Батарейная система зажигания

БАТАРЕЙНАЯ СИСТЕМА  ЗАЖИГАНИЯ

Как работает система батарейного зажигания?

Работает система батарейного  зажигания так. При включенном замке зажигания и замкнутых контактах и прерывателя ток низкого напряжения пойдет от «–» аккумуляторной батареи по массе на корпус прерывателя и по замкнутым контактам и на выводную клемму, изолированную от «массы», далее по проводу на зажим и в первичную обмотку катушки зажигания, где создаст магнитное поле и через дополнительное сопротивление по проводу на замок зажигания, амперметр, зажим «К3» тягового реле стартера и на «+» батареи. Во время вращения коленчатого вала грань кулачковой муфты, воздействуя на опорную пятку рычажка подвижного контакта, отводит его от неподвижного, то есть размыкает контакты, электрическая цепь прерывается, ток исчезает, а магнитносиловые линии первичной обмотки пересекают витки вторичной обмотки, индуктируя в них ток высокого напряжения. Образовавшийся ток высокого напряжения идет по проводу высокого напряжения на центральную клемму распределителя и на токоразносную пластину, установленную на кулачковой муфте и вращающуюся вместе с валом прерывателя. При вращении токоразносной пластины она поочередно подходит к неподвижным клеммам распределителя, между которыми имеется небольшой зазор. Ток проходит через неподвижную клемму распределителя и по проводу высокого напряжения на центральный электрод свечи, из центрального на боковой электрод, соединенный с массой, в виде искры, так как между электродами свечи есть зазор 0,6-0,9 мм (батарейная система зажигания) или 1,1-1,2 мм (контактно-транзисторная система зажигания).

Искра воспламеняет сжатую горючую  смесь в цилиндре двигателя. Далее  ток по «массе» поступает на «–», по поверхности электролита на «+» батареи, амперметр, замок зажигания, дополнительное сопротивление и в первичную обмотку катушки зажигания, а из нее во вторичную, так как обмотки соединены. Количество граней на кулачковой муфте соответствует количеству цилиндров двигателя, что обеспечивает получение искры в каждом цилиндре.

В батарейную систему  зажигания входят следующие приборы (рис. 1):

1. источники тока (батарея и генератор);
2. катушка зажигания;
3. прерыватель;
4. распределитель;
5. искровые зажигательные свечи;
6. включатель зажигания;
7. соединительные провода низкого и высокого напряжения.

Катушка зажигания

Катушка зажигания совместно  с прерывателем преобразует ток  низкого напряжения в ток высокого напряжения.

Она состоит из сердечника, набранного из отдельных пластин  трансформаторной стали, первичной 4 (рис. 58) и вторичной 5 обмоток, стального  кожуха и карболитовой крышки. Последовательно с первичной обмоткой включен вариатор 3 (добавочное сопротивление).

В момент размыкания контактами прерывателя первичной цепи во вторичной  обмотке катушки индуктируется  ток высокого напряжения, который  с увеличением оборотов двигателя  снижается.

Снижение тока высокого напряжения объясняется следующим: с увеличением  числа оборотов вала двигателя контакты прерывателя замыкают первичную  цепь на меньший отрезок времени  и ток в ней не успевает достичь  своего установившегося значения (в  момент замыкания контактов ЭДС  самоиндукции направлена против основного  тока и тормозит его нарастание); поэтому ток в первичной обмотке  катушки снижается, а следовательно, уменьшается и напряжение вторичной обмотки.

Вариатор (добавочное сопротивление) несколько улучшает характеристику и увеличивает диапазон оборотов бесперебойной работы системы зажигания. Он выполнен из мягкой стали и в  зависимости от температуры меняет свое сопротивление.

 
Рис. 1. Схема системы зажигания: 1 - включатель зажигания; 2 - катушка зажигания; 3 - вариатор; 4 - первичная обмотка катушки зажигания; 5 - вторичная обмотка катушки зажигания; 6 - распределитель; 7 и 11 - подавительные сопротивления; 8 - прерыватель; 9 - конденсатор; 10 - искровая зажигательная свеча; 12 - генератор; 13 - включатель стартера; 14 - аккумуляторная батарея; 15 - реле-регулятор.

При малых оборотах коленчатого  вала двигателя, так как контакты прерывателя долгое время остаются замкнутыми, ток в первичной цепи зажигания возрастает и вариатор, сильно нагреваясь, повышает сопротивление  цепи. Этим ограничивается величина тока в первичной цепи, а следовательно, и нагрев катушки.

При увеличении числа оборотов коленчатого вала двигатели ток  в первичной цепи понижается; следовательно, вариатор нагревается меньше и сопротивление  его уменьшается. При этом ток  в первичной обмотке катушки  зажигания, а следовательно, и напряжение во вторичной обмотке не будут резко снижаться.

При запуске двигателя  стартером вариатор через включатель 13 стартера закорачивается; этим достигается уменьшение сопротивления первичной цепи и повышение напряжения во вторичной.

Прерыватель-распределитель

Прерыватель-распределитель замыкает и размыкает первичную  цепь и распределяет ток высокого напряжения по искровым зажигательным  свечам в соответствии с порядком работы двигателя.

Он состоит из прерывателя, распределителя тока высокого напряжения, центробежного и вакуумного регуляторов  опережения зажигания и приспособления для ручной регулировки опережения зажигания (октан-корректора).

Наиболее ответственные  детали в прерывателе - контакты и  рычажок с пружиной.

Зазор между контактами должен быть 0,35 - 0,45 мм, так как иначе нарушится  нормальная работа двигателя. При увеличении зазора уменьшается время, в течение  которого контакты замкнуты, а следовательно, уменьшается ток в первичной цепи и напряжение во вторичной. При уменьшении зазора увеличивается искрение между контактами при их размыкании; в результате ток в первичной обмотке убывает медленно и напряжение во вторичной обмотке катушки снижается.

Конденсатор

Конденсатор повышает напряжение во вторичной обмотке катушки и устраняет искрение между контактами прерывателя при их размыкании. Он включается параллельно контактам прерывателя.

При размыкании контактов  прерывателя в первичной обмотке  индуктируется ток самоиндукции, который направлен в сторону  основного тока. Ток самоиндукции, ЭДС которого равна 300 - 350 в, вызывает искрение между контактами и тем самым задерживает исчезновение первичного тока и магнитного поля, созданного этим током. При наличии же конденсатора токи самоиндукции при размыкании контактов устремляются в обкладки конденсатора и заряжают его.

После заряда конденсатор  начинает разряжаться через первичную  обмотку в направлении, обратном основному току. Этот импульс тока и ускоряет исчезновение магнитного поля катушки, вследствие чего напряжение во вторичной обмотке увеличивается.

Емкость автомобильных конденсаторов  должна быть 0,19 - 0,25 микрофарады. Если емкость  конденсатора велика, он заряжается долго, медленно разряжается и напряжение во вторичной обмотке снижается. Если емкость конденсатора недостаточна, то между контактами прерывателя  наблюдается искрение и напряжение во вторичной обмотке также не достигнет полной величины.

Искровые зажигательные  свечи

Искровые зажигательные  свечи предназначены для зажигания  рабочей смеси в цилиндрах  двигателя при помощи искрового  разряда между электродами свечи. На современных двигателях устанавливаются  свечи неразборной конструкции.

Свечи в процессе работы подвергаются высокому давлению, переменному  нагреву и находятся под воздействием высокого напряжения.

Наиболее ответственная  деталь свечи - изолятор, который должен обладать высокой механической и  электрической прочностью.

Для нормальной работы свечи  температура нижней части ее изолятора (юбочки) должна быть 400 - 500°. Эта температура  называется температурой самоочищения свечи. Если температура будет ниже, то свеча покроется нагаром вследствие неполного сгорания попадающего на свечу масла. В случае повышения температуры до 800° возникнет калильное зажигание, т. е. воспламенение рабочей смеси от соприкосновения с накаленным изолятором.

Нормальная температура  юбочки изолятора будет в том  случае, если отводимое свечой тепло  будет соответствовать количеству подводимого тепла.

Теплоотдача свечи зависит  от длины юбочки изолятора: чем она  короче, тем теплоотдача больше, и наоборот, чем юбочка длиннее, тем  теплоотдача происходит медленнее. Свечи с короткой юбочкой изолятора  называют "холодными", а свечи с длинной юбочкой - "горячими". "Холодные" свечи следует применять на двигателях с высоким тепловым режимом, а "горячие" - на двигателях с низким тепловым режимом.

Маркировка искровых зажигательных  свечей определяется ГОСТ 2043 - 54 и обозначает: первая буква - диаметр резьбы ввертной части корпуса (М-18 мм, А-14 мм и Т-10 мм); следующие за ней цифры - длину нижней конической части (юбочки) изолятора в миллиметрах; буква, следующая за цифра-Ми, -материал изолятора (Г -глинозем, У - уралит, К - кристаллокорунд). Например, М12У - это свеча, имеющая нарезную часть диаметром 18 мм, юбочку длиной 12 мм и изолятор из уралита; А14К - свеча, имеющая нарезную часть диаметром 14 мм, юбочку длиной 14 мм и изолятор из кристаллокорунда.

Длина ввертной части корпуса определяется ГОСТ: для диаметра 10 мм - 7 мм, для диаметра 14 мм - 11 мм и для диаметра 18 мм - 12 и 20 мм.

Регулирование опережения зажигания

Рабочая смесь в цилиндрах  двигателя сгорает не мгновенно, а в течение некоторого времени. Поэтому для получения максимальной мощности и экономичности двигателя  подавать искру в его цилиндры следует до прихода поршня в в. м. т., т. е. с некоторым опережением.

Угол опережения зажигания  зависит от числа оборотов двигателя. С увеличением числа оборотов вала двигателя угол опережения надо увеличивать, так как время, приходящееся на каждый такт рабочего процесса, уменьшается, а период задержки воспламенения  смеси почти не изменяется. При  уменьшении числа оборотов вала двигателя  угол опережения зажигания необходимо уменьшать.

 
Рис. 2. Центробежный регулятор: 1 и 5 - пружины грузиков; 2 и 10 - пальцы грузиков; 3 и 9 - грузики; 4 и 11 - штифты; 6 - втулка; 7 - кулачок; 8 – траверса.

Автоматически угол опережения зажигания в зависимости от числа  оборотов регулируется центробежным регулятором. При увеличении числа оборотов грузики, установленные на штифтах, под действием центробежных сил раздвигаются и через траверсу, в прорези которой входят пальцы грузиков, поворачивают втулку с кулачком по направлению вращения кулачка; размыкание контактов при этом происходит раньше, т. е. угол опережения увеличивается.

При уменьшении числа оборотов грузики под действием пружин 1 и 5 возвращаются в исходное положение, поворачивая втулку с кулачком в  сторону, противоположную вращению кулачка; угол опережения уменьшается.

Кроме того, угол опережения зажигания зависит от нагрузки на двигатель (степени открытия дроссельной  заслонки).

С уменьшением открытия дроссельной  заслонки ухудшаются наполнение цилиндров  и очистка их от отработавших газов; рабочая смесь больше разбавляется остаточными газами и скорость ее сгорания уменьшается; следовательно, угол опережения необходимо увеличить.

При открытии дроссельной  заслонки угол опережения необхо-димо уменьшить.

Угол опережения зажигания  в зависимости от нагрузки автоматически  регулируется вакуумным регулятором, который состоит из корпуса 1 с крышкой, диафрагмы, соединенной тягой 6 с подвижным диском 8 прерывателя, и пружины. Полость крышки соединена со смесительной камерой 3 карбюратора, а полость корпуса - с атмосферой. Подвижной диск прерывателя установлен на шарикоподшипнике.

 
Рис. 3. Вакуумный регулятор: 1 - корпус регулятора; 2 - диафрагма; 3 - смесительная камера карбюратора; 4 - пружина; 5 - крышка; 6 - тяга; 7 - октан-корректор; 8 - подвижной диск прерывателя; 9 – кулачок.

При прикрытии дроссельной  заслонки (уменьшение нагрузки) разрежение в полости крышки увеличивается; диафрагма прогибается, сжимая пружину, и через тягу 6 поворачивает диск 8 прерывателя в сторону, противоположную  вращению кулачка 9; угол опережения зажигания  при этом увеличивается.

Наоборот, при открытии дроссельной  заслонки разрежение в полости крышки 5 уменьшается и диафрагма под  действием пружины прогибается  в противоположную сторону; угол опережения зажигания уменьшается.

Для установки зажигания  в зависимости от сорта горючего прерыватели-распределители снабжены октан-корректором 7. С увеличением октанового числа горючего угол опережения следует увеличивать, а с уменьшением октанового числа - уменьшать.

Установка зажигания

Зажигание устанавливается  в такой последовательности: - проверить  и в случае необходимости отрегулировать зазор между контактами прерывателя;

- установить поршень первого  цилиндра в в. м. т. в конце такта сжатия;

- отсоединить трубку от  вакуумного регулятора опережения  зажигания;

- вращением гаек установить  шкалу октан-корректора на нулевое  деление;

- повернуть корпус прерывателя-распределителя  против направления вращения  валика до начала размыкания  контактов прерывателя; для более  точного определения момента  начала размыкания контактов  пользуются переносной или подкапотной  лампой, подключая ее параллельно  контактам прерывателя; при пользовании  подкапотной лампой провод ее  присоединить к изолированной  клемме прерывателя и включить  зажигание; в момент начала  размыкания контактов прерывателя  лампа загорится;

- закрепить корпус, присоединить  трубку вакуумного регулятора, поставить  на место ротор, крышку распределителя  и присоединить провода высокого  напряжения к свечам в порядке  работы двигателя.

Чтобы проверить установку  зажигания, надо при движении автомобиля на прямой передаче на ровном участке  дороги со скоростью 20 - 25 км/час (для легковых автомобилей - 30 - 40 км/час) резко нажать до отказа на педаль управления дроссельной заслонкой. Если зажигание установлено правильно, то при увеличении скорости грузового автомобиля до 50 км/час (для легкового - до 80 км/час) работа двигателя должна сопровождаться легким кратковременным детонационным стуком. Если в двигателе при этом прослушиваются сильные дробные металлические стуки, то, вращая гайки октан-корректора, уменьшить угол опережения зажигания; при полном отсутствии стуков угол опережения зажигания увеличить.

Обслуживание  системы зажигания

При ежедневном обслуживании удалить пыль и грязь с приборов и проводов и проверить надежность их крепления. При техническом обслуживании № 1 следует:

- проверить состояние  контактов прерывателя и зазор  между ними; загрязненные контакты  промыть бензином и протереть;  при сильном окислении зачистить  контакты плоским надфилем и  удалить металлическую пыль продувкой  сжатым воздухом;

- смазать валик прерывателя-распределителя, повернув крышку колпачковой масленки на один - два оборота;

- залить одну каплю  масла, применяемого для двигателя,  в ось рычажка прерывателя,  три - четыре капли во втулку  кулачка и одну - две капли в  фильц кулачка.

При техническом обслуживании № 2 выполнить работы, проводимые при  техническом обслуживании № 1, и, кроме  того:

- проверить состояние  искровых зажигательных свечей; при необходимости удалить нагар  и отрегулировать зазор между  электродами; зазор проверяется  круглым щупом и регулируется  подгибанием бокового электрода;  проверить свечу под давлением  на бесперебойное искрообразование  на приборе проверки и о'чистки свечей;

- снять прерыватель-распределитель  и слить конденсат из полости  вакуумного регулятора;

- проверить натяжение  пружины рычажка прерывателя;  оно должно равняться 400 - 600 г;

- проверить состояние  электродов токораспределителя  и в случае их окисления  зачистить стеклянной бумагой;

- проверить систему зажигания  и отдельные ее приборы универсальным  прибором для проверки электрооборудования.

Работу системы зажигания  в целом проверяют по интенсивности  и бесперебойности искрообразования. Для проверки подключить прибор согласно схеме, приведенной на рис. 61, а, и  установить искровой промежуток на приборе 7 мм. Запустить двигатель и подсоединить провод ВН прибора поочередно ко всем свечам двигателя; при нажатой кнопке вибратора через разрядник должна проскакивать искра. Если искрообразование неинтенсивное или с перебоями, значит, в системе зажигания имеются  неисправности и необходимо проверить  отдельные ее элементы.

Для проверки состояния контактов  прерывателя прибор подключают согласно схеме. Проворачивая вал двигателя, замкнуть контакты прерывателя и нажатием кнопки включить вольтметр на предел 0 - 3 в. Показания вольтметра должны находиться в пределах красной полосы у нуля шкалы. В противном случае контакты надо зачистить и отрегулировать или заменить.

Для проверки зазора между  контактами по углу замкнутого состояния  контактов подключить прибор и с помощью потенциометра установить стрелку указателя угла замкнутого состояния на линию "Установка стрелки". Запустить двигатель и проверить на различных оборотах показания прибора, которые должны соответствовать: для четырехцилиндровых двигателей -42 - 46°; для шестицилиндровых -35 - 39°; для восьмицилиндровых - 27 - 33°.

Если угол замкнутого состояния  больше нормы, зазор между контактами следует увеличить, и наоборот.

Для проверки состояния конденсатора подключить прибор, как показано на рис. 61, г, и, нажав на кнопку вибратора, следить за неоновой лампой. Исправный  конденсатор вызывает вспышки неоновой лампы с промежутками 8 - 10 сек; конденсатор, имеющий небольшую утечку, - с  промежутками 3 - 5 сек. Неисправный конденсатор  вызывает непрерывное свечение; такой  конденсатор следует заменить.

 
Рис. 4. Схема включения прибора при проверке системы зажигания: а - проверка работы системы зажигания в целом; б - проверка состояния контактов прерывателя; в - проверка угла замкнутого, состояния контактов; г - проверка состояния конденсатора; д - проверка катушки зажигания.

Для проверки катушки зажигания, отъединив от нее все провода  низкого и высокого напряжения, подключить прибор, установить на разряднике искровой промежуток 7 мм и нажать на кнопку вибратора; при этом должно наблюдаться бесперебойное искрообразование. Если имеют место перебои, катушка неисправна.

При отсутствии прибора проверить  исправность системы зажигания  и определить неисправный прибор или участок цепи можно простейшими  способами.

Например, если двигатель  не запускается, то прежде всего проверить, подводится ли ток к искровым зажигательным свечам. Для этого снять провод со свечи и поднести его наконечник к массе на расстояние 6 - 7 мм; затем включить зажигание и провернуть коленчатый вал двигателя, наблюдая за проскакиванием искры. Если искра отсутствует, снять центральный провод с крышки распределителя и также поднести к массе, вращая при этом коленчатый вал.

Отсутствие искры указывает  на неисправность в цепи зажигания.

Для обнаружения неисправности  включить зажигание и медленно вращать  вал двигателя, наблюдая за показаниями  амперметра. При этом возможны три  варианта:

1. Стрелка амперметра  стоит на нулевом делении и  не колеблется, значит, в первичной  цепи имеется обрыв или плохой  контакт.

Место обрыва отыскивают переносной лампочкой, для чего один ее провод присоединяют к массе, а другой - к клемме прерывателя (при этом контакты прерывателя должны быть разомкнуты, а зажигание включено). Если лампочка загорается, то обрыв внутри прерывателя, а если не загорается - обрыв следует  искать в направлении к источнику тока. Для этого переносить провод лампочки с клеммы прерывателя поочередно на клеммы Р, ВК, ВК-Б катушки зажигания, клеммы включателя зажигания, амперметра. Загорание лампочки при касании ее провода к одной из клемм говорит о том, что на участке перед данной клеммой имеется обрыв.

Допустим, лампочка при касании  к клеммам Р и ВК катушки зажигания не горит, а при касании к клемме ВК-Б загорается; значит, обрыв в вариаторе.

2. Стрелка амперметра  показывает разряд (3 - 4 а) и не  колеблется; значит, замыкание в  первичной цепи на массу.

Для обнаружения места  замыкания разомкнуть контакты прерывателя  и отъединить провод от его клеммы. Если при этом стрелка амперметра встанет на нулевое деление, значит, замыкание в прерывателе или  пробит конденсатор. Если же стрелка  амперметра будет по-прежнему показывать разряд, замыкание следует искать в проводе между прерывателем и катушкой зажигания или в  проводе, идущем от клеммы ВК к включателю стартера.

3. Стрелка амперметра  колеблется; значит, первичная цепь  исправна, неисправность во вторичной  цепи или в конденсаторе.

При этом следует очистить ротор и крышку распределителя от влаги и грязи и тщательно  проверить их, так как влага  и незаметные трещины вызывают замыкание  тока высокого напряжения на массу.

Недостатки батарейной системы зажигания

В батарейной системе зажигания  через контакты прерывателя протекает  ток большой силы, необходимый  для создания магнитного поля в первичной  обмотке катушки зажигания. Однако такой ток вызывает быстрое окисление (подгорание) и износ контактов. Окислившиеся контакты, повышают сопротивление первичной цепи, а перенос металла с подвижного контакта на неподвижный вызывает образование выступа (бугорка) на неподвижном контакте и впадины на подвижном. Зазор между контактами увеличивается, сила тока в первичной цепи снижается, вызывая уменьшение напряжения во вторичной цепи. Кроме того, увеличивается угол опережения зажигания. Поэтому затрудняется пуск и снижается мощность и экономичность двигателя. С увеличением частоты вращения коленчатого вала резко снижается сила тока низкого напряжения из-за непродолжительности нахождения контактов в замкнутом состоянии, в результате чего уменьшается напряжение во вторичной цепи, что вызывает перебои в зажигании горючей смеси в цилиндрах двигателя.

Указанных недостатков лишена транзисторная  система зажигания, которая может  быть контактной и бесконтактной. Особенность  контактно-транзисторной системы  зажигания состоит в том, что  в ней через контакты прерывателя  проходит только ток управления транзистором, величина которого всего 0,3-0,8 А, но не проходит рабочий ток низкого напряжения, величина которого достигает 8 А, что исключает окисление (подгорание) контактов, повышает надежность работы системы зажигания. В транзисторной системе зажигания напряжение во вторичной цепи на 25-30% больше по сравнению с батарейной системой зажигания, что позволяет увеличить зазор между электродами свечей до 1,2 мм и получить более длинную искру, входящую в соприкосновение с горючей смесью, что способствует более быстрому и полному сгоранию даже обедненной смеси. В результате облегчается пуск, улучшается приемистость и экономичность работы двигателя. Контакты прерывателя служат более продолжительное время.