Батарейное зажигание

02/06/2011 в 16:52

Рабочая смесь в карбюраторном двигателе воспламеняется от электрической искры, возникающей между электродами свечи зажигания. Искровой промежуток в свече зажигания, который равен 0,5-0,8 мм, представляет собой часть электрической цепи со значительным сопротивлением для тока. Это сопротивление повышается с увеличением давления газов в цилиндре, для его преодоления необходимо напряжение 12-20 кВ. При появлении искры сопротивление между электродами снижается и повышается температура искры, которая превращается в дугу в виде искрового разряда. Искра воспламеняет небольшую часть горючей смеси у электродов свечи, затем фронт пламени распространяется по всей камере сгорания.

При батарейном зажигании ток высокого напряжения получается в индукционной катушке зажигания трансформацией постоянного тока, поступающего в нее через прерыватель из источника тока. Схема батарейной системы зажигания показана на рис. 163. В эту систему входят источники тока (аккумуляторная батарея 8 и генератор 1), катушка зажигания 3, прерыватель 2, распределитель 4, свечи зажигания 5, провода высокого и низкого напряжения. На схеме также показаны стартер 9, выключатель стартера 10 и реле-регулятор 11. Часть проводов заменяется проводником, так называемой «массой», которой обычно служит металлический корпус двигателя.

Ток низкого напряжения, создаваемый аккумуляторной батареей 8, проходит через прерыватель 2 в первичную обмотку катушки зажигания 3 и затем по массе возвращается к аккумуляторной батарее. В катушке зажигания ток низкого напряжения преобразуется в ток высокого напряжения. При помощи распределителя 4 и проводов высокого напряжения ток со вторичной обмотки катушки зажигания передается на свечи зажигания двигателя в соответствии с его порядком работы.

Батарейное зажигание

Рис. 163. Схема батарейной системы зажигания: 1 - генератор, 2 - прерыватель, 3 5 и 6 - катушка, свеча а замок зажигания, 4 - распределитель, 7 - амперметр, 8 - аккумуляторная батарея, 9 - стартер, 10 - выключатель стартера, 11 - реле-регулятор

Источником тока на большинстве двигателей внутреннего сгорания являются генератор 1 постоянного тока и аккумуляторная батарея 8. От батареи ток в систему зажигания подается при пуске двигателя и при его работе с малой частотой вращения коленчатого вала. При средней и номинальной частоте вращения коленчатого вала ток, вырабатываемый генератором, идет на питание системы зажигания и на подзарядку аккумуляторной батареи.

Реле-регулятор 11 служит для регулирования в системе зажигания силы и напряжения тока, а также обратного тока, чтобы не происходила разрядка батареи через генератор. Контроль направления и силы зарядного тока в системе зажигания осуществляется амперметром 7.

Обычно на двигателях устанавливают кислотные батареи напряжением 6, 12, и 24 В.

Для преобразования тока низкого напряжения (6, 12 или 24 В) в ток высокого напряжения (12 ООО - 20 ООО В) служит катушка зажигания (рис. 164), которая выполняется в виде отдельного прибора. Катушка имеет сердечник 7, который изготавливается из тонких пластинок мягкого железа, изолированных друг от друга во избежание появления токов Фуко и нагрева ими сердечника. На сердечник надета картонная трубка, на которую намотана вторичная тонкая обмогка 6 из изолированной медной проволоки диаметром 0,1 мм с числом витков от 16 ООО до 23 000. На вторичную обмотку намотана первичная обмотка 3 из изолированной медной проволоки диаметром 0,8-1 мм с числом витков около 300. Большая толщина проволоки необходима для предотвращения перегрева катушки, так как по ней идет сильный тон. Сердечник помещен в металлический кожух и закрыт карболитовой крышкой. Для охлаждения катушки зажигания ее внутреннюю полость заполняют трансформаторным маслом.

Батарейное зажигание

Рис. 164. Катушка зажигания: а - схема, б - разрез; 1 в 4 - концы первичной обмотки, 2 - резистор, З - первичная в вторичная обмотки, 5 - конец вторичной обмотки, присоединенный к центральному контакту распределителя, 7 - сердечник

Работает индукционная катушка следующим образом. При сомкнутых контактах прерывателя по первичной обмотке катушки из аккумулятора или генератора течет ток низкого напряжения, который создает вокруг обмотки магнитное поле. Когда контакты прерывателя размыкаются, ток низкого напряжения в первичной обмотке прерывается, магнитное поле исчезает и при исчезновении пересекает обе обмотки. В результате этого во вторичной обмотке индуцируется ток высокого напряжения (от 12 000 до 20 000 В). Напряжение зависит от отношения числа витков во вторичной обмотке к числу витков первичной обмотки, а также от скорости изменения магнитного поля. В первичной обмотке индукционной катушки при размыкании контактов возникает ток самоиндукции (экстра-ток) напряжением 250- 300 В, который поступает на заряд обкладок конденсатора, предохраняя тем самым контакты прерывателя от подгорания. Часть тока из конденсатора направляется на вторичную обмотку, усиливая тем самым искру.

Концы 1 и 4 первичной обмотки прикрепляются к зажимам низкого напряжения. Один конец вторичной обмотки 6 внутри катушки зажигания припаян к первичной обмотке, а второй конец 5 вторичной обмотки через провод высокого давления выводится к центральному контакту распределителя. В цепи первичной обмотки катушки зажигания имеется резистор 2, изготовленный из тонкой спиральной малоуглеродистой стальной проволоки и служащий для уменьшения зависимости вторичного напряжения от частоты вращения коленчатого вала двигателя. При изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя меняется время замкнутого состояния контактов прерывателя в связи с чем возрастает иди убывает сила первичного тока. При увеличении частоты вращения время замкнутого состояния контактов уменьшается, а сила тока не успевает достичь нужной величины. Поэтому ослабевает магнитное поле и снижается напряжение во вторичной обмотке. При уменьшении первичного тока снижается нагрев дополнительного сопротивления и резко возрастает сила тока. Это объясняется тем, что сопротивление малоуглеродистой стальной проволоки сильно снижается при понижении температуры. Практически при различной частоте вращения коленчатого вала двигателя величина и:;.ры в свечах зажигания получается одинаковой.

При малой частоте вращения вала дополнительное сопротивление ограничивает силу тока и предохраняет катушку зажигания от перегрева.

Применяемые в настоящее время на двигателях внутреннего сгорания прерыватели-распределители представляют собой блок, состоящий из прерывателя тока низкого напряжения, распределителя тока высокого напряжения, центробежного и вакуумного регуляторов для изменения угла опережения зажигания в зависимости от режима работы двигателя и октан корректора, изменяющего установочный угол в зависимости от октанового числа бензина.

Прерыватель (рис. 165) состоит из корпуса 2, валика 1, кулачковой муфты 10, подвижного диска 5 прерывателя, который опирается на подшипник 4, и неподвижного контакта 25. Кулачковая муфта имеет кулачки, число которых равно числу цилиндров двигателя. Неподвижный контакт (наковальня) 25 соединен с массой, а подвижный контакт (молоточек) 24 с рычажком и пружиной изолирован от нее. Контакты прерывателя выполнены из вольфрама.

Батарейное зажигание

Рис. 165. Прерыватель-распределитель: а - продольный разрез, б и в - поперечные разрезы; 1 - валик, 2 - корпус, 3 - грузики, 4- подшипник, 5 - диск прерывателя, 6 - ротор распределителя, 7 - электроды, 8 - крышка, 9 -контактный уголек, 10- кулачковая муфта, 11 - конденсатор. 12 - штифты. 1.) 23 - пластины, 11 - ось, 15 и 27 - пружины, 15 - трубка, 17 -вакуумный регулятор. 18 - диафрагма. 19 - тяга, 20 - зажим, 21 - корректировочное приспособление, 22 - эксцентрик, 24 - подвижный контакт (молоточек), 25 - неподвижный контакт (наковальня). 26 - октан-корректор

Внутри корпуса размещен центробежный регулятор опережения зажигания, а снаружи - вакуумный регулятор 17 с пружиной 27 и диафрагмой 18, октан-корректор 26 и конденсатор 11. Трубка 16 служит для соединения вакуумного регулятора с карбюратором.Тяга 19 соединяет диафрагму с подвижным диском прерывателя. Зазор между контактами прерывателя при полностью разомкнутых контактах должен быть 0,4-0,5 мм, а регулироваться с помощью эксцентрика 22 путем перемещения пластины 23 неподвижного контакта 25.

Работает прерыватель следующим образом. Валик 1 прерывателя приводится во вращение распределительным валом механизма газораспределения двигателя, частота вращения валика соответствует частоте вращения распределительного вала. Валик приводит во вращение кулачковую муфту 10, а ее кулачки поочередно набегают на текстолитовый выступ подвижного контакта 24 и размыкают контакты, гключенные последовательно в цепь первичной обмотки катушки зажигания, которая соединяется с зажимом 20.

Конденсатор 11 включен в цепь параллельно контактам прерывателя и поглощает ток самоиндукции, возникающий в первичной обмотке катушки зажигания при разрыве контактов.

Распределитель предназначен для распределения тока высокого напряжения по свечам зажигания. В карболитовой крышке 8 распределителя имеются электроды 7, внутри корпуса вращается ротор в распределителя.

Ток высокого напряжения из вторичной обмотки катушки зажигания поступает в центральное гнездо крышки распределителя и далее на контактный уголек 9, который помещается в центре корпуса и соединен с токоразносной пластинкой. Далее ток через зазор 0,25 мм идет на электроды распределителя, которые соединены с проводами свечей.

Центробежный регулятор служит для изменения угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя и состоит из ведущей планки со штифтами 12, которая жестко укреплена на валике 1 прерывателя, двух грузиков 3 с пружинами 15 и ведомой пластины 13 с прямоугольными отверстиями. Пластина 13 жестко связана с кулачковой муфтой 10 и своими отверстиями устанавливается на штифты 12 грузиков 3 регулятора опережения зажигания.

С увеличением частоты вращения грузики 3, укрепленные на осях 14, под действием центробежной силы расходятся, преодолевая сопротивление пружины 15. Одновременно грузики штифтами 12 поворачивают пластину 13 с кулачковой муфтой по ходу вращения валика. В связи с этим разрыв контактов прерывателя происходит несколько раньше, что и обеспечивает больший угол опережения зажигания.

Вакуумный регулятор изменяет угол опережения зажигания в зависимости от нагрузки двигателя и состоит из корпуса, диафрагмы 18, пружины 27 и тяги 19, которая соединяет диафрагму с подвижным диском 5 прерывателя. Диск опирается на шариковый подшипник 4. Трубка 16 служит для сообщения вакуумного регулятора с за-дроссельным пространством карбюратора. При малых нагрузках и прикрытой дроссельной заслонке за заслонкой образуется разрежение, которое передается во внутреннюю полость вакуумного регулятора. Диафрагма 18 при этом выгибается, преодолевая сопротивление пружины 27, и, действуя на тягу 19, перемещает подвижный диск 5 прерывателя навстречу вращению кулачковой муфты, обеспечивая тем самым опережение зажигания.

При работе двигателя с прикрытой дроссельной заслонкой (па частичных нагрузках) требуется более раннее зажигание, так как наличие в этом случае в цилиндре большого количества остаточных газов снижает скорость сгорания рабочей смеси. При увеличении нагрузки двигателя дроссельная заслонка приоткрывается, разрежение за ней падает и диафрагма 18 под действием пружины прогибается в противоположном направлении. Диск прерывателя при этом поворачивается по направлению вращения кулачковой муфты, контакты размыкаются позже, обеспечивая более позднее зажигание.

Октан-корректор, изменяющий опережение зажигания в зависимости от детонационной стойкости банзнна, имеет шкалу, укрепленную на блоке двигателя, и корректировочное приспособление 21, с помощью которого поворачивают корпус прерывателя, следя за делениями шкалы. Таким образом, изменяют опережение зажигания. Чем ниже октановое число топлива, тем выше его склонность к детонации и тем меньшим должно быть опережение за жигания.

Свечи зажигания служат для воспламенения рабочей смеси в цилиндре двигателя и работают в особенно тяжелых условиях. К конструкции свечей предъявляют следующие требования:

искра должна быть достаточно мощной, чтобы воспламенять рабочую смесь различного состава при разных давлениях и температурах; должен быть обеспечен хороший отвод тепла от электродов и изолятора, находящихся в камере сгорания, во избежание преждевременных вспышек; свечи должны обладать высокой термической и механической прочностью, хорошей электрической изоляцией, а также обеспечивать герметичность камеры сгорания двигателя. Свеча зажигания (рис. 166) состоит из стального корпуса 5 с боковым электродом 9 и керамического изолятора 4 с центральным электродом 5. Изолятор в корпусе уплотняется с помощью медных шайб 6 и 7. Шайба 7, кроме того, отводит тепло от нижней части изолятора. Стальной корпус 8 резьбовой частью ввертывается в головку цилиндра двигателя, уплотнение между корпусом и головкой обеспечивается кольцом 10.

Батарейное зажигание

Рис. 166. Свеча зажигания: 1 - провод, 2 и s - пластмассовый я стальной корпуса, 3 - подавительные резисторы, 4 - изолятор. 5 и 9 - центральный и боковой электроды, 6 и 7 - шайбы, 10 - кольцо

Важнейшей деталью свечи зажигания является изолятор, который нагревается до температуры 700° С и подвергается давлению газов до 4 Л\Па. Он не должен терять электрическую прочность, находясь под напряжением электрического тока до 30 ООО В.

Основной компонент изоляторов - окнсь алюминия. Изоляторы, изготовленные из уролита, содержат до 75% окиси алюминия, а из боркорунда - до 9% окиси алюминия и небольшое количество окиси бора, который улучшает отвод тепла.

Верхняя часть центрального электрода 5 изготовлена из малоуглеродистой стали, а нижняя его часть и боковой электрод выполнены из жаростойкой никель-марганцевой стали. Между электродами устанавливается зазор 0,7-0,8 мм.

На малофорсированных двигателях внутреннего сгорания с низкой степенью сжатия устанавливают так называемые «горячие» свечи с длинной юбкой изолятора, которые хорошо прогреваются и не имеют нагара на юбке, а на высокофорсированных двигателях с высокой степенью сжатия - свечи зажигания с короткой юбкой, которые хорошо отводят тепло и тем самым предотвращают преждевременное воспламенение рабочей смеси при соприкосновении с раскаленным изолятором и электродами. Для двигателей применяют свечи зажигания с резьбой диаметром 10, 12, 14, 18 и 22 мм.

Еще по теме

  • Техническое обслуживание механизма газораспределения
    Во время эксплуатации возникают различные неисправности в механизме газораспределения двигателя внутреннего сгорания. Изнашиваются рабочие поверхности кулачка распределительного вала и тарелки пружины толкателя, а также сферические наконечники штанг и гнезда в толкателях. Теряют правильную геометрическую форму посадочная поверхность тарелки клапана и его седло. Клапанные пружины становятся короче в результате износа и[..]
  • Масляные фильтры
    Масляные фильтры служат для удаления из масла продуктов износа металлов и окисления масла (нагар, смолистые вещества, пыль, частицы несгоревшего топлива). По принципу действия все фильтры делятся на механические, поглощающие (емкостные), гидродинамические и магнитные. Механические фильтры по характеру набивки различают сетчатые (поверхностные), щелевые и пластинчатые и используют в качестве фильтров грубой[..]
  • Примеры выполнения механизмов газораспределения
    Рассмотрим устройство и схему работы быстроходного четырехтактного двигателя с нижним расположением распределительного вала (рис. 49). Клапаны 13 пружиной 14 прижимаются к гнездам в головке. Толкатели 2 опираются на кулачки распределительного вала 1. Если толкатель расположен на цилиндрической части кулачка, то клапан закрыт. Шестерня 5 коленчатого вала входит в зацепление с[..]