Зажигание рабочей смеси электрической искрой

Рабочая смесь в цилиндрах карбюраторного двигателя воспламеняется искрой, возникающей при электрическом разряде между электродами свечи зажигания. В карбюраторных двигателях ток высокого напряжения, необходимый для создания искрового разряда, получают от приборов батарейного зажигания или магнето.

Батарейное зажигание нашло применение на автомобильных двигателях, а зажигание от магнето в основном на пусковых двигателях тракторных дизелей.

Для получения искрового разряда требуется напряжение не менее (7÷8) 10³В. На интенсивность разряда оказывают влияние искровой промежуток между электродами свечи, форма электродов, давление и температура в цилиндре двигателя, состав рабочей смеси и другие факторы. Увеличение искрового промежутка требует более высокого пробивного напряжения. Повышение температуры в цилиндре благоприятствует ионизации газов, поэтому напряжение искрового разряда может быть снижено. С увеличением давления газов необходимо большее пробивное напряжение.

С целью обеспечения высокой надежности воспламенения рабочей смеси приборы зажигания двигателей могут создавать напряжение (20÷24) 10³В. Искровой промежуток свечи устанавливают с учетом степени сжатия двигателя, применяемого топлива в пределах 0,6—0,9 мм в обычных системах зажигания и 1—1,2 мм в транзисторных.

Рабочая смесь в цилиндре двигателя сгорает в течение нескольких тысячных долей секунды. Поэтому она должна быть воспламенена до прихода поршня в в. м. т., то есть с некоторым опережением. При оптимальном угле опережения зажигания сгорание рабочей смеси и повышение давления в цилиндре происходят в процессе приближения поршня к в. м. т. и заканчиваются при повороте коленчатого вала двигателя примерно на 10—12° после в. м. т.

Если зажигание смеси преждевременное, то нарастание давления противодействует движению поршня к в. м. т., и энергия газов расходуется на отрицательную работу. Это ведет к падению мощности и экономичности двигателя. Внешними признаками раннего зажигания служат стуки, перегрев и неустойчивая работа двигателя на малых частотах вращения холостого хода. Если же рабочая смесь воспламенена в в. м. т. или несколько позже, то сгорание происходит при увеличивающемся объеме. Вследствие этого двигатель перегревается, его мощность и экономичность падают.

Оптимальный угол опережения зажигания для различных двигателей на основной частоте вращения и полной нагрузке колеблется в пределах 20—45° по углу поворота коленчатого вала. Значение оптимального угла опережения зажигания зависит от степени сжатия, формы камеры сгорания, расположения свечи зажигания, частоты вращения состава рабочей смеси, сорта топлива, нагрузки и других факторов.

Повышение частоты вращения двигателя сопровождается сокращением времени его рабочего цикла, следовательно угол опережения зажигания должен быть также увеличен. Изменение угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала осуществляется центробежным регулятором опережения зажигания.

Изменение нагрузки двигателя сказывается на скорости сгорания рабочей смеси, что также требует изменения угла опережения зажигания. При снижении нагрузки (или прикрытии дроссельной заслонки) карбюраторного двигателя относительное наполнение его цилиндра уменьшается, и свежий заряд рабочей смеси разбавляется большим количеством остаточных газов, в результате чего снижается скорость сгорания (и наоборот). Значит, угол опережения зажигания нужно увеличить при снижении нагрузки и уменьшать при ее возрастании.
Изменение угла опережения зажигания в соответствии с нагрузкой осуществляется автоматически действующими устройствами — вакуумными регуляторами опережения зажигания.

На угол опережения зажигания влияют и свойства топлива (прежде всего октановое число). Для изменения угла опережения зажигания в зависимости от октанового числа топлива служат октан-корректоры. [Тракторы и автомобили. Гуревич А.М., Сорокин Е.М. 1978 г.]

Уход за системой зажигания пускового двигателя

Уход за свечой зажигания. Уход за свечой зажигания пускового двигателя сводится к следующему.
Через каждые 960 часов работы (при ТО № 3) очистите свечу от нагара и проверьте зазор между электродами. Копоть и нагар, отложившиеся на внутренней части свечи, удалите с помощью щетки или на пескоструйном приборе. Для лучшего удаления нагара свечу перед чисткой опустите в бензин или керосин. После очистки свечи проверьте величину зазора между электродами с помощью щупа. Регулируется зазор (0,60—0,75 мм) подгибанием бокового электрода.

Уход за магнето. Уход за магнето сводится к следующему:
1. Содержите магнето в чистоте. Не допускайте загрязнения провода и следите за тем, чтобы топливо и масло не попадали на его изоляцию. Концы провода должны быть надежно закреплены.
2. Через каждые 960 часов работы (ТО № 3) произведите подтяжку всех винтов крепления магнето, включая винты крепления кулачков и гайку крепления жесткой полумуфты, проверьте состояние контактов и зазор между ними.
Зачистку контактов производите специальным напильником, входящим в комплект инструмента тракториста. Для проверки и регулировки зазора между контактами поверните ротор магнето в положение, соответствующее наибольшему расхождению контактов, и проверьте щупом величину зазора, который должен быть в пределах 0,25—0,35 мм.
Зазор регулируют поворачиванием эксцентрика стойки в такой последовательности:
а) ослабьте винт крепления контактной стойки;
б) отверткой, вставленной в прорезь эксцентрика, поверните стойку до получения нормального зазора между контактами;
в) затяните винт крепления стойки.
3. Через 3000 часов работы основного двигателя разберите магнето и замените смазку в подшипниках.
4. При сезонном техническом уходе проверьте наличие смазки на грани кулачка. При отсутствии смазки пропитайте фильц 3—5 каплями дизельного масла.
Во избежание замасливания контактов прерывателя обильная смазка фильца не рекомендуется.
Разбирать магнето разрешается только лицам соответствующей квалификации в ремонтной мастерской.

Установка момента зажигания. Угол опережения зажигания на пусковом двигателе установлен на заводе и регулировка его в эксплуатации не требуется. Однако, если магнето снималось с пускового двигателя, для правильной его установки выполните следующее:
1. Отсоедините провод от свечи и выверните свечу.
2. Через отверстие под свечу опустите чистый стержень и, поворачивая коленчатый вал двигателя по направлению вращения часовой стрелки (если смотреть со стороны маховика), установите поршень в в.м.т.
3. Поворачивая коленчатый вал в обратную сторону, установите поршень на 5—6 мм ниже в.м.т.
4. Снимите крышку прерывателя магнето и проверните валик магнето в положение начала разрыва контактов прерывателя.
5. В таком положении введите выступы полумуфты магнето в пазы шестерни привода и закрепите магнето болтами.
6. Установите крышку магнето и присоедините провод к свече. [Тракторы «Беларусь» МТЗ-80, МТЗ-80Л, МТЗ-82, МТЗ-82Л. 1973 г.]

Система зажигания трактора ДТ-54А

Система зажигания предназначена для воспламенения горючей смеси в цилиндре пускового двигателя. Она состоит из магнето, провода высокого напряжения и свечи.

Магнето вырабатывает электрический ток высокого напряжения, который по проводу подводится к свече.
Горючая смесь воспламеняется от электрической искры, проскакивающей между электродами свечи.

Переменный электрический ток низкого напряжения в первичной обмотке 1 (рис. 1) магнето образуется в результате вращения постоянного магнита 6 между башмаками двух стоек 5.

Рис. 1. Схема работы магнето:

1 — первичная обмотка; 2 — провод высокого напряжения; 3 — свеча; 4 — жесткая полумуфта; 5 — стойки с башмаками; 6 — магнит; 7 — прерыватель; 8 — конденсатор; 9 — контакты прерывателя; 10 — кулачок; 11 — искровой промежуток; 12 — кнопка выключателя зажигания; 13 — сердечник; 14 — вторичная обмотка.

Верхние части стоек соединены между собой поперечным стержнем-сердечником 13. Первичная обмотка 1 состоит из небольшого числа витков толстой изолированной проволоки. Электрический ток в первичной обмотке возбуждает сильное магнитное поле, в котором находится вторичная обмотка 14 с очень большим числом витков тонкой изолированной проволоки. В цепь первичной обмотки включен прерыватель 7. Один конец первичной обмотки соединен с сердечником, т. е. с массой, а второй — с изолированным подвижным контактом прерывателя 7, который постоянно прижимается пружинкой к неподвижному, соединенному с массой, контакту прерывателя. Таким образом, путь тока низкого напряжения такой: первичная обмотка 1 — замкнутые контакты 9 прерывателя 7 — масса — стойка 5 — сердечник 13 — первичная обмотка 1.

Каждый раз, когда ток в первичной обмотке достигает своего наибольшего значения, кулачок 10, вращающийся вместе с магнитом 6, размыкает контакты 9 прерывателя (цепь тока низкого напряжения). При размыкании этой цепи созданное током низкого напряжения магнитное поле мгновенно исчезает, пересекая с большой скоростью витки вторичной и первичной обмоток. В результате этого во вторичной обмотке индуктируется ток высокого напряжения (20000—25000 в), а в первичной обмотке — ток самоиндукции (200—400 в).

Для поглощения тока самоиндукции в первичную цепь параллельно контактам прерывателя включен конденсатор 8. Он состоит из нескольких тонких металлических листков-обкладок (оловянная или алюминиевая фольга), изолированных друг от друга листками парафинированной бумаги. Листки свернуты в цилиндр. Конденсатор уменьшает искрение и обгорание контактов, способствует мгновенному исчезновению первичного тока в момент размыкания цепи, увеличивая напряжение во вторичной обмотке.

Один конец вторичной обмотки присоединен к первичной и через нее соединяется с массой, а второй — к контактной пластинке, связанной проводом высокого напряжения 2 со свечой 3.

Путь тока высокого напряжения такой: вторичная обмотка 14 — контактная пластинка — провод высокого напряжения 2 — свеча 3 — масса — стойка 5 — первичная обмотка 1 — вторичная обмотка 14.

Чтобы ток не пробил изоляции вторичной обмотки, у магнето имеется искровой промежуток 11, через который проскакивает искра, если сопротивление между электродами свечи велико.

Зажигание выключается кнопкой 12 магнето, замыкающей первичную обмотку 1 на массу.

На пусковой двигатель устанавливается магнето М24-А1. Все детали магнето расположены в корпусе 12 (рис. 2), закрытом крышкой 7.

Рис. 2. Магнето М24-А1:

1 — ротор; 2 — конденсатор; 3 — шариковые подшипники; 4 — кулачок; 5 — крышка прерывателя; 6 — защелка; 7 — крышка; 8 — втулка изоляционная; 9 — пружинный контакт; 10 — клемма; 11 — провод низкого напряжения; 12 — корпус магнето; 13 — сердечник; 14 — индукционная катушка; 15 — вывод для провода высокого напряжения; 16 — неподвижный контакт; 17 — подвижный контакт; 18 — текстолитовая подушечка; 19 — валик; 20 — жесткая полумуфта; 21 — пружина; 22 — контактная стойка; 23 — эксцентрик; 24 — фетровый сальник; 25 — кнопка выключения зажигания; 26 — фланец магнето; 27 — соединительная скоба; 28 — винт крепления контактной стойки.

Корпус и крышка отлиты из цинкового сплава, который плохо пропускает магнитные силовые линии. В корпусе залиты две стойки с полюсными башмаками. На стойки установлен сердечник 13 индукционной катушки 14, закрепленный двумя винтами. Стойки и сердечник набраны из стальных пластин. У задней стороны корпуса имеется фланец 26 с тремя продолговатыми отверстиями для крепления магнето болтами к картеру пускового двигателя. Ротор 1 представляет собой двухполюсный постоянный магнит, вращающийся между полюсными башмаками. Непосредственно на сердечник 13 намотана первичная обмотка. Ее начало припаяно к сердечнику, а конец соединен с проводом 11. Один конец вторичной обмотки соединен через первичную обмотку с массой, а второй конец подведен к клемме 10. Прерыватель установлен в крышке 7. Не подвижный контакт 16 закреплен на стойке 2, и соединен с массой, а подвижный контакт 11 изолирован текстолитовой подушечкой 18. Пружиной 21 рычажок с контактом 17 прижимается к неподвижному контакту 16. От индукционной катушки 14 ток низкого напряжения по скобе 27 подводится через пружину 21 и рычажок к контакту 17. На переднем конце валика 19 ротора винтом закреплен кулачок 4 прерывателя, а на заднем конце — жесткая полумуфта 20, которой валик 19 соединяется с шестерней привода магнето. Нормальный зазор между контактами 16 и 17 прерывателя в момент наибольшего расхождения должен быть 0,25—0,35 мм. Контактная стойка 22 закреплена винтом 28. При регулировке зазора между контактами стойку 22 поворачивают эксцентриком 23. У неработающего двигателя устанавливают опережение зажигания, составляющее 27° по углу поворота коленчатого вала двигателя.

До 1963 года на пусковые двигатели устанавливали магнето М24-А, имевшее вместо полумуфты 20 центробежную муфту опережения зажигания МС-22А, автоматически изменявшую угол опережения зажигания в зависимости от изменения числа оборотов пускового двигателя.

Втулка 2 (рис. 3) ведомого диска 1 муфты насажена на конический хвостовик валика ротора магнето и закреплена гайкой 9.

Рис. 3. Муфта опережения зажигания МС-22А:

а — муфта опережения зажигания МС-22А в сборе; б — детали муфты опережения зажигания: 1 — ведомый диск; 2 — втулка ведомого диска; 3 и 7 — пластинки; 4 — грузик; 5 — колпачок; 6 — пружина; 8 — поводок; 9 — гайка; 10 — стопорное кольцо; 11 — шпилька грузика; 12 — корпус; 13 — пружинная шайба.

Поводок 8 при установке магнето на двигатель соединяют с шестерней привода магнето. При повышении числа оборотов вала двигателя увеличивается число оборотов поводка 8 и грузики 4 под действием центробежной силы перемещаются от центра, сжимая пружины 6. При этом шпильки и грузиков 4 скользят по косым пазам ведомого диска 1 и поводка 8 и смещают ведомый диск и втулку 2 вместе с валиком ротора относительно поводка 8 на некоторый угол (в сторону вращения валика). Кулачок прерывателя раньше разомкнет контакты, и угол опережения зажигания увеличится.

При уменьшении числа оборотов пружина 6 возвращает грузики 4 и втулку 2 в исходное положение.
Муфта опережения зажигания включается, когда обороты достигают 800—1100 в минуту. При возрастании числа оборотов до 1700—2000 в минуту к предварительному углу опережения зажигания добавляется еще 18°, и таким образом полный угол опережения зажигания становится равным 45°.

На пусковых двигателях устанавливают неразборные свечи типа А11-У (рис. 4).

Рис. 4. Свеча А11-У:

1 — боковой электрод; 2 — медная прокладка; 3 — корпус; 4 — уплотняющие кольца; 5 — керамическая набивка; 6 — сердечник; 7 — шайба; 8 — зажимная гайка; 9 — центральный электрод.

Между боковым 1 и центральным 4 электродами свечи зазор должен быть 0,5—0,6 мм. Чтобы предотвратить прорыв газов из цилиндра, под свечу устанавливают медную прокладку. Электрический ток подводится от магнето к свече по многожильному медному, снаружи изолированному, проводу. [Гуревич А.М., Горожанкин В.И. Трактор ДТ-54А. 1968 г.]