Классическая система зажигания

Классическая система батарейного зажигания с одной катушкой и многоискровым механическим распределителем до сих пор широко распространена на находящихся в эксплуатации автомобилях.

Главным достоинством этой системы является ее простота, обеспечиваемая двойной функцией механизма распределителя: прерывание цепи постоянного тока для генерирования высокого напряжения и синхронное распределение высокого напряжения по цилиндрам двигателя.

На рис. 3 представлена принципиальная схема классической (батарейной) системы зажигания.

Схема состоит из следующих элементов:

- источника тока - аккумуляторной батареи 1;

- катушки зажигания (индукционной катушки) 2, которая преобразует токи низкого напряжения в токи высокого напряжения. Между первичной и вторичной обмотками катушки зажигания имеет место автотрансформаторная связь;

Рис. 3 - Принципиальная схема классической системы зажигания

- прерывателя 3, содержащего рычажок 4 с подушечкой 5 из текстолита, поворачивающийся около оси;

- контактов прерывателя 6. Неподвижный контакт прерывателя присоединен к "массе", подвижной контакт укреплен на конце рычажка. Если подушечка не касается кулачка, контакты замкнуты под действием пружины. Когда подушечка находит на грань кулачка, контакты размыкаются. Прерыватель управляет размыканием и замыканием контактов и, соответственно, моментом подачи искры;

- кулачка 7, имеющего число граней, равное числу цилиндров;

- конденсатора первичной цепи 8 (С1), подключенного параллельно контактам 6, который является составным элементом колебательного контура в первичной цепи после размыкания контактов;

- распределителя 9, включающего в себя бегунок 10, крышку 11, на которой расположены неподвижные боковые электроды 12 (число которых равно числу цилиндров двигателя) и неподвижный центральный электрод, который подключается через высоковольтный провод к катушке зажигания. Боковые электроды через высоковольтные провода соединяются с соответствующими свечами зажигания. Высокое напряжение к бегунку 10 подается через центральный электрод с помощью скользящего угольного контакта. На бегунке имеется электрод 13, который отделен воздушным зазором от боковых электродов 12. Бегунок 10 распределителя и кулачок 7 прерывателя находятся на одном валу, который приводится во вращение зубчатой передачей от распределительного вала двигателя с частотой вдвое меньшей частоты вращения коленчатого вала. Прерыватель и распределитель расположены в одном аппарате, называемом распределителем зажигания;

- свечей зажигания 15, число которых равно числу цилиндров двигателя;

- выключателя зажигания 16;

- добавочного резистора 17 (Rд), который уменьшает тепловые потери в катушке зажигания, дает возможность усилить зажигание (при пуске двигателя Rд шунтируется контактами реле 18 (одновременно с включением стартера). Добавочный резистор изготовляют из нихрома или константана и наматывают на керамический изолятор.

Принцип работы классической системы батарейного зажигания состоит в следующем. При вращении кулачка 7 контакты 6 попеременно замыкаются и размыкаются. После замыкания контактов (в случае замкнутого выключателя зажигания 16) через первичную обмотку катушки зажигания 2протекает ток, нарастая от нуля до определенного значения (тока разрыва) за данное время замкнутого состояния контактов. При малых частотах вращения валика 14 распределителя 9 ток может нарастать до установившегося значения, определенного напряжением аккумуляторной батареи и омическим сопротивлением первичной цепи (установившийся ток). Протекание первичного тока вызывает образование магнитного потока, сцепленного с витками первичной и вторичной обмоток катушки зажигания 2, и накопление электромагнитной энергии.

После размыкания контактов прерывателя, как в первичной, так и во вторичной обмотке индуцируется ЭДС самоиндукции. Согласно закону индукции вторичное напряжение тем больше, чем быстрее исчезает магнитный поток, созданный током первичной обмотки, больше первичный ток в момент разрыва и больше число витков во вторичной обмотке. В результате переходного процесса во вторичной обмотке возникает высокое напряжение, достигающее 15 - 20 кВ. В первичной обмотке также индуцируется ЭДС самоиндукции, достигающая 200 - 400 В, направленная в ту же сторону, что и первичный ток, и стремящаяся задержать его исчезновение. При отсутствии конденсатора 8 ЭДС самоиндукции вызывает образование между контактами прерывателя во время их размыкания сильной искры или, точнее, дуги. При наличии конденсатора 8 ЭДС самоиндукции создает ток, заряжающий конденсатор. В следующий период времени конденсатор разряжается через первичную обмотку катушки и аккумуляторную батарею. Таким о6разом, конденсатор 8 практически устраняет искрообразование в прерывателе, обеспечивая долговечность контактов и индуцирование во вторичной обмотке достаточно высокой ЭДС.

Вторичное напряжение подводится к бегунку распределителя, а затем через электроды в крышке и высоковольтные провода поступает к свечам зажигания соответствующих цилиндров двигателя.

На рис. 4. приведены характеристики электрических сигналов в первичной и вторичной цепях системы зажигания.

Рис. 4. Характеристики электрических сигналов в первичной и вторичной цепях системы зажигания: 1 - первичный ток; 2 - импульс первичного напряжения; 3 - импульс вторичного напряжения; ЗАМ - контакты замкнуты; РАЗ - контакты разомкнуты