Пусковая катушка

Для получения тока высокого напряжения при запуске двигателя применяется пусковая катушка. Пусковая катушка удобна в обращении и дает в секунду 120—200 искр большой интенсивности. Пусковая катушка не является источником тока, а представляет собой трансформатор, который преобразует постоянный электрический ток низкого напряжения в пульсирующий ток высокого напряжения (15 000—18 000 в). В качестве источника постоянного тока низкого напряжения, питающего пусковую катушку, используется обычный самолетный аккумулятор напряжением не ниже 24 В, включаемый в первичную обмотку пусковой катушки.

Пусковая катушка (рис. 5.21) состоит из двух основных частей — трансформатора и вибратора, смонтированных в одном корпусе 1.

Трансформатор пусковой катушки по своему устройству аналогичен трансформатору магнето. Он имеет железный сердечник 7, набранный из отдельных изолированных друг от друга проволочек (с целью уменьшения вредного действия кольцевых токов). На сердечник намотаны первичная обмотка, конденсатор и вторичная обмотка.

Первичная обмотка состоит из 250 витков медного эмалированного провода диаметром около 0,7 мм. Один конец ее через зажим 13 соединен с пружинным контактом 5 вибратора, а другой — зажимом 12 с внешним проводом, соединенным с клеммой «+» аккумулятора.

Конденсатор 11 ленточного типа имеет то же назначение, что и в магнето. Он включен параллельно первичной обмотке и вибратору.

Вторичная обмотка из медного эмалированного провода диаметром 0,09 мм имеет 9000 витков. Один конец ее 10 соединен с пластиной 9, замыкающейся на корпус 1 (массу), а другой конец — с выводом 8, по которому ток высокого напряжения из обмотки отводится на зажим П распределителя 14 магнето.

Трансформатор залит в карболитовый изоляционный корпус 6 так, что конец сердечника 7, обращенный в сторону вибратора, выступает наружу.

Вибратор представляет собой автоматический электромагнитный прерыватель первичной цепи. Один его контакт 5 укреплен на плоской пружине, что обеспечивает вибрацию его при работе катушки, а другой контакт — на винте 4, ввернутом в неподвижную латунную пластину 2 (основание). Винтом 4 производится регулировка зазора между контактами вибратора с таким расчетом, чтобы сила тока в первичной обмотке была равна 1,4—1,5 а при напряжении на зажимах аккумулятора 24 В. Такая регулировка катушки обеспечивает наивыгоднейший момент размыкания контактов вибратора. В пластину 2 ввернут болт 3. К нему прикреплен провод, второй конец которого присоединен к зажиму «—» аккумулятора.

При необходимости получить от катушки ток высокого напряжения включают общий сетевой выключатель, нажимают на кнопку пусковой катушки и тем самым замыкают первичную цепь. Электрический ток от зажима «+» аккумулятора проходит через зажим 12, витки первичной обмотки и зажим 13 на контакт 5 вибратора, откуда по винту 4 и латунной пластине 2 — во внешний провод, по которому возвращается через кнопку пусковой катушки, предохранитель и общий сетевой выключатель на зажим «—» аккумулятора.

Магнитное поле, созданное током в первичной обмотке, намагничивает сердечник катушки, вследствие чего пружина контакта 5 притягивается к сердечнику, размыкая первичную цепь. Магнитный поток в катушке падает, и пружина с контактом отходит от сердечника, замыкая первичную цепь. Процесс повторяется до тех пор, пока кнопка пусковой катушки удерживается в нажатом положении.

При замыкании и размыкании первичной цепи магнитное поле будет то возникать, то исчезать. Магнитные линии поля первичной обмотки будут пересекать вторичную обмотку, вследствие чего в ней будет индуктироваться пульсирующий ток высокого напряжения, интенсивность которого повышается наличием конденсатора.

Ток высокого напряжения по выводу S и внешнему проводу подводится к пусковому электроду распределителя 14. От пускового электрода ток проходит через медное кольцо на пусковой электрод бегунка 15 и далее через пусковой электрод распределителя и внешние провода к свечам. Ток высокого напряжения, пройдя через искровой зазор свечи, поступает на массу двигателя, а затем через корпус / пусковой катушки и пластину 9 на вторичную обмотку 10.

При запуске двигателя пусковая катушка включается в работу после того, как винт сделает 1—2 оборота. Длительное нажатие на кнопку (более 10—12 секунд без перерыва) недопустимо, так как вследствие высокого напряжения тока возможно пробитие изоляции вторичной обмотки и образование короткого замыкания, отчего катушка сгорит.

Проводка системы зажигания, свечи зажигания

Свеча является разрядником тока высокого напряжения, обеспечивающим получение искры для зажигания сжатой топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя. Свеча ввёртывается в головку цилиндра и включается последовательно в цепь высокого напряжения магнето.

Условия работы свечи чрезвычайно тяжелые, так как она должна безотказно действовать при напряжении 10 000—12 000 в, подвергаясь воздействию резко изменяющихся давлений и температуры газов, которая колеблется от 80—100° С при впуске до 2300—2500° С в период вспышки смеси.

Конструкция свечи для обеспечения ее бесперебойной работы должна удовлетворять следующим требованиям: быть достаточно прочной и герметичной, обладать высокими изоляционными свойствами, быть стойкой против газовой коррозии и обгорания электродов, противостоять нагарообразованию и отложению копоти на электродах и изоляторе.

Кроме того, рабочие температуры свечи на всех режимах должны находиться в определенных пределах.

Авиационная свеча со слюдяной изоляцией состоит из трех основных частей (рис. 5.22): корпуса, изолятора и экрана.

Корпус 5 стальной, в нижней части имеет наружную резьбу для ввертывания свечи в цилиндр двигателя, а в верхней части — внутреннюю резьбу для установки экрана 14 и крепления изолятора. В расточку нижней части корпуса вставляются и припаиваются боковые электроды 2 из жароупорной стали. Для ввертывания свечи в цилиндр корпус имеет наружный шестигранник (под ключ).

Изолятор состоит из стержня 4, ниппеля 8 и набранных из слюдяных шайб нижнего конуса 3 и верхнего цилиндра П.

К нижнему торцу стержня 4 приварен центральный электрод 1 из нержавеющей стали. На стержень 4 надета изоляционная трубка 10, свернутая из слюдяных листов. Поверх трубки (внизу) надеты слюдяные шайбы, образующие нижний конус изолятора 3. Выше нижнего конуса изолятора ставится ниппель 8. Для уплотнения ниппеля 8 ставится медная конусная втулка 7, которую обжимает стальная конусная втулка 9, запрессованная в ниппель. Для большей герметичности под втулку 9 кладется специальная мастика. Слюдяные шайбы, надетые на изоляционную трубку 10, образуют верхний цилиндр 11 изолятор, а стальная шайба 12 и развальцованный верхний конец стержня 4 представляют собой контактную головку.

Собранный изолятор вставляется в корпус свечи и закрепляется в нем затяжкой экрана 14; предварительно под ниппель 8 кладется медная прокладка 6.

Экран 14 стальной, имеет внутри изоляционную трубку 13, свернутую из слюдяных листов. Для предохранения изоляции от повреждения в верхней части экрана завальцован латунный обод. В нижней части экрана имеется шестигранник для ключа и резьба для соединения экрана с корпусом 5. Резьба в верхней части экрана служит для присоединения угольника свечи.

Для соединения провода, идущего от магнето, со свечой служат угольник и контактное устройство. В это устройство входят следующие детали: контактная пружина 15, втулка из пластмассы 16, резиновая шайба 17, текстолитовая шайба 18, гайка угольника 19, угольник 20, коническая резиновая шайба 21, футорка 22 и гайка 23 экрана провода.

Для нормальной работы свечи необходимо, чтобы температура электродов была в пределах 550 ÷ 650° С. При этой температуре замасливания свечи не происходит, так как масло, попадающее на электроды и нижнюю часть изолятора, сгорает (происходит так называемое самоочищение свечи).

Температура нижней части изолятора и центрального электрода зависит от теплопроводности материала и длины конуса изолятора, от массивности центрального электрода и его длины: чем длиннее конус изолятора, тем медленнее он охлаждается и тем выше его температура.

По своей тепловой характеристике свечи подразделяются на «горячие», «средние» и «холодные».

Свечи подбираются для каждого типа двигателя в зависимости от его степени сжатия ε, числа оборотов в минуту n и наддува P_K.

Одна и та же свеча, установленная на двигателях с различным тепловым режимом работы, в одном случае будет перегреваться, в другом случае — излишне охлаждаться.

Для двигателя с наддувом, большим числом оборотов и высокой степенью сжатия необходима «холодная» свеча и, наоборот, для двигателя без наддува, с малым числом оборотов и небольшой степенью сжатия (например, двигатель М−11) необходима «горячая» свеча. Применение свечей не по назначению может дать при слишком «горячей» свече калильное зажигание, т. е. зажигание смеси от ее раскаленных электродов, а не от электрической искры.

В случае же постановки на двигатель «холодной» свечи происходит замасливание ее электродов и отказ в работе.

Работа свечи заключается в следующем. От магнето ток высокого напряжения по проводу подводится к свече цилиндра. Пройдя контактное устройство угольника и центральный стержень изолятора свечи, ток попадает на центральный электрод 1 (см. рис. 5.22). С центрального электрода свечи ток через воздушный зазор (равный 0,25÷0,35 мм) попадает на боковые электроды, в результате чего между электродами проскакивает искра, способная воспламенить топливовоздушную смесь.

При работе двигателя зазоры между электродами свечи постепенно возрастают вследствие так называемой эрозии (разъедания электродов). Увеличение зазоров ведет к возрастанию пробивного напряжения и к снижению высотности зажигания (о высотности зажигания см. ниже).

Поэтому при эксплуатации свечей необходимо периодически проверять величину зазора.

В некоторых свечах, применяемых на мощных двигателях с большим наддувом, на центральный стержень надевается медная трубка, улучшающая теплоотвод от нижней части свечи к верхней, или же центральный стержень делают полым и затем заполняют веществом с высокой теплопроводностью.

Очень важную роль в свечах играют изоляторы. Нарушение изоляции выводит свечу из строя. Изоляторы должны обладать высокими изоляционными свойствами, причем свойства эти должны сохраняться при высоких температурах, в условиях которых работают свечи.

Исключительно тяжелые температурные условия работы свечей делают их одним из наиболее ненадежных элементов авиационного двигателя. Одним из средств увеличения надежности работы свечи является замена слюдяной изоляции керамической.

Керамическая изоляция более жаростойка и теплопроводна и обеспечивает лучшее охлаждение центрального электрода. На рис. 5.23 показана свеча с керамической изоляцией. Свеча неразъемная и состоит из корпуса 1 и центрального электрода 2, имеющих керамическую изоляцию 3. Уплотнение центрального электрода 2 и керамических изоляторов 3 осуществляется при помощи специального цементного раствора 4, силиманита 5 и асбестовых прокладок 6.

Керамические изоляторы 3 закреплены в корпусе 1 развальцовкой его верхнего торца, зажимающего изоляторы.

Основным недостатком свечей с керамической изоляцией является большая сложность их изготовления и хрупкость керамики, вследствие чего они плохо переносят сотрясения и удары.