3.4. Классическая система зажигания

Классическая система батарейного зажигания с одной катушкой и многоискровым механическим распределителем до сих пор применя­ется на автомобилях. Главным достоинством этой системы являет­ся ее простота, обеспечиваемая двойной функцией механизма рас­пределителя: прерывание цепи постоянного тока для генерирова­ния высокого напряжения и синхронное распределение высокого напряжения по цилиндрам двигателя.

Принципиальная схема классической системы зажигания состо­ит из следующих элементов (рис 3.7):

- источника тока - аккумуляторной батареи 1; катушки зажигания (индукционной катушки) 5, которая преобразует токи низкого напря­жения в токи высокого напряжения. Между первичной и вторичной обмотками существует автотрансформаторная связь;

- прерывателя 17, содержащего рычажок 6 с подушечкой 7 из текстолита, поворачивающийся около оси, контакты прерывателя 8, кулачок, имеющий число граней, равное числу цилиндров. Непод­вижный контакт прерывателя присоединен к «массе»; контакт укреплен на конце ры­чажка. Если подушечка не каса­ется кулачка, контакты замкнуты под действием пружины. Когда подушечка находит на грань кулачка, контакты размыкаются. Прерыватель управляет размы­канием и замыканием контактов и моментом подачи искры;

- конденсатора первичной цепи 18, подключенного парал­лельно контактам 8, который является составным элементом колебательного контура в пер­вичной цепи после размыкания контактов;

- распределителя 14, включающего в себя бегунок 12, крышку 10, на которой расположены неподвижные боковые электроды 11 (число которых равно числу цилиндров двигателя) и неподвижный центральный электрод, который подключается через высоковольт­ный провод к катушке зажигания.

Рис. 3.7.

Боковые электроды через высоко­вольтные провода соединяются с соответствующими свечами за­жигания. Высокое напряжение к бегунку 12 подается через цен­тральный электрод с помощью скользящего угольного контакта. На бегунке имеется электрод 13, который отделен воздушным зазором от боковых электродов 11. Бегунок 12 распределителя и кулачок 16 прерывателя находятся на одном валу, который приводится во вращение зубчатой передачей от распределительного вала двига­теля с частотой, вдвое меньшей частоты вращения коленчатого вала. Прерыватель и распределитель расположены в одном аппа­рате, называемом распределителем зажигания;

- свечей зажигания 15, число которых равно числу цилиндров двигателя;

- выключателя зажигания 2;

- добавочного резистора 3 (R_доб), который уменьшает тепловые потери в катушке зажигания, дает возможность усилить зажигание. (При пуске двигателя R_доб шунтируется выключателем 4 одновремен­но с включением стартера.) Добавочный резистор изготовляют из нихрома или константана и наматывают на керамический изолятор.

Принцип работы классической системы батарейного зажигания состоит в следующем. При вращении кулачка 16 контакты 8 попере­менно замыкаются и размыкаются. После замыкания контактов (вслучае замкнутого выключателя 2) через первичную обмотку катушки зажигания 5 протекает ток, нарастая от нуля до определенного зна­чения за данное время замкнутого состояния контактов. При малых частотах вращения валика 9 распределителя 14 ток может нарастать до установившегося значения, определенного напряжением аккуму­ляторной батареи и омическим сопротивлением первичной цепи (установившийся ток). Протекание первичного тока вызывает образова­ние магнитного потока, сцепленного с витками первичной и вторич­ной обмоток, и накопление электромагнитной энергии.

После размыкания контактов прерывателя как в первичной, так и во вторичной обмотке индуцируется ЭДС самоиндукции. Согласно закону индукции вторичное напряжение тем больше, чем быстрее исчезает магнитный поток, созданный током первичной обмотки, больше первичный ток в момент разрыва и больше число витков во вторичной обмотке.

В результате переходного процесса во вторичной обмотке возни­кает высокое напряжение, достигающее 15...20 кВ. В первичной об­мотке также индуцируется ЭДС самоиндукции, достигающая 200...400 В, направленная в ту же сторону, что и первичный ток, и стремящаяся задержать его исчезновение. При отсутствии конден­сатора 18 ЭДС самоиндукции вызывает образование между контак­тами прерывателя во время их размыкания сильной искры, нося­щей дуговой характер. При наличии конденсатора 18 искрообразование уменьшается, так как ЭДС самоиндукции создает ток, заряжающий конденсатор. В следующий период времени конденсатор разряжается через первичную обмотку катушки и аккумуляторную батарею. Таким образом, конденсатор 18 практически устраняет дугообразование в прерывателе, обеспечивая долговечность кон­тактов и индуцирование во вторичной обмотке достаточно высокой ЭДС.

Вторичное напряжение подводится к бегунку распределителя, а затем через электроды в крышке и высоковольтные провода посту­пает к свечам соответствующих цилиндров. На рис. 3.8 приведены характеристики электрических сигналов в первичной и вторичной цепях системы зажигания. Здесь: 1 - первичный ток; 2 - импульс первичного напряжения; 3 - импульс вторичного напряжения;

Рис. 3.8.

Электромагнитная энергия запасается как в воздушных зазорах, так и в стали. В катушках с замкнутой магнитной цепью затраты меди меньше, чем в катушках с разомкнутой цепью. В отношении затрат стали имеет место обратное явление. В катушках с разомкнутой магнитной системой первичная обмотка располагается поверх вторичной, что связано с лучшими условиями охлаждения и мень­шей массой провода вторичной обмотки.

В катушках с замкнутой магнитной системой первичная обмотка располагается внутри вторичной, что связано с условиями отвода вторичного напряжения при наличии сердечника.