контактная система зажигания, схема контактной системы зажигания

Катушка контактной системы зажигания

В контактной системе зажигания катушка состоит из нескольких важнейших элементов: сердечника, первичной и вторичной обмотки, картонной трубки, прерывателя и добавочного резистора. Особенность первичной обмотки по сравнению со вторичной – меньшее число витков медного провода (до 400). Во вторичной обмотке катушки их число может достигать 25 тысяч, но при этом их диаметр в разы меньше. Все медные провода в катушке зажигания хорошо изолированы. Сердечник катушки уменьшает образование вихревых токов, он состоит из полосок трансформаторной стали, которые также друг от друга хорошо изолированы. Нижняя часть сердечника устанавливается в специальный фарфоровый изолятор. Сейчас нет надобности перечислять принцип работы катушки подробно, достаточно лишь упомянуть, что в контактной системе такой элемент (преобразователь напряжения) имеет ключевое значение.

Контактная система зажигания: в чем особенность?

контактная система зажигания представляет собой классический механизм, в котором есть источник подачи питания, выключатель или замок зажигания, а также катушка, свечи зажигания, специальный распределительный механизм и заизолированная высоковольтная проводка. Источником питания выступает аккумулятор в режиме запуска авто, а в режиме работы мотора непосредственно генератор. Замок зажигания позволяет осуществить подачу энергии на бортовую сеть и реле стартера, а вот катушка зажигания предназначена накапливать и преобразовывать напряжение для образования заряда между электродами. Особенностью контактной системы зажигания в том, что в ней есть так называемые «кулачки», которые приводятся в действие путем кручения валового привода распределителя. Такая система считается более простой, имеет незамысловатую конфигурации и отличается надежностью. В системе не предусмотрено задействование сложных конструктивных решений вроде современных блочных электросистем.

Катушка бесконтактной системы зажигания

В бесконтактной системе зажигания катушка выполняет точно такие же функции. И отличие проявляется лишь в непосредственном строении элемента, преобразующего напряжение. Также стоит отметить, что электронный коммутатор осуществляет прерывание цепи питания первичной катушки. Что касается самой системы зажигания, то бесконтактная значительно лучше по многим параметрам: возможность пуска и работы двигателя при низкой температуре, в цилиндрах не замечается нарушения равномерности распределения искры, нет вибрации. Все эти преимущества дает сама катушка в бесконтактной системе зажигания.

Контактная система зажигания

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;

5 – центробежный регулятор; 6 – октан-корректор

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.

Сравнение катушек

Когда речь заходит о признаках отличия катушки контактной системы зажигания от бесконтактной, все сразу обращают внимание на маркировку. Действительно, по ней можно сразу узнать, для какой системы используется катушка. Однако нас интересует именно внешние и технические различия катушек, поэтому мы приведем отличия именно по этим параметрам:

• Катушка в контактной системе зажигания имеет большее количество витков в первичной обмотке. Это изменение напрямую влияет на сопротивление и количество проходящего тока. Кроме того, ограничение тока на контактах связано с безопасностью (чтобы контакты не обгорали).
• Контакты прерывателя катушки в бесконтактной системе зажигания не загрязняются и не обгорают. Такая надежность позволяет получить одно важное преимущество: установка момента зажигания не занимает много времени.
• Катушка в бесконтактной системе зажигания мощнее и надежнее. Это преимущество связано непосредственно с тем, что самая бесконтактная система зажигания – более надежный вариант. Поэтому в такой системе катушка и дает большую мощность двигателя.

Бесконтактная система зажигания

Бесконтактное (электронное) зажигание на автомобилях ВАЗ начали ставить, начиная с восьмого семейства. Преимущество системы в том, что в качестве прерывателя используется датчик Холла. Отсутствуют контакты, зато есть более уязвимое место – коммутатор, в задачу которого входит усиление сигнала от датчика. Выполнен коммутатор на полупроводниковых элементах, что оказывается не всегда надежным. Большинство автомобилистов предпочитают возить с собой в машине запасной коммутатор и датчик Холла.

Это два элемента системы зажигания, которые выходят из строя и ремонту не подлежат. Но с другой стороны, бесконтактная система намного эффективнее, нежели кулачковая, да и служит она дольше. Качественные датчик Холла и коммутатор могут прослужить много лет, ни разу не подведут. И в каком-либо уходе они не нуждаются. Важно только, чтобы коммутатор был крепко установлен на кузове для лучшего охлаждения. А провода от датчика Холла, которые находятся внутри распределителя зажигания, не соприкасались с движущимися деталями.

Оценив все плюсы и минусы, можно сказать, что намного лучше окажется бесконтактная система зажигания, нежели кулачковая. Минимум ухода она требует и довольно эффективна в работе. А кулачковая устарела на данный момент и нуждается в частой регулировке зазора и чистке (замене) контактов.

Крышка трамблера

Раздача высокого напряжения на свечи цилиндров силового агрегата осуществляется за счет распределительной крышки трамблера. После образования в катушке токов высоких показателей они поступают на основной контакт колпака распределителя-прерывателя, а уже затем, через подвижной элемент, на пластину ротора. В то время, когда ротор вращается, напряжение проскакивает с пластины на контакты распределительной крышки.

Затем короткие импульсы по бронепроводам высокого напряжения поступают непосредственно на свечи зажигания. Контакты распределительной крышки имеют определенную нумерологию, которая соответствует определенному цилиндру двигателя.

Именно так и устанавливается момент работы цилиндров. Определенный порядок работы предусматривает равномерное распределение нагрузки на коленвал. В основном четырехцилиндровые моторы имеют следующий порядок работы: 1-3-4-2. Но он может несущественно изменяться в зависимости от производителя. В данном случае формула порядка работы означает, что изначально воспламенение происходит в первом цилиндре, затем в третьем, четвертом и втором. При этом система зажигания двигателя предусматривает подачу напряжения на свечи в момент окончания такта сжатия. Это происходит за счет установки угла опережения зажигания.

Опережение момента искрообразования необходимо из-за высокой скорости перемещения поршней в цилиндрах. В том случае, когда топливная смесь будет воспламеняться несколько позже или раньше предусмотренного, коэффициент полезного действия расширяющихся газов значительно снизится. Поэтому воспламенение топлива должно осуществляться в заданный момент, когда поршень подходит к ВМТ. При правильно установленном угле опережения на поршень будет воздействовать оптимальное количество газов, необходимое для нормальной работы двигателя. Угол опережения выставляется путем проворачивания корпуса прерывателя. Так подбирается определенный момент, когда контакты прерывателя разводятся.

Конденсатор

Чтобы исключить факт подгорания контактов в момент их размыкания, к ним параллельно подключен конденсатор. В период расхождения контактов механизма распределителя между кулачками возможно искрообразование. В этом случае конденсатор служит для поглощения большей части электроэнергии и сводит возможность образования искры к минимуму. Дополнительно он сопутствует увеличению напряжения во вторичных витках обмотки катушки. В момент срабатывания контактов прерывателя конденсирующее устройство отдает свой ток и таким образом создает обратные токи в цепи низкого напряжения. Это способствует ускорению исчезновения магнитных полей. И чем скорее это произойдет, тем выше будут токи в линии высоких напряжений. В том случае, когда конденсатор трамблера выйдет из строя, мотор также не будет запускаться и работать. Параметры напряжения витков вторичной цепи будут слишком малы для возникновения оптимального искрообразования. Искра между электродами свечи будет «бедной», а этого недостаточно для воспламенения топливной смеси. Контакты прерывателя низких токов и распределитель высоких напряжений установлены в корпусе трамблера и приводятся в действие за счет коленчатого вала мотора.

Работа прерывателя

Правильная работа системы зажигания невозможна без такого механизма, как прерыватель токовых напряжений не высоких показателей. Его работа заключается в том, чтобы прерывать токи в обмотках малого напряжения. Это, в свою очередь, способствует образованию высокого напряжения.

Далее ток направляется на основной контакт, расположенный под крышкой устройства распределителя. Гибкая пружина передвижного контакта все время прижимает его к неподвижному элементу, а расходятся они лишь на короткий промежуток времени. Это происходит в момент, когда кулачок валика привода механизма прерывателя воздействует на молоточек передвижного контакта.

Назначение реле

Любое электрическое реле – это предохранительное устройство, которым оснащается система зажигания. Контактная система зажигания в этом плане тоже не исключение. Основным его назначением является размыкание и замыкание разнообразных участков в электрических цепях автомобиля. Устройства имеют различия по конструкции и способу управляющего сигнала, а также по установке. В данный момент широкое применение получили электромагнитные реле.

Говоря простыми словами, этот вид электрооборудования авто предохраняет различные элементы от высоких токовых нагрузок. Попросту оно служит переключателем. В частности в системе зажигания реле предохраняет стартер автомобиля и генератор от воздействия на них высоких токов. К примеру, для запуска двигателя нужно провернуть замок зажигания и включить стартер в работу, который, в свою очередь, потребляет от 80 до 300А.

В этом случае если не использовать реле, то замок может сгореть, а также и некоторые элементы проводки. Для того чтобы этого не произошло, в систему включают реле зажигания. Когда на корпусе устройства имеется изображение значка диода, то это означает, что при его подключении важно соблюдать полярность клемм. В противном случае поломка неизбежна.

Контактно-транзисторная система

По сравнению с обычной контактной системой контактно-транзисторная имеет в своем оснащении транзистор. Применение его способствует улучшению рабочих характеристик и показателей. С установкой транзистора систему стали оснащать коммутатором.

Устройство контактно-транзисторной системы зажигания не сильно отличается от обычного зажигания и его принципа работы. Но все же она имеет некоторые незначительные отличия.

Ее главной отличительной особенностью является возможность воздействия прерывателя на устройство транзистора, а не на обмотку катушки. Во время прерывания токов в обмотке низкого напряжения в витках обмотки высокого напряжения происходит его образование.

Контактная система зажигания (ВАЗа в том числе) имеет ряд положительных характеристик.

Управление процессами, которые присущи катушке зажигания, способствует возможности повышения значений токов в первичной витковой обмотке, а в результате этого возможно:

• Увеличение значений вторичного напряжения.
• Увеличение зазоров между электродами свечей.
• Улучшение и более стабильный момент искрообразования.
• Облегчить запуск мотора в холодное время года.
• Увеличение оборотов и мощности двигателя.

Подобная контактно-транзисторная система зажигания, предусматривает подключение катушки с отдельной первичной и вторичной обмотками.

При этом данная система снижает нагрузку на контакты прерывателя и уменьшает риск их подгорания. Это возможно из-за уменьшения показателей проходящих токов. Благодаря этому факту повышается степень надежности и долговечности всей системы.

К недостаткам такого зажигания можно отнести следующее: напряжение токов, поступающих к транзистору, оказывает значительное влияние на его работу. Понижение показаний токов, связанных с состоянием контактов прерывателя, сильно влияет на эксплуатационные показатели контактно-транзисторного зажигания. Неисправности системы зажигания данного типа идентичны неисправностям обычной контактной системы и устраняются таким же образом.