Система зажигания двигателей. Приборы освещения и сигнализация

Система зажигания двигателей. Приборы освещения и сигнализация

Воспламенение горючей смеси в карбюраторных двигателях производится электрической искрой, проходящей между электродами свечей зажигания, на которые подается высокое напряжение. В современных карбюраторных двигателях строительных машин применяют системы батарейного зажигания и зажигания от магнето.

Система батарейного зажигания получила широкое распространение на автомобильных двигателях. Она состоит из батареи аккумуляторов, индукционной катушки, прерывателя, распределителя, свечей зажигания и включателя (замок зажиганий). Индукционная катушка представляет собой трансформатор, состоящий из первичной и вторичной обмоток и сердечника. Прерыватель имеет неподвижный и подвижный контакты и вращающуюся кулачковую шайбу для размыкания контактов в требуемый момент времени. Распределитель состоит из вращающегося контакта и неподвижных контактов, соединенных со свечами зажигания.

Система зажигания действует следующим образом. Ключом замка зажигания замыкается цепь низкого напряжения и ток от аккумулятора поступает в первичную обмотку и к контактам прерывателя. В витках обмотки ток намагничивает сердечник катушки и создает магнитное поле вокруг витков первичной и вторичной обмоток. При вращении кулачковая шайба своими гранями периодически размыкает контакты и цепь низкого напряжения. При этом ток в цепи резко исчезает, а вместе с ним исчезает и магнитное поле, создаваемое им. Резкое уменьшение магнитного потока индуктирует во вторичной обмотке электродвижущую силу (до 20 тыс. В). В момент, когда прерыватель разомкнет первичную цепь и во вторичной обмотке возникнет высокое напряжение, вращающий контакт распределителя замкнет один из неподвижных контактов, и ток высокого напряжения поступит к соответствующей свече зажигания, между электродами которой пройдет искра электрического разряда.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Конденсатор уменьшает искрение и обгорание контактов прерывателя. Выход его из строя вызывает отказ в работе системы зажигания.

Рис. 1. Свеча зажигания:
1, 8 — электроды; 2 — корпус; 3 — прокладка; 4 — уплотнительная муфта; 5 — изолятор; 6 — гайка; 7 — токоподводящий стержень.

Прерыватель и распределитель выполняются, как правило, в одном агрегате, который называется прерыватель-распределитель. Он состоит из корпуса, внутри которого смонтированы прерыватель с подвижным и неподвижным контактами кулачковой шайбы, регулятора, автоматически изменяющего угол опережения зажигания в зависимости от числа оборотов двигателя; регулятора, изменяющего угол опережения зажигания в зависимости от нагрузки, а также регулятора, служащего для установки угла опережения зажигания в зависимости от сорта применяемого бензина.

Рис. 2. Система батарейного зажигания.

Установка требуемого момента зажигания рабочей смеси производится следующим образом.

Поршень первого цилиндра устанавливают в верхнюю мертвую точку (в. м. т.) в конце хода сжатия (или за несколько градусов до в. м. т. согласно инструкции завода-изготовителя), а контакты прерывателя — поворотом валика прерывателя-распределителя на начало размыкания. Вращающийся контакт распределителя должен быть при этом напротив неподвижного контакта, провод от которого идет к свече первого цилиндра. Затем закрепляют прерыватель- распределитель и присоединяют его провода к свечам цилиндров в порядке их работы и с учетом направления вращения распределительного валика. Более точную установку угла опережения зажигания проводят с помощью диагностических приборов, а также по заводским инструкциям.

В системах электрооборудования двигателей с батарейным зажиганием используются генераторы постоянного и переменного тока. Они служат для питания электроламп, различных приборов системы электрооборудования и для подзарядки аккумуляторных батарей.

Величина напряжения тока, вырабатываемого генератором, зависит в значительной степени от оборотов вала якоря. Так как генераторы постоянного тока имеют привод от коленчатого вала двигателя, то для поддержания постоянного напряжения они оборудуются регулятором напряжения.

Генератор обслуживает одновременно несколько потребителей. Чтобы исключить перегрузку, он снабжается ограничителем силы тока, который автоматически включает в цепь обмотки возбуждения дополнительное сопротивление при силе тока в цепи обмоток якоря выше допустимой и выключает его при номинальной силе тока.

Генераторы оборудуются также реле обратного тока, назначение которого автоматически включать аккумуляторную батарею, когда эдс генератора больше эдс батареи, и выключать батарею, когда эдс генератора становится меньше эдс батареи.

Регулятор напряжения, ограничитель силы тока и реле обратного тока объединяют в один комбинированный прибор, который называется реле-регулятором. Все приборы реле-регулятора смонтированы на общей панели и закрыты общим корпусом. Реле-регулятор имеет три подсоединительных зажима Б, Я, Ш. К зажиму Б (батарея) подсоединяется провод от амперметра, зажимы Я и Ш подсоединяются к одноименным зажимам генератора.

Зажигание от магнето высокого напряжения. Магнето представляет собой магнитоэлектрическую машину, состоящую из генератора переменного тока низкого напряжения, трансформатора, прерывателя и распределителя, выполненных в одном агрегате. Ротор, две боковые стойки и сердечник образуют магнитную систему, предназначенную для получения переменного магнитного поля. Ротор представляет собой двухполюсный магнит. Магнитная система с первичной обмоткой является генератором переменного тока.

Трансформатор высокого напряжения состоит из сердечника, собранного из отдельных пластин электротехнической стали, первичной и вторичной обмоток. Первичная обмотка выполнена из 150…250 витков медной проволоки диаметром 0,8… 1,0 мм. Вторичная обмотка состоит из 9… 13 тыс. витков медной проволоки диаметром 0,05…0,08 мм и намотана на первичную обмотку. Вторичная обмотка через провод высокого напряжения соединена со свечой зажигания. Привод магнето осуществляется через полумуфту от вала двигателя. Размещается магнето в корпусе и закрывается крышкой, изготовленными из цинкового сплава. При вращении ротора его полюсы поочередно подходят к башмакам стоек, что создает в сердечнике переменный магнитный поток, который пересекает витки первичной обмотки и индуктирует в’ней переменную эдс. При замкнутой первичной обмотке в ней течет переменный ток

низкого напряжения, который возбуждает в свою очередь переменный магнитный поток. В момент, когда ток в первичной обмотке достигает своего наибольшего значения, прерыватель разрывает цепь. Вследствие этого ток в обмотке резко исчезает, а вместе с ним исчезает и магнитный поток. Это приводит к появлению во вторичной обмотке тока высокого напряжения (до 24 тыс. В), который подается на свечу, и между электродами свечи образуется искровой разряд.

Рис. 3. Магнето М-124А:
а — устройство; б — схема; 1 — диск прерывателя 2 — неподвижный контакт прерывателя; 3 — по движный контакт прерывателя; 4 — конденсатор 5 — винт искрового предохранителя; 6 — крышка 7 — корпус; 8 — сердечник; 9 — стойка; 10 — ро тор; 11 — кулачок; 12 — крышка прерывателя 13 — провод высокого напряжения; 14 — свеча за жигания; 15 — вторичная обмотка;. 16 — первич ная обмотка; 17 — полумуфта; 18 — выключатель зажигания.

Так как в момент размыкания контактов прерывателя в первичной обмотке возбуждается ток самоиндукции напряжением 300… 500 В, для уменьшения подгорания контактов параллельно им включается конденсатор.

Аккумуляторы стартерного типа служат для питания электрическим током приборов системы зажигания, освещения, сигнализации и других потребителей энергии при неработающем двигателе или при работе его на малых оборотах. Они бывают свинцово-кис- лотные и щелочные. Напряжение одного аккумулятора 2,0 В. Несколько последовательно соединенных аккумуляторов образуют батарею. Изготавливают шести- и двенадцативольтные батареи.

Аккумуляторная батарея состоит из эбонитового или пластмассового моноблока, разделенного перегородками на отдельные секции, служащие ячейками для отдельных аккумуляторов. Секция имеет два комплекта пластин (положительных и отрицательных), собранных в блоки. Каждая из положительных пластин помещается между отрицательными. Пластины разделены сепараторами, которые изготавливаются из мипласта, мипора или паравинила. Концы пластин присоединяются к полюсным штырям, которые припаиваются к свинцовым втулкам, установленным в крышке. В крышке каждого аккумулятора имеется отверстие, закрываемое пробкой, через которое заливается электролит.

—

Система батарейного зажигания обеспечивает воспламенение рабочей смеси в карбюраторных и газовых двигателях электрической искрой, возникающей при разряде между электродами свечи зажигания. Ток высокого напряжения (не менее 12 кВ), необходимый для создания искрового разряда, получают от приборов системы зажигания.

Батарейное зажигание нашло широкое применение на автомобильных двигателях, зажигание от магнето на пусковых двигателях тракторных дизелей.

Элементы системы батарейного зажигания. Система состоит из следующих элементов: источников тока низкого напряжения — аккумуляторной батареи и генератора постоянного тока, выключателя зажигания, катушки зажигания, распределителя тока высокого напряжения, прерывателя тока низкого напряжения с конденсатором, свечей, амперметра, реле-регулятора, проводов высокого и низкого напряжения. Электроприборы образуют две цепи: низкого и высокого напряжения. В цепь низкого напряжения кроме источников тока входят прерыватель, первичная обмотка катушки зажигания с добавочным сопротивлением и выключатель зажигания. Цепь высокого напряжения состоит из вторичной 8 обмотки катушки зажигания, распределителя и свечей зажигания.

Батарейная система зажигания имеёт однопроводное соединение источников тока с потребителями. Вторым проводом служит масса — все соединяемые между собой металлические части машины. У современных автомобилей к массе присоединяются отрицательные клеммы источников тока. При работе системы от аккумуляторной батареи (пуск двигателя и работа на малых оборотах) ток низкого напряжения идет от положительной клеммы батареи через клемму выключателя стартера, амперметр, замок зажигания, добавочное сопротивление И, первичную обмотку индукционной катушки, подвижный и неподвижный контакты прерывателя на массу и отрицательную клемму батареи.

Рис. 4. Схема батарейного зажигания

При работе системы от генератора (работа двигателя под нагрузкой) ток низкого напряжения от положительной клеммы генератора через реле-регулятор, амперметр, замок зажигания, добавочное сопротивление, первичную обмотку индукционной катушки и контакты прерывателя идет на массу и отрицательную клемму генератора.

Ток высокого напряжения возникает в системе батарейного зажигания при периодическом замыкании и размыкании контактов прерывателя кулачком. При этом в первичной обмотке индукционной катушки получается прерывистый ток, который создает меняющееся магнитное поле. Во вторичной обмотке индуцируется ток высокого напряжения (12-24 кВ), который по проводу через подавительное сопротивление радиопомех, центральный контакт, ротор и боковой контакт распределителя проходит в виде искры через электроды свечи и воспламеняет рабочую смесь в цилиндре.

Напряжение во вторичной обмотке зависит от величины тока в первичной обмотке и быстроты его исчезновения. Чем быстрее исчезает ток в первичной обмотке при размыкании, тем выше напряжение во вторичной обмотке. Искрение в контактах прерывателя при размыкании уменьшает быстроту исчезновения тока и резко снижает вторичное напряжение. Для уменьшения искрения параллельно контактам прерывателя включается конденсатор.

С увеличением числа цилиндров и частоты вращения коленчатого вала двигателя уменьшается продолжительность времени замыкания контактов прерывателя. Так как для нарастания тока в первичной цепи до максимального значения требуется некоторое время, то при определенной частоте вращения коленчатого вала ток в первичной цепи не сможет достигать требуемого значения, и напряжение во вторичной обмотке понизится. Для предотвращения этого явления в цепь низкого напряжения вводится дополнительное сопротивление (резистор). Резистор изготовляется из материалов, увеличивающих свое электрическое сопротивление с повышением температуры. Когда двигатель работает на малых частотах вращения, время замыкания контактов прерывателя достаточно велико, поэтому ток в первичной цепи достигает наибольшего значения и вызывает нагрев резистора, в результате чего увеличивается общее сопротивление первичной цепи. Ввиду этого ограничивается ток первичной обмотки и искрение контактов прерывателя снижается. С увеличением частоты вращения вала ток в первичной цепи не успевает достигнуть максимального значения, поэтому сопротивление резистора и всей цепи уменьшается. Это позволяет поддерживать напряжение в цепи высокого напряжения в пределах, достаточных для надежного воспламенения рабочей смеси. При пуске двигателя стартером резистор замыкается накоротко, что способствует получению более интенсивных разрядов между электродами свечей зажигания и облегчает запуск двигателя.

Приборы системы батарейного зажигания. Свеча зажигания предназначена для образования электрической искры, которой воспламеняется рабочая смесь в цилиндрах двигателя. Свеча имеет стержень с центральным электродом, отделенным от массы керамическим изолятором, и боковой электрод, соединенный с массой. Электроды свечи изготовляются из никель-марганцевого сплава, изоляторы — из уралита, кристаллокорунда. Ток высокого напряжения подводится к центральному электроду и, пробивая воздушный промежуток (0,6-0,8 мм), переходит на боковой электрод. Свечи ввертываются в головку блока с помощью резьбы на нижней части корпуса. Верхняя часть корпуса завальцована на изоляторе. Уплотнение изолятора в корпусе достигается шайбой. Между корпусом и изолятором устанавливается медная шайба, способствующая отводу тепла от свечи и предотвращению утечки газов из цилиндра.

Провод высокого напряжения соединяется со свечой специальным наконечником: корпусом с подавительным сопротивлением радиопомех. Подавительные сопротивления устанавливаются как в середине, так и на концах проводов, подводимых к свечам. Между подавительным сопротивлением и клеммой расположена пружина. Контакт и стопорная пружина позволяет надежно укрепить корпус на стержне центрального электрода.

Катушка предназначена для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения. Катушка зажигания состоит из сердечника, набранного из отдельных пластин электротехнической стали, первичной 9 обмотки, состоящей из небольшого (250-400) числа витков, и вторичной обмотки, состоящей из 19—26 тыс. витков медной проволоки, кольцевого магнитопровода, служащего для усиления магнитного потока, пронизывающего вторичную обмотку, фарфорового изолятора и пружины, прижимающей вторичную обмотку. Все детали катушки помещены в стальной кожух, закрытый карболитовой крышкой. Вторичная обмотка наматывается на изоляционную трубку, надетую на сердечник. Поверх вторичной обмотки надета катушка первичной обмотки, концы которой соединены с зажимами и клеммами низкого напряжения Вк. Один конец вторичной обмотки соединен с первичной обмоткой, а второй — с центральной клеммой. Последовательно с первичной обмоткой соединено добавочное сопротивление (резистор), представляющее собой проволочную спираль, расположенную в изоляторе.

Рис. 5. Свеча зажигания

Рис. 6. Катушка зажигания

Выключатель зажигания предназначен для включения и выключения цепи низкого напряжения. Он установлен на щитке приборов и имеет замок с индивидуальным ключом.

Рис. 7. Прерыватель-распределитель

Прерыватель-распределитель предназначен для периодического размыкания тока низкого напряжения в первичной обмотке катушки зажигания и распределения возникающего во вторичной обмотке катушки тока высокого напряжения по свечам. Он состоит из прерывателя тока низкого напряжения, конденсатора, распределителя тока высокого напряжения, центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания и октан-корректора.

Прерыватель служит для периодического прерывания тока низкого напряжения в первичной обмотке катушки зажигания. Он состоит из корпуса, внутри которого расположены неподвижный подвижный диски, и кулачковой шайбы, закрепленной на приводном валике. Подвижный диск установлен на шарикоподшипнике, запрессованном в неподвижном диске. На диске размещены пластина неподвижного контакта и рычажок с подвижным контактом, установленный на оси. Подвижный контакт лрижимается к неподвижному пластинчатой пружиной. Неподвижный контакт соединен с массой, а подвижный изолирован от нее. Контакты прерывателя изготавливаются из вольфрама. Кулачковая шайба имеет выступы, число которых равно числу цилиндров двигателя. Валик получает вращение от распределительного вала двигателя.

Прерыватель работает следующим образом. При вращении, валика выступы кулачковой шайбы поочередно набегают на пятку рычажка с подвижным контактом и размыкают контакты прерывателя, включенного последовательно в цепь первичной обмотки катушки зажигания. Зазор между контактами в разомкнутом состоянии должен быть в пределах 0,35—0,45 мм. Он регулируется поворотом пластины неподвижного контакта относительно подвижного диска с помощью эксцентрика.

Конденсатор служит для поглощения тока самоиндукции и предотвращения обгорания контактов прерывателя при размыкании первичной цепи. Конденсатор закреплен на корпусе и включен параллельно контактам прерывателя. Емкость конденсатора 0,17—0,25 мкФ.

Распределитель служит для распределения тока высокого напряжения по свечам зажигания. Он состоит из ротора и крышки. Карболитовый ротор установлен на валике и вращается вместе с ним. К ротору приклепана латунная разносная пластина. В кар-болитовую крышку 6 вмонтированы латунные центральный и боковые электроды (контакты). В отверстие центрального контакта вставлена пружина, прижимающая угольный контакт к разносной пластине ротора. Сверху в отверстия центрального и боковых контактов вставлены наконечники проводов высокого напряжения. К корпусу крышка крепится пружинными защелками. Ток высокого напряжения из вторичной обмотки катушки зажигания поступает к центральному контакту. При вращении валика закрепленный на нем ротор с токоразносной пластиной поочередно соединяет центральный контакт с боковыми через воздушный промежуток в 0,2—0,8 мм. Боковые контакты соединены проводами со свечами зажигания.

Эффективность процесса сгорания рабочей смеси, как говорилось в главе 3, во многом зависит от момента ее воспламенения. Обычно смесь воспламеняется до прихода поршня в в.м.т. Угол, на который повернется коленчатый вал с момента воспламенения смеси до в.м.т., называется углом опережения зажигания. Угол опережения зажигания, обеспечивающий на заданном режиме работы двигателя наибольшую мощность и наименьший удельный расход топлива, называется оптимальным. Оптимальный угол опережения зажигания для различных двигателей колеблется в пределах 25— 45° и зависит от частоты вращения вала, нагрузки, сорта топлива и других факторов.

При эксплуатации двигателей с внешним . смесеобразованием нагрузка на них и частота вращения коленчатого вала периодически меняются, что вызывает необходимость соответственно изменять и величину угла опережения зажигания смеси. Для этого служат установленные в прерывателе-распределителе вакуумный и центробежный регуляторы, а также октан-корректор.

Рис. 8. Центробежный регулятор опережения зажигания

Центробежный регулятор служит для изменения угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя. На валике прерывателя-распределителя закреплена пластина, на которую на осях установлены грузики. Кулачковая муфта напрессована на втулку, которая свободно посажена на верхний конец валика и жестко соединена с траверсой. Число граней муфты равно числу цилиндров двигателя. От осевого перемещения втулку удерживает винт, закрытый заглушкой. При вращении валика с пластиной и грузиками движение передается через штифты и прорези на траверсу, втулку и кулачковую муфту.

По мере увеличения частоты вращения коленчатого вала грузики регулятора под действием центробежных сил преодолевают натяжение пружин и расходятся. Штифты грузиков поворачивают траверсу, а вместе с ней втулку и муфту по направлению вращения валика распределителя. Выступы кулачка будут раньше набегать на колодку подвижного контакта, размыкая контакты прерывателя, что увеличивает угол опережения зажигания. При снижении частоты вращения коленчатого вала угол опережения зажигания уменьшается, так как из-за уменьшения центробежных сил грузики сходятся под действием пружин.

Вакуумный регулятор предназначен для изменения угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки двигателя — степени открытия дроссельной заслонки. Вакуумный регулятор крепится снаружи к корпусу прерывателя-распределителя. Регулятор состоит из корпуса, пружины, диафрагмы, соединенной с помощью тяги с подвижным диском прерывателя. Полость корпуса с помощью трубки сообщается со смесительной камерой карбюратора. Следовательно, на диафрагму действуют с одной стороны атмосферное давление, а с другой — разрежение в смесительной камере карбюратора.

При большой нагрузке двигателя дроссельная заслонка карбюратора открыта почти полностью, поэтому разрежение в смесительной камере карбюратора и соединенной с ней полости регулятора незначительно, и пружина удерживает тягу и подвижной диск прерывателя в положении, соответствующем позднему зажиганию. При снижении нагрузки на двигатель дроссельная заслонка прикрывается, разрежение в смесительной камере карбюратора и соединенной с ней полости регулятора возрастает. Под действием атмосферного давления диафрагма прогибается в сторону пружины, заставляя ее сжиматься, тяга 25 поворачивает подвижной диск против направления вращения кулачка распределителя, и угол опережения зажигания увеличивается. Изменение регулировки опережения зажигания вакуумным регулятором по кулачку составляет от 0 до 10° при разрежении в пределах 0,01—0,033 МПа.

Октан-корректор предназначен для ручного изменения угла опережения зажигания в зависимости от детонационной стойкости бензина. С помощью октан-корректора можно изменять опережение зажигания в пределах ±12°. Угол изменяется с помощью гаек и измеряется по шкале стрелкой.

В последнее время на автотракторных двигателях начинает устанавливаться батарейная система зажигания с применением полупроводниковых приборов — транзисторная система зажигания. В контактно-транзисторных системах зажигания полупроводниковые приборы используются в качестве усилителя, включенного между первичной обмоткой катушки зажигания и прерывателем, с тем чтобы уменьшить ток в момент размыкания его контактов и одновременно увеличить ток в первичной обмотке катушки.

Совершенствование транзисторных систем зажигания идет по пути замены прерывателя импульсным генератором с полупроводниковым усилителем (бесконтактно-транзисторные системы). При этом ток в первичной цепи катушки зажигания получается прерывистым, а отсутствие контактов повышает надежность системы зажигания.

Система зажигания автомобиля, общие сведения