Система Зажигания.
Назначение – обеспечивает воспламенение рабочей смеси электрической искрой возникающей между электродами свечи. Для того чтобы пробить искровой промежуток между электродами свечи необходимо высокое напряжение до 24 ÷ 30 тысяч вольт.
Принцип работы системы зажигания (рис. 1). При замкнутых контактах 3 в цепи низкого напряжения ток идёт так: «+» АБ →первичная обмотка 1 катушки зажигания → контакты 3 → масса автомобиля → «-» АБ. Ток, проходя по первичной обмотке, создаёт магнитное поле, при размыкании контактов ток и поле исчезают, пересекая витки вторичной обмотки (с большим количеством витков) и в ней возникает ток высокого напряжения. Концы вторичной обмотки соединены с центральным электродом свечи и боковым (массовым). Созданное напряжение между электродами свечи пробивает искровой зазор и возникает искра которая воспламеняет горючую смесь. При исчезновении магнитного поля в первичной обмотке пересекаются и её собственные витки, создавая ток самоиндукции, который подаётся на контакты 3, они искрят, → подгорают, → нагар становится изолятором. Чтобы контакты не искрили, параллельно им включен конденсатор 4 поглощающий ток самоиндукции. Смыкание и размыкание контактов обеспечивает вращающийся кулачек.
Типы системы зажигания:
Классическая (рис. 2) имеет:
- Катушку зажигания, которая преобразует ток низкого напряжения 12 вольт (АБ или генератора) в ток высокого напряжения до 24000 вольт.
- Прерыватель – распределитель представляет общий узел. Прерыватель смыкает и размыкает контакты, имеет центробежный регулятор изменяющий угол опережения зажигания в зависимости от оборотов двигателя, вакуумный регулятор изменяющий угол опережения зажигания в зависимости от нагрузки (состава горючей смеси), октан-корректор для ручного регулирования угла опережения зажигания. Прерыватель в цепи низкого напряжения. Распределитель распределяет ток высокого напряжения, возникающий во вторичной обмотке катушке по свечам.
- Добавочный резистор (Rd) в цепи первичной обмотки предохраняет ее от перегорания при малых оборотах двигателя.
-Свечи зажигания – создают искру в цилиндрах двигателя и воспламеняют горючую смесь.
- Провода высокого и низкого напряжения соединяют узлы системы зажигания.
Контактно – транзисторная (рис.3 а) с увеличением оборотов двигателя уменьшилось время замкнутого состояния контактов → уменьшилась сила тока в первичной цепи → упало напряжение во вторичной цепи. Эти же закономерности наблюдается при увеличении числа цилиндров. Особенность этой системы в том, что в цепь первичной обмотки включен транзистор, а через контакты только цепь управления им. Ток управления ~ в 10 раз меньше тока проходящего через первичную обмотку, контакты не искрят, конденсатор не нужен. Контакты замкнуты → транзистор открыт → по первичной обмотке идёт ток → контакты разомкнулись → транзистор закрылся → ток в первичной обмотке исчез → магнитное поле пересекло вторичную обмотку → в свече искра. Транзистор резче размыкает первичную цепь → поле исчезает быстрее → напряжение во вторичной цепи выше (до 30000 В) → искрообразование надежней. При этом контакты служат надежней и дольше.
Бесконтактная транзисторная (рис. 3 б) - позволила получить стабильное искрообразование при высоких оборотах. Нет контактов поэтому с увеличением пробега автомобиля система работает без изменения. Основная особенность в том, что вместо прерывателя – распределителя ставится датчик – распределитель в котором вместо контактов и кулачка вращающийся ротор (постоянный магнит.) Когда зуб ротора совпадает со средней линией обмотки в ней возникает ток, который подается на базу транзистора, открывая его. Зуб удаляется, ток исчезает. Сколько зубьев, столько раз за один оборот ротора возникает искра (по числу цилиндров).
Устройство узлов.
Свечи зажигания (рис. 4) – на современных карбюраторных двигателях применяются неразборные свечи, отличающиеся размерами, формой, материалом, изоляторов, способом крепления изолятора в корпусе свечи, конструкцией и материалом электродов. Герметичность резьбового соединения обеспечивается прокладкой 7. Теплоотводная шайба 8 отводит тепло от изолятора и герметизирует корпус свечи. Для бесперебойной работы свечи нижний (тепловой) конус изолятора должен иметь температуру 500 ÷ 600°С, при этом масло сгорает, не образуя нагара, при более высокой температуре возникает калильное зажигание. У разных двигателей температура в камере сгорания разная, поэтому свечи требуются с различной теплоотдачей, которая характеризуется длинной теплового конуса изолятора. В марке свечи указывается калильное число: 8, 11....17,......, 26. Чем больше калильное число, тем меньше длина конуса, больше теплоотдача. Свечи с малым калильным числом называются «горячими» с большим – «холодными». «Горячие» свечи применяют для тихоходных двигателей, с малой степенью сжатия Маркировка свечей (рис. 5) расшифровывается так: А 17 ДВ – диаметр резьбы 14 мм, калильное число 17, длина резьбы 19 мм, с выступанием теплового конуса за корпус.
Для специальных цепей, в случае необходимости наиболее полного подавления радиопомех или обеспечения работы свечи в условиях сильного загрязнения, применяются экранированные и герметизированные свечи (рис. 6).
Контакт провода со свечой при этом обеспечивается с помощью контактного устройств 4, а защита от попадания влаги – с помощью резинового уплотнения 3. Иногда в цепь центрального электрода встраивают подавительное сопротивление 500 …10 000 Ом.
Материал центрального электрода должен обладать высокой коррозионной и эрозионной стойкостью, жаростойкостью и хорошей теплопроводностью. Центральные электроды изготавливаются из хромотитановой стали 13Х25Т, а у некоторых типов свечей – из нихрома Х20Н80, боковые электроды – из никель-марганцевого сплава (например, Нмц-5). Корпус свечи и контактную головку изготавливают из конструкционных сталей.
Катушка зажигания (рис. 7) преобразует ток низкого напряжения источников (12В) в ток высокого напряжения (24 000 ÷ 30 000 В). Устройство Б-116 РНС 22 – имеет сердечник, на него намотана вторичная обмотка с большим количеством витков (17 000 ÷ 26 000), а поверх первичная обмотка (250 ÷ 300 витков), фарфоровый изолятор, карболитовая крышка с выводами, кожух с магнитопроводом. Полость катушки заполнена трансформаторным маслом для улучшения изоляции и уменьшения нагрева.
Катушка 27.3705 является аппаратом зажигания, способным развить во вторичной обмотке напряжение 35 … 40 кВ при работе на открытую цепь. Вследствие этого она имеет усиленную высоковольтную изоляцию. Высоковольтная крышка 1 катушки зажигания выполнена из искродугостойкого материала ПБТ. Особенностью конструкции является относительно низкое значение сопротивления первичной обмотки (R=0,45 Ом), что позволяет в достаточной мере стабилизировать выходные характеристики системы зажигания при минимальном значении питающего напряжения (6 В). Например, двухвыводная катушка зажигания 29.3705, применяемая в составе микропроцессорной системы управления двигателем на автомобиле ВАЗ-21083 (рис. 8 б), выполнена по специальной технологии, включающей пропитку обмоток эпоксидными компонентами и последующую опрессовку обмоток морозостойким полипропиленом, образующим собственно корпус катушки.
Отечественной промышленностью освоен выпуск двухвыводной катушки зажигания 3009.3705 (R1=0,52 Ом, R2=6,3 кОм) с замкнутыммагнитопроводом (рис. 8в). Вторичная обмотка катушки наматывается на многосекционный каркас, выполненный из пластмассы. Внутри каркаса размещается первичная обмотка. Обе обмотки устанавливаются в пластмассовый корпус и заливаются компаундом. Такая же технология применяется и при производстве новых одновыводных катушек зажигания с замкнутой магнитной системой (рис. 8 г), которые планируется использовать в электронных системах зажигания.
Добавочный резистор(рис. 9) предохраняет первичную обмотку катушки от перегорания при малых оборотах двигателя когда замкнутое состояние контактов увеличено. Его спирали включены последовательно в цепь первичной обмотки и при нагреве увеличивают сопротивление, ток в цепи падает → нагрев уменьшается. В момент запуска двигателя одну из обмоток закорачивает реле стартера. У катушек зажигания работающих в классической схеме добавочный резистор закреплен на катушке. Выводы маркируются «ВК-Б», «ВК» и «К». У транзисторной сопротивление между «+» и «С» - 0,7/ом «С» и «К» - 0,52ОМ. Резистор имеет отдельный корпус.
Прерыватель-распределитель (классическая и контактно-транзисторная системы зажигания). Прерыватель размыкает и смыкает цепь низкого напряжения(первичную обмотку катушки), распределитель распределяет ток высокого напряжения вторичной обмотки по свечам. Имеется прерывательный механизм, центробежный и вакуумный регулятор, октан – корректор, конденсатор(только у классической схемы) распределительное устройство.
-Прерывательный механизм работает так (рис. 10): при вращении кулачка стойка подвижного контакта(изолированного) скользит по кулачку и заходя на ребро, размыкает контакты, сходит на грань кулачка-контакты смыкаются. Количество граней по числу цилиндров.
-Центробежный регулятор изменяет угол опережения зажигания в зависимости от оборотов двигателя (рис11а). На валу привода находится планка свободно, штифты грузиков входят в прорези планки, кулачек прерывателя и планка с прорезями жестко соединены. При увеличение оборото грузики расходятся преодолевая сопротивление пружины → их штифты скользят в прорезях от центра → поворачивают пластину(так как прорези наклонены) с кулачком относительно вала привода(а следовательно и коленчатого вала) в сторону вращения → контакты разомкнутся раньше → угол опережения увеличится → зажигание будет раньше и наоборот. Может быть и другая конструкция центробежного регулятора(рис. 11б более поздняя). При увеличении оборотов грузики расходятся и поверхностью А давят на пластину кулачка, поворачивая его в сторону вращения.
-Вакуумный регулятор изменяет угол опережения зажигания в зависимости от нагрузки, т.е. состава горючей смеси. Беднее смесь, зажигание раньше, угол опережения больше. Работает так (рис. 12): при уменьшении нагрузки дроссельная заслонка карбюратора прикрывается → разряжение за ней увеличивается и передается под диафрагму регулятора → диафрагма прогибается → через тягу поворачивает пластину с контактами на встречу кулачку → контакты размыкаются раньше → угол опережения больше → зажигание раньше.
-Октан-корректор позволяет водителю вручную изменять угол опережения в зависимости от качества топлива (рис. 13). Ослабив болты (3) крепления пластин, вращением регулировочных гаек поворачивают корпус прерывателя (следовательно, и контакты) относительно кулачка в пределах овальных прорезях на пластинках, контроль изменения угла опережения ведут по шкале, т.е. к «+» или «-».
-Распределитель – распределяет ток высокого напряжения по свечам (рис.14). Состоит из ротора и крышки. Ротор крепится на выступе кулачка, имеет контактную пластину (у некоторых пластин имеется резистор подавления помех радиоприему). Ротор и крышка карболитовые. У крышки гнезда для центрального провода от катушки и для проводов к свечам. Внутри против каждого гнезда боковые контакты, а в центре угольный контакт с пружиной для соединения с пластиной ротора. В момент разрыва контактов прерывателя пластина находится напротив одного из боковых контактов → и в этот момент появляется искра в свече.
Датчик-распределитель (рис. 15) применяется в бесконтактной транзисторной системе зажигания. Разница в том, что вместо прерывательного механизма встроен магнитоэлектрический генераторный датчик в обмотке которого импульсно создается ток(сколько цилиндров, столько импульсов за оборот). Импульсы тока подают на базу транзистора открывая его. Прерывание тока первичной обмотки (управление транзистором) может быть обеспечено датчиком холла (рис. 16). Когда через зазор проходит лопасть ротора магнитный поток замыкается в ней, индукция на микросхеме равно 0. Когда через зазор идет окно ротора магнитная индукция на микросхеме максимальна сигнал идет на вывод 7 → базу транзистора, он открывается, по первичной обмотке проходит ток. Искра возникает когда лопасть находится напротив микросхемы, тока в ней нет, транзистор закрылся, ток в первичной обмотке исчез, а во вторичной возник высокого напряжения.
Коммутатор (рис. 17) – представляет собой трехкаскадное транзисторное реле. Импульсы от датчика – распределителя поступают через клемму Д и управляют через 2 транзистора выходным транзистором, выключенным в цепь первичной обмотки(клемма КЗ). В коммутаторе имеется защита от неправильного включения, сетевого перенапряжения при действие которого выходной транзистор закрывается, пока не будет устранена причина, зажигание отсутствует.
Выключатель зажигания и стартера(замок) имеет корпус, контактную часть. Стопорное кольцо, выступ для установки выключателя, запорной стержень(противоугонный) (рис. 18). Клеммы могут помечаться цифрами, буквами. На схемах может быть раскрыта схема коммутации (соединения) или не раскрыта
(рис. 18б,в). Схема коммутации замка 2101.3704. ключ имеет 4 положения:
«0» - все электрические цепи отключены
«I» - включены цепи зажигания, обмотки возбуждения генератора, КИП, сигнализации
«II» - включено зажигание и стартер
«III» - двигатель выключен, рулевой вал заперт
Провода высокого напряжения имеют сердечник на который намотана спираль из провода с высоким омическим сопротивлением для снижения радиопомех. Некоторые провода имеют наконечники с помехоподавительными резисторами 4000 ÷ 8000 Ом.
Работа системы зажигания (путь тока)
Ваз 2106 – классическая (рис. 19)
- в цепи низкого напряжения: АБ → клемма генератора «30» → замок зажигания → первичная обмотка катушки → прерыватель (изолированный контакт → массовый) → масса → масса АБ (или генератора).
- в цепи высокого напряжения: вторичная обмотка катушки → центральное гнездо крышки распределителя → угольный электрод → контактная пластина → боковые контакты крышки → провод высокого напряжения → центральный электрод свечи → боковой электрод → масса.
Ваз 2108 (рис. 20) (транзисторная – бесконтактная)
- в цепи низкого напряжения: АБ → клемма «30» генератора → ш8-5 → ш1-6 → замок 30/1 → 15/1 → ш1-3 → ш8-4 → катушка зажигания → первичная обмотка → транзисторный коммутатор (клемма 1) → выходной транзистор → масса. Датчик – распределитель подает импульс для открытия выходного транзистора к клемма 3, 5, 6. Питание транзистора идет от катушки зажигания к клемме ТК-4. При контактной – транзисторной системе зажигания от катушки зажигания к клемме ТК-К3, от прерывателя – распределителя к клемме ТК-Д, питание ТК к «+»
- в цепи высокого напряжения так же как в предыдущем случае.
Техническое обслуживание и определение исправности узлов системы зажигания.
Свечи зажигания.
- Исправность свечи можно проверить отключением их поочередно при работающем двигателе. Если при снятом проводе двигатель заработает хуже то свеча исправна, при отсоединение провода от неисправной свечи работа двигателя не изменится.
- нормальная работа;?
рыхлый, сухой, бархатисто – черный – двигатель работает на богатой смеси;
свеча закопченная и сырая – говорит об износе поршневой;
сере – белый налет, выжженные язвы с оплавлением – нарушение герметичности свечи, бедная смесь, калильное зажигание, нарушено охлаждение двигателя.
- Удалить нагар – опустить на 20 30 минут в бензин и очистить металлической кисточкой. После чистки свечу протереть тряпочкой смоченной в бензине и высушить.
- Зазор при эксплуатации увеличивается и идет перегрузка катушки (зазор 0,7 – 0,8 мм.) и перерасход топлива. Проверять зазор круглым щупом (рис. 21, 22) регулировать отгибанием бокового электрода.
Примечание.
- Как бы хорошо свечи не работали но через 30 000 км пробега их надо менять, особенно зимой.
- Очищенные свечи применять только летом, так как микро царапины на изоляторах ухудшают их работу.
Катушки зажигания.
- Техническое обслуживание: очистить от грязи, пыли, закрепить катушку и провода к выводам.
- Неисправность: сколы и трещины крышки – заменить; прогар крышки из – за недосыла проводов – заменить; межветковоезамыкание – проверить сопротивление (например, Б-116 сопротивление первичной обмотки 0,43 Ом, а у вторичной 13 000 Ом, сопротивление изоляции 50 Ом.) Обмотки перегорают из – за перегрузки когда зазор в свечах более 1,3 мм, при проверке на искру зазор не более 7 – 10 мм (так проверять опасно).
Дополнительного резистора: если неисправен или ненадежно закреплен, то при запуске стартером двигатель «схватывает», при отпущенном ключе глохнет (при пуске стартером одна спираль и замок зажигания исключены, питание первичной обмотки катушки идет от дополнительного реле стартера, только когда он включен). Чтобы двигатель заработал надо замкнуть выводы «+» и «С» дополнительным проводником → доехать, не работая на малых оборотах → заменить резистор иначе выйдет из строя катушка.