2. Контактно-транзисторна система запалювання.

4. Функціональні елементи систем запалювання.

1.Система батарейного запалювання. Система запалювання призначена для перетворення струму низької напруги в струм високої напруги і своєчасного розподілення його між іскровими свічками запалювання циліндрів двигуна.

Струм високої напруги для розряду в свічці отримують від систем батарейного, контактно–транзисторного та безконтактного запалювання або від магнето. Системи батарейного, контактно–транзисторного та безконтактного запалювання застосовуютьcя у автомобільних двигунах, а запалювання від магнето у пускових двигунах дизелів.

Батарейна система запалювання перетворює постійний струм низької напруги акумуляторної батареї у переривчасті імпульси, підвищує напругу до рівня, необхідного для утворення іскри в свічках запалювання, і розподіляє подачу струму високої напруги до свічок згідно з порядком роботи циліндрів двигуна.

Система батарейного запалюванняскладається із джерела струму низької напруги – акумуляторної батареї 21 (рис.26) і генератора, вмикача запалювання 8, додаткового резистора 9, індукційної котушки 12, переривника 5, розподільника струму високої напруги 16, іскрових свічок запалювання 19 і з’єднувальних проводів високої 18 та низької 7 , 15 напруги .

Переривник та розподільник приводиться в рух від одного вала й об’єднані в один прилад – переривник-розподільник. Система запалювання однопровідна. Всі елементи системи з’єднані одним провідником, а другим служить корпус машини.

При вмиканні вмикача запалювання 8 струм низької напруги подається від акумуляторної батареї 21 ланцюгом: позитивний вивід акумуляторної батареї – амперметр 22 – вмикач запалювання 8 – резистор 9 – первинна обмотка котушки запалювання 10 – рухомий контакт переривника 2 – нерухомий контакт переривника 3 – маса – мінусова клема акумуляторної батареї.

Рис.26. Схема батарейної системи запалювання: 1 – важіль переривника; 2 – рухомий контакт; 3 – нерухомий контакт; 4 – кулачок; 5 –переривник; 6 – конденсатор; 7,15 і 18 – проводи; 8 – вмикач запалювання; 9 – резистор; 10 – первина обмотка; 11 – вторинна обмотка; 12 – котушка запалювання; 13 – сердечник котушки; 14 – вмикач; 16 – розподільник; 17 – електроди; 19 – іскрова свічка запалювання; 20 – ротор; 21 – акумуляторна батарея; 22 – амперметр

Контакти переривника періодично розмикаються кулачком 4, який приводиться в рух від розподільного чи колінчастого вала. При замкнених контактах струм проходить по первинній обмотці 10 індукційної котушки, створює магнітне поле, лінії якого замикають осердя 13 і перетинають витки вторинної обмотки 11. Обертаючись, кулачок розмикає контакти переривника в потрібний момент. Струм первинної обмотки і створене ним магнітне поле зникають. При цьому магнітні силові лінії перетинають витки первинної і вторинної обмоток. Внаслідок цього, в кожному витку обох обмоток індукується е.р.с. Загальна е.р.с. у вторинній обмотці досягає 25000В, яка необхідна для утворення іскри між електродами свічки запалювання.

Одночасно в первинній обмотці індукується е.р.с. самоіндукції, яка досягає 200–300В і спрямована в той же бік, що і первинний струм. Це затримує його зникнення і призводить до іскріння та підгоряння контактів. Щоб уникнути цього явища, паралельно контактам вмикають конденсатор 6. При цьому струм, створений е.р.с. самоіндукції первинної обмотки, надходить у конденсатор і заряджаючи його, усуває іскріння між контактами. В наступний момент конденсатор розряджається у зворотному напрямі через первинну обмотку і батарею.

При подальшому повертанні кулачка контакти переривника замикаються, процес повторюється, викликаючи новий імпульс струму високої напруги. Один кінець вторинної обмотки підведений до ротора 20 розподільника 16, який обертаючись, підводить струм високої напруги до нерухомих електродів 17, з’єднаних проводами високої напруги 18 свічками запалювання19. Нерухомі електроди розміщені в кришці розподільника, їх кількість дорівнює числу циліндрів двигуна. Шлях струму високої напруги наступний: індукційна котушка, центральний вугільний електрод, обертовий ротор розподільника, іскровий проміжок, нерухомий електрод, провід високої напруги, запальна свічка відповідного циліндра, корпус, акумуляторна батарея, первинна обмотка індукційної котушки, вторинна обмотка індукційної котушки.

2. Контактно-транзисторна система запалювання. Переваги контактно-транзисторної системи запалення порівняно з батарейною системою наступні: через контакти переривника проходить невеликий струм управління транзистора, а не струм (до 8 А) первинної обмотки котушки запалення, завдяки цьому усувається ерозія та спрацювання контактів; зростає струм високої напруги і енергія іскрового розряду, що дозволяє збільшити зазор між електродами свічки запалення; полегшується пуск і поліпшується економічність двигуна.

Контактно-транзисторна системазапалення (рис. 27) складається з транзисторного комутатора 1, котушки запалення 5, свічок запалення 7, розподільника 10, додаткових резисторів 14, замикача 15 додаткового резистора, акумуляторної батареї 16 і вимикача 17 запалення.

Транзисторний комутатор ТК-102 складається з транзистора 21, імпульсного трансформатора 20 і блоку 3 захисту транзистора. Блок захисту складається з резисторів 2, діода 19, стабілітрона 18 і конденсатора. Всі прилади комутатора розміщені в алюмінієвому корпусі, що має ребра для кращого відведення тепла. В транзисторного комутатора є чотири клеми, позначені літерами М, К, Р, і одна без позначення. Клему М надійно сполучають з корпусом (масою) автомобіля багатожильним неізольованим провідником; клему К - з кінцем первинної обмотки катушки запалення; клему без позначення – з другим кінцем первинної обмотки катушки запалення і клему Р – з рухомим контактом переривника. Первинна обмотка котушки запалення під’єднана до кола емітера Е, а контакти переривника – до кола бази Б транзистора

Рис.27. Схема контактно-транзисторної системи запалювання двигуна ЗИЛ–130:1 – транзисторний комутатор ТК-102; 2 – резистори; 3 – блок захисту транзистора; 4 – первинна обмотка; 5 – котушка запалення; 6 – вторинна обмотка; 7 – свічки запалення; 8 – кришка; 9 – ротор з електродом;
10 – розподільник; 11 – важіль рухомого контакту; 12 – нерухомий контакт; 13 – кулачок переривника; 14 – додаткові резистори; 15 – замикач додаткового резистора; 16 – акумуляторна батарея; 17 – вимикач запалювання; 18 – стабілітрон; 19 – діод; 20 – імпульсний трансформатор;
21 – германієвий транзистор

Робота контактно-транзисторноїсистеми запалення. Якщо вимикач запалювання 17 увімкнений, а контакти переривника розімкнені, то транзистор 21 замкнутий, оскільки немає струму в його ланцюзі управління, тобто в переході емітер – база. Струм не проходить і між емітером та колектором на корпус, оскільки опір цього переходу дуже великий. При замиканні контактів переривника в ланцюзі управління транзистора (емітер – база) проходить струм, тобто транзистор відкривається. Сила струму управління невелика (близько 0,8 А) і зменшується до 0,3 А із збільшенням частоти обертання кулачка переривника. В контактно-транзисторній системі запалювання є два кола низької напруги: ланцюг керування транзистором і ланцюг робочого струму.

Коло керування транзистором: позитивна клема акумуляторної батареї 16 – вимикач 17 запалення – клеми ВК-Б і К додаткові резистори 14 – первинна обмотка 4 котушки запалення 5 – клема транзисторного комутатора 1 – електроди переходу емітер – база транзистора 21 – первинна, обмотка імпульсного трансформатора 20 – клема Р контакти 11 і 12 переривника – маса (корпус) – негативна клема акумуляторної батареї. При проходженні струму керування транзистором через перехід емітер – база сильно зменшується опір переходу емітер – колектор і транзистор відкривається, вмикаючи коло робочого струму.

Коло робочого струму низької напруги: позитивна клема акумуляторної батареї 16 – вимикач 17 запалення – клеми ВК-Б і К додаткових резисторів 14 – первинна обмотка 4 котушки запалення 5 – клема транзисторного комутатора 1 – електроди переходу емітер – колектор транзистор; 21 – клема М – маса (корпус) – негативна клема акумуляторної батареї. При розмиканні контактів переривника припиняється струм в колі керування транзистором і значно зростає його опір. Транзистор закривається, роз’єднується коло робочого струму низької напруги. Магнітний потік змінного поля, перетинає витки котушки запалення, індукуючи у вторинній обмотці ЕРС, в результаті чого виникає висока напруга (біля 30 000 В), а в первинній обмотці ЕРС самоіндукції (біля 80-100В).

3. Система запалювання від магнето. Система запалювання (рис.28) складається із одноіскрового магнето і свічки запалювання, з’єднаних проводом високої напруги. Джерелом електричного струму високої напруги є магнето.

Магнето високої напруги– комплексний пристрій, що суміщає в собі функції генератора перемінного струму, трансформатора, переривника та розподільника струму (в магнето одноциліндрового двигуна розподільник струму відсутній). Магнето призначене для

Рис. 28.Схема системи запалювання від магнето:1 – ексцентрик; 2 – пластина нерухомого контакту; 3 – текстолітова подушка; 4 – кулачок; 5 – вісь; 6 – пружина; 7 і 8 — рухомий і нерухомий контакти; 3 – гвинт кріплення пластинки; 10 – вимикач запалювання; 11 – конденсатор; 12 – клема дистанційного вимикання запалювання; 13 – вимикач блокування пуску двигуна при включеній передачі; Н – вимикач дистанційного вимкнення запалювання; 15 – свічна запалювання; 16 – провід високої напруги; 17 – контакт; 18 — іскровий (запобіжний) розрядник; 19 та 20 – вторинна і первинна обмотки; 21 – осердя котушки; 22 – магнітопроводи (стояки); 23 – полюсні наконечники; 24 – ротор

отримання струму низької напруги, перетворення його в струм високої напруги, подачі і розподілу високої напруги до свічок запалювання. Застосовують магнето на карбюраторних двигунах, які мають в системі електрообладнання акумуляторні батареї або працюють у важких експлуатаційних умовах, пускових карбюраторних двигунах тракторів.

Магнето складається із магнітоелектричного генератора, переривника і котушки запалювання. На тракторах застосовують одно- та двохіскрові магнето лівого і правого обертання. В магнето правого обертання ротор обертається за ходом часової стрілки.

4.Функціональні елементи систем запалювання. Переривник-розподільник(рис. 29) призначений для переривання у потрібний момент кола первинної обмотки і розподілу струму високої напруги до свічок запалювання згідно порядку роботи циліндрів двигуна. Переривник-розподільник складається із переривника струму низької напруги з контактами, кулачка 1, розподільника струму високої напруги з ротором 8, відцентрового 18 і вакуумного 25 регуляторів випередження запалювання та октан-коректора 16.

Контакти переривника виготовляють із вольфраму. Зазор між ними повинен становити 0,35–0,45 мм. Зазор між контактами перевіряють за допомогою щупа. Для визначення кута замкненого стану контактів під час роботи переривника користуються спеціальними електричними приладами.

Відцентровий регулятор служить для автоматичної зміни кута випередження запалювання при зміні частоти обертання колінчастого вала. Регулятор складається з опорної пластини із осями, на які надівають тягарці 3, що стягуються пружинами 2. Опорна пластина нерухомо з'єднана з приводним валом переривника-розподільника. При збільшенні частоти обертання тягарці долають опір пружини і розходяться, провертаючи, при цьому, ведену пластину з кулачком 1 проти напрямку обертання. При цьому, контакти розмикаються раніше, кут випередження запалювання збільшується.

Вакуумний регуляторслужить для автоматичної зміни кута випередження запалювання, залежно від навантаження двигуна (від розрідження у всмоктувальному трубопроводі).

Октан-коректорслужить для встановлення (вручну) моменту запалювання, залежно від октанового числа палива.

Для збільшення кута випередження запалювання корпус переривника-розподільника провертають проти напрямку обертання кулачка, а для зменшення – за напрямом його обертання. Величину повороту корпуса визначають за поділками на шкалі.

Котушка запалюванняпризначена для перетворення струму низької напруги в струм високої напруги, необхідний для утворення іскрового розряду в свічці запалювання. Вона складається із осердя 15 (рис. 30)на якому надітаізолююча втулка з електрокартону із вторинною обмоткою 13, яка містить 17000–40000 витків проводу d = 0,07–0,1 мм. Первинна обмотка 12, яка містить 150-400 витків проводу d=0,69-0,8мм, намотана на вторинну для полегшення передачі тепла корпусу.

Рис. 29. Переривник-розподільник Р-4В 1 – кулачок; 2 і 5 – пружина тягарців; 3 – плоскі тягарці відцентрового регулятора; 5 – вал розподільника; 6 – центральний електрод; 7 – кришка розподільника; 8 – ротор; 9 – струмопровідна пластина ротора; 10 – важіль переривника; 11 – корпус переривника-розподільника; 12 – пружина важеля переривника; 13 – рухомий диск; 14 – регулювальні гайки; 15 – нерухома пластина; 16 – пластина октан-коректора: 17 – втулка вала; 18 – відцентровий регулятор; 19 – кронштейн з нерухомим контактом; 20 – провід первинного кола; 11 і 22 – ізолятори; 23 – клеми первинного кола; 24 – конденсатор; 25 – вакуумний регулятор випередження запалювання

Для зменшення шкідливої дії вихрових струмів осердя виготовляють з ізольованих між собою пластин трансформаторної сталі. Осердя з обмотками розташоване в стальному герметичному кожусі 8 і закріплене в ньому фарфоровим ізолятором 11 та карболітовою кришкою 2. Внутрішня порожнина корпуса залита трансформаторним маслом, що поліпшує електричну ізоляцію і відведення тепла від обмоток до корпуса. При нагріванні масло розширяється, тому близько 15% об’єму порожнини не заповнюють. Центральна клема 1 котушки з'єднана проводом високої напруги з центральною клемою кришки розподільника.

Котушки різних типів відрізняються між собою даними про обмотки і опором додаткового резистора, який знаходиться в межах 1,00... 1,85 Ом. Додатковий резистор в керамічному ізоляторі часто прикріплюють до котушки і з'єднують з клемами ВКБ і ВК шинами.

Рис.30.Котушка запалювання:1 – вивідна клема; 2 – карболітова кришка; 3 – пружина; 4 і ВК – клеми первинної обмотки; 5 – гумова прокладка; 6 – ізоляційна трубка; 7 – скоба кріплення; 8 – кожух; 9 – з’єднувальний провідник; 10 – кільцевий магнітопровід; 11 – масло трансформаторне; 12 – первинна обмотка;13 – вторинна обмотка; 14 – фарфоровий ізолятор; 15 – осердя; 16 – додатковий опір; 17 – втулка; 18 – керамічний тримач; 19 – шина; 20 – латунна вставка

Свічказапалювання призначена для створення іскрового розряду в камері згоряння двигуна, необхідного для запалення робочої суміші. Напруга, при якій відбувається іскровий розряд між електродами свічки, називається пробивною. Центральний ізольований електрод свічки перебуває під дією високої напруги до 25000 В. Тому вона повинна зберігати електричні властивості і високий опір ізоляції при температурі 500 – 900° С. Крім того, під час згоряння суміші свічка повинна витримувати короткочасну дію високої температури, яка досягає 1500 –2000°С, і охолодження свіжою робочою сумішшю, температура якої лише 50–60°С. Конструкція свічки повинна забезпечувати герметичність камери згоряння.

На сучасних пускових і автомобільних двигунах використовують нерозбірні свічки з керамічними ізоляторами. Свічка складається із сталевого корпуса 5 (рис. 31) та ізолятора 2. В нижній частині корпуса 5 розміщується різьба та боковийелектрод 7, виготовлений з нікельмарганцевого сплаву. Корпус вкручується в нарізний отвір головки циліндра двигуна. Герметичність з'єднання свічки з головкою забезпечується ущільнювальним кільцем 4. Ущільнювальні кільця виготовляють із заліза алюмінію або міді. Мідні кільця мають перевагу, оскільки покращують відведення тепла від свічки.

Між корпусом і ізолятором 2 встановлено ущільнення 3. Навпроти стержня центрального електрода 6 розташований боковий електрод 7, зазор між ними - 0,6...0,9 мм.

Нормальна і тривала робота свічки забезпечується при нагріванні її теплового конуса до 580...850°С. Тепловим конусом свічки називається нижня частина ізолятора від торцевої поверхні до
шайби 4. При такій температурі на свічці не відкладається нагар, оскільки відбувається самоочищення. Температура нижче 500°С призводить до зменшення іскрового розряду і перебоїв у запалюванні, більше 850⁰С – до розжарювального запалювання і передчасного запалювання робочої суміші від нагрітої поверхні ізолятора.

Тому, на двигунах різних марок необхідно застосовувати свічки певної теплової характеристики. Теплова характеристика свічок запалювання визначається гартувальним числом. Гартувальне число свічки запалювання – це умовна величина, яка пропорційна середньому індикаторному тиску, при якому під час випробування свічки на моторній установці в циліндрі починає з`являтися розжарувальне запалювання. Чим більше це число, тим свічка більш стійка до високих температур і, відповідно, більш «холодна».

Гартувальне число залежить, в основному, від довжини нижньої частини ізолятора центрального електроду. Чим вона коротша, тим краще тепловідведення від електроду і тим «холодніша свічка».

«Холодна»свічка, встановлена на двигуні невеликої потужності з малою частотою обертання колінчастого вала, переохолоджується. У нижній частині її ізолятора інтенсивно відкладається нагар, що сприяє втраті струму високої напруги і викликає перебої в роботі свічки. «Гаряча» свічка, встановлена на двигуні великої потужності з великою частотою обертання колінчастого вала, призводить до перегрівання ізолятора і передчасного загоряння суміші. Тип, розмір та характеристику свічки позначають на її ізоляторі.

Рис. 31.Свічка запалювання:1 – контактна гайка; 2 – ізолятор; 3 – мідні шайби; 4 – ущільнювальне кільце; 5 – корпус; 6 – стержень центрального електрода; 7 – боковий електрод

Свічки запалювання мають маркування, наприклад, А11Н; А17ДВ; М8Т.

Перша буква у маркуванні свічок вказує на параметри різьби:

А – різьба М14х1,25; М – різьба М18х1,5.

Цифри після букви вказує гартувальне число. Згідно ГОСТ 2043-74 передбачено такий ряд гартувальних чисел: 8; 11; 14; 17; 20; 23 та 26. Буква після цифри свідчить про довжину вкручуваної частини корпусу (Н – 11 мм, Д – 19 мм, привідсутності букви –12 мм).

Наступні букви в маркуванні свічки запалювання означають:

В – виступ теплового конуса за корпус свічки;

Т – герметизація з’єднання ізолятор–центральний електрод виконана термоцементом (застосування інших герметиків не позначають).