Контактная система зажигания – самая старая, в современных автомобилях ее уже не встретишь. Иногда ее можно встретить в старых моделях автомобилей. Например, ВАЗ использовал контактную систему зажигания в своих автомобилях вплоть до 2000 года. В контактной системе зажигания детонация воздушно-топливной смеси происходит с помощью искры, возникающей в результате подачи тока высокого напряжения на электроды свечи зажигания.

Контактная система зажигания

Первый автомобиль, в котором применена контактная батарейная система зажигания был Cadillac 1910 года. Новшество хорошо приняли автомобилисты. С этого момента началась эра контактного зажигания. Контактно-транзисторная система зажигания стала следующим шагом в истории развития автомобильной отрасли. В современных машинах используют бесконтактное, электронное зажигание. Оно является более надежным и безопасным.

Контактная система зажигания двигателей внутреннего сгорания состоит из:

• Источника питания;
• Прерывателя-распределителя зажигания;
• Катушки зажигания;
• Проводов низкого и высокого тока;
• Свечи зажигания;

Двойная обмотка катушки зажигания проводит ток. Проволока на первичной обмотке проводит ток низкого напряжения, который при переходе на вторичную обмотку преобразуется в ток высокого напряжения. Суть процесса зажигания: с катушки на электроды свечи при участии механического распределителя подается импульс, воспламеняющий воздушно-топливную смесь.

Схема контактной системы зажигания

Распределитель состоит из крышки и ротора. На крышке находится две группы контактов, которые осуществляют распределение напряжения. На центральную группу контактов поступает импульс от вторичной обмотки, а через боковую напряжение подается на свечу.

Распределитель является одной из основных деталей трамблера. Вторая составляющая трамблера – прерыватель, который осуществляет размыкание цепей тока на обмотках катушки. Трамблер приводится в действие с помощью коленвала двигателя.

Момент зажигания происходит до достижения поршнем верхней мертвой точки. Это сделано для того, чтобы выгорание воздушно-топливной смеси произошло как можно более эффективно и в полном объеме. Угол поворота коленвала, при котором происходит момент зажигания – угол опережения зажигания.

Он может изменяться в зависимости от степени нагрузки на двигатель. Вакуумный регулятор опережения предназначен для определения необходимого угла зажигания.

Для передачи импульса от катушки зажигания, и потом – к свече, используют высоковольтные провода.

Как осуществляется процесс зажигания?

Поворачивается ключ, включается стартер. Ток, идущий по первичной обмотке катушки, при размыкании цепи преобразуется в ток высокого напряжения. При размыкании цепи на вторичной обмотке, импульс поступает на распределитель, который перенаправляет его на электроды свечи зажигания. Возникает искра, с помощью которой происходит детонация воздушно-топливной смеси.

Поломки контактной системы зажигания

Что сигнализирует о проблемах с контактной системой зажигания двигателя внутреннего сгорания?

При разумной эксплуатации контактная система зажигания не доставит хлопот и прослужит долгий срок, не напоминая о себе. Для того, чтобы система работала без сбоев, необходимо уметь диагностировать некоторые неисправности.

1. Отсутствует искра. Такой сбой в работе системы может возникнуть при обрыве проводов, подгорании контактов, неисправности катушки зажигания, при поломке свечи.
2. Двигатель работает со сбоями или не достигает полной мощности в работе. Такой сценарий возможен, когда «отошли» контакты, присутствует поломка в роторе или неисправна свеча зажигания.

Для устранения или предупреждения подобных поломок, необходимо в первую очередь следить за чистотой и целостностью контактов, креплении проводов. Если та или иная деталь вышла из строя, ее необходимо заменить.

Двигатель может сбоить по причине неравномерной работы свечей зажигания. Электроды свечей могут часто подгорать, поэтому возникают сбои. Очистить электроды можно в домашних условиях. Для этого их необходимо почистить надфилем, а если электроды сильно обгорели, свечу придется заменить. О состоянии свечи говорит цвет электродов. У исправной свечи он светло-коричневый, у неработающей электроды обгоревшие до черноты.

Еще один проблемный узел системы – высоковольтные провода . Часто они «отходят» от электродов, вследствие чего пропадает контакт и двигатель не заводится. Кроме того, часто возникает ситуация, когда вместо поджигания воздушно-топливной смеси, ток уходит «на сторону». Для решения проблем с проводами, рекомендуется приобретать силиконовые провода, через которые ток не уходит.

Простая рекомендация – не лезть под капот машины во время дождя или сильного снегопада, а также не ездить по глубоким лужам. Если вода попадает под капот, могут быть залиты электрические детали систем управления автомобилем. Промокшие электронные детали работать не будут. Поэтому машина может заглохнуть, а продолжить путь водитель сможет только тогда, когда все детали высохнут.

Поломки бесконтактной системы зажигания

В бесконтактной системе зажигания возникают похожие проблемы, двигатель начинает сбоить , глохнет, не заводится. Основная масса проблем связана с загрязнением деталей. Зимой на запчастях оседает влага и соль, которой посыпают дороги, летом – пыль, которая проникает во все щели.

Система пуска машины, как и любая часть единой системы, обеспечивает комфортное использование и бесперебойную работу всех узлов. Грамотная эксплуатация, своевременная диагностика, качественный ремонт помогут всем механизмам автомобиля служить долго и работать без поломок.

Принцип действия контактной (классической) системы зажигания

Контактная (классическая) система зажигания

Классическая система батарейного зажигания с одной катушкой и многоискровым механическим распределителем применялась в отечественном автомобилестроении до конца 20-го века. 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.

Принципиальная схема классической системы зажигания состо­ит из следующих элементов (рис. 6.4):

· источника электроэнергии – аккумуляторной батареи (генератора) 7;

· катушки зажигания (индукционной катушки) 5, которая преобразует низкое напряжение в высокое напряжение (между первичной и вторичной обмотками существует трансформаторная связь);

· прерывателя 17, содержащего рычажок 6 с подушечкой 7 из
текстолита, поворачивающийся около оси, контакты прерывателя 8, кулачок 16, имеющий число граней, равное числу цилиндров. Неподвижный контакт прерывателя присоединен к «массе»; подвижный 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 моментом подачи искры;

· конденсатора первичной цепи 18, подключенного парал­лельно контактам 8, который является составным элементом колебательного контура в первичной цепи после размыкания контактов;

· распределителя 14, включающего в себя бегунок 12, крышку
10, на которой расположены неподвижные боковые электроды 11
(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 12 подается через цен­тральный электрод с помощью скользящего угольного контакта. На бегунке имеется электрод 13, который отделен воздушным зазором от боковых электродов 11. Бегунок 12 распределителя и кулачок 16 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 2;

· добавочного резистора 3 (R доб), который уменьшает тепловые
потери в катушке зажигания (при пуске двигателя R доб шунтируется выключателем 4 одновременно с включением стартера.) Добавочный резистор изготовляют из нихромовой или константановой проволоки, которую наматывают на керамический изолятор.

Рис. 6.4. Принципиальная схема классической системы зажигания

Принцип работы классической системы батарейного зажигания состоит в следующем. При вращении кулачка 16 контакты 8 попере­менно замыкаются и размыкаются. После замыкания контактов (в случае замкнутого выключателя 2) через первичную обмотку катушки зажигания 5 протекает ток (рис. 6.4), нарастая от нуля до определенного зна­чения в течение времени нахождения контактов в замкнутом состоянии. При малых частотах вращения валика 9 распределителя 14 ток может нарастать до значения, определенного напряжением аккумуляторной батареи (генератора) и сопротивлением первичной цепи (установившийся ток). Протекание первичного тока вызывает образова­ние магнитного потока и накопление электромагнитной энергии в обмотках катушки зажигания.

После размыкания контактов прерывателя в первичной обмотке катушки индуцируется ЭДС самоиндукции, которая препятствует уменьшению тока. Эта ЭДС самоиндукции наводит во вторичной обмотке катушки зажигания ЭДС (вторичное напряжение). Согласно закону индукции вторичное напряжение тем больше, чем больше скорость изменения магнитного потока, созданного током первичной обмотки, больше первичный ток в момент разрыва и больше число витков во вторичной обмотке по сравнению с первичной обмоткой (катушка является трансформатором напряжения).

В результате переходного процесса во вторичной обмотке возни­кнет высокое напряжение, достигающее 15…20 кВ. ЭДС самоиндукции в первичной об­мотке катушки зажигания достигает 200…400 В. При отсутствии конденсатора 18 ЭДС самоиндукции вызывает образование между контактами прерывателя во время их размыкания сильной искры, нося­щий дуговой характер. При наличии конденсатора 18 искрообразование уменьшается, так как ЭДС самоиндукции создает ток, заря­жающий конденсатор. В следующий период времени конденсатор разряжается через первичную обмотку катушки и аккумуляторную батарею. Таким образом, конденсатор 18 практически устраняет дугообразование в прерывателе, обеспечивая долговечность контактов и индуцирование во вторичной обмотке высокой ЭДС.

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

Рис. 6.5. Временные диаграммы тока первичной цепи и вторичного напряжения

Таким образом, рабочий процесс любой батарейной системы зажигания, использующей для получения высокого напряжения индукционную катушку можно разбить на три этапа:

1 этап. Замыкание контактов прерывателя. На этом этапе происходит
подключение первичной обмотки катушки зажигания (накопителя) к
источнику электроэнергии. Этап характеризуется нарастанием первичного тока и, как следствие этого, накоплением электромагнитной энергии в магнитном поле катушки.

2 этап. Размыкание контактов прерывателя. Источник электроэнергии отключается от катушки зажигания. Первичный ток быстро уменьшается, в результате чего накопленная электромагнитная энергия преобразуется в энергию высокого напряжения (ЭДС) во вторичной обмотке.

3 этап. Пробой искрового промежутка свечи. В рабочих условиях при
определенном значении напряжения происходит пробой искрового
промежутка свечи с последующим разрядным процессом.

На первом этапе вторичная цепь практически не влияет на процесс нарастания первичного тока. Токи и напряжения во вторичной цепи при относительно малой скорости нарастания первичного тока незначительны. Вторичную цепь можно считать разомкнутой. Первич­ный конденсатор С1 замкнут накоротко контактами К . Схема замеще­ния для этого рабочего этапа приведена на рис.6.6.

Процесс нарастания первичного тока согласно второму закону Кирхгофа описывается дифференциальным уравнением

где – напряжение первичного источника питания (аккумулятора или генератора); – индуктивность первичной обмотки; – ток в первичной цепи; – сопротивление первичной цепи.

Рис. 6.6. Схема замещения клас­сической системы зажигания после замыкания контактов прерыватели (К – контакты прерывателя, М – взаимоиндукция)

Решением этого уравнения является выражение

Или , (6.2)

где – постоянная времени первичного контура ().

На втором этапе контакты размыкаются. Ток разрыва зависит от времени нахождения контактов в замкнутом состояния :

где – зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя , числа цилиндров , профиля кулачка (т.е. соотношения между углом замкнутого и разомкнутого состояния контактов); – постоянная времени первичного контура.

Частота размыкания контактов для четырехтактного двигателя определяется формулой

. (6.4)Время полного периода работы прерывателя

где – время разомкнутого состояния контактов.

Запасенная электромагнитная энергия в первичной обмотке катушки зажигания

Схема замеще­ния для этого рабочего этапа приведена на рис. 6.7.

Рис. 6.7. Упрощенная схема за­мещения классической системы зажигания после размыкания кон­тактов прерывателя

Согласно этой схеме имеем два магнитосвязанных кон­тура, каждый из которых содержит емкость (С 1 – конденсатор пер­вичной цепи; С 2 – распределенная емкость вторичной цепи), индук­тивность (L 1 , L 2 – индуктивности соответственно первичной и вто­ричной обмоток катушки зажигания), эквивалентное активное со­противление (R 1 , R 2 – суммарные активные сопротивления соот­ветственно первичной и вторичной цепей). Во вторичный контур включены шунтирующее сопротивление R ш и сопротивление потерь R п, учитывающее соответственно утечки тока на свече и магнитные потери.

В момент размыкания контактов прерывателя электромагнитная энергия, запасенная в катушке, преобразуется в энергию электри­ческого поля конденсаторов С 1 и С 2 и частично превращается и теплоту. Значение максимального вторичного напряжения можно получить из уравнения электрического баланса в контурах первич­ной и вторичной цепей, пренебрегая потерями в них:

где , – максимальные значения соответственно первичного и вторичного напряжений.

Так как ,

Однако это выражение не учитывает потери энергии в сопротивлении нагара, шунтирующего искровой промежуток свечи, маг­нитные потери в стали, электрические потери в искровом промежутке распределителя и в дуге на контактах прерывате­ля. Указанные потери приводят к снижению вто­ричного напряжения. На практике для учета потерь в контурах вводят в виде множителя коэффициент затухания , выражающий уменьше­ние максимума напряже­ния из-за потерь энергии:

где – коэффициент затухания составляет для контактных систем зажигания 0,75…0,85.

Для зажигания рабочей смеси электрическим способом необхо­димо образование электрического разряда между электродами свечи, которые находятся в камере сгорания. Протекание электрического разряда в газо­вом промежутке может быть представлено вольтамперной характеристикой (рис. 6.8).

Участок Оаb соответствует не­самостоятельному разряду. Напряжение возрастает, ток остает­ся практически неизменным и по силе ничтожно мал. При даль­нейшем увеличении напряжения скорость движения ионов по направлению к электродам увеличивается. При начальном напряжении U н , начинается ударная иони­зация, т.е. такой разряд, который, однажды возникнув, не требует для своего поддержания воздействия постороннего ионизатора. Если поле равномерное, то процесс ионизации сразу перерастает в пробой газового промежутка. Если поле неравномерное, то вначале возникает местный пробой газа около электродов в местах с наи­большей напряженностью электрического поля, достигшей критиче­ского значения. Этот тип разряда называется короной и соответству­ет устойчивой части вольтамперной характеристики bс . При дальнейшем повышении напряжения корона захватывает новые области межэлектродного пространства, пока не произойдет пробой (точка с ), когда между электродами проскакивает искра. Это происходит при достижении напряжением значения пробивного напряжения U пр.

Проскочившая искра создает между электродами сильно нагре­тый и ионизированный канал. Температура в канале разряда ра­диусом 0,2…0,6 мм превышает 10 000 К.

Сопротивление канала зависит от силы протекающего по нему тока. Дальнейшее протекание процесса зависит от параметров га­зового промежутка цепи источника энергии. Возможен или тлеющий разряд (участок de ), когда токи малы, или дуговой разряд (участок тп ), когда токи велики вследствие большой мощности источника тока и малого сопротивления цепи. Оба эти разряда являются са­мостоятельными и соответствуют устойчивым участкам вольтамперной характеристики. Тлеющий разряд характеризуется тока­ми величиной 10 -5 …10 -1 А и практически неизменным напряжением разряда. Дуговой разряд характеризуется большими токами при относитель­но низких напряжениях на электродах.

Пробивное на­пряжение ниже мак­симального вторичного напряжения , разви­ваемого системой зажига­ния, и поэтому, как только возрастающее напряже­ние достигает значения , в свече происходит искровой разряд, и коле­бательный процесс обры­вается (рис. 6.5 и 6.9).

Электрический разряд имеет две составляющие; емкостную и индуктивную. Емкостная составляющая искрового разряда пред­ставляет собой разряд энергии, накопленной во вторичной цепи, обусловленной ее емко­стью С 2 . Емкостный разряд характеризуется резким падением на­пряжения и резкими всплесками токов, по своей силе достигающих десятков ампер (рис. 6.9). Несмотря на незначительную энергию емкостной искры (), мощность, развиваемая искрой, благо­даря кратковременности (высокой скорости) процесса может достигать десятков и даже сотен киловатт. Емкостная искра имеет яркий голубоватый цвет и сопровождается специфическим треском.

Высокочастотные колебания (10 6 …10 7 Гц) и большой ток емко­стного разряда вызывают сильные радиопомехи и эрозию элек­тродов свечи. Для уменьшения эрозии электродов свечи (а в не­экранированных системах и для уменьшения радиопомех) во вторич­ную цепь (в крышку распределителя, бегунок, наконечники свечей, в провода) включается помехоподавляющие резисторы.

Поскольку ис­кровой разряд происходит раньше, чем вторичное напряжение дости­гает своего максимального значения , а именно при напряжении , на емкостный разряд расходуется лишь небольшая часть магнитной энергии, накопленной в сердечнике катушки зажигания.

Оставшаяся часть энергии выделяется в виде индуктивного раз­ряда. При условиях, свойственных работе распределителей и раз­рядников, и при обычных параметрах катушек зажигания индуктив­ный разряд всегда происходит на устойчивой части вольтамперной характеристики, соответствующей тлеющему разряду. Ток индуктивного разряда составляет 20…40 мА. Напряжение между электродами свечи сильно понижается до величины 220…330 В.

Рис. 6.9. Изменение напряжения и тока искрового разряда: а и б – соответственно емкостная и ин­дуктивная фазы разряда; – время индуктивной составляющей разряда; – амплитудное значение тока индуктивной фазы разряда; – напряжение индук­тивной фазы разряда

Продолжительность индуктивной составляющей разряда на 2…3 порядка выше емкостной и достигает в зависимости от типа катуш­ки зажигания, зазора между электродами свечи и режима работы двигателя (пробивного напряжения) 1…1,5 мс. Искра имеет блед­ный фиолетово-желтый цвет. Эта часть разряда получила название хвоста искры.

За время индуктивного разряда в искровом промежутке свечи вы­деляется энергия, которая может быть определена аналитически:

На практике широко используется приближенная формула для подсчета энергии искрового разряда:

Расчеты и эксперименты показывают, что при низких частотах вра­щения двигателя энергия индуктивного разряда W ир = 15…20 мДж для обычных классических автомобильных систем зажигания.

Максимальное вторичное напряжение, развиваемое системой зажигания U 2 m .

Аналитические выражения для вторичного напряжения (6.8) и (6.9) показывают, что значение U 2 m зависит от силы тока разрыва I р и, следовательно, определяется режимом работы и типом двигателя (n и z) , работой прерывателя (t з или τ з ), параметрами первичной цепи (L 1 , R 1 , С 1 , UGB, а также зависит от параметров вторичного контура и внешней нагрузки (С 2 , , сопротивления слоя нагара R ш на изоляторе свечи, шунтирующего воздушный зазор свечи).

Зависимость U 2 m от частоты вращения вала и числа цилинд­ров двигателя.

Время замкнутого состояния контактов определяется выражением

где – угол замкнутого состояния контактов; – частота вращения валика распределителя.

Из выражения (6.12) видно, что с возрастанием частоты враще­ния валика время уменьшается и ток разрыва (6.3) становится мень­ше. Уменьшение тока разрыва влечет за собой снижение напряже­ния U 2 m . Увеличение числа цилиндров двигателя при всех прочих равных условиях и параметрах системы зажигания также уменьша­ет время замкнутого состояния контактов и снижает вторичное U 2 m .

На рис. 6.7 приведены характеристики максимального вторич­ного напряжения в зависимости от частоты вращения ко­ленчатого вала двигателя и числа цилиндров двигателя. Характе­ристики носят монотонный убывающий характер, причем закон убывания жестко детерминирован параметрами первичной цепи () и углом замкнутого состояния контактов .

Уменьшение напряжения U 2 m на низких частотах вращения свя­зано с дугообразованием на контактах прерывателя.

Увеличения тока разрыва можно добиться за счет увеличения угла замкнутого состояния контактов, что достигается соответст­вующим профилированием кулачка. Однако по механическим сооб­ражениям увеличить время замкнутого состояния контактов преры­вателя больше чем до 60…65% времени полного периода ( = 0,60…0,65) практически невозможно. На некоторых зарубеж­ных двигателях применяют две независимые схемы с двумя прерывателями и катушкой, работающими на один распределитель. При этом относительная замкнутость может достигать 0,85.

Рис. 6.7. Типовые рабочие харак­теристики классической системы зажигания для четырех- и шести­цилиндровых двигателей

Первичный ток и скорость его нарастания зависят от постоянной нремени первичного контура (рис. 6.8). Чем меньше этот показатель, тем быстрее нарастает ток до установившегося значе­ния. Скорость нарастания тока из выражения обратно пропорциональна индуктивности L 1 :

и при . (6.13)

Однако уменьшение индуктивности целесообразно лишь до определенного значения, ниже которого начинает уменьшаться запас электромагнитной энергии, определяющий вторичное на­пряжение.

При неизменной индуктивности первичной цепи сила тока раз­рыва увеличивается с уменьшением сопротивления R 1 так как уве­личивается установившееся значение тока. При различных значе­ниях сопротивления первичной цепи скорость нарастания тока в начальный момент одинакова, т.е.

Однако чем меньше сопротивление R 1 , тем выше идет кривая тока (рис. 6.9).

Рис. 6.8. Кривые нарастания первичного тока при различных значе­ниях индуктивности первичной цепи ().

Рис. 6.9. Кривые нарастания пер­вичного тока при различных значе­ниях сопротивления первичной цепи

Таким образом, для увеличения максимального вторичного напряжения необходимо уменьшать сопротивление первичной цепи. Однако чрезмерное уменьшение R 1 приводит к увеличению установившего­ся тока, что ухудшает работу контактов при низких частотах враще­ния и приводит к перегреву катушки.

Зависимость U 2 m от емкости первичного конденсатора С 1 .

Из выражения (6.8) видно, что с уменьшением емкости конденсатора С1 вторичное напряжение должно увеличиваться, и при С1 = 0 оно достигает максимального значения. Такой характер изменения U2m возможен лишь при больших значениях С1. В диапазоне малых ем­костей по мере их уменьшения вторичное напряжение также уменьшается. Это явление объясняется тем, что при малой емко­сти не устраняется дугообразование на контактах, вызывающее значительные потери энергии. Характер зависимости вторичного напряжения от емкости конденсатора первичной цепи (рис. 6.10) показывает, что существует оптимальное значение С 1 , определяе­мое условиями гашения дуги на контактах. На практике С 1 выбира­ют в пределах 0,15…0,35 мкФ.

Рис. 6.10. Зависимость вторичного напряжения от емкости конденса­тора в первичной цепи

Зависимость U 2 m от вторичной емкости С 2 .

Значение макси­мального вторичного напряжения также зависит от емкости вторич­ных проводов, емкости свечи зажигания, собственной емкости вто­ричной обмотки катушки зажигания и практически не может быть меньше 40…75 пФ. В случае экранирования системы зажигания емкость вторичной цепи увеличивается до 150 пФ. Следовательно, экранирование, применяемое для существенного снижения радио­помех, значительно уменьшает значение вторичного напряжения.

Зависимость U 2 m от шунтирующего сопротивления R ш .

В про­цессе работы двигателя изолятор свечи нередко покрывается нага­ром, который создает проводящий мостик между электродами све­чи. Этот проводящий слой нагара можно представить в виде рези­стора R ш , шунтирующего воздушный зазор. Из-за наличия R ш на­растающее после размыкания контактов вторичное напряжение создает во вторичной цепи ток, называемый током утечки, который циркулируя во вторичной цепи до пробоя искрового промежутка, вызывает падение напряжения во вторичной обмотке и уменьше­ние подводимого к свече напряжения.

При малом шунтирующем сопротивлении ток утечки возрастает и вторичное напряжение может понизиться до значения меньшего пробивного напряжения, т. е. искра не возникнет (рис. 6.11).

Зависимость U 2 m от коэффициента трансформации.

В случае отсутствия утечек напряжение U 2 m при прочих равных параметрах возрастает с увеличением коэффициента трансформации катушки , стремясь к своему пределу:

При бесконечно большом сопротивлении нагара вся электро­магнитная энергия трансформируется в электростатическую энер­гию вторичной цепи. Однако если ≠ ∞, то каждому значению шунтирующего сопротивления соответствует оптимальный коэф­фициент трансформации, при котором напряжение вторичной цепи максимально (рис. 6.11). Оптимальным для существующих систем зажигания при индуктивности первичной обмотки 6,5…9,5 мГн явля­ется отношение = 55…95.

Рис. 6.11. Зависимость вторичного напряжения от коэффициента трансформации катушки зажигания.

Это наиболее старая из существующих систем - фактически она является ровесницей самого автомобиля. За границей такие системы прекратили серийно устанавливать в основном к концу 1980-х годов, в Японии ещё раньше, у нас такие системы на "классику" устанавливались и в XXIвеке.

Механический прерыватель, непосредственно управляющий накопителем энергии (первичной цепью катушки зажигания). Данный компонент нужен для того, чтобы замыкать и размыкать питание первичной обмотки катушки зажигания. Контакты прерывателя находятся под крышкой распределителя зажигания. Пластинчатая пружина подвижного контакта постоянно прижимает его к неподвижному контакту. Размыкаются они лишь на короткий срок, когда набегающий кулачок приводного валика прерывателя-распределителя надавит на молоточек подвижного контакта. Параллельно контактам включен конденсатор (condenser). Он необходим для того, чтобы контакты не обгорали в момент размыкания. Во время отрыва подвижного контакта от неподвижного, между ними может проскочить мощная искра, но конденсатор поглощает в себя большую часть электрического разряда и искрение уменьшается до незначительного. Но это только половина полезной работы конденсатора - когда контакты прерывателя полностью размыкаются, конденсатор разряжается, создавая обратный ток в цепи низкого напряжения, и тем самым, ускоряет исчезновение магнитного поля. А чем быстрее исчезает это поле, тем больший ток возникает в цепи высокого напряжения. При выходе конденсатора из строя двигатель нормально работать не будет - напряжение во вторичной цепи получится недостаточно большим для стабильного

искрообразования.

Прерыватель располагается в одном корпусе с распределителем высокого напряжения - поэтому распределитель зажигания в такой системе называют прерывателем-распределителем.

Кратко принцип работы выглядит следующим образом - питание от бортовой сети подается на первичную обмотку катушки зажигания через механический прерыватель. Прерыватель связан с коленчатым валом, что обеспечивает замыкание и размыкание его контактов в нужный момент. При замыкании контактов начинается зарядка первичной обмотки катушки, при размыкании первичная обмотка разряжается, но во вторичной обмотке наводиться ток высокого напряжения, который, через распределитель, также связанный с коленчатым валом, поступает на нужную свечу.

Также в этой системе присутствуют механизмы корректировки опережения зажигания - центробежный и вакуумный регуляторы.

Центробежный регулятор опережения зажигания предназначен для изменения момента возникновения искры между электродами свечей зажигания, в зависимости от скорости вращения коленчатого вала двигателя.

Центробежный регулятор опережения зажигания находится в корпусе прерывателя-распределителя. Он состоит из двух плоских металлических грузиков, каждый из которых одним из своих концов закреплен на опорной пластине, жестко соединенной с приводным валиком. Шипы грузиков входят в прорези подвижной пластины, на которой закреплена втулка кулачков прерывателя. Пластина с втулкой имеют возможность проворачиваться на небольшой угол относительно приводного валика прерывателя-распределителя. По мере увеличения числа оборотов коленчатого вала двигателя, увеличивается и частота вращения валика прерывателя-распределителя. Грузики, подчиняясь центробежной силе, расходятся в стороны, и сдвигают втулку кулачков прерывателя "в отрыв" от приводного валика. То есть набегающий кулачок поворачивается на некоторый угол по ходу вращения навстречу молоточку контактов. Соответственно контакты размыкаются раньше, угол опережения зажигания увеличивается.

При уменьшении скорости вращения приводного валика, центробежная сила уменьшаются и, под воздействием пружин, грузики возвращаются на место - угол опережения зажигания уменьшается.

Вакуумный регулятор служит для увеличения угла опережения зажигания при уменьшении нагрузки двигателя (и наоборот). Для этого используется разрежение, создаваемое в диффузоре карбюратора. Расположение входного отверстия трубопровода, соединяющего карбюратор с регулятором, выбрано так, чтобы при полной нагрузке, холостом ходе и запуске двигателя разрежение не поступало на регулятор или было незначительным. Вследствие этих соображений входное отверстие

Разрежение через эластичный трубопровод 1 поступает в вакуумную камеру регулятора, находящуюся с левой стороны от диафрагмы 3.

При работе двигателя на холостом ходу разрежение невелико и регулятор не работает (рис. 2.3, а). По мере увеличения нагрузки (т. е. по мере открытия дроссельной заслонки) увеличивается разрежение в вакуумной камере регулятора. Вследствие разницы давлений (разрежения в вакуумной камере и атмосферного давления) эластичная диафрагма 3 прогибается влево, преодолевая сопротивление пружины 2 и увлекая за собой тягу 5. Эта тяга шарнирно соединена с диском 6, на котором расположены контакты или датчики.

Перемещение тяги влево (при увеличении разрежения) приводит к повороту опорной пластины 7 в направлении, противоположном направлению вращения экрана (рис. 2.3, б). Происходит более ранняя подача управляющего импульса с датчика или размыкание контактов а, значит, и более раннее зажигание. Максимальный поворот диска, а, следовательно, и максимальный угол опережения зажигания ограничены механически. При перемещении дроссельной заслонки в полностью открытое положение разрежение уменьшается, пружина 2 вызывает перемещение диафрагмы, тяги и диска в противоположном направлении, в результате чего уменьшается угол опережения зажигания (более позднее зажигание). При полностью открытой дроссельной заслонке регулятор не работает (рис. 2.3, в).

Система зажигания бензинового двигателя предназначена для воспламенения воздушно-топливной смеси. Возгорание этой смеси происходит благодаря искре.

В зависимости от того каким способом происходит управления процессом, систему зажигания разделяют на 3 типа:

• контактная,
• электронная.

В контактной системе управление накапливанием и распределением искры по цилиндрам осуществляется устройством механического типа - прерыватель-распределитель ().

В бесконтактной системе зажигания такую функцию выполняет транзисторный коммутатор.

При электронной системе зажигания распределением электрической энергии управляет электронный блок управления (ЭБУ).

• Замок зажигания. Замок зажигания обычно располагается на рулевой колонке или панели управления. Он контролирует протекание тока между аккумулятором и системой зажигания.
• Аккумулятор. Когда двигатель не работает, источником электричества является . Он также дополняет электричество, вырабатываемое генератором,если тот выдает менее 12 вольт.
• Распределитель. Распределитель направляет поток тока высокого напряжения от катушки через ручку распределителя зажигания по очереди к каждой из свечей зажигания.
• Конденсатор. На корпусе распределителя зажигания крепится устройство под названием конденсатор. Оно обеспечивает отсутствие искры между разомкнутыми контактами прерывателя, что привело бы к обгоранию поверхности контактов.
• . Ток высокого напряжения проходит по центральному электроду свечи. Затем, в зазоре между центральным и боковым электродами образуется искра, поджигающая топливную смесь в цилиндре.
• Привод. Обычно распределитель приводится напрямую от распредвала. Скорость его вращения составляет 1/2 скорости вращения коленвала.
• Катушка. Катушка состоит из металлического корпуса, в котором находятся 2 изолированных обмоточных провода, намотанных на сердечник из мягкой стали. Сжатие магнитных полей вокруг первичной обмотки создает во вторичной обмотке ток высокого напряжения, который через распределитель идет к свечам зажигания.

Принцип работы контактной системы зажигания

Принцип работы контактной системы заключается в осуществлении сбора и преобразования катушкой зажигания низкого напряжения (12V) электросети авто у высокое напряжение (до 30 тыс.вольт), после чего осуществлять передачу и распределение напряжения к свечам зажигания , дабы в нужный момент создать искрообразование на свече. Перераспределение большого напряжения по цилиндрам производится через контакты.

Механическим прерывателем осуществляется непосредственное управление процессом накопления энергии (первичного контура) и замыкание/размыкание питания первичной обмотки.

Таким образом, суть работы контактной системы заключается в следующих этапах:

1. Когда водитель поворачивает ключ в замке зажигания, ток низкого напряжения АКБ поступает на первичную обмотку катушки зажигания.
2. Появившийся на первичной обмотке ток, образовывает магнитное поле.
3. За счет того, что проворачивается двигатель (первоначально от стартера) контакты кулачкового прерывателя периодически размыкаются.
4. В момент размыкания цепи первичной обмотки, исчезает и магнитное поле, но за счет силовых линий, пересекающих витки первичной и вторичной обмоток, во вторичной обмотке индуцируется ток высокого напряжения, а в первичной явление самоиндукции (напряжение не более 300 вольт).
5. Образовавшийся импульс тока высокого напряжения поступает на крышку распределителя.
6. Где за счет контактов происходит распределение тока на каждую свечу зажигания.
7. Искровой разряд между электродами свечи, воспламеняет топливно-воздушную смесь в цилиндре двигателя.

Использование такого вида зажигания осуществляется на классических отечественных авто и некоторых старых иномарках.

Ток самоиндукции появляется не только на вторичной, но и на первичной обмотке, что приводит к обгоранию контактов и искрению.

1. Нет искры на свечах

Возможные причины:

• плохой контакт или его обрыв в цепи низкого напряжения;
• недостаточный зазор между контактами прерывателя (обгорают);
• выход из строя катушки зажигания, конденсатора, крышки распределителя (трещины или обгорание), пробой ВВ проводов или самих свечей.

Методы устранения поломки:

• проверка цепей высокого и низкого напряжения;
• регулирование зазора контактов прерывателя;
• произведение замены неисправных элементов системы зажигания.

2. Двигатель работает с перебоями

Возможные причины:

• выход из строя свечи;
• нарушение зазора между электродами свечи или в контактах прерывателя;
• повреждена крышка распределителя или его ротор;
• неправильно установлен или сбился угол опережения зажигания.

Методы устранения поломки:

• проверка и регулировка ;
• замена неисправных элементов;
• установка требуемых зазоров на свечи и контактах прерывателя.

24.01.2013 в 06:01

Используется данная система в отечественных автомобилях, так называемой классике. Создается высокое напряжение и распределяется по цилиндрам с помощью контактов.

Конструкция

В системе используется механический прерыватель, осуществляющий размыкание цепи низкого напряжения, которой является цепь первичной обмотки в катушке зажигания. Когда происходит размыкание контактов, расположенных во вторичной цепи, осуществляется наводка высокого напряжения. Конденсаторы, включенные в цепь параллельно, защищают контакты от обгорания.

Катушка зажигания преобразовывает ток низкого в ток высокого напряжения.

С помощью механического распределителя осуществляется распределение тока высокого напряжения на свечи каждого цилиндра двигателя. Конструктивно распределитель представляет собой ротор и крышку. На крышке расположены две группы контактов, на одну поступает высокое напряжение от катушки зажигания, а через вторую оно распределяется на свечи зажигания.

В конструктивном плане два элемента – распределитель и прерыватель – объединяются в один элемент, который приводится в действие от коленвала. Существует народное название данного элемента – трамблёр.

Высоковольтные провода необходимы для соединения элементов системы зажигания, чтобы по ним проходили токи высокого напряжения.

Свеча зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь с помощью искрового разряда.

Принцип работы

1. Поварачивается ключ зажигания, что позволяет току низкого напряжения аккумуляторной батареи поступить на первичную обмотку катушки зажигания.

2. При появлении тока на первичной обмотке возникает магнитное поле.

3. Размыкаются контакты прерывателя, за счет проворачивания двигателя, который первоначально приводится в действие стартером.

4. Исчезает ток низкого напряжения и магнитное поле, которое индуктирует на вторичную обмотку ток высокого напряжения.

5. Образованный ток высокого напряжения поступает на центральную клемму катушки зажигания, а оттуда – на крышку распределителя.

6. На распределителе происходит распределение тока на каждую свечу зажигания.

7. Появившийся на свече ток образует искровой разряд между электродами, который воспламеняет топливно-воздушную смесь.

Ток самоиндукции появляется не только на вторичной, но и на первичной обмотке, что приводит к обгоранию контактов и искрению. Еще поддается влиянию прерывание тока в первичной обмотке, что уменьшает напряжение во вторичной. Для уменьшения эффекта используется параллельно подключенный к контактам прерывателя конденсатор.

Виталий Федорович Автолюбитель