Для получения электрической искры, которая могла бы воспламенить
рабочую смесь в цилиндрах двигателя, необходим ток высокого напряжения
около 15-20 тыс. в. Между тем, рассмотренные выше источники
электрического тока вырабатывают ток напряжением б или 12 е. Поэтому в
системе зажигания необходим прежде всего аппарат, который мог бы
преобразовать ток низкою напряжения в ток высокого напряжения. Этот
аппарат называется катушкой зажигания или индукционной катушкой. Так как
первичным током в современной системе зажигания является ток
аккумуляторной батареи, то такая система зажигания называется
батарейной.
Фиг. 99. Принцип работы и устройство катушки
зажигания.
Полуденный ток высокого напряжения необходимо использовать для
образования искры, воспламеняющей рабочую смесь. Для этого служит свеча
зажигания. Так как двигатель имеет несколько цилиндров, то ток высокого
напряжения необходимо распределить по свечам цилиндров в соответствии с
принятым порядком работы двигателя. Это осуществляет распределитель тока
системы зажигания.
На фиг. 99 показана схема работы и устройство катушки зажигания. На
сердечнике /, набранном из отдельных пластин, изолированных одна от
другой, расположены две обмотки. Обмотка 2, называемая первичной,
состоит из сравнительно небольшого количества витков (200-250) толстой
проволоки. Поверх первичной обмотки на сердечнике намотана вторичная
обмотка 3 (15 ООО- 20 ООО витков) из очень тонкой проволоки Сердечник с
обмотками, верхним фарфоровым изолятором 5 и нижним карболитовым
изолятором 7 устанавливают в стальной кожух 4, в который заливают
изолирующую мастику 6, одновременно предохраняющую обмотки от влаги.
Если в первичную обмотку включить ток, то вокруг нее и сердечника
возникает магнитное поле (условно показанное на фиг. 99 штриховыми
линиями). В момент включения тока магнитные силовые линии разойдутся.
Если первичную обмотку оставить под током, то магнитное поле будет
неподвижным.
Фиг. 100. Система батарейного зажигания.
При выключении тока магнитные силовые линии вновь придут в движение.
Таким образом, магнитные силовые линии первичной обмотки дважды приходят
в движение: в момент включения и в момент выключения тока. В обоих
случаях магнитные силовые линии пересекают витки вторичной обмотки, а
так как число витков этой обмотки велико, то в ней индуктируется ток
соответственно высокого напряжения. Следовательно, для получения тока
высокого напряжения во вторичной обмотке необходимо в нужный момент
включать и выключать ток в первичной обмотке. Для этого служит
прерыватель. Прерыватель (фиг. 100) состоит из диска 3 (см. также 3 на
фиг. 101), закрепленного в корпусе 2, подвижного контакта 5 на рычажке,
изолированного от массы, неподвижного контакта 4, соединенного с массой,
и кулачка 9. Рычажок подвижного контакта 5 снабжен плоской пружиной 6,
удерживающей контакты сомкнутыми. На рычажке закреплена пята о из к
выступам кулачка 9, число которых соответствует числу цилиндров
двигателя. Подвижный контакт 5 соединен с одним концом первичной обмотки
17, неподвижный контакт 4 - с массой. Второй конец первичной обмотки
через замок зажигания 19 соединен с аккумуляторной батареей 20. При
включенном зажигании и сомкнутых контактах прерывателя первичная цепь
замкнута. Ток движется от положительного полюса батареи на массу,
неподвижный контакт 4 прерывателя, подвижный контакт 5 прерывателя,
через первичную обмотку /7, замок 19 и на отрицательный полюс батареи.
При вращении валика 1 прерывателя от распределительного вала двигателя
выступы кулачка будут размыкать контакты прерывателя и тем самым
первичную цепь. В сомкнутое положение контакты прерывателя возвращаются
пружиной 6. Валик 1 прерывателя вращается со скоростью
распределительного вала двигателя. При размыкании и замыкании первичной
цепи магнитные силовые линии приходят в движение. При этом они
пересекают витки вторичной обмотки 18, в которой индуктируется ток
высокого напряжения. Однако, при размыкании первичной цепи магнитные
силовые линии исчезающего магнитного поля движутся быстрее, чем
магнитные силовые линии возникающего магнитного поля при замыкании цепи.
Поэтому практически используется ток, возникающий во вторичной обмотке
только при размыкании контактов, как имеющий наибольшее напряжение.
Кулачок четырехцилиндрового двигателя имеет четыре выступа. Так как
распределительный вал двигателя вращается вдвое медленнее коленчатого, а
кулачок - с таким же числом оборотов, как и распределительный вал, то,
очевидно, за два оборота коленчатого вала, т. е. за полный рабочий цикл
двигателя, прерыватель разомкнет контакты 4 раза. Следовательно, за два
оборота коленчатого вала во вторичной обмотке образуется 4 раза ток
высокого напряжения. Каждый раз этот ток необходимо направить в свечу
определенного цилиндра, именно в тот цилиндр, в котором заканчивается
такт сжатия. Как отмечалось выше, для. этого служит распределитель.
Распределитель (фиг. 100) состоит из ротора 11 и контактов 12, залитых в
тело крышки 10, изготовленной из изолирующего материала. Ротор 11
изготовлен также из изолирующего материала и установлен на том же
валике, на котором закреплен и кулачок 9 прерывателя (на фиг. 100 ротор
показан отдельно от кулачка). На роторе закреплена металлическая
пластинка 13. В центре крышки 10 распределителя расположена клемма 15
подвода тока высокого напряжения от катушки зажигания 16. Через угольный
контакт 14 ток подводится к пластинке 13 ротора, а с нее через искровой
промежуток на контакт 12 крышки распределителя. В зависимости от того, с
каким контактом крышки в данный момент совместилась пластина 13 ротора,
тот контакт и окажется под током. С помощью проводов контакты крышки
распределителя соединены каждый со свечой 7 в соответствующем цилиндре.
Таким образом, каждую четверть оборота валика 1 кулачок 9 размыкает
контакты прерывателя. Точно в моменты размыкания контактов пластина 13
ротора распределителя устанавливается под тем или иным контактом па
крышке 10, посылая ток на свечу соответствующего цилиндра.
Свеча зажигания (фиг. 102) состоит из корпуса 8 с боковым электродом 1.
В корпусе помещается сердечник - центральный электрод 9 свечи в оболочке
7, которая полностью изолирует его от корпуса 8
Следовательно, центральный электрод свечи изолирован от массы, а
боковой, наоборот, соединен с массой через корпус свечи. К центральному
электроду (фиг. 100) подводится ток высокого напряжения от
распределителя. Чтобы вторичная цепь зажигания была замкнутой, ток с
центрального электрода свечи должен выйти на массу, с которой через
батарею 20 и первичную обмотку 17 он возвращается во вторичную обмотку
18. Ток должен преодолеть воздушный промежуток между центральным и
боковым электродами свечи, при этом образуется искра, которая
воспламеняет рабочую смесь в цилиндре.
Таким образом, процесс воспламенения рабочей смеси в цилиндре
осуществляется следующим образом.
При подходе поршня к в. м. т. кулачок прерывателя размыкает контакты.
Первичная цепь размыкается. Магнитное поле, созданное ранее вокруг
первичной обмотки катушки зажигания, исчезает. При этом магнитные
силовые линии наведенного первичной обмоткой поля пересекают витки
вторичной обмотки и в них индуктируется ток высокого напряжения. Этот
ток направляется к центральному контакту распределителя, а от него по
пластине ротора к боковому контакту. Далее, по проводу ток идет к
центральному электроду свечи, с которого в виде искры переходит на
боковой электрод свечи. От бокового электрода ток проходит по массе
через аккумуляторную батарею и первичную обмотку и возвращается во
вторичную обмотку катушки зажигания. Размыкание контактов прерывателя
строго согласуется по времени с концом такта сжатия в цилиндре. Так как
рабочая смесь воспламеняется и сгорает не мгновенно, контакт прерывателя
размыкаются несколько ранее прихода поршня в в. м. т., следовательно и
искра на электродах свечи проскакивает несколько ранее этого момента.
Появление искры на электродах свечи несколько ранее прихода поршня в в.
м. т. называется опережением момента зажигания или просто опережением
зажигания.
В момент размыкания контактов прерывателя в первичной обмотке катушки
зажигания возникает ток самоиндукции, который приводит к искрению на
контактах прерывателя, к подгоранию и выходу их из строя. Кроме того,
вследствие самоиндукции уменьшается скорость нарастания индукционного
тока во вторичной обмотке и тем самым ослабляется искра. Для
предотвращения указанных явлений параллельно контактам прерывателя
включают конденсатор 2 (фиг. 101).
Конденсатор состоит из двух лент, из которых одна изготовлена 03
алюминиевой, а другая из алюминиевой или оловянной фоль-ги1. Эти ленты
составляют две обкладки конденсатора, между ними помещен изолятор из
парафинированной бумаги.
Фиг. 101. устройство распределителя зажигания.
Одна обкладка присоединена с помощью провода к подвижному контакту
прерывателя, другая соединена с корпусом конденсатора и через массу - с
неподвижным контактом прерывателя.
В цепи первичной обмотки катушки зажигания двигателей автомобилей А1-20
<Победа> и ЗИМ включено добавочное сопротивление (вариатор), улучшающее
искрообразование на электродах свечей при работе двигателя с большим
числом оборотов коленчатого вала в минуту.
Для повышения силы тока, поступающего в первичную обмотку катушки
зажигания, и повышения надежности воспламенения рабочей смеси при пуске
двигателя стартером сопротивление выключается из цепи автоматически при
нажатии на педаль включателя стартера.
1 Фольгой называется листовой металл толщиной от 0,005 до 0,100 мм.
Рассмотрим теперь конструкцию и работу главнейших приборов системы
зажигания.
Прерыватель и распределитель в современных системах зажигания двигателей
объединены в одном приборе, называемом распределителем тока системы
зажигания. Распределитель зажигания приводится во вращение одним валиком
от распределительного вала двигателя.
Диск 3 (фиг. 101) прерывателя укреплен в корпусе 5 распределителя так,
что может поворачиваться на некоторый угол вокруг вертикальной оси. На
диске 3 установлена пластина 7, к отогнутой части которой припаян
неподвижный контакт 8. Подвижный контакт 9 прерывателя припаян к рычажку
10, качающемуся на изолированной от массы оси 12. К рычажку 10 также
прикреплена текстолитовая пята 13. Плоская пружина 11, прикрепленная
одним концом к корпусу 5, а другим - к рычажку 10, стремится постоянно
прижать подвижный контакт к неподвижному, т. е. держать контакты
замкнутыми. Рычажок 10 с подвижным контактом присоединен коротким
проводником к клемме, изолированной от массы. К этой же клемме
присоединены провода от первичной обмотки катушки зажигания и от
внутренней обкладки конденсатора. Корпус конденсатора 2 прикреплен
винтом к корпусу 5 распределителя.
При вращении валика 1 распределителя кулачок 14, вращающийся вместе с
валиком, набегает выступами на текстолитовую пяту 13 рычажка 10 и
размыкает контакты. Контакты замыкаются действием усилия пружины 11.
Кулачок 14 соединен с валиком 1 не жестко, а через механизм
центробежного регулятора опережения зажигания, т. е. кулачок может
поворачиваться на некоторй угол относительно оси валика.
Между контактами прерывателя, находящимися в разомкнутом состоянии,
образуется зазор, величина которого должна быть 0,35-0,45 мм. Зазор в
указанных пределах регулируют перемещением пластины 7 с неподвижным
контактом. Пластина имеет на одном конце вырез, в который входит головка
эксцентрика 4. Противоположный конец пластины 7 закрепляется стопорным
винтом 6. Если немного отпустить винт 6 и вращать головку эксцентрика 4,
то перемещение пластины 7 вызовет изменение зазора между контактами.
После регулировки винт 6 следует вновь затянуть.
Корпус 5 распределителя закрывают карболитовой1 крышкой 18, в центре
которой расположена контактная клемма 16 для провода высокого напряжения
от катушки зажигания. От клеммы 16, с помощью угольного контакта 17, ток
подводится к пластине 19 ротора 20. Ротор надет на цилиндрический выступ
кулачка 14 и вращается вместе с ним, так как предохранен от
поворачивания специальной шпонкой.
Фиг. 102. Устройство свечи зажигания.
(по числу цилиндров) контактных клемм 15, к которым присоединены
провода, подводящие ток к свечам зажигания.
Как уже упоминалось, провода от клемм крышки распределителя присоединяют
к свечам в порядке работы цилиндров двигателя. При этом надо учитывать
направление вращения ротора распределителя. Следует помнить, что роторы
распределителей двигателей автомобилей М-20 <Победа> и ЗИМ вращаются в
направлении часовой стрелки, а двигателя автомобиля <Москвич>-против
часовой стрелки.
Свеча зажигания состоит из корпуса 8 (фиг. 102), внутри которого
помещается центральный электрод 9, изолированный от корпуса изолятором
7. Корпус свечи снабжен одним или несколькими боковыми электродами 1. В
нижней части корпуса имеется резьба для ввертывания свечи в головку
цилиндра. Центральный электрод 9 сверху имеет резьбу, на которую
навертывают гайку 6 для крепления наконечника провода. Между головкой
цилиндра и корпусом свечи при ее ввертывании помещают металло-асбестовую
уплотнительную прокладку 3.
Иногда для удобства чистки и ремонта свечи делают разборными. Для
уплотнения изолятора между корпусом и прижимной гайкой 5 устанавливают
уплотнительные шайбы 2 и 4. Чаще встречаются неразборные свечи. Для
нормального искрообразования в свече зазор между ее электродами должен
быть в пределах 0,6-0,7 мм.
Свечи различают по диаметру резьбы нижней части корпуса: для двигателей
автомобилей <Москвич> и ЗИМ применяются свечи с диаметром резьбы 14 мм,
а для двигателя автомобиля М-20 <Победа> - 18 мм.
Кроме этого, имеет значение также и длина нарезной части свечи. При
установке свечи в головку цилиндра нижний край нарезной части свечи не
должен выходить за плоскость головки. В случае короткой нарезной части
электроды свечи расположатся в камере сгорания цилиндра выше, чем при
нормальной нарезной части, и рабочая смесь будет плохо воспламеняться.
При длиной нарезной части электроды свечи расположатся слишком низко и
свеча будет перегреваться. В этом случае возможно воспламенение смеси от
раскаленных электродов свечи, а не от искры (так называемое калильное
зажигание).
Свечи зажигания различаются также и по тепловой характеристике. В
некоторых двигателях с высокой степенью сжатия применяют так называемые
холодные свечи, конструкция которых рассчитана на малое восприятие тепла
и на интенсивный отвод его, а для двигателей с меньшей степенью сжатия -
так называемые горячие свечи.
Основные данные свечи можно определить по ее маркировке, .Так, например,
для двигателя автомобиля <Москвич> применяют свечи типа All У, где буква
А означает, что диаметр резьбы корпуса свечи - 14 мм, цифра 11 указывает
па длину нижнего конуса (юбочки) изолятора, буква У - начальная буква
названия материала изолятора свечи - уралит.
При свечах другого диаметра вместо буквы А ставят букву М при резьбе
диаметром 18 мм и букву Т - при диаметре 10 мм. 1
Для двигателя автомобиля М-20 <Победа> применяют свечи типа М12У, для
двигателя автомобиля ЗИМ - типа А15АГ.
