Контактная система зажигания

В систему батарейного зажигания (рис.8) входят источники постоянного тока (аккумуляторная батарея и генератор), катушка зажигания (1), прерыватель - распределитель (5), конденсатор (8), свечи зажигания (6), резистор (4), включатель зажигания (13), провода низкого и высокого напряжения.

Стрелки изображают магнитный поток в катушке зажигания.

Рис. 8

Схема системы батарейного зажигания:

 

1 - катушка зажигания, 2 - вторичная обмотка, 3 - первичная обмотка, 4 - резистор, 5 - распределитель, 6 - свеча зажигания, 7 - аккумулятор, 8 - конденсатор, 9 - кулачок, 10 - неподвижный контакт, 11 - подвижный контакт, 12 - рычажок прерывателя, 13 - включатель зажигания, 14 - замок зажигания, I, II, III, IV – порядковые номера цилиндров двигателя.

 

Когда зажигание включено и контакты (10) и (11)прерывателя замкнуты, в первичной цепи под действием э.д.с. аккумуляторной батареи (или генератора) проходит ток низкого напряжения.

Цепь тока низкого напряжения: положительный зажим батареи (7)— включатель зажигания (13)— резистор (4) — первичная обмотка (3)катушки зажигания (1)— рычажок (12) - контакты (11) и (10)прерывателя — отрицательный зажим батареи (масса).

Рабочий процесс такой системы зажигания заключается в следующем. Контакты (10), (11) замыкаются и размыкаются во время вращения кулачка (9). При замкнутых контактах замка зажигания (14) через первичную обмотку катушки (1) протекает ток. Он вызывает образование магнитного поля, которое охватывает как первичную, так вторичную обмотки, поскольку они располагаются одна над другой. После размыкания контактов поступление тока в первичную цепь прекращается. Угасающее магнитное поле возбуждает в катушке э.д.с., которую называют э.д.с. самоиндукции. Эта э.д.с. вызывает искрение между контактами и их обгорание. Конденсатор (8), подключенный параллельно контактам прерывателя, устраняет эти явления, отводя э. д. с. самоиндукции на свободную емкость вначальный период размыкания контактов, а при полном их размыкании конденсатор разряжается на первичную обмотку (3)катушки зажигания. Благодаря этому ускоряется исчезновение магнитного потока, увеличивается э.д.с вторичной обмотки и контакты предохраняются от обгорания.

Путь тока высокого напряжения в цепи зажигания; вторичная обмотка (2) — первичная обмотка (3) — резистор (4) — включатель зажигания (13)— положительный зажим — отрицательный зажим батареи — масса — боковой электрод — искровой промежуток — центральный электрод свечи зажигания (6)— электрод крышки распределителя (5) — искровой промежуток — электрод ротора распределителя — вторичная обмотка (2)катушки зажигания.

На величину э. д. с., индуктируемой во вторичной обмотке катушки зажигания, оказывает влияние величина тока первичной цепи, коэффициент трансформации, индуктивность первичной обмотки, емкость конденсатора и емкость первичной цепи. Напряжение во вторичной обмотке увеличивается прямо пропорционально току первичной цепи, сила которого составляет 1,5—2,5 А. С ростом тока первичной цепи повышается магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой, а, следовательно, и э.д.с. самоиндукции вторичной обмотки. Увеличение коэффициента трансформации и индуктивности первичной обмотки также способствует повышению э. д. с., индуктируемой во вторичной обмотке.

Величина э. д. с., индуктируемой во вторичной обмотке, зависит от быстроты размыкания и зазора между контактами, поскольку этими параметрами определяется скорость исчезновения магнитного потока, создаваемого током первичной обмотки. При замыкании контактов происходит восстановление магнитного потока первичной обмотки и возникает э.д.с. самоиндукции замыкания, направленная против тока батареи и затормаживающая нарастание тока в первичной цепи. Чем больше частота вращения коленчатого вала двигателя и число его цилиндров, тем больше частота замыканий и размыканий контактов и тем меньше время замкнутого их состояния. Так как для нарастания тока в первичной цепи до максимального значения необходимо некоторое время, то при определенной частоте вращения коленчатого вала ток в первичной обмотке не сможет достигнуть требуемого значения, и напряжение во вторичной обмотке понизится.

Чтобы уменьшить падение напряжения во вторичной цепи в области больших частот вращения, применяют специальные резисторы, изготовленные из материалов с положительным температурным коэффициентом, то есть с повышением температуры их сопротивление увеличивается. Усиление тока в резисторах, изготовленных из никелевой и константановой проволоки, от 1 до 3,5А и соответственное повышение их температуры сопровождаются ростом сопротивления от 1,4 до 4,6Ом.

Когда двигатель работает на малых частотах вращения, время замыкания контактов прерывателя достаточно велико. Поэтому ток в первичной цепи достигает максимального значения и вызывает нагрев резистора, в результате чего увеличивается общее сопротивление первичной цепи. Благодаря этому ограничивается ток первичной обмотки, а нагревание катушки зажигания и искрение контактов снижаются; резистор, таким образом, предохраняет катушку и контакты от аварийных режимов. С увеличением же частоты вращения ток не успевает достичь максимального значения, поэтому сопротивление резистора и всей первичной цепи уменьшается. Это позволяет избежать ослабления тока первичной цепи, а, следовательно, поддержать напряжение во вторичной цепи в пределах, достаточных для надежного воспламенения рабочей смеси.

Наряду с такими положительными качествами классических систем зажигания, как простота и дешевизна, наличие большого диапазона регулирования угла опережения зажигания при стабильности высокого напряжения на выходе, они имеют и существенные недостатки:

· недостаточное высоковольтное напряжение на всех частотах вращения коленчатого вала двигателя;

· недостаточная энергия искрового разряда, ограниченная малым запасом энергии в первичной цепи;

· небольшой срок службы контактов прерывателя из-за электрической эрозии, нарушения величины зазора и, соответственно, момента воспламенения при износе подшипников скольжения приводного вала и кулачка в процессе эксплуатации, а также нестабильности характеристик автоматов регулирования опережения зажигания;

· нагрев первичной обмотки катушки зажигания на низких частотах из-за увеличения времени замкнутого состояния контактов прерывателя.

Все это приводит к потере мощности двигателя и повышению токсичности отработавших газов из-за ухудшения процесса сгорания рабочей смеси.