Действует система зажигания следующим образом. При включенном зажигании и замкнутых контактах прерывателя по цепи низкого напряжения проходит ток от аккумуляторной батареи. Цепь тока низкого напряжения, положительный выводной штырь батареи — зажим тягового реле стартера — выключатель зажигания — зажим ВКБ катушки зажигания — добавочный резистор — зажим ВК — первичная обмотка — зажим Р — подвижной контакт прерывателя — неподвижный контакт — масса — отрицательный выводной штырь батареи.

Ток низкого напряжения, протекающий по первичной обмотке катушки зажигания (первичный ток), создает в ее сердечнике магнитное поле, пронизывающее витки обеих обмоток. Когда выступ вращающегося кулачка, нажимая рычаг подвижного контакта прерывателя, отведет этот контакт от неподвижного контакта, цепь первичного тока прервется и сердечник катушки размагнитится. Вследствие этого во вторичной обмотке катушки зажигания индуцируется ЭДС, величина которой благодаря быстрому уменьшению магнитного потока в сердечнике и большому числу витков этой обмотки достигает 15…16 кВ. Под действием индуцированной во вторичной обмотке ЭДС на электродах свечи возникает искровой разряд, воспламеняющий

Когда (при средних и больших частотах вращения двигателя) система зажигания питается от генератора, в соответствующие участки цепей низкого и высокого напряжения вместо батареи входит генератор.

В момент размыкания цепи тока низкого напряжения в первичкои обмотке катушки индуцируется ЭДС самоиндукции величиной 200… ..300 В. Под ее действием в цепи низкого напряжения возникает ток самоиндукции. Поскольку направление тока самоиндукции совпадает с направлением прерванного первичного тока, он противодействует размагничиванию сердечника катушки и этим снижает напряжение вторичного тока.

Кроме того, ток самоиндукции, проходя через начинающие размыкаться контакты прерывателя, вызывает искрение между ними и быстрое подгорание контактов.

Это вредное влияние тока самоиндукции устраняет конденсатор. Возникающий в момент начала размыкания контактов прерывателя кратковременный ток самоиндукции заряжает конденсатор. Так как конденсатор включен параллельно контактам прерывателя, они почти не подгорают.

Конденсатор разряжается через первичную обмотку катушки зажигания. При этом разрядный ток конденсатора, протекая по этой обмотке в направлении, противоположном направлению первичного тока, способствует более резкому исчезновению магнитного поля, созданного первичным током, благодаря чему повышается напряжение вторичного тока.

Катушка зажигания состоит из стального корпуса, сердечника, первичной и вторичной обмоток, карболитовой крышки с центральным контактом и зажимами В К-Б, В К и Р и добавочного резистора.

Корпус катушки при помощи хомута и винтов укреплен в моторном отсеке автомобиля .Сердечник изготовлен из отдельных пластин электротехнической стали, благодаря чему ослабляются индуцируемые в нем вихревые токи. Вторичная обмотка состоит из 18…20 тыс. витков эмалированного провода диаметром 0,07…0,10 мм и намотана на картонную трубку, установленную на сердечнике. Первичная обмотка, имеющая 300…350 витков изолированного провода диаметром 0,7…0,85 мм, намотана поверх вторичной и изолирована от нее слоем специальной бумаги. Чтобы повысить надежность изоляции, обе обмотки пропитаны трансформаторным маслом. С этой же целью все свободные полости в корпусе катушки залиты специальной изоляционной массой, а у некоторых катушек зажигания (например, Б-13 автомобилей ЗИЛ-130) заполнены трансформаторным маслом.

Добавочный резистор (вариатор), включенный в цепь низкого напряжения последовательно с первичной обмоткой катушки зажигания, улучшает работу катушки зажигания при большой частоте вращения коленчатого вала двигателя, а также облегчает пуск двигателя стартером. Когда двигатель работает при малой частоте вращения, контакты прерывателя остаются замкнутыми сравнительно длительное время, и в течение него сила тока в первичной обмотке успевает достигнуть максимальной величины. При этом стальная спираль вариатора нагревается и ее электрическое сопротивление возрастает, ограничивая силу тока в первичной цепи. Во время работы при больших частотах вращения время замкнутого состояния контактов уменьшается, и сила тока в первичной обмотке не успевает возрасти до максимальной величины. Нагрев и сопротивление вариатора уменьшаются, что частично компенсирует ослабление тока в первичной обмотке. Поэтому напряжение вторичного тока остается достаточно высоким.

При пуске двигателя стартером вариатор выключается (замыкается накоротко) дополнительным реле стартера. Поэтому, несмотря на падение напряжения аккумуляторной батареи в момент включения стартера, сила тока в первичной обмотке катушки зажигания и напряжение во вторичной обмотке достаточны.

Распределитель состоит из прерывателя и собственно распределителя, объединенных в один прибор с общим приводом (рис. 37).

Прерыватель разрывает в требуемые моменты цепь первичного тока. Он состоит из чугунного корпуса, неподвижного опорного и подвижного дисков, вольфрамовых контактов, валика, кулачка, центробежного и вакуумного регуляторов опережения зажигания и октан-корректора.

Распределитель устанавливают на двигателе и крепят к нему пластиной. Валик прерывателя приводится во вращение от распределительного (у некоторых двигателей, например АЗЛК-412, от коленчатого) вала двигателя. Частота вращения валика прерывателя в два раза ниже частоты вращения коленчатого вала. Кулачок, установленный на валике сверху, связан с ним центробежным регулятором. Число выступов на боковой поверхности кулачков равно числу цилиндров двигателя.

Соединенный с массой неподвижный контакт («наковальня») и изолированный от массы качающийся рычаг («молоточек») с контактом смонтированы на подвижном диске, установленном на диске, на шариковом подшипнике. Рычаг через гибкий проводник, зажим прерывателя и наружный провод соединен с зажимом Р первичной обмотки катушки зажигания.

Действующая на рычаг пластинчатая пружина стремится удерживать контакты замкнутыми. За два оборота коленчатого вала кулачок прерывателя сделает один оборот и его выступы разомкнут контакты, а следовательно, прервут цепь тока низкого напряжения столько раз, сколько двигатель имеет цилиндров. При каждом размыкании во вторичной обмотке катушки индуцируется ток высокого напряжения.

Рис. 37. Распределитель:

Распредел ител ь служит для распределения тока высокого напряжения по свечам в соответствии с порядком работы цилиндров. Его основные части: карболитовая крышка и ротор. Крышку крепят к корпусу распределителя пружинными застежками. Чтобы ротор не провертывался относительно кулачка, его фиксируют на лыске кулачка. В гнездо центрального контакта крышки распределителя вставляют провод высокого напряжения, соединяющий распределитель со вторичной обмоткой катушки, а гнезда боковых контактов, число которых равно числу цилиндров, — провода от свечей, которые присоединяют к боковым контактам в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Так, если порядок работы цилиндров 1—5—4—2—6—3—7—8 (ЗИЛ-130, 3M3-53), то провод от первой свечи присоединяют к первому по вращению ротора боковому контакту распределителя, провод от пятой свечи — ко второму контакту, от четвертой — к третьему контакту, от второй — к четвертому и т. д.

Конденсатор состоит из двух тонких алюминиевых лент (обкладок), изолированных друг от друга конденсаторной бумагой, пропитанной трансформаторным маслом. Применяют также малогабаритные конденсаторы, изготовленные из металлизированной бумаги. Роль обкладок в таких конденсаторах выполняют очень тонкие слои олова, покрытого цинком, нанесенного с одной стороны на ленты лакированной конденсаторной бумаги. Преимущество этих конденсаторов — способность самовосстанавливаться при пробое изоляции между обкладками, поскольку слой металла около места пробоя выгорает и замыкание устраняется. Алюминиевые и бумажные или металлизированные бумажные ленты свернуты в рулон и помещены в цилиндрический корпус из оцинкованной стали. Одна обкладка конденсатора соединена с его корпусом, а другая — с выводным проводом. Корпус конденсатора крепят к корпусу распределителя, а его провод — к зажиму 20, соединенному с рычагом подвижного контакта. Емкость конденсатора 0,17…0,25 мкФ.

Опережение зажигания. Искровой разряд (искра) должен появляться между электродами свечи, когда поршень несколько не доходит до ВМТ в конце сжатия, т. е. с опережением. Это необходимо, чтобы к моменту прохождения поршнем ВМТ рабочая смесь успела полностью воспламениться.

Величину опережения зажигания измеряют углом поворота коленчатого вала от момента появления искры до прихода поршня в ВМТ. Этот угол должен изменяться в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, нагрузки двигателя и октанового числа топлива. Если угол опережения мал (позднее зажигание), двигатель не развивает полной мощности, расходует много топлива и перегревается; иногда наблюдаются вспышки в карбюраторе. При чрезмерно большом угле опережения (раннее зажигание) возникают детонационные стуки, мощность двигателя снижается, а при пуске происходят обратные удары, что особенно опасно при пользовании рукояткой.

Чем выше частота вращения коленчатого вала, тем больше должен быть угол опережения зажигания, так как за время (примерно 0,002 с), необходимое для воспламенения всего объема рабочей смеси в цилиндре, при большой частоте вращения коленчатый вал успевает повернуться на больший угол, чем при малой частоте вращения. Угол опережения зажигания при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя автоматически изменяет центробежный регулятор (рис. 38).

На валике прерывателя жестко укреплена ведущая пластина с грузиками, шарнирно установленными на запрессованных в пластину осях. Сверху на валик свободно надет кулачок, удерживаемый от перемещения вверх винтом, над которым в отверстие кулачка вставлена войлочная шайба. Вырезами пластина надета на штифты грузиков. Вращение валика передается кулачку через пластину, грузики, их штифты и ведомую пластину.

При малых частотах вращения коленчатого вала грузики удерживаются пружинами в близи оси валика. Когда частота вращения увеличивается, грузики по инерции расходятся (рис. 38, б). Силы упругости растягиваемых при этом пружин увеличиваются, и когда они станут достаточными для удерживания грузиков на постоянном расстоянии от оси вращения, расхождение грузиков прекратится. Каждой частоте вращения соответствует определенная степень расхождения грузиков.

Штифты расходящихся грузиков, действуя на стенки вырезов ведомой пластины, повертывают ее и кулачок прерывателя относительно валика 9 в сторону его вращения (вперед) на определенный угол, зависящий от частоты вращения. При этом выступы кулачка раньше размыкают контакты прерывателя, и угол опережения зажигания увеличивается. Угол опережения зажигания, достигаемый за счет действия центробежного регулятора опережения, составляет 0,2—0,25 рад (11-14°).

С увеличением нагрузки двигателя (степени открытия дросселя карбюратора) угол опережения зажигания должен уменьшаться, так как при этом в цилиндры поступает больше горючей смеси, давление при ее сжатии и скорость горения возрастают.

При уменьшении нагрузки угол опережения должен, наоборот, увеличиваться. Изменяется угол опережения зажигания в зависимости от нагрузки также автоматически вакуумным регулятором. Его корпус прикреплен винтами к корпусу распределителя. Между завальцованными частями корпуса регулятора зажата диафрагма из специальной ткани, соединенная тягой с подвижным диском распределителя. Трубкой, присоединенной к отверстию, полость наружной (правой) части корпуса регулятора сообщена с нижней частью смесительной камеры карбюратора, поэтому в этой полости во время работы двигателя создается разрежение.

При малой нагрузке (дроссель карбюратора прикрыт) разрежение усиливается, диафрагма выгибается вправо и тягой повертывает диск прерывателя против движения часовой стрелки (навстречу направлению вращения кулачка), В результате контакты размыкаются раньше и угол опережения зажигания увеличивается. С возрастанием нагрузки разрежение становится меньше, пружина выгибает диафрагму влево и повертывает диск по движению часовой стрелки, вследствие чего угол опережения зажигания уменьшается. В зависимости от нагрузки вакуумный регулятор опережения зажигания изменяет угол опережения на величину до 0,2 рад (11°).

Рис. 38. Центробежный регулятор опережения зажигания:
а — детали регулятора; б — действие грузиков;1 — войлочная шайба; 2 — винт; 3 — кулачок; 4 — ведомая пластина; 5 — штифт грузика; 6 — грузики; 7 — ось грузика; 3 — ведущая пластина; 9 — валик прерывателя; 10 — пружина; 11 — вырез ведомой пластины.

Высокое октановое число бензина позволяет устанавливать больший угол опережения зажигания и этим повышать мощность двигателя без появления детонации. При низком октановом числе угол опережения необходимо уменьшить. Угол опережения изменяют в зависимости от антидетонационных свойств топлива вручную при помощи октан-корректора. Он состоит из снабженной шкалой а неподвижной нижней пластины, прикрепленной винтом к головке цилиндров двигателя или корпусу привода распределителя, и жестко прикрепленной винтом к корпусу распределителя верхней пластины, имеющей заостренный выступ в, скользящий по делениям шкалы а. Пластины прижаты друг к другу винтом и, кроме того, соединены тягой, один конец которой шарнирно соединен с нижней пластиной, а другой, снабженный резьбой, пропущен через отверстие вертикально отогнутого края (отбортовки) верхней пластины. На тягу навинчены рифленые гайки, располагающиеся по обе стороны отбортовки верхней пластины.

Пределы изменения угла опережения октан-корректором составляют ± 0,21 рад (12°) от среднего (нулевого) деления шкалы, нанесенной на пластине.

Свечи зажигания. В стальном корпусе свечи (рис. 39) помещен керамический изолятор с центральным электродом. Изолятор зажат между медными кольцевыми прокладкамии укреплен путем завальцовывания верхней кромки корпуса свечи. В нижнюю часть корпуса запрессован боковой электрод. Нижняя часть центрального электрода и боковой электрод изготовлены из сплава никеля с марганцем. Между электродами должен быть зазор 0,6… …0,7 мм.

Свечу ввертывают по резьбе в отверствие головки цилиндров. Для уплотнения под заплечики ее корпуса ставят медно-асбестовую прокладку. К наконечнику присоединяют провод от распределителя.

Свечи для автомобильных двигателей имеют следующую маркировку: А11У (3M3-53), А7, 5БС (ГАЗ-24), А15Б (ЗИЛ-130). Буква вначале определяет диаметр резьбовой части корпуса: М — 18 мм; А — 14 мм. Числа указывают длину нижней части (юбки) изолятора в миллиметрах.

Рис. 39. Свеча зажигания:
1 и 2 —электроды; 3, 5 и 6 — прокладки; 4 — корпус; 7 — изолятор центрального электрода; 8 — наконечник центрального электрода.

Выключатель зажигания. Им разъединяют цепь тока низкого напряжения для остановки двигателя. Кроме того, выключатель зажигания используют для включения и выключения стартера, электрических приборов (указателя температуры воды, давления масла и уровня топлива в баке автомобиля), а иногда и для включения радиоприемника (легковые автомобили). Выключатель снабжен замком, допускающим включение только при помощи индивидуального ключа.

В корпусе выключателя (рис. 40, а) расположены: панель с зажимами AM (амперметр), КЗ (катушка зажигания), СТ (стартер), ПР (приборы) и контактами, ротор с контактной пластиной, имеющей три выступа, и шариковым фиксатором; цилиндр с запорным устройством.

Рис. 40. Выключатель зажигания:
а — устройство; б — схема положений ключа зажигания (в таблице заштрихованы зажимы, соединенные с питающим зажимом AM при различных положениях ключа);
ПР — зажимы; 1 — вращающаяся контактная пластина; 2 — неподвижный контакт; 3 — пружина ротора; 4 — цилиндр замка; 5 — хромированная гайка корпуса; 6— корпус; 7 — ротор; 8 — шариковый фиксатор ротора; 9 — панель с неподвижными контактами и зажимами.

Устройства для подавления помех радиоприему. При работе двигателя провода высокого напряжения системы зажигания излучают электромагнитные волны и этим создают помехи в работе радиоприемников, расположенных вблизи автомобиля. Уменьшения (подавления) этих помех достигают, применяя в цепях тока высокого напряжения подавительные резисторы, которые помещают в наконечнике провода, соединяющего вторичную обмотку катушки зажигания с распределителем, а также в наконечниках проводов, идущих от распределителя к свечам зажигания.

Помимо подавительных резисторов, для уменьшения помех радиоприему за последнее время применяют также провода высокого напряжения с распределенным по всей их длине (25—40 кОм на 1 м) сопротивлением, у которых вместо металлической жилы используют жилу из волокна, пропитанного токопроводящим составом, содержащим ацетиленовую сажу.

Контактно-транзисторная система зажигания. В описанной выше системе батарейного зажигания с ростом частоты вращения коленчатого вала двигателя происходит снижение напряжения во вторичной цепи, вызываемое (особенно у двигателей с большим числом цилиндров) сокращением времени замкнутого состояния контактов прерывателя, вследствие чего уменьшается магнитный поток в катушке зажигания. Этого можно было бы избежать, увеличивая ток в первичной цепи, однако такое увеличение приводит к быстрому (после 10…15 тыс. км пробега) подгоранию контактов прерывателя.

В связи с этим стала получать распространение контактно-транзисторная система, позволяющая получить более высокое вторичное напряжение, чем при обычной системе батарейного зажигания. Контактно-транзисторная система применяется, в частности, на двигателях ЗИЛ-130, 3M3-53.

Помимо приборов и деталей, входящих в обычную систему батарейного зажигания, контактно-транзисторная система имеет транзисторный коммутатор и блок добавочных резисторов. Прерыватель контактно-транзисторной системы размыкает не первичную цепь системы зажигания, а цепь сравнительно слабого (0,7 А) тока управления германиевым транзистором, являющимся основной составной частью транзисторного коммутатора. В свою очередь, транзистор прерывает более сильный ток первичной обмотки катушки зажигания. Поскольку контакты прерывателя разгружены от первичного тока, срок их службы увеличивается до 100 тыс. км и более.

Катушка зажигания Б114 контактно-транзисторной системы отличается меньшим, чем у обычных катушек, сопротивлением первичной обмотки, благодаря чему максимальный ток первичной цепи достигает 8А, тогда как в обычной катушке он не превышает 4А. Блок добавочных резисторов контактно-транзисторной системы, состоящий из двух резисторов, по 0,52 Ом каждый, включен между выключателем и катушкой. Во время пуска двигателя стартером один из этих резисторов замыкается накоротко.

Неисправности приборов зажигания. Неисправности в системе зажигания приводят к нарушению моментов воспламенения рабочей смеси в цилиндрах, перебоям в работе свечей или полному прекращению искрообразования. Основные из этих неисправностей следующие.

Прерыватель: подгорание контактов, ненормальный зазор между ними, нарушение момента размыкания контактов (слишком раннее или позднее зажигание), износ валика и втулок прерывателя.

Подгоревшие контакты прерывателя зачищают. Зазор между контактами доводят до нормального регулировкой. При нарушении правильного момента размыкания контактов уточняют установку зажигания. Изношенные валик и втулки заменяют.

Распределитель: трещины в крышке или роторе распределителя, вызывающие утечку (пробой на массу) тока высокого напряжения; изнсс или утеря угольного контакта. В этих случаях неисправные детали распределителя заменяют новыми.

Конденсатор: пробой изоляции между обкладками или обрыв выводного проводника изолированной обкладки. Признак этих неисправностей — быстрое подгорание контактов прерывателя и перебои в работе двигателя. Неисправный конденсатор заменяют.

Катушка зажигания: обрыв; междувитковые замыкания в обмотках или пробой на массу из-за появления трещин в карболитовой крышке. Катушку проверяют на специальном стенде в мастерской, неисправную заменяют.