Распределитель зажигания, работа
системы зажигания
Распределитель зажигания
Распределитель зажигания служит для прерывания тока в цепи
низкого напряжения катушки зажигания и распределения импульсов
высокого напряжения по свечам зажигания.
На автомобилях ВАЗ-2105 применяется четырехискровой неэкранированный
распределитель зажигания типа 30.3706-01 с центробежным и вакуумным
регуляторами опережения зажигания. Он устанавливается в левой
передней части двигателя и приводится во вращение от винтовой
шестерни (см. лист 7), имеющей шлицевое отверстие, в которое
вставляется хвостовик валика распределителя.
Распределитель зажигания имеет литой алюминиевый корпус 33 с
запрессованной металл локерами ческой пористой втулкой, в которой
вращается валик 1. Смазка к втулке подводится через войлочный фитиль
от масленки 35. От осевых перемещений валик удерживается
маслоотражательным кольцом 2, закрепленным на валике спиральной
шпилькой. На корпусе распределителя зажигания закреплены конденсатор
32 и корпус 6 вакуумного регулятора опережения зажигания. Сверху
корпус распределителя зажигания закрыт пластмассовой крышкой 16, под
которой находятся основные части распределителя зажигания:
прерыватель, центробежный регулятор опережения зажигания и
распределитель.
Прерыватель состоит из кулачка 26 с четырьмя выступами и стойки 29 с
контактами, которые кулачок размыкает при вращении. Выступы кулачка
имеют специальный профиль. Чтобы обеспечить четкое размыкание
контактов и уменьшить искрение между контактами, набегающая часть
выступов выполнена с острой кромкой. Для устранения вибрации
контактов при замыкании сбегающая часть выступов выполнена более
пологой. Кулачок смазывается войлочным фильцем 12, пропитанным
маслом. К стойке 29 приклепана ось, на которой на текстолитовой
втулке 25 установлен рычажок 28 с контактом, прижатым пластинчатой
пружиной к контакту стойки. К рычажку прикреплена текстолитовая
колодка 27, соприкасающаяся с выступами кулачка. Колодка 27 и втулка
25 изолируют рычажок с пружиной от массы. Ток к контакту рычажка
подводится от винта 36 через провод и пружину.
Стойка 29 закреплена двумя винтами на подвижной пластине 31
прерывателя, которая установлена в корпусе 33 на шарикоподшипнике 34
и может поворачиваться относительно корпуса тягой 11 вакуумного
регулятора. Нижний конец оси рычажка входит в отверстие подвижной
пластины 31. Поэтому при регулировании зазора между контактами
стойку можно поворачивать вокруг этой оси после ослабления затяжки
винтов ее крепления.
К верхнему концу втулки кулачка припаяна опорная пластина 13
центробежного регулятора опережения зажигания. К пластине приклепаны
оси металлокерамических грузиков 24 и стойки пружин 22. Другим
концом пружины 22 крепятся к стойкам, приклепанным к пластине 23
центробежного регулятора. Нижние концы заклепок являются
ограничителями. Они входят в овальные пазы пластины 13 и не
позволяют ей поворачиваться относительно валика распределителя более
чем на 15,5°.
При работе двигателя под действием центробежных сил грузики
расходятся, упираются в пластину 23 и, преодолевая сопротивление
пружин, поворачивают пластину 13 (а следовательно, и кулачок, 26) по
часовой стрелке относительно валика распределителя зажигания. Таким
образом, кулачок 26 приводится во вращение не непосредственно от
валика распределителя, а через грузики и может поворачиваться
грузиками на 15,5° относительно валика распределителя.
Пружин 22, стягивающих пластины 13 и 23, установлено две. Они
различаются числом витков, диаметром проволоки и длиной. Пружина,
имеющая большую упругость, установлена с небольшим натяжением и не
дает грузикам расходиться при небольшой частоте вращения двигателя.
Регулятор вступает в работу после 800 об/мин двигателя, когда
центробежная сила грузиков начинает преодолевать сопротивление этой
пружины. При более высокой частоте вращения вала вступает а действие
вторая пружина (более жесткая и установленная свободно). Этим
обеспечивается нужное изменение угла опережения зажигания при разной
частоте вращения вала двигателя.
Распределитель состоит из ротора 14 и электродов, установленных в
пластмассовой крышке 16. Пластмассовый ротор 14 закреплен двумя
винтами на пластине 13 регулятора опережения зажигания. Ротор
крепится в определенном положении, что обеспечивается пазом и
круглым отверстием в пластине 13, в которые входят соответствующие
выступы ротора. На роторе приклепаны центральный 19 и наружный 21
контакты ротора, между которыми в специальном углублении находится
резистор 20 величиной 5000-6000 Ом, предназначенный для подавления
радиопомех.
В центральный контакт ротора упирается подпружиненный угольный
электрод 18, передающий импульсы высокого напряжения от катушки
зажигания к ротору. При вращении ротора эти импульсы передаются от
наружного контакта 21 к боковым электродам 15, залитым в крышке, и,
далее, к свечам зажигания. Провода от свечей зажигания
присоединяются к боковым электродам в порядке по номерам цилиндров
1-3- 4-2 (по часовой стрелке), соответствующем порядку чередования
рабочих ходов в цилиндрах двигателя.
При работе распределителя в результате искрения между электродами
образуются пары азотной кислоты и озона, вызывающие интенсивную
коррозию контактов прерывателя, кулачка и других деталей. Для
удаления этих паров имеется отверстие в корпусе распределителя и два
отверстия в крышке.
Вакуумный регулятор опережения зажигания состоит из корпуса 6 с
крышкой 8, между которыми зажата гибкая мембрана 7. С одной стороны
к мембране крепится тяга 11, с другой стороны находится пружина,
отжимающая мембрану с тягой в направлении вращения кулачка 26. Тяга
11 шарнирно соединена с подвижной пластиной 31 прерывателя. Под
действием разрежения мембрана изгибается и через тягу 11
поворачивает пластину 31 вместе с контактами прерывателя против
часовой стрелки.
Работа системы зажигания
Система зажигания имеет первичную цепь (низкого напряжения) и
вторичную цепь (высокого напряжения). Ток в первичной цепи
замыкается по пути: "плюс" аккумуляторной батареи - клемма "30"
генератора - монтажный блок 43 - контакты "30/1" и "15/1"
выключателя зажигания - монтажный блок -зажим " + Б" катушки
зажигания - прерыватель 39 - масса - "минус" аккумуляторной
батареи., Если напряжение генератора больше напряжения
аккумуляторной батареи, то ток идет от зажима "30" генератора и
замыкается через массу на его выпрямитель. В остальном путь тока
будет таким, как описано выше.
Ток, протекающий по первичной обмотке катушки зажигания, создает
вокруг витков магнитное силовое поле. При размыкании контактов
прерывателя ток в первичной цепи исчезает, магнитное силовое поле
резко сокращается и, пересекая витки первичной и вторичной обмоток,
индуктирует в них ЭДС, пропорциональную количеству витков. Во
вторичной обмотке ЭДС достигает 12 000-24 000 В, а в первичной -
200- 300 В. Чем быстрее магнитные силовые линии пересекают витки
обмоток (т. е. чем быстрее исчезновение магнитного поля), тем больше
индуктируемая в них ЭДС.
Индуктируемая в первичной обмотке катушки зажигания ЭДС носит
название ЭДС самоиндукции. Она стремится поддержать исчезающий ток
и, следовательно, замедлить сокращение магнитного поля. Кроме того,
она вызывает искрение между-разомкнутыми контактами прерывателя.
Чтобы не допустить этих явлений, в распределителе зажигания имеется
конденсатор 32. В начальный момент размыкания контактов ток
самоиндукции заряжает конденсатор, что уменьшает прохождение тока
между контактами прерывателя и искрение между ними. Затем
конденсатор разряжается через первичную обмотку катушки зажигания,
причем ток разряда направлен против тока самоиндукции, благодаря
чему исчезновение тока в первичной цепи происходит быстрее и,
следовательно, быстрее сокращается магнитное поле. Если бы не было
конденсатора, то исчезновение магнитного силового поля происходило
сравнительно медленно и ЭДС во вторичной обмотке не превышала
4000-5000 В.
Большое значение имеет правильный выбор емкости конденсатора. При
большой емкости искрение между контактами прерывателя будет
незначительным, но увеличится время заряда и разряда конденсатора,
что уменьшит ЭДС, индуктируемую во вторичной обмотке. При малой
емкости конденсатора будет сильное искрение между контактами
прерывателя и ЭДС во вторичной обмотке катушки зажигания также
уменьшится. В распределителе зажигания 30.3706-01 емкость
конденсатора составляет 0,20-0,25 мкФ.
При замыкании контактов прерывателя магнитное силовое поле
расширяется и опять пересекает витки обмоток катушки зажигания. На
этот раз ЭДС самоиндукции в первичной обмотке препятствует
нарастанию тока в цепи мизкого напряжения. Магнитные силовые линии
намного медленнее пересекают витки и ЭДС, индуктируемая во вторичной
обмотке, не превышает 2000 В.
Ток высокого напряжения, индуктируемый во вторичной обмотке катушки
зажигания, замыкается по следующему пути: вторичная обмотка катушки
зажигания - провод высокого напряжения - центральная клемма 17
крышки, центральный контакт 19, резистор 20, наружный контакт 21
ротора, боковой электрод 15 крышки распределителя - свеча зажигания
- масса. Затем по параллельным цепям ток проходит через
аккумуляторную батарею, через генератор, через все включенные
потребители на контакты "30/1" и "15/1" выключателя зажигания, а
затем на зажим "-{-Б" к вторичной обмотке катушки зажигания.
Высокое напряжение, подводимое к центральному электроду свечи
зажигания, пробивает воздушный зазор между электродами и между ними
проскакивает искра, воспламеняющая рабочую смесь в цилиндре
двигателя. Рабочая смесь сгорает примерно за тысячные доли секунды.
За это время коленчатый вал двигателя поворачивается на 20-50° (в
зависимости от частоты вращения). Для получения максимальной
мощности и экономичности двигателя необходимо воспламенять рабочую
смесь несколько ранее прихода поршня в в. м. т., чтобы сгорание
закончилось при повороте кривошипа коленчатого вала на 10-15° после
в. м. т., т. е. искровой разряд должен создаваться с необходимым
опережением.
При излишне раннем зажигании, когда угол опережения зажигания
слишком большой, рабочая смесь сгорает до прихода поршня в в. м. т.
и тормозит его. В результате снижается мощность двигателя, возникают
стуки, двигатель перегревается и неустойчиво работает при малой
частоте вращения (на холостом ходу). При позднем зажигании рабочая
смесь будет сгорать, когда поршень пойдет вниз, т. е. в условиях
увеличивающегося объема. В этом случае давление газов будет
значительно ниже, чем при нормальном зажигании, и мощность двигателя
понизится. Кроме того, возможно загорание смеси в выпускном
трубопроводе.
Чтобы сгорание топлива происходило своевременно, каждой частоте
вращения вала двигателя необходим свой угол опережения зажигания.
При уменьшении частоты вращения коленчатого вала угол опережения
зажигания должен уменьшаться, а при увеличении частоты вращения
увеличиваться. Эту работу выполняет центробежный регулятор
опережения зажигания. При увеличении частоты вращения валика
распределителя грузики 24 под действием центробежной силы
поворачиваются относительно осей. Выступы грузиков упираются в
ведущую пластину 23 и, преодолевая натяжение пружин, поворачивают
опорную пластину 13 вместе с кулачком 26 прерывателя в направлении
вращения валика распределителя на угол а. Выступы кулачка раньше
размыкают контакты прерывателя и опережение зажигания увеличивается.
При уменьшении частоты вращения валика центробежные силы,
действующие на грузики, уменьшаются и пружины поворачивают опорную
пластину 13 с кулачком 26 против направления вращения валика, т. е.
опережение зажигания уменьшается.
При изменении нагрузки на двигатель изменяется содержание остаточных
газов а цилиндрах двигателя. При больших нагрузках, когда
дроссельные заслонки карбюратора полностью открыты, содержание
остаточных газов в рабочей смеси низкое, поэтому смесь сгорает
быстрее и зажигание должно происходить позже. При снижении нагрузки
на двигатель (прикрытие дроссельных заслонок) содержание остаточных
газов увеличивается, рабочая смесь горит дольше и зажигание должно
происходить раньше. Корректировку угла опережения зажигания в
зависимости от нагрузки на двигатель выполняет вакуумный регулятор
опережения зажигания. На мембрану 7 вакуумного регулятора
распределителя зажигания действует разрежение, отбираемое из зоны
над дроссельной заслонкой первичной камеры карбюратора. Когда
дроссельная заслонка закрыта (холостой ход), отверстие для отбора
разрежения находится выше кромки дроссельной заслонки, поэтому
разрежения нет и вакуумный регулятор не работает. При небольшом
открытии дроссельной заслонки появляется разрежение, мембрана 7
оттягивается и тягой 11 поворачивает подвижную пластину 31
прерывателя против направления вращения валика распределителя
зажигания. Опережение зажигания увеличивается. По мере дальнейшего
открытия дроссельной заслонки (увеличение нагрузки) разрежение
уменьшается и пружина отжимает мембрану в исходное положение.
Подвижная пластина прерывателя поворачивается в направлении вращения
валика распределителя зажигания и опережение зажигания уменьшается.
