Принцип работы контактной системы зажигания

Система зажигания карбюраторного двигателя служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах в определённый момент. Воспламенение происходит в конце такта сжатия электрической искрой, которая образуется между электродами свечи зажигания. Промежуток сжатой рабочей смеси между электродами свечи имеет большое электрическое сопротивление, поэтому между ними необходимо создать высокое напряжение, чтобы вызвать искровой разряд. Искровые разряды должны появляться при определённом положении поршней в цилиндрах и чередоваться в соответствии с установленным порядком работы двигателя ВАЗ-2105.

Принцип действия контактной системы зажигания следующий. При включении зажигания поворотом ключа выключателя зажигания по часовой стрелке и замкнутых контактов по цепи низкого напряжения пойдёт электрический ток в такой последовательности: с плюсовой клеммы аккумуляторной батареи на клемму стартера, далее по проводу низкого напряжения через выключатель, резистор, первичную обмотку катушки зажигания на клемму прерывателя, через замкнутые контакты на "массу" автомобиля и через "массу" на минусовую клемму аккумуляторной батареи. С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя ток в первичную цепь будет поступать в таком же порядке, но уже от генератора.

Проходящий по первичной обмотке катушки зажигания ток низкого напряжения создает вокруг нее сильное магнитное поле и, когда кулачек  прерывателя своим выступом размыкает контакты, ток в первичной цепи прекращается, магнитное поле первичной обмотки мгновенно исчезает и пересекает большое число витков вторичной обмотки, индуктируя в ней ток высокого напряжения до 24 000 В, необходимый для получения искрового разряда на свечах зажигания, воспламеняющих рабочую смесь в цилиндрах.

Путь тока высокого напряжения следующий: вторичная обмотка катушки зажигания, провод высокого напряжения, токоразносная пластина ротора распределителя, боковая клемма распределителя, провод высокого напряжения, центральный электрод свечи, через зазор - на боковой электрод, на "массу", "минус" аккумуляторной батареи, "плюс" батареи, провод, выключатель, резистор, первичную и вторичную обмотки катушки зажигания.

Кулачок прерывателя за два оборота коленчатого вала четыре раза размыкает контакты, а ротор с разносной пластиной, установленный на кулачке, сделает один оборот и подаст четыре импульса тока высокого напряжения на боковые клеммы четырех свечей, обеспечивая зажигание рабочей смечи в цилиндрах цетырехцилиндрового двигателя в соответствии  с порядком его работы.
    Во время пуска двигателя стартером контактная пластина реле стартера замыкается с пружинном контактом и ток из аккумуляторной батареи по этим контактам проходит по проводу на клемму первичной обмотке катушки зажигания, минуя выключатель и резистор. Выключатель резистора способствует увеличению тока в первичной цепи и, как следствие что облегчает пуск двигателя.

Катушка зажигания служит для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения, то есть представляет собой повышающий трансформатор, по первичной обмотке которого проходит прерывистый ток высокого напряжения, а во вторичной обмотке появляются импульсы тока высокого напряжения.

Катушка зажигания состоит из сердечника надетой на него изолирующей втулкой, на которую наматывается вторичная и поверх нее первичная обмотки, фарфорового изолятора, карболитовой крышки с выводными клеммами и корпуса с магнитопроводом. Внутренняя полость катушки заполняется трансформаторным маслом, улучшающую изоляцию обмоток и охлаждение катушки. Снаружи на корпусе катушки зажигания устанавливается добавочный резистор. Он является дополнительным сопротивлением, подключенным последовательно в цепь первичной обмотки к клеммам ВК и ВК-Б (может обозначаться букой "Б") катушка зажигания, и уменьшает её нагрев при работе двигателя с малой частоты вращения коленчатого вала.

Когда по первичной обмотке протекает ток низкого напряжения, сердечник намагничивается и вокруг обеих его обмоток создается сильное магнитное поле. При размыкании контактов прерывателя ток в первичной обмотки прекращается и исчезает созданное им магнитное поле, пересекает витки вторичной обмотки, в которой наводится электродвижущая сила (ЭДС) индукции. Величина этой ЭДС пропорциональна скорости измерения магнитного потока, пронизывающего обмотки катушки. Благодаря большому количеству витков во вторичной обмотке и большой скорости исчезновения магнитного поля напряжение на вторичной обмотке достигает 20...24 тыс. В. Одновременно происходит пересечение магнитными силовыми линиями витков первичной обмотки, в которой индуктируется ЭДС самоиндукции величиной до 300 В и сердечника, вихревые токи, называющие его нагрев. Для уменьшения нагрева сердечник делают из отдельных тонких стальных пластин, изолированных друг от друга окалиной.

При работе двигателя с малой частотой вращенияконтакты прерывателя находятся в замкнутом состоянииболее длительный период, и ток в первичной цепи успевает достигнуть своего максимума. В результате включенный в эту цепь резистор нагревается, вследствие чего увеличивается его сопротивление и общее сопротивление первичной цепи, а следовательно, сила тока в ней снижается, что уменьшает нагрев катушки зажигания. При увеличении частоты вращения коленчатого вала время замкнутого состояния контактов прерывателя уменьшается, ток в первичной обмотке не успевает достигнуть максимальной величины, поэтому температура дополнительного резистора оказывается меньшее и обще сопротивление первичной цепи снижается, вследствие чего ток в первичной цепи катушки несколько усиливается.

Во время пуска двигателя стартером с помощью втягивающего реле стартера дополнительный резистор закорачивается, и в первичную обмотку поступает ток большой силы. Это обеспечивает увеличению магнитного потока и позволяет получить более высокое напряжение во вторичной цепи, чем облегчает пуск двигателя.

ЭДС самоиндукции, которая находится в первичной обмотке катушки зажигания, при размыкании контактов прерывателя вызывает искрение между ними и повышает обгорание контактов. Кроме того, ЭДС самоиндукции препятствует быстрому исчезновению магнитного поля и тем самым уменьшает величину ЭДС, индуктируемой во вторичной обмотке.

Конденсатор служит для снижения ЭДС самоиндукции в первичной обмотке катушки зажигания и тем самым уменьшает обгорание контактов прерывателя и повышает величину тока высокого напряжения во вторичной обмотке катушки.

В начальной момент размыкания контактов конденсатор заряжается током самоиндукции, за счёт чего уменьшается искрение между ними. При полном размыкании контактов конденсатор разряжается через первичную обмотку катушки зажигания, создавая в ней импульс тока обратного направления. При этом ускоряется уничтожение магнитного поля, создаваемого первичной обмоткой, и значительно повышается ЭДС, индуктируемая во вторичной обмотке катушки.

Корпус конденсатора крепится к корпусу распределителя зажигания, а его изолированный вывод - к клемме низкого напряжения распределителя, к которой подводится ток низкого напряжения от клеммы катушки зажигания.

Распределитель зажигания служит для периодического размыкания цепи низкого напряжения и распределения тока высокого напряжения по свечам зажигания в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя и включает в себя прерыватель, распределитель, центробежный и вакуумный регуляторы опережения зажигания.

Прерыватель состоит из корпуса, приводного валика с четырехгранным кулачком, подвижного диска, помещенного в нижней части корпуса на шариковом подшипнике и соединяемого тягой с вакуумным регулятором опережения зажигания. На подвижном диске имеются контакты (не подвижный, соединенный с "массой", и подвижный - молоточек, изолированный от "массы" и соединенный проводником изолированной клеммой низкого напряжения), а также фетровая вставка для смазки кулачка. Для регулирования зазора между контактами контактная группа прерывателя при отпущенном витке может перемещаться относительно кулачка при помощи отвертки, устанавливаемой в специальный паз.

Распределитель состоит из ротора с токоразносной пластиной, на которой укреплен резистор для подавления радиопомех, карболитовой крышки с боковыми клеммами, центральной клеммой и контактным угольком. Ротор прикреплен двумя витками к опорной пластине кулачка и вращается вместе с ним.
     Свеча зажигания состоит из стального корпуса и керамического изолятора, внутри которого помещается центральный стрежень с накаткой, обеспечивающий прочное его с токопроводящим стеклогерметиком. Нижний конец стержня образует центральный электрод. Изолятор развальцовкой верхней части корпуса и уплотняется прокладкой. Для герметизации стыка с головкой цилиндра имеется уплотнительное кольцо. Высоковольтный провод от распределителя зажигания при помощи пластмассового наконечника с подавительным резистором укрепляется на контактной головке. Между центральным электродом и корпусом свечи имеется зазор, который в процессе эксплуатации может регулироваться подгибанием центрального электрода.

Выключатель зажигания состоит из корпуса, внутри которого размещены: замочный механизм, электрическая контактная группа, а также противоугонное устройство. При повороте ключа в замке зажигания происходит поворот подвижной части контактной группы и подключение к источникам питания различных приборов электрооборудования. Контактная часть замыкает и размыкает цепь зажигания низкого напряжения, включает стартер, контрольно-измерительные приборы, а также соединяет с источниками тока приборы, имеющие свои выключатели (отопитель, стеклоочиститель, радиоприемник и др.). Действие противоугонного устройства состоит в том, что после выключения зажигания и вынимания ключа из замка выдвигается специальный стрежень, который входит в паз вала рулевого управления и стопорит его. Таким образом замок зажигания препятствует включению зажигания и стартера посторонним лицом, а также "запирает" руль, усложняя тем самым угон автомобиля.

     1.2 Устройство и принцип действия центробежного регулятора опережения зажигания

Центробежный регулятор автоматически изменяет угол опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

Центробежный регулятор опережения зажигания состоит из двух грузиков, которые надеваются на оси, укрепленные на пластине приводного валика, и стягиваются двумя пружинами. На грузиках имеются штифты, которые входят в прорези пластины кулачка прерывателя.

При повышении частоты вращения коленчатого вала грузики под действием центробежных сил расходятся в стороны и поворачивают пластину с кулачком по направлению его вращения на некоторый угол, чем и обеспечивается более ранее размыкание контактов размыкания прерывателя, т.е. увеличивается угол  опережения зажигания. На малой частоте вращения центробежная сила уменьшается, и грузики под действием пружин сходятся, поворачивая пластину с кулачком в обратную сторону, при этом угол опережения зажигания уменьшается.