1. КОНТАКТНАЯ (КЛАССИЧЕСКАЯ) СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ

Система зажигания (рис. 1) предназначена для принудитель­ного воспламенения рабочей сме­си в камере сгорания двигателя электрической искрой, возникаю­щей между электродами свечи за­жигания. Искра образуется в ре­зультате подачи импульса тока высокого напряжения на электро­ды свечи. Возможные случаи из­менения высокого напряжения при КСЗ показаны на рис. 2.

Функции генератора импуль­сов тока высокого напряжения выполняет катушка зажигания. Она работает по принципу транс­форматора (рис. 3), имеет вто­ричную обмотку (тонкий провод, много витков), намотанную на железный сердечник и первич­ную обмотку (толстый провод, мало витков), намотанную сверху на вторичную. При прохождении тока по первичной обмотке ка­тушки зажигания (см. рис. 1) в ней создается магнитное поле.

При размыкании цепи первич­ной обмотки прерывателем маг­нитное поле исчезает, при этом его силовые линии пересекают витки первичной и вторичной обмоток.

Во вторичной обмотке индуци­руется ток высокого напряжения (до 25 000 В), а в первичной — ток самоиндукции (напряжением до 300 В), который имеет то же напра­вление, что и прерываемый ток.

Вторичное напряжение зави­сит от величины магнитного поля и интенсивности его уменьше­ния, т.е. от силы и скорости уменьшения тока в первичной об­мотке. Ток самоиндукции сохра­няет ток в первичной обмотке, вызывает искрение и соответст­венно обгорание контактов пре­рывателя.

Рис. 1. Контактная система зажигания (KC3-KSZ) с трехклеммной катушкой. Обозначения клемм катуш­ки зажигания в скобках применяются на иномарках: 1 — свечи зажигания; 2 — прерыватель-распределитель; 3 — выступ кулачка; 4 — упор; 5 — аккумуляторная батарея; 6 — генератор; 7 — выключатель зажигания; 8 — катушка зажигания

Рис. 2. Зависимость высокого (вторичного) напря­жения U₂ от времени t:

1 —отсутствие пробоя (предельные возможности системы);

2 — пробой искрового промежутка (зазора) в свече зажига­
ния; 3 — "стекание искры" по увлажненному бензином нага­
ру на элементах свечи при шунтирующем сопротивлении
~0,2мОм

Рис. 3. Устройство катушки зажигания:

I  — изолятор; 2 — корпус; 3 — изоляционная бумага обмоток; 4 — первичная обмотка; 5 — вторичная обмотка;
6 — клемма вывода первичной обмотки (обозначения: "1","—", "К"); 7 — контактный винт; 8 — центральная клемма для
провода высокого напряжения; 9 — крышка; 10 — клемма подвода питания (обозначения: "+Б", "Б","+", "15");

I1   — контактная пружина; 12 — скоба крепления; 13 — наружный магнитопровод; 14 — сердечник

Для повышения вторичного напряжения и уменьшения обгорания контактов прерывателя параллельно контактам подключают конденса­тор. При размыкании контактов прерывателя, когда зазор еще мини­мальный и вполне может проскочить искра, идет зарядка конденсатора.

Далее конденсатор будет разряжаться через первичную обмотку катушки, создавая в начальный момент импульс тока обратного напра­вления, что ускоряет исчезновение магнитного потока и способствует, как отмечалось выше, росту вторичного напряжения.

Для каждой системы зажигания подбирается свой конденсатор. Обычно емкость конденсаторов лежит в пределах 0,17—0,35 мкФ. Так, для "Жигулей" емкость конденсатора, замеренная в диапазоне частот между 50 и 1000 Гц, должна находиться в пределах 0,20—0,25 мкФ. Любое отклонение в емкости конденсатора уменьшает вторичное на­пряжение. При зарядке и разрядке конденсатора вторичное напряже­ние не превышает 5 кВ.

Вторичное напряжение (напряжение пробоя) при оптимальном со­ставе бензовоздушной смеси должно быть тем больше, чем больше за­зор между электродами свечи и чем выше давление в камере сгора­ния. Обычно оно составляет 8—12 кВ, но для повышения надежности воспламенения смеси применяют системы зажигания, развивающие вторичное напряжение 16—25 кВ.

Такой двукратный запас необходим как в связи с изменениями в процессе работы самой системы зажигания (например, увеличение за­зора между электродами свечи), так и в связи с изменением состава рабочей смеси. Только обеднение рабочей смеси, связанное с неис­правностями в системе питания, может потребовать (для надежной ра­боты двигателя) наличие напряжения во вторичной цепи до 20 кВ.

На рис. 3 показана "жигулевская" катушка зажигания с тремя клем­мами, где обозначение "+Б" имеет только одна низковольтная клемма. Для повышения надежности пуска используются катушки зажигания (рис. 4, 5) с четырьмя клеммами (три низкого и одна высокого напряже­ния). За счет чего повышается надежность пуска при четырехклем-мной катушке? Если включение катушки зажигания, представленной на рис. 3, происходит через клемму "+Б" (батарея), то четырехклем-мная катушка включается через две клеммы "ВК" (включение) и "ВК-Б" (включение от батареи). Включение через клемму "ВК" идет от выклю­чателя стартера, т.е. к клемме "ВК" подводится ток только при пуске двигателя. К клемме "ВК-Б" ток подводится от замка (выключателя) за­жигания.

Обоснованность такого включения в том, что при пуске двигателя питание первичной обмотки идет большим током (соответственно по­лучают более высокое вторичное напряжение). В этом режиме ка­тушка может работать только короткое время, иначе она перегреется и "сгорит". После пуска питание идет через клемму "ВК-Б" и дополни­тельный резистор, уменьшающий величину тока в первичной обмот­ке. Дополнительный резистор также является вариатором, т.е. он из­меняет сопротивление в зависимости от нагрева. При малых частотах вращения коленчатого вала двигателя ток успевает достичь большой величины, что нежелательно, так как начинают усиленно обгорать контакты прерывателя и возрастает возможное вторичное напряже­ние, которое при увеличении (например, с увеличением зазора меж­ду электродами свечи) может привести к пробою "в слабом месте" (например, в роторе распределителя). С нагревом же вариатор уве­личивает сопротивление и уменьшает ток.

Полностью избежать искрения контактов прерывателя не удается. Уменьшить их искрение при КСЗ можно подключением параллельного конденсатора, а также установив минимальный зазор при разомкнутом положении в пределах 0,3—0,4 мм. Для автомобилей ВАЗ при КСЗ за­зор должен быть в пределах 0,35—0,45 мм, что соответствует углам замкнутого и разомкнутого состояния контактов соответственно 52—58° и 38—32°. Если зазор в контактах прерывателя сделать боль­ше или меньше рекомендуемой величины, то во всех случаях уменьша­ется вторичное напряжение. Причем в первом случае (зазор больше) искрение меньше, но уменьшается и угол замкнутого состояния конта­ктов, а следовательно, и сила тока в первичной обмотке и вторичное напряжение. Во втором случае (зазор меньше) ток в первичной обмот­ке больше, но из-за искрения нет его резкого исчезновения и вторич­ное напряжение также уменьшается.

Искрят не только контакты прерывателя, но и два контакта ротора (бе­гунка). Например, центральный, в который упирается подпружиненный

 

Рис. 4. Катушка зажигания:

I — пластина; 2 — корпус; 3 — магнитопровод; 4 — сердечник; 5 — картонная трубка; 6 — вторичная обмотка; 7 — кар­
тонная трубка между обмотками; 8 — первичная обмотка; 9 — изолятор; 10 — вариатор (дополнительный резистор);

II — резистор; 12 — резиновое уплотнительное кольцо; 13 — пластмассовая крышка; 14 — изоляционная втулка;
15 — пружина, прижимающая пластину к клемме; 16 — клемма; 17 — клемма "ВК": 18 — клемма "1"; 19 — клемма "ВК-Б"