Контактная система зажигания

В контактной системе зажигания (рис. 3) коммутация в первичной цепи за­дания осуществляется механическим кулачковым прерывательным механизмом. Кулачок прерывателя связан с коленчатым валом двигателя через зубчатую или зубчато-ременную передачу, причем частота вращения вала кулачка вдвое меньше частоты вращения вала двигателя. Угол опережения зажигания устанавливается изменением положения кулачка относи­тельно приводного вала или углового положения пластины прерывателя, на которой закреплена ось его подвижного рычажка. Время замкнутого и разомкнутого состояния контактов определяется конфигурацией кулачка, частотой вращения и зазором между контактами.

Закономерность изменения угла опережения зажигания почастоте вращения коленчатого вала двигателя и его нагрузке различна для разных типов двигателя и подбирается экспериментально. Однако во всех случаях с увеличением частоты вращения коленчатого вала увеличивается скорость движения поршня, и для того, чтобы смесь успела сгореть при увеличении частоты вращения угол опережения зажигания должен быть увеличен. Для изменения положения кулачка относительно приводного вала в зависимости от частоты вращения служит центробежный регулятор. Своеобразным датчиками частоты вращения в регу­ляторе являются грузики, оси вращения которых закреплены на пластине связанной с приводным валом. Под действием центробежной силы, зависящей от частоты вращения, грузики стремятся разойтись и повернуть траверсу, жестко связанную с кулачком, при этом центробежная сила преодолевает силу противодействующей пружины.

С увеличением нагрузки двигателя, т.е. с увеличением угла открытия дроссельной заслонки, наполнение цилиндров и давление в конце такта сжатия уве­личивается, процесс сгорания ускоряется. Следовательно, с увеличением от­крытия дроссельной заслонки угол опережения зажигания должен уменьшаться. Изменение угла опережения зажигания по нагрузке двигателя осуществляет вакуумный регулятор. Вакуумная камера регулятора соединена со впускным трактом дви­гателя за дроссельной заслонкой. При увеличении нагрузки дроссельная заслонка открывается, давление за ней снижается, и гибкая мембрана через шток поворачивает пластину с контактным механизмом относительно кулачка в сто­рону уменьшения угла опережения зажигания. Максимальный угол опережения зажигания по нагрузке также ограничивается упором и лежит в пределах 15-25º по углу поворота коленчатого вала. В реальной эксплуатации центробежный и вакуумный регуляторы работают совместно.

Если октановое число топлива не соответствует степени сжатия двигателя, то даже при оптимальной установке угла опережения зажигания, соответствующей максимальной мощности двигателя, в нем может возникнуть детонация - чрезвычайно быстрое сгорание рабочей смеси, подобное взрыву. Для предотвращения детонации служит октан-корректор, позволяющий вручную повернуть корпус прерывателя-распределителя в ту или другую сторону. При применении топлива с меньшим октановым числом корпус поворачивается в сторону уменьшения угла опережения зажигания.

Добавочный резистор R (рис. 3) служит для защиты первичной цепи катушки зажигания от токовой перегрузки, возможной на малой частоте вращения коленчатого вала, а также при неработающем двигателе. При этом на катушку подается напряжение 7– 8 В, на которое она и рассчитана.

При пуске двигателя и включении стартера добавочный резистор закорачивается и, тем самым, устраняется влияние снижения напряжения в цепи катушки зажигания.

Добавочный резистор выполняется из никелевой или константановой проволоки, имеет сопротивление 1–1, 9 Ом и располагается либо на катушке зажигания, либо отдельно. Сопротивление никелевого резистора с ростом силы тока возрастает. В цепях, где напряжение при пуске понижается мало, добавочный резистор не применяется.

Распределительный механизм, который объединен в один узел «прерыватель-распределитель» с прерывателем, подводит вывод вторичной обмотки катушки зажигания через контактный уголек к вращающемуся электроду (бегунку), установленному на одном валу с кулачком прерывателя. При вращении ротора высокое напряжение последовательно через воздушный промежуток в 0, 5 мм поступает на электроды распределителя и по высоковольтным проводам подается на свечи. Мо­мент прохождения бегунка мимо каждого электрода распределителя синхрони­зирован с размыканием контактов прерывателя.

Зависимость вторичного напряжения от величины емкости С1 конденсатора, включаемого параллельно контактам прерывателя и служащего для формирования импульса напряжения в первичной цепи катушки зажигания, характеризуется формулой (1).

Время замкнутого состояния контактов прерывателя определяется выражением: , (2)

где п_кв – частота вращения коленчатого вала двигателя (об/мин);

z – число цилиндров двигателя;

k – коэффициент, зависящий от профиля кулачка (k = 0, 8 – 0, 9).

Условия формирования импульса, при котором энергия электрической дуги достаточна для воспламенения в межэлектродном пространстве свечи топливо-воздушной смеси, будут соблюдены, если процесс в первичной цепи катушки зажигания носит колебательный характер. Это происходит, если величина волнового сопротивления > > R_1∑ /2,

где L – индуктивность первичной обмотки катушки зажигания;

С – емкость в цепи первичной обмотки катушки зажигания;

R_1∑ – суммарное сопротивление первичной цепи катушки зажигания.

Характер процесса в цепи первичной обмотки катушки зажигания в момент разрыва контактов можно установить по то процесс носит колебательный характер.

При росте частоты вращения время замкнутого состояния контактов уменьшается. Для того, чтобы магнитная энергия, которая накапливается в катушке, зажигания была достаточна для формирования электрической дуги величина тока первичной обмотки катушки зажигания в момент разрыва контактов должна быть близка уровню . В этом случае время замкнутого состояния контактов t_ЗАМ > 3t,

где – постоянная времени первичной обмотки катушки зажигания.

Обычно емкость конденсатора С1 лежит в пределах 0, 17-0, 35 мкФ. При малой величине емкости С1 энергия дуги низка, а ее увеличение приводит к снижению вторичного напряжения, поэтому конденсатор подбирается к каждой системе индивидуально. Амплитуда вторичного напряжения сни­жается также с ростом емкости вторичной цепи С2, согласно выражению (1). Это создает проблему в случае применения экранированной системы, предназначенной для снижения уровня радиопомех, создаваемых системой зажигания, так как экранирование вызывает повышение вторичной емкости. В ряде случаев отказываются от применения экранирования и используют высоковольтные провода с распределен­ным сопротивлением (2-15 кОм/м).

Табл.1. Характеристики катушек зажигания

*- экранированное исполнение.