уралитовым изолятором или A15Б с боркорундовым изолятором; зазор между электродами этих свечей 0,8—0,9 мм.

На двигателе ЗИЛ-131 устанавливают неразборные герметизированные экранированные свечи типа СН307 (рис.43) с зазором между электродами 0,5—0,6 мм.

В обозначении свечи первая буква означает диаметр резьбы ввертной части корпуса: А — 14 мм; число указывает длину нижней части изолятора в мм; последняя буква указывает материал изолятора; У — уралит; Б — боркорунд. Экранированная свеча СН307 имеет заводскую маркировку. В этой свече герметичность внутренней полости экрана обеспечивается резиновой втулкой 9, а экранировка — металлической втулкой — экраном 4, напрессованным на корпус свечи. Экран от центрального электрода и деталей, подводящих ток, изолирован керамической втулкой 6.

Свечи для двигателя подбирают по их тепловой характеристике, которую косвенно определяют по длине нижней части изолятора. Тепловая характеристика свечи определяет тепловой режим ее работы, характеризующийся температурой изолятора и общей теплопроводностью свечи. Для бесперебойной работы свечи температура нижней части изолятора должна быть в пределах 500—600° С; при такой температуре сгорает нагар, отлагающийся на изоляторе свечи. При более низкой температуре возможно отложение нагара на поверхности изолятора, что вызовет утечку тока высокого напряжения, вследствие чего возникнут перебои в работе двигателя. При температуре изолятора выше 600° С происходит преждевременное воспламенение рабочей смеси.

Свечи зажигания с высокой теплоотдачей (малой длиной нижней части изолятора и узкой расточкой корпуса) называют холодными и применяют для двигателей с высокой степенью сжатия и повышенным тепловым режимом. Свечи с пониженной теплоотдачей (удлиненной нижней частью изолятора и широкой расточкой корпуса) называют горячими и устанавливают на двигателях с малой степенью сжатия и умеренным тепловым режимом.

Регулирование опережения зажигания.

Углом опережения зажигания называют угол поворота коленчатого вала от момента появления искры в свече до положения поршня в в. м. т.

Необходимая величина опережения зажигания зависит от скорости горения смеси и числа оборотов коленчатого вала двигателя: чем выше скорость горения, тем опережение должно быть меньше; чем больше число оборотов, тем зажигание должно быть более ранним.

Скорость горения смеси увеличивается при повышений наполнения цилиндров горючей смесью и уменьшается при повышении количества остаточных газов. Из этого следует, что при небольшом открытии дросселя карбюратора, когда наполнение мало, а количество остаточных газов велико, горение смеси будет медленным, и опережение зажигания надо увеличивать, а при увеличении открытия дросселя — уменьшать.

Необходимое опережение зажигания регулируется автоматически в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя и его нагрузки (степени открытия дросселя). Для выполнения этой задачи прерыватели имеют:

а) центробежный регулятор, автоматически изменяющий опережение зажигания в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя;

б) вакуумный регулятор, автоматически изменяющий опережение зажигания в зависимости от нагрузки двигателя.

Кроме того, прерыватели имеют октан-корректор для изменения установочного угла опережения зажигания до ±10—12° в зависимости от октанового числа топлива. Чем ниже октановое число топлива, тем меньшим должен быть угол опережения зажигания.

Октан-корректором корректируют угол опережения зажигания при установке зажигания и после каждой регулировки зазора между контактами прерывателя.

Совместная работа центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания должна обеспечивать при работе двигателя на всех режимах такой 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 таком сгорании смеси Двигатель будет развивать наибольшую мощность и экономичность.

Если же образование искры между электродами свечи будет происходить слишком рано, т. е. угол опережения зажигания будет слишком большим, возникнет резкое нарастание давления газов до прихода поршня в в. м. т., что будет значительно препятствовать движению поршня. В результате уменьшится мощность и экономичность двигателя; кроме, того, ухудшится приемистость двигателя, работа двигателя под нагрузкой будет сопровождаться стуками и повышенным нагревом, на малых оборотах холостого хода двигатель будет работать неустойчиво.

При зажигании рабочей смеси в в. м. т. или более позднем зажигании горение смеси будет происходить при увеличивающемся объеме. При этом давление газов в цилиндре будет значительно ниже, чем при нормальном зажигании, а поэтому мощность и экономичность двигателя также понизятся. В этом случае догорание смеси в цилиндре будет происходить на всем протяжении такта расширения, что вызовет сильный перегрев двигателя.

а—центробежный;
1 — пластина грузиков; 2 — валик; 3 — ось грузика; 4 — пружина; 5 — стойка подвески пружины; 6 — шпилька грузика; 7 — грузик; 8 — пластина кулачка; 9 — кулачок; 10 — опорная шайба; 11 — замочное кольцо;
б — вакуумный;
1 —корпус; 2 — диафрагма; 3 — крышка; 4 — регулировочные шайбы; 5 — уплотнительная прокладка; 6 — штуцер; 7 — пружина; 8 — тяга; 9 — шип подвижной пластины прерывателя

Центробежный регулятор опережения зажигания. На валике 2 (рис. 44, а) жестко укреплена пластина, имеющая две оси 3 грузиков 7. Кулачок 9 прерывателя жестко соединен втулкой с пластиной 8. Перемещение кулачка вдоль оси валика ограничивается замочным кольцом 11. Грузики 7 стягиваются пружинами 4 разной упругости, что обеспечивает плавное изменение угла опережения зажигания. При увеличении числа оборотов коленчатого вала грузики 7 под действием центробежной силы преодолевают сопротивление пружин 4 и расходятся. Через шпильки 6 грузики поворачивают пластину 5, а вместе с ней кулачок по направлению вращения. При этом выступы кулачка будут раньше подходить к подушке рычажка прерывателя, и опережение зажигания увеличится. При снижении числа оборотов пружины 4 возвращают грузики, а через них пластину 8 и кулачок 9 прерывателя в исходное положение.

Вакуумный регулятор опережения зажигания. Между корпусом 1 (рис. 44, б) и крышкой 3 регулятора зажата диафрагма 2, которая посредством пружины 7 и тяги 8 удерживает подвижную пластину прерывателя в положении позднего зажигания. Внутреннее пространство крышки регулятора соединено трубкой со смесительной камерой карбюратора.

Внутренняя полость корпуса регулятора со стороны тяги сообщена с атмосферой. По мере прикрытия дросселя (уменьшения нагрузки) разрежение в полости крышки 3 увеличивается. При этом диафрагма прогибается в сторону пружины, сжимая ее, и через тягу 8 повертывает подвижную пластину прерывателя навстречу вращению кулачка, что и увеличивает опережение зажигания. При увеличении нагрузки разрежение в полости крышки уменьшается, и пружина 7 передвигает диафрагму к корпусу прерывателя, поворачивая диск в сторону более позднего зажигания.

Прерыватель-распределитель Р102 не имеет вакуумного регулятора опережения зажигания.

Снижение уровня радиопомех.

При работе системы электрооборудования между электродами распределителя и свечой зажигания, контактами электрических приборов, а также между щетками и коллектором генератора и электродвигателей создается искрение, являющееся причиной возникновения высокочастотных электромагнитных волн, которые, пересекая антенны, создают помехи, ухудшающие прием радио- и телевизионных передач и сильно мешают работе радиолокационных установок. Особенно сильные помехи создает система зажигания. Для обеспечения нормального радиоприема и телеприема на автомобиле введены следующие основные устройства, снижающие уровень помех.

1. В проводах от катушки зажигания к распределителю и от распределителя к свечам устанавливают подавительные сопротивления от 7 до 14 кОм, изготовленные в виде стержней из очищенного обуглероженного асбеста, перемешанного с бакелитовым или другим лаком, которые помещаются в патронах из изоляционного материала. На большинстве автомобилей подавительным сопротивлением является контактный уголек центрального ввода крышки распределителя.

Наряду с установкой подавительных сопротивлений применяют высоковольтные провода с высокоомным распределенным сопротивлением (15-40 кОм/м), в резиновой или полихлорвиниловой изоляции которых заключен хлопчатобумажный сердечник, оплетенный капроновой ниткой и пропитанный полупроводящим составом.

2. На автомобилях ЗИЛ-131 и ГАЗ-66 с экранированной системой в первичную цепь зажигания и цепь заряда аккумуляторной батареи включены специальные фильтры, состоящие из катушки (дросселя), намотанной на ферритовый сердечник, и двух проходных конденсаторов емкостью по 1 мкФ.

Один электрод каждого проходного конденсатора соединен на массу, а другой соединен с проводником (см. рис. 40). Катушки дросселей включаются в цепь последовательно.

3. На автомобиле ЗИЛ-131 параллельно генератору и реле-регулятору включается конденсаторный фильтр 21 (см. рис. 40), а на автомобиле ГАЗ-66 установлено четыре блокирующих конденсатора, включенных параллельно стеклоочистителю, указателю уровня топлива, контрольной лампе заряда батареи и обмотке реле включения стартера (см. рис. 62).

Подавительные сопротивления уменьшают амплитуды силы тока в контурах высокочастотных колебаний, а дроссели и конденсаторные фильтры нарушают периодичность колебаний в искрообразующих контурах, и энергия импульсов электромагнитных волн расходуется на заряд конденсаторов и гасится в них; все это способствует снижению уровня помех.

4. Экранируют провода высокого и низкого напряжения, генератора и реле-регулятора, распределитель высокого напряжения, свечи и катушку зажигания и другие приборы, в которых при их работе создаются импульсы тока. Экранирование создается установкой на приборы металлических корпусов и коробок и заключением проводов в металлические оболочки. Концы экранов — проводов хорошо соединяют с массой автомобиля.

Импульсы тока создают электромагнитные волны, которые, пересекая экраны, индуктируют в них вихревые токи, вследствие чего энергия этих волн расходуется на нагрев экрана.

5. На антенный кабель радиоприемника устанавливают экранирующую оплетку и соединяют ее с массой автомобиля.

6. Соединяют металлическими гибкими проводами двигатель с рамой, а также кузов с рамой и устанавливают под головки болтов крепления приборов электрооборудования и кузовных деталей звездчатые пружинящие шайбы, обеспечивающие хороший электрический контакт.

Статья из книги «Устройство грузового автомобиля». Читайте также другие статьи из

Глава «Электрооборудование»:

• Аккумуляторные батареи
  
• Генераторы и реле-регуляторы
  
• Контактно-транзисторная система зажигания
  
• Стартеры
  
• Контрольно-измерительные приборы. Приборы освещения и сигнализации