3. Сборочные единицы контактной системы зажигания: свечи, прерыватели-распределители, конденсаторы, катушки зажигания
На современных двигателях применяют неразборные свечи зажигания с керамическим изолятором 1 (рисунок 2а), внутри которого размещены центральный электрод 7 с выводным стержнем 2 и корпуса 4 с боковым электродом 8. Для герметизации свечи по центральному электроду применяют термоцемент, а в последнее время – токопроводящий стеклогерметик 3. Герметичность между изолятором и корпусом свечи обеспечивается прокладкой 5, а также завальцованного корпуса на плечико изолятора. На нижней части корпуса имеется резьба для ввертывания в отверстие головки блока. Герметизация соединения обеспечивается уплотнительным кольцом 6. Экранированная герметизированная свеча (рисунок 2б) обеспечивает защиту от попадания влаги внутрь свечи резиновым уплотнением, закрепленным гайкой, навернутой на экран 13.
Зазор между электродами свечи устанавливают в пределах 0,5 – 0,9 мм в зависимости от типа системы зажигания.
При работе двигателя свеча подвергается высоким тепловым (от 40 до 2500 °С), механическим (до 10 МПа), электрическим (до 26 кВт) и химическим воздействиям.
На двигателях различных моделей, а также при работе их в различных условиях необходимо применять свечи с соответствующей тепловой характеристикой, которая определяется калильным числом, указываемым на изоляторе свечи. Чем выше калильное число, тем «холоднее» свеча, т.е. она может работать в более высоком тепловом режиме. Тепловая характеристика свечи в основном определяется длиной А нижней части изолятора центрального электрода. Чем она короче, тем лучше теплоотвод и «холоднее» свеча.
Свечи маркируют группой букв и цифр, например А20ДВ. Первая буква означает диаметр и шаг резьбы (А – 14×1,25 или М 18×1,5); одна или две цифры указывают калильное число свечи; следующая за цифрой буква определяет длину резьбы на корпусе (Н – 11 мм, Д – 19 мм; если длина резьбы равна 12 мм, то она не указывается); последующие буквы – соответственно выступает ли нижняя часть изолятора из корпуса (В) и применяется ли в свече герметизация термогерметиком (Т).
Рисунок 2. Свечи зажигания:
а – неэкранированная; б – экранированная; 1 – изолятор; 2 – контактная головка; 3 – токопроводящий стеклогерметик; 4 – корпус; 5 и 6 – прокладки; 7 – центральный электрод; 8 – боковой электрод; 9 – тепловой конус; 10 – рабочая камера;11 – резиновое уплотнение; 12 – контактное устройство (КУ20); 13 – экран; 14 – сердечник (изолятор в сборе); 15 – корпус с боковым электродом; 16 – шайба; 17 – уплотнительное кольцо; 18 – теплоотводящая шайба; 19 – помехоподавительный резистор; 20 – накидная гайка
Катушка зажигания преобразует ток низкого напряжения в ток высокого напряжения. Она представляет собой электрический автотрансформатор с разомкнутой магнитной цепью. Основными частями катушки зажигания (рисунок 3) являются: сердечник 6 с первичной 4 и вторичной 3 обмотками; крышка 12 с выводами 1, 11, 14 низкого и 13 высокого напряжения. На большинстве автомобилей применяются катушки с добавочным резистором 8, смонтированным в керамическом изоляторе 9.
Сердечник 6 катушки набирают из листов электротехнической стали с окалиной на поверхности для снижения вихревых токов Фуко. Поверх сердечника расположена трубка 10 из электротехнического картона, на которую в несколько слоев намотана вторичная обмотка 3, содержащая 17400 – 26500 витков проволоки диаметром 0,07 – 0,09 мм. Для улучшения изоляции слои вторичной обмотки отделены друг от друга конденсаторной и кабельной бумагой. Карболитовая крышка 12 и фарфоровый изолятор 5 предотвращают возможность пробоя вторичной обмотки на корпус 7.
Рисунок 3. Катушка зажигания
Поверх вторичной наматывают первичную обмотку 4, имеющую сравнительно небольшое число витков (250 – 300). Вокруг первичной обмотки расположен магнитопровод 2, состоящий из двух разрезанных по оси тонкостенных цилиндров из трансформаторной стали. Внутреннюю полость большинства катушек заполняют трансформаторным маслом, улучшающим отвод тепла от обмоток и их изоляцию.
Все выводы катушки зажигания расположены на карболитовой крышке 12. Вторичная обмотка присоединена к высоковольтному выводу 13 катушки. Общий конец первичной и вторичной обмоток соединен с выводом 1. Первичная обмотка соединена с выводом 11. К выводу 14 присоединена только шинка от добавочного резистора.
Прерыватель-распределитель служит для прерывания тока в первичной цепи катушки зажигания, распределения тока высокого напряжения по свечам и изменения угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя. Он состоит из прерывателя, распределителя, центробежного и вакуумного регуляторов, октан-корректора и конденсатора. Все механизмы монтированы в корпусе 13 (рисунок 4а). Прерыватель-распределитель приводится в действие от шестерни распределительного вала.
Прерыватель тока низкого напряжения состоит из неподвижного 18 (рисунок 4г), соединенного с корпусом, и подвижного 17, изолированного от корпуса, контактов и кулачка 12. Контакты монтированы на подвижном диске 10, который установлен на подшипнике неподвижного диска, прикрепленного двумя винтами к корпусу. При регулировке зазора между контактами пластину неподвижного контакта эксцентриком 11 поворачивают на оси, предварительно, ослабив стопорный винт 16. Подвижный контакт прижимается к неподвижному пластинчатой пружиной 14. Ток низкого напряжения подведен к подвижному контакту через клемму 20 на корпусе прерывателя, гибкий изолированный провод 19 и пружину рычажка.
В распределитель тока высокого напряжения входит ротор (рисунок 4а) с токоразносной пластиной, устанавливаемой на верхнюю часть втулки кулачка; пластмассовую крышку 1 с одной центральной З (приемной) и восемью (по числу цилиндров двигателей) раздаточных 28 клемм. Ток высокого напряжения, создаваемый в катушке зажигания, подводится по высоковольтному проводу к центральной клемме распределителя и дальше идет через пружину 30 и уголок 29, соединяющие центральную клемму с токоразносной пластиной ротора. Далее он преодолевает воздушный промежуток между пластиной и одной из раздаточных клемм крышки и выходит на высоковольтный провод к свече.
Центробежный автомат опережения зажигания (рисунок 4а) состоит из приводного вала 9, установленного в корпусе на двух бронзографитовых втулках 17. На приводном валу закреплена пластина 11 с осями 25 для грузиков 10. На штифты 24 грузиков посажена своими прорезями ведомая пластина 26 кулачка 8. Втулка кулачка свободно сидит на верхнем конце вала 9. Кулачок прерывателя приводится во вращения через грузики. При увеличении частоты вращения вала грузики под действием центробежных сил расходятся, преодолевая сопротивление пружины, и своими штифтами поворачивают пластину 26 с кулачком в направлении его вращения. Контакты размыкаются раньше и угол опережения зажигания увеличивается.
Вакуумный регулятор опережения зажигания (рисунок 4г) состоит из корпуса 6, набранного из двух половин, между которыми зажата диафрагма 5. С одной стороны она соединена тягой 8 с подвижным диском 10 прерывателя, а с другой на нее действует пружина 4. Полость корпуса с пружиной соединена штуцерами 3 и металлической трубкой 2 со смесительной камерой карбюратора над дроссельной заслонкой.
При работе регулятора сила сжатия пружины 4 уравновешивается силой избыточного давления атмосферного воздуха на диафрагму и диск 10 занимает определенное положение. Нарушение этого равновесия из-за изменения разрежения в карбюраторе вызывает изменение прогиба диафрагмы, перемещение тяги, поворот диска с контактами относительно кулачка 12 и изменение угла опережения зажигания.
Октан-корректор предназначен для ручного изменения установочного угла опережения зажигания в соответствии с октановым числом топлива. Верхняя пластина 22 (рисунок 4а) октан-корректора соединена с корпусом 13 распределителя; нижняя – с корпусом привода распределителя. Пластины между собой соединены с помощью тяги и регулировочных гаек 19. Октан-корректором можно изменять установочный угол в пределах ± 10°.
Рисунок 4. Прерыватель-распределитель Р13-Д
а - детали: 1 – крышка; 2 – ротор; 3 – пластина неподвижного контакта; 4 – рычажок неподвижного контакта; 5 – ,контакты; 6 – фильтр для смазывания; 7 – неподвижный диск; 8 – кулачок; 9 – вал; 10 – грузик; 11 – пластина грузиков; 12 – пружина;13 – корпус; 14 – защелка; 15 – подшипник; 16 – нижняя пластина октан-корректора; 17 – втулка; 13 – штифт; 19 – гайка октан-корректора; 20 – масленка; 21 – вакуумный регулятор;22 – верхняя пластина октан-корректора; 23 – тяга; 24 – штифты; 25 – ось грузика; 26 – пластина; 27 – стопорное кольцо; 28 – боковая клемма высокого напряжения; 29 – контактный уголок; 30 – контактная пружина; 31 – центральная клемма высокого напряжения; б – схема и график работы центробежного регулятора опережения зажигания; в – график работы вакуумного регулятора опережения зажигания; г – прерыватель и вакуумный регулятор опережения зажигания: 1 – нижняя пластина октан-корректора; 2 – трубка; 3 – штуцер;
4 – пружина; 5 – диафрагма; 6 – корпус вакуумного регулятора; 7 – винт; 8 – тяга; 9 – штифт; 10 -подвижный диск; 11 – эксцентрик; 12 – кулачок; 13 – ось; 14 – пластина неподвижного контакта; 15 – рычажок прерывателя с подушкой; 16 – стопорный винт; I7 – подвижный контакт; 18 – неподвижный контакт; 19 – провод; 20 – зажим провода низкого напряжения; д – графики совместной работы центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания; I – начальный угол опережения зажигания; 2 – характеристика работы центробежного регулятора;
3 – характеристики совместной работы вакуумного и центробежного регуляторов при различных нагрузках двигателя; nн – зона частоты вращения до вступления в работу центробежного регулятора.
У прерывателей-распределителей системы батарейного зажигания параллельно контактам установлен искрогасящий конденсатор емкостью 0,17 – 0,35 мФ.