Схема і принцип дії батарейної системи запалювання

Мета роботи: Ознайомитися з призначенням та конструкцією системи запалення бензинових двигунів, вивчити принцип дії та класифікацію приладів системи.

Короткі відомості

Система запалення призначена для запалювання робочої суміші, стиснутої в циліндрах. Запалювання робочої суміші здійснюється в кінці такту стиску електричним розрядом іскрою, що проскакує між електродами свічки запалювання.

У карбюраторних двигунах вітчизняних автомобілів застосовують систему батарейного запалення.

На автомобілях застосовуються 3 типи систем запалення:

1) контактна;

2) контактно - транзисторна;

3) безконтактно транзисторна.

В систему батарейного запалення входить (рис. 1): свічки запалювання 1, «подавительные» резистори 2 та 5, бічні електроди кришки 3, ротор розподільника 4, кулачок переривника 6, контакти переривника 7 та 8, конденсатор 9, важіль переривника 10, зажим переривника 11, вторинна обмотка котушки запалювання 12, первинна обмотка котушки запалювання 13, котушка запалювання 14, замок запалювання та контакти замка запалювання 15, 16, 17, додатковий резистор 18, контакти тягового реле стартера 19, кришки розподільника 20.

Рисунок 1 – Схема системи запалюваннядвигуна«ЗІЛ»

ВК, ВКБ – зажими котушки запалювання; КЗ, СТ, АМ – зажими вимикача запалювання

Котушка запалювання (рис.2) складається із серцевини («сердечника») 15, набраної із окремих пластин електротехнічної сталі, ізольованих один від одного окалиною для зменшення вихрових струмів, які утворюються під час пульсації магнітного поля. На серцевину «надіта» ізоляційна трубка. На трубку намотана вторинна обмотка 13, зверху вторинної обмотки «надіта» котушка первинної обмотки 12, кінці якої розміщені в ізоляційні трубки 6 та під’єднані один до клеми 4, а другий – до клеми «ВК». Вторинна обмотка 13 одним кінцем з’єднується з кінцем первинної обмотки 12, а другим – з вихідною клемою 1 через провідник 9 та пружину 3, яка притискується до латунної вставки 19. Первинна обмотка зазвичай має 250 – 400 витків, а вторинна 19 – 26 тис. витків.

Рис. 2 Котушка запалювання

Для посилення магнітного потоку, який пронизує вторинну обмотку, зверху обмоток встановлюють кільцевий магнітопровід 10.

Всі деталі котушки розміщують в сталевий штампований корпус (кожух 8 та ізолюють від нього ізолятором 14). Кожух закривають карболітовою кришкою 2.

Всередину котушки заливають трансформаторне мастило, яке характеризується високими ізоляційними властивостями та набагато краще, ніж повітря, відводить тепло, що дозволяє збільшити кількість витків вторинної обмотки і тим самим забезпечує безперебійне запалювання на швидкохідних двигунах.

Послідовно із первинною обмоткою котушки з’єднано додатковий резистор – варіатор 16, який представляє собою спіраль із м’якого сталевого дроту та розміщений у керамічному ізоляторі 17, встановлений на скобі 7. Кінці додаткового резистора шинами 18 з’єднуються із клемами ВК та ВК-Б.

Переривник – розподільник. Цей прилад перериває в потрібний момент ланцюг струму низької напруги та розподіляє струм високої напруги по свічкам у відповідності з порядком роботи циліндрів двигуна, а також змінює кут випередження запалювання колінчатого вала та навантаження двигуна.

Переривник – розподільник складається із переривника струму низької напруги, розподільники високої напруги, відцентрового та вакуумного регуляторів випередження запалювання, октан – коректора та корпуса. Паралельно контактам переривника під’єднано конденсатор.

Розглянемо конструкцію на прикладі шести іскрового переривника – розподільника (рис. 3). У корпусі 25 (рис. 3,а) запресовані дві мідно – графітові втулки 31, які слугують підшипниками валика 29 привода кулачкової муфти 8 переривника, ротора 10 розподільника та відцентрового регулятора.

Переривник змонтовано на нерухомому диску 4, який встановлено на шарикопідшипнику 2, запресованому в отвір нерухомого диска 3, який прикріплено до корпусу 25. Диски 4 і з пов’язані між собою гнучким мідним дротом 5 для підвищення надійності з’єднання рухомого диска з «масою».

Рис. 3Переривник розподільник

а) загальна конструкція; б) вид зверху без кришкиі ротора; в) режими роботи вакуумного регулятора; г) октан – коректор; д) відцентровий регулятор

Конденсатор:

а) конструкція; б) обкладки конденсатора; в) умовне позначення

Рухомий контакт 18 на текстолітовій колодці 17 встановлено на вісь, яку закріплено на нерухомому диску 4, та ізольовано від «маси». Під дією пластинчатої пружини 16 рухомий контакт переривника притиснутий до нерухомого 19, який закріплено на кронштейні та з’єднано з «масою». Контакти виготовлено із вольфраму. Кронштейн разом із нерухомим контактом може бути повернутий гвинтом 37 (рис. 3) ексцентрика, за допомогою якого регулюють зазор муж контактами (0,35 – 0,45 мм). Зазор перевіряють плоским щупом та регулюють при повному розриві контактів.

Рухомий контакт 18 (рис. 3, а) через пружину 16 та дріт 5 з’єднано з ізольованою клемою 7 корпуса, до якої приєднується провід низької напруги від бічної клеми котушки запалювання.

Для змащення граней кулачкової муфти 8 та верхнього кінця валика є повстяні гноти («войлочные фитили») 9 і 6, а для змащення втулок – ковпачкова масельничка 28.

Паралельно контактам переривника підключено конденсатор 34. Одна із його об кладок з’єднана із «масою», а інша – з клемою 7 переривника – розподільника.

Розподільник складається із ротора 10 (рис.3, а) та кришки 11, яка укріплена пружинними засувками («пружинные защёлки») 15 на корпусі 25. До карболітового ротора 10 розподільника прикріплена латунна розносна пластина. Ротор встановлено у верхній частині кулачкової муфти 8, яка має лиску («зріз») для правильного взаємного розташування ротора та виступів кулачків.

Правильне розташування кришки відносно корпуса забезпечує штифт на корпусі, який входить у паз кришки.

У кришку вмонтовані, виготовлені із латуні центральний 14 і бічний 12 електроди (контакти). Знизу в отворі центрального електрода вставлено пружину, яка притискує вугільний контакт 13 до розносної пластини ротора. Вугільний контакт представляє собою подавлюючи резистор (8-14 кОм) та слугує для зменшення перешкод радіоприйому. На внутрішній поверхні кришки 11 розподільника є ребра, які перешкоджають витіку струму високої напруги на інші електроди. Між пластиною ротора та бічними електродами 12 необхідно забезпечити зазор 0,2 – 0,8 мм. Зверху в отворі центрального 15 та бічних 12 електродів встановлено пружинні проводи високої напруги.

Свічки запалювання (рис. 4) створюють іскровий розряд, який запалює стиснуту робочу суміш в циліндрах двигуна. Складається із сталевого корпуса 5 з різьбою та бічним електродом 1. У корпус завалькований ізолятор 7 з центральним електродом 11. Ізолятор виготовляють із ураліта, борокорунда або інших матеріалів.

Рис. 4 Свічка запалювання(а) та наконечник свічки (б)

Керамічні ізолятори характеризуються високою механічною та ізоляційною стійкістю при високих температурах. Електрод 11 свічки та центральний стрижень 8, який має накатку 6, виконані із нікеля – марганцевої або хромонікелевої сталі. Накатка 6 забезпечує стійке з’єднання із струмопровідним скло герметиком 4. Зазор між електродами 11 та 1 дорівнює 0,6 – 0,8 мм. У процесі роботи двигуна зазор збільшується в середньому на 0,015 мм на 1000 км пробігу автомобіля. Між корпусом 5 та ізолятором 7 встановлена ущільнююча металева прокладка 3. Провід високої напруги з вмонтованим резистором 10 кріпиться до стрижня 8 центрального електрода за допомогою пластмасового наконечника 9.

Відцентровий регулятор (рис. 5) служить для зміни кута випередження запалювання залежно від частоти обертання колінчастого вала двигуна. На провідному валику закріплена пластина з осями тягарців. Грузики пов'язані між собою пружинами. На кожному важки є штифт, що входить в прорізі пластини, укріпленої на втулці кулачка. Привід кулачка здійснюється від валика через вісь грузика. Зі збільшенням числа оборотів вантажі під дією відцентрових сил розходяться, штифти, рухаючись в пазах пластини, повертають її і пов'язаний з нею кулачок зсувається в бік обертання провідного валика. У результаті кулачок раніше розмикає контакти переривника і кут випередження запалювання збільшується.

Рис.5 Пристрій відцентрового регулятора

1 - кулачок, 2 - важок, 3 - пластина кулачка; 4 - провідний валик; 5 - штифт, 6 - пружина; 7 - вісь грузика.

Положеннягрузиков:I - на холостому ходу двигуна;II - при максимальнійчастотіобертання вала двигуна

Вакуумний регулятор (рис. 6) служить для зміни кута випередження запалювання залежно від навантаження двигуна.Вакуумний регулятор забезпечує також зниження витрати палива, особливо при роботі двигуна на малих і середніх навантаженнях.Вакуумний регулятор працює незалежно від відцентрового регулятора.

Вакуумний регулятор виконаний у вигляді камери, яка діафрагмою розділена на дві частини.

Одна частина трубопроводом з'єднана зі змішувальної камерою карбюратора, а інша з навколишнім середовищем.

У тій частині камери, яка з'єднана з карбюратором, встановлена спеціальна пружина, яка регулюється шайбами.

Діафрагма з'єднана тягою з рухомою пластиною переривника.

Рис. 6 Пристрій вакуумного регулятора

1 - кришка корпусу; 2 - регулювальна прокладка; 3 - ущільнювальна прокладка, 4 - штуцер кріплення трубки; 5 - трубка, 6 - пружина; 7 - діафрагма; 8 - корпус регулятора; 9-тяга, 10 - вісь тяги; 11-рухлива пластина переривника;

I-положеннядіафрагми вакуумного регулятора:

а - навантаження на двигунбільше, б - навантаженняменше

При великому відкритті дросельної заслінки вакуумний регулятор не працює.

Зі зменшенням відкриття дросельної заслінки розрядження в камері змішувача збільшується і від тиску зовнішнього повітря діафрагма прогинається, змушуючи переміщатися тягу. Ця тяга повертає рухому пластину переривника у бік, протилежний напряму обертання валика, тобто в бік більш раннього запалювання.

Для уточнення кута випередження запалювання залежно від якості застосовуваного палива (октанового числа) служить октан-коректор, розташований на корпусі розподільника (рис. 8).

Він складається з двох пластин: верхньої і нижньої. Верхня пластина закріплена на корпусі розподільника, а нижня - на блоці двигуна.

Закріплений на блоці двигуна розподільник можна повернути щодо валика за допомогою регулювальних гайок. На нижній пластині є ділення, а кінець верхньої пластини виконаний у вигляді стрілки. Кожне поділ шкали октан-коректора дорівнює 2 ° повороту колінчастого валу.

Всі три регулятори працюють незалежно один від одного. Зміна кута випередження запалювання, що здійснюється кожним регулятором, підсумовується.

Замок запалювання

Замок-вимикач запалювання і стартера (рис. 7) служить для включення і виключення системи запалювання, стартера, контрольно-вимірювальних приладів, радіо та інших приладів електроустаткування автомобіля, трактора. Він складається із замку і вимикача. Ключ 7, вставлений в барабан 6 замку, «утапливаем» замкові пластини 5, утримують від провертання барабан і пов'язаний з ним ротор 3. При повороті ключа рухливий контакт 9 сполучає між собою центральний затискач 10 (AM), який пов'язаний з джерелом живлення, і контакти 11, 12, 13, з'єднані відповідно з клемами ПР, КЗ і СТ.

Рис. 7 Вимикач запалювання і стартера; схема з’єднання клем

Ротор 3 та барабан 6 встановлені в корпусі 4, який з одного боку закритий карболітовою кришкою 1, з вивідними клемами, а з іншого боку - кріпить гайкою 8. У включеному і вимкненому положеннях ротор замку утримують фіксатори 2, кульки яких під дією пружини входять в трикутні пази корпусу.

Ротор вимикача може займати три положення. У першому положенні (ключ повернутий вправо) включені запалювання, радіоприймач і прилади. При подальшому повороті ключа вправо (друге положення) включаються запалювання, стартер, контрольно-вимірювальні прилади. У цьому положенні ключ необхідно утримувати рукою. Третє положення (поворот ключа ліворуч) відповідаєвключенню радіоприймача, магнітофона на стоянці.

Схема і принцип дії батарейної системи запалювання

Батарейна система запалювання складається (рис.8) з котушки запалювання 3, переривника-розподільника 5, іскрових свічок 4 і вимикача запалювання 1. Система запалювання отримує живлення від акумуляторної батареї 2 або генератора.

У системі батарейного запалювання є два ланцюга -

- Ланцюг низької напруги

- Ланцюг високої напруги.

У ланцюг низької напруги входять джерело струму, вимикач запалювання, первинна обмотка котушки запалювання з додатковим опором і переривник.

Ланцюг високої напруги складається з вторинної обмотки котушки запалювання, розподільника, проводів високої напруги, свічок запалювання.

Рис. 8 Схема батарейного запалювання

а - загальна;б - принципова.

1 - вимикач запалювання; 2 - акумуляторна батарея, 3 - котушка запалювання; 4 - свічки запалювання іскрові; 5 - переривник-розподільник; 6 - ротор; 7 - кулачок; 8 - контакти переривника; 9 - конденсатор; 10 - первинна обмотка, 11 - вторинна обмотка; 12 - контакти виключення додаткового резистора(встановлюються в реле стартера);

R _Д - додатковий резистор (варіатор);R _У - опір витоку (нагар) (у дужках зазначена нова маркування клем котушки запалювання).

При включеному замку запалювання і замкнутих контактах переривника струм від позитивної клеми акумуляторної батареї підечерез додатковий опір в первинну обмотку котушки запалювання, створюючи в ній магнітнеполе. Якщо контакти розімкнути, то магнітне поле зникне. Внаслідок цього у витках первинної і вторинної обмоток буде виникати ЕРС. Число витків у вторинній обмотці значно більше, ніж у первинній (12-18 тис.), тому в ній індуктується ЕРС близько 20000 В, що створює високу напругу на електродах запальною свічки. Під дією високої напруги між електродами свічки виникне іскровий розряд, запалюючий робочу суміш у циліндрі двигуна. Величина індуктуємої у вторинній обмотці ЕРС буде тим більше, чим більше величина струму в первинній обмотці в момент розмикання контактів переривника, чим більше коефіцієнт трансформації (відношення числа витків первинної обмотки до числа витків вторинної обмотки), чим більше швидкість розмикання контактів.

Струм високої напруги проходить за наступним шляхом: з вторинної обмотки через висновок ВН і «уголек» кришки розподільника на електрод ротора, звідки через іскровий проміжок 0,2-0,5 мм на один з електродів кришки розподільника і далі по дроту до центрального електроду запальною свічки.

Пробивна напруга не постійно і залежить від багатьох факторів. Основними з них є: величина зазору між електродами свічки, температура електродів свічки і горючої суміші, тиск і форма електродів. У двигуна, що працює на великих частотах обертання з повним навантаженням, пробивну напругу мінімальне (4-5 тис. В), а в режимах холостого пуску двигуна - воно максимально.

При пуску двигуна котушки запалювання харчуються від акумуляторної батареї, напруга якої знижений через споживання стартером великого струму. Для усунення цього явища в деяких котушках запалювання застосовується додатковий резистор.