Рис. 1. Схема контактной системы зажигания: 1 - прерыватель; 2, 3 - подвижный и неподвижный контакт прерывателя; 4 - кулачок; 5 - распределитель; 6 - бегунок; 7 - неподвижный электрод
При вращении вала распределителя 5, связанного зубчатой передачей с коленчатым валом двигателя, кулачком 4 попеременно замыкаются и размыкаются контакты 2 и 3 прерывателя 7.
Неподвижный контакт 3 прерывателя соединен с массой, подвижный контакт 2 закреплен на конце подвижного рычажка с подушечкой из текстолита. Контакты 2 и 3 находятся в замкнутом состоянии под действием пружины, если подушечка рычажка не касается кулачка. Когда подушечка попадает на грань кулачка, рычажок, преодолевая противодействие пружины, поворачивается вокруг оси, закрепленной на подвижной пластине прерывателя, и контакты размыкаются.
При включении выключателя K1 зажигания и замкнутых контактах прерывателя по цепи первичной обмотки катушки L зажигания протекает ток, создающий магнитное поле.
В момент размыкания контактов ток в первичной обмотке и созданное им магнитное поле исчезают. Во вторичной обмотке катушки зажигания индуктируется ЭДС, тем большая, чем выше скорость исчезновения магнитного поля. В это время токопроводящая пластина ротора распределителя проходит около бокового электрода крышки распределителя, соединенного высоковольтным проводом со свечой зажигания того цилиндра, в котором заканчивается процесс сжатия топливовоздушной смеси. Высокое вторичное напряжение на свечи зажигания инициирует появление между ее электродами искрового разряда.
Кулачок прерывателя и ротор распределителя установлены на одном валу. Частота вращения вала кулачка и ротора распределителя в 2 раза меньше частоты вращения коленчатого вала четырехтактного двигателя. Это связано с тем, что топливовоздушную смесь в каждом из цилиндров необходимо воспламенять только 1 раз за два оборота коленчатого вала. Число граней кулачка и боковых электродов в крышке распределителя совпадает с числом цилиндров двигателя. Высокое напряжение к свечам зажигания подводится в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя.
Сила тока Iр разрыва цепи первичной обмотки катушки зажигания и, как следствие, максимальное вторичное напряжение U2m зависят от времени замкнутого состояния контактов прерывателя. Конструктивно прерыватель контактной системы устроен таким образом, что время tз замкнутого состояния контактов непосредственно зависит от угла αз замкнутого состояния контактов (рис. 2). Угол αз определяется профилем кулачка, зазором между контактами и не зависит от частоты вращения коленчатого вала, тогда как время замкнутого состояния контактов с увеличением частоты вращения коленчатого вала уменьшается.
Рис. 2. Кулачковый прерыватель: 1 — контакт на подвижном рычажке; 2 — неподвижный контакт; α31 и α32 — углы замкнутого состояния контактов соответственно при большом и малом зазоре между контактами
Поскольку в четырехтактных многоцилиндровых двигателях искрообразование во всех цилиндрах должно произойти за два оборота коленчатого вала, продолжительность tц одного цикла работы прерывателя, включающего время замкнутого tз и разомкнутого tp состояния контактов, должна быть равна 120/nZц (где n — частота вращения коленчатого вала; Zц — число цилиндров двигателя). Полному циклу работы соответствует угол αц. Относительное время замкнутого состояния контактов вычисляется по формуле
Время замкнутого состояния контактов прерывателя, сила тока разрыва первичной цепи и вторичное напряжение уменьшаются не только при увеличении частоты вращения коленчатого вала, но и с увеличением числа цилиндров двигателя (рис. 3).
Рис. 3. Влияние числа цилиндров двигателя на характеристики контактной системы зажигания: — 8 цилиндров; ---- 4 цилиндра
Теоретически при малых частотах вращения коленчатого вала, когда сила тока в первичной цепи к моменту размыкания контактов почти достигает установившегося значения, вторичное напряжение должно стабилизироваться на определенном уровне. Однако с уменьшением частоты вращения кулачка прерывателя уменьшается скорость размыкания контактов, что сопровождается усилением искрения между ними. Все большая часть энергии, накопленной в магнитном поле катушки, расходуется на ис-крообразование. При этом скорость исчезновения тока в первичной обмотке катушки зажигания и вторичное напряжение уменьшаются.
При размыкании контактов прерывателя в первичной обмотке катушки зажигания индуктируется ЭДС, достигающая 200—400 В и направленная в ту же сторону, что и первичный ток. ЭДС препятствует исчезновению тока, вызывает образование дуги между контактами и снижает вторичное напряжение.
Дугообразование практически устраняется при подключении параллельно контактам прерывателя конденсатора. Конденсатор совместно с первичной обмоткой катушки зажигания образует колебательный контур. При появлении ЭДС в первичной обмотке конденсатор заряжается, а в последующий период разряжается через катушку и аккумуляторную батарею. Колебательный контур обеспечивает быстрое снижение силы тока первичной цепи и индуктирование достаточно высокой ЭДС во вторичной обмотке катушки зажигания.
Характеристики контактной системы зажигания улучшаются при включении в цепь первичной обмотки добавочного резистора. На рабочих режимах добавочный резистор снижает тепловые потери в катушке зажигания. При включении электростартера во время пуска двигателя, когда напряжение на выводах аккумуляторной батареи падает из-за большой силы разрядного тока, добавочный резистор замыкается накоротко.
Рис. 4. Зависимость сопротивления добавочного резистора от силы тока I1 первичной цепи при изготовлении резистора из различных материалов: — никеля НП 2; ---- константана МНМц 40-1,5
Добавочные резисторы изготовляют из нихромовой или константановой проволоки, наматываемой на керамический изолятор. Они могут быть установлены на катушке зажигания и выполнены в виде отдельного элемента. На рис. 4 приведена зависимость сопротивления Rд добавочного резистора от силы тока первичной цепи. Сопротивление Rд добавочного резистора из константана мало зависит от температуры. Резистор из никелевой проволоки дополнительно защищает первичную цепь катушки зажигания от перегрузок при низких частотах вращения коленчатого вала двигателя. В этом случае он действует как вариатор, так как сопротивление никелевой проволоки зависит от степени ее нагрева. При малой частоте вращения коленчатого вала из-за большей продолжительности замкнутого состояния контактов прерывателя увеличивается сила тока в первичной цепи катушки зажигания и температура нагрева добавочного резистора. Сопротивление резистора возрастает, что способствует ограничению силы тока в первичной цепи и температуры нагрева катушки зажигания. При увеличении частоты вращения коленчатого вала добавочный резистор из никелевой проволоки автоматически снижает сопротивление первичной цепи и тем самым препятствует значительному снижению силы тока размыкания и вторичного напряжения.
Комментарии посетителей