Система запалювання бензинових двигунів служить для примусового займання робочої суміші, яке здійснюється в результаті теплового впливу електричного розряду між електродами свічок запалювання на молекули суміші. Електрична напруга, при якому відбувається іскровий розряд, називають пробивним напругою. Підвищення агрегатних потужностей сучасних двигунів з примусовим займанням робочої суміші досягається, як правило, підвищенням ступеня стиснення, збільшенням частоти обертання колінчастого вала і числа циліндрів. У цих умовах зростають вимоги, що пред'являються до системи запалювання. При збільшенні ступеня стиснення і роботі двигуна на збідненої суміші необхідно збільшувати електричну напругу між електродами свічки запалювання і енергію електричної іскри. Підвищення частоти обертання колінчастого вала і числа циліндрів двигуна призводить до зростання числа іскрових розрядів в одиницю часу і скорочення тривалості кожного з них. При цьому енергія іскрового розряду повинна бути достатньою для надійного запалення робочої суміші, що має різні параметри і склад. Для своєчасного запалення робочої суміші необхідно змінювати кут випередження запалювання при зміні швидкісного і навантажувального режимів роботи двигуна.
Прилади батарейній системи запалювання
Індукційна котушка запалювання (рис. 10) має сталевий корпус 6, в якому вміщено кільцевої магнітопровід 5, який концентрує магнітний потік, створюваний первинної обмоткою. На осерді 2 намотана вторинна обмотка 4. Ряди дроти під час намотування ізолюються одна від одної шарами конденсаторного паперу. Зверху вторинну обмотку ізолюють ла-котканью і кабельним папером. З метою кращого охолодження первинна обмотка 3 намотана на вторинну. З одного боку в корпус індукційної котушки завальцован фарфоровий ізолятор 1, а з іншого - карболітовими кришка 8. Зовні до корпусу котушки прикріплений варіатор 12. Всі порожнечі всередині корпусу заповнені ізоляційною масою - бітумних компаундом. Від акумуляторної батареї струм в первинну обмотку може надходити або через клему ВК-Б, або через клему ВК у разі шунтування варіатора. Від клеми 7 струм низької напруги надходить до переривач. Струм високої напруги від клеми 9 відводиться до розподільника.
Свічка запалювання служить для отримання іскрового розряду в камері згоряння, тепловий вплив якого запалює робочу суміш. Умови роботи свічки запалювання характеризуються значними термічними, електричними і механічними навантаженнями. Ізолятор 1 свічки запалювання (рис. 11) виготовлений з крісталлокорунда, який володіє високою електричною і механічною міцністю. Поверхня ізолятора покривають глазур'ю для зменшення відкладень на ньому забруднень і вологи, що підвищує поверхневий опір матеріалу. Для забезпечення безперебійної роботи свічки запалювання необхідно підтримувати температуру її теплового конуса 7 в межах 700 ... 800 ° С. При цій температурі нагар, що відкладається на конусі та електродах свічки, згорає і відбувається її самоочищення. При температурі теплового конуса нижче 500 ° С ізолятор нижній частині свічки покривається нагаром, що призводить до зниження пробивної напруги і до перебоїв в роботі двигуна через можливі пропусків запалювання робочої суміші. Якщо температура теплового конуса вище 800 ... 900 ° С, може виникнути так зване краплинне запалювання, коли робоча суміш запалюється немає від електричної іскри, а від нагрітих до високої температури електродів і поверхні ізолятора.
Для підтримки необхідної температури теплового конуса випускаються свічки запалювання з різним ступенем тепловіддачі. У двигунах з невисоким ступенем стиснення застосовують свічки запалювання з малою тепловіддачею, звані гарячими, а для двигунів з підвищеним ступенем стиснення - холодні свічки з великою тепловіддачею. Запалені свічки запалювання мають подовжену нижню частину ізолятора і ширшу розточення корпусу, а холодні - вкорочений нижню частину ізолятора і вузьку розточення корпусу. Чим менше висота теплового конуса, тим холодніше свічка запалювання і більше допустима ступінь стиснення, при якій забезпечується робота двигуна без калильного запалювання.
Малюнок. 10. Індукційна котушка запалювання: 1 - фарфоровий ізолятор; 2 - сердечник; 3 - первинна обмотка; 4 - вторинна обмотка; 5 - кільцевої магнітопровід; 6 - корпус; 7, 9, 10, 11 клеми; 8 - карболітовими кришка; 12 - додатковий резистор (варіатор)
Переривник-розподільник необхідний для переривання струму низької напруги та розподілу струму високої напруги по циліндрах двигуна.
У переривник входять корпус 10 (рис. 11, б), приводний валик 11, рухливий і нерухомий диски, кулачок 6 і регулятори випередження запалювання. На рухомому диску 15 розміщені ізольований важіль 5 з рухомим контактом 7 і нерухомий контакт 8 зі стійкою. Контакти переривника наплавлені тугоплавким металом - вольфрамом. Рухомий контакт переривника притискається до нерухомого пластинчастої пружиною.
Обертається кулачок 6 натискає виступом на ізольований важіль переривника і за один оборот розмикає контакти стільки раз, скільки виступів на кулачку. Число виступів на кулачку відповідає кількості циліндрів двигуна.
Малюнок 11 Переривник-розподільник: а - розподільник; б - переривник; в - відцентровий регулятор випередження запалювання
Кулачок 6 переривника з'єднаний з приводним валиком 11 через відцентровий регулятор (рис. 11, в). Валик приводиться в дію від розподільного валу. Відцентровий регулятор забезпечений грузиками 19, на виступах яких розміщується пластина 9 з косими прорізами. Зі збільшенням частоти обертання колінчастого вала тягарці регулятора розходяться, і штифти важків, переміщаючись в прорізах пластини, повертають її і з'єднаний з нею кулачок в сторону обертання ведучого валика. В результаті кулачок розмикає контакти переривника і кут випередження запалювання збільшується.
Залежно від умов роботи повинен бути вибраний оптимальний кут випередження запалювання, який впливає на тепловий режим, потужність і економічність двигуна.
У переривнику-розподільнику, крім відцентрового, встановлений вакуумний регулятор. Він служить для зміни кута випередження запалювання залежно від навантаження двигуна. Порожнина вакуумного регулятора 17, в якій знаходиться пружина 16, з'єднана трубкою зі змішувальної камерою карбюратора над дросельною заслінкою, порожнину з іншого боку повідомляється з атмосферою. До діафрагми 18 прикріплена тяга, яка пов'язана з рухомим диском 15 переривника.
При зменшенні навантаження двигуна дросельна заслінка прикривається, і під дією розрідження, що передається по трубці від карбюратора, діафрагма 18 переміщається з тягою вліво (на малюнку) і повертає рухому пластину переривника назустріч обертанню кулачка. Кут випередження запалювання при цьому збільшується. Із зростанням навантаження дросельна заслінка відкривається, розрідження в трубці падає, і під дією пружини 16 діафрагма переміщує тягу з рухомим диском в зворотну сторону, зменшуючи кут випередження запалювання.
Для зміни кута випередження запалювання вручну в залежності від октанового числа палива призначений октан-коректор. Їм змінюють кут випередження запалювання в межах ± 12 ° по куту повороту колінчастого валу. Щоб змінити кут випередження запалювання, відпускають болт, що кріпить пластини 13, і обертанням регулювальних гайок 12 повертають корпус переривника-розподільника в необхідну сторону, після чого закріплюють кріпить болт. Одну поділку шкали октан-коректора відповідає зміні кута випередження запалювання на 2 °.
Таким чином, в переривнику-розподільнику діють незалежно три пристрої зі зміни кута випередження запалювання: відцентровий регулятор - повертає кулачок, вакуумний регулятор - рухливий диск переривника, октан-коректор - корпус.
Струм самоіндукції, що виникає в ланцюзі низької напруги при розриві контактів переривника, викликає інтенсивне іскріння, руйнування контактів. Щоб запобігти шкідливій дії ЕРС самоіндукції, паралельно контактам переривника включають конденсатор, який заряджається в момент появи ЕРС самоіндукції. Розряджаючись в зворотному напрямку, він призводить до швидкого зникнення струму в первинної ланцюга, а отже, і магнітного поля, завдяки чому напруга у вторинному ланцюзі підвищується.
Запалювання від магнето
Система запалювання від магнето відрізняється від батарейній системи запалювання автономністю, стабільністю роботи при високих частотах обертання колінчастого вала, компактністю. Прилади системи крім проводів високої напруги і свічок запалювання об'єднані в одному агрегаті - магнето. Джерело струму, трансформатор, переривник і розподільник конструктивно скомпоновані в одному корпусі. Залежно від магнітної схеми застосовуються магнето з обертовим магнітом або магнето з обертовим магнітним комутатором. Магніт і обмотки в цьому випадку і без листя. У системах запалювання пускових двотактних карбюраторних двигунів, в двигунах різного мотоінструмента, як правило, застосовуються магнето з обертовим магнітом, так як вони більш прості за конструкцією і надійні в експлуатації через відсутність ковзних контактів. Принципова схема запалювання від магнето з обертовим магнітом приведена на рис. 12.
Якір 1 являє собою магніт, що приводиться в обертання від колінчастого вала двигуна. На осерді 6 розташовані первинна 4 і вторинна 3 обмотки. Один кінець первинної обмотки припаяний до сердечника, а другий з'єднаний з нерухомим контактом переривника 10. Вторинна обмотка одним кінцем з'єднана з первинної, а іншим - через контакт 8 з вивідним контактом 9, від якого по дроту високої напруги струм підводиться до свічки запалювання 7. Кулачок 12 переривника обертається разом з якорем. Паралельно контактам переривника включений конденсатор 13. Вимикач 11 служить для замикання на масу вторинної обмотки, минаючи переривник, при виключенні запалення. Іскровий розрядник 5 оберігає ізоляцію обмоток магнето від пошкодження (пробою) при значному зростанні вторинної напруги в разі від'єднання дроти високої напруги від свічки запалювання або її несправності.
Малюнок 12 Принципова схема системи запалювання від магнето: 1 - якір; 2 - стійка; 3 - вторинна обмотка; 4 - первинна обмотка; 5 - іскровий розрядник; 6 - сердечник; 7 - свічка запалювання; 8 - контакт; 9 - вивідний контакт; 10 - нерухомий контакт переривника; 11 - вимикач; 12 - кулачок; 13 - конденсатор