Будова та робота приладів безконтактно-транзисторної системи запалювання двигуна автомобіля ЗІЛ-131

На двигуні ЗІЛ-131 встановлена екранована, герметизована, безконтактно-транзисторна система батарейного запалення.

Безконтактно-транзисторна система запалення

У описаній вище системі батарейного запалення, що застосовується в карбюраторних двигунах, із зростанням частоти обертання колінчастого вала двигуна відбувається зниження напруги у вторинному ланцюзі, що викликається (особливо у двигунів з великим числом циліндрів) скороченням часу замкнутого стану контактів переривника, внаслідок чого зменшується магнітний потік в котушці запалення. Цього можна було б уникнути, збільшуючи струм в первинному ланцюзі, проте таке збільшення призводить до швидкого (після 10...15 тис. км пробігу) підгорання контактів переривника.

У зв'язку з цим на 8-циліндрових двигунах ЗІЛ-131 набула поширення безконтактно-транзисторна система, що дозволяє одержати вищу вторинну напругу, ніж за звичної системи батарейного запалення.

Крім приладів і деталей, що входять у звичну систему батарейного запалення, безконтактно-транзисторна система має транзисторний комутатор.

Рис. 1. Схема безконтактної системи запалення ЗІЛ-131:

1 - фільтр; 2 - додатковий резистор; 3 -котушка запалення; 4 -аварійний вібратор; 5 - розподільник; 6 -блок конденсатора; 7 - вимикач запалення і стартера; 8 - транзисторний комутатор; 9 - стартер.

Котушка запалення складається із сталевого корпусу, сердечника, первинної і вторинної обмоток, карболітової кришки з центральним контактом і затисками.

Корпус котушки за допомогою хомута і гвинтів укріплений в моторному відсіку автомобіля. Сердечник виготовлений з окремих пластин електротехнічної сталі, завдяки чому ослабляються індуковані в ньому вихрові струми. Вторинна обмотка складається з 18...20 тис. витків емальованого дроту діаметром 0,07...0,10 мм і намотана на картонну трубку, встановлену на сердечнику. Первинна обмотка, що має 300...350 витків ізольованого дроту діаметром 0,7... 0,85 мм, намотана поверх вторинної і ізольована від неї шаром спеціального паперу. Щоб підвищити надійність ізоляції, котушка запалення заповнена трансформаторним маслом.

Рис. 2. Котушка запалення Б118:

а - розріз; б - електрична схема;

1 - штуцер клеми високої напруги; 2 - кришка; 3 - клема високої напруги; 4 - контактна пружина; 5 - клема низької напруги; 6 - прокладка ущільнююча; 7 - кожух; 8 - вторинна обмотка; 9 - контактна пластина клеми високої напруги; 10 - кронштейн для кріплення; 11 - магнітопровід; 12 -ізолюючі прокладки; 13 - ізолятор; 14 - первинна обмотка;

15 – сердечник

Котушка запалення Б118 безконтактно-транзисторної системи екранована і герметизується, відрізняється меншим, ніж у звичних котушок, опором первинної обмотки, завдяки чому максимальна сила струму первинного ланцюга досягає 8 А, тоді як в звичайній котушці вона не перевищує 4 А.

Котушка запалення Б118 забарвлена в зелений колір.

Транзисторний комутатор призначений для необхідної комутації і посилення електричного струму в первинній обмотці котушки запалення.

Транзисторний комутатор ТК 200 зібраний на кремнієвих транзисторах типу п - р - п і має чотири екрановані штепсельні роз’єми (КЗ, Д і два ВК) і один клемний затиск, за допомогою яких підключається в ланцюг системи запалення.

Рис.3. Транзисторний комутатор ТК 200

Роботу транзисторного комутатора розглянемо на прикладі спрощеної принципової електричної схеми транзисторної системи запалення(рис.4). При вімкненому запаленні вхідний транзистор Т1 комутатора закритий, оскільки на його базі відсутній позитивний потенціал. До бази силового транзистора Т2 через резистор R2 і діод Д2 підводиться позитивний потенціал від акумуляторної батареї - транзистор відкритий. Через відкритий транзистор Т2 тече струм первинного ланцюга системи запалення: клема «+» акумуляторної батареї 1 - вимикач запалення 2 - додатковий резистор 3 - дві клеми ВК - первинна обмотка - діод ДЗ - колекторно-емітерний перехід транзистора Т2 -корпус - клема «-» акумуляторної батареї. Сила струму в первинному ланцюзі при непрацюючому двигуні складає близько 6 А.

У реальних схемах транзисторних комутаторів ТК 200 роль транзистора Т2 виконують три транзистори, що забезпечує високий коефіцієнт підсилення.

Стабілітрон Д4 захищає силовий транзистор Т2 від пробою струмом ЕРС самоіндукції первинної обмотки котушки запалення. Спрацьовує він при ЕРС самоіндукції понад 180 В.

Стабілітрон Д5 призначений для захисту транзисторного комутатора від надмірного підвищення напруги в мережі автомобіля. З напругою понад 16 В відбувається пробій стабілітрона Д5 і на базу вхідного транзистора Т1 пода­ється позитивний потенціал. У результаті транзистор Т1 відкривається, а си­ловий транзистор Т2 закривається, вимикаючи з роботи систему запалення, що призводить до зменшення частоти обертання колінчастого вала двигуна і не дає можливості генератору розвинути напругу понад 16 В при непрацюю­чому регуляторі напруги.

Ланцюг, що складається з резистора R3 і конденсатора С2, утворює в схемі комутатора зворотний зв'язок, який забезпечує надійне іскроутворення під час провертання пусковою рукояткою колінчастого вала з малою швидкістю. Цей ланцюг також забезпечує багатоіскровий розряд у свічках, що полегшує пуск двигуна за низьких температур.

Решта елементів схеми виконує допоміжні функції, підвищуючи надійність і довговічність роботи системи запалення.

Рис.4. Безконтактна транзисторна система запалення автомобіля ЗІЛ-131:

1 - акумуляторна батарея; 2 - вимикач запалення; 3 - додатковий резистор; 4 -транзисторний комутатор; 5 - котушка запалення; 6 -свічка;

7 - розподільник запалення (датчик-розподільник)

Додатковий резистор (варіатор), ввімкнений в ланцюг низької напруги послідовно з первинною обмоткою котушки запалення, покращує роботу котушки запалення за великої частоти обертання колінчастого вала двигуна, а також полегшує пуск двигуна стартером. Коли двигун працює за малої частоти обертання, сила струму в первинній обмотці встигає досягти максимального значення. При цьому сталева спіраль варіатора нагрівається і її електричний опір зростає, обмежуючи силу струму в первинному ланцюзі. Під час роботи за великих частот обертання час замкнутого стану контактів зменшується, і сила струму в первинній обмотці не встигає зрости до максимального значення. Нагрівання і опір варіатора зменшуються, що частково компенсує ослаблення струму в первинній обмотці. Тому напруга вторинного струму залишається достатньо високою.

Під час пуску двигуна стартером варіатор вимикається (замикається накоротко) додатковим реле стартера. Тому, не дивлячись на падіння напруги акумуляторної батареї у момент ввімкнення стартера, сила струму в первинній обмотці котушки запалення і напруга у вторинній обмотці достатні.

Рис. 5. Додатковий резистор СЕ 326:

1 - корпус; 5 - секції додаткового резистора; 6 - ізолятор

Розподільник герметичний, екранований, безконтактний. Призначений для керування роботою комутатора і розподілу імпульсів високої напруги по циліндрах двигуна в необхідній послідовності.

Рис.6. Розподільник:

1 - важіль установки запалення; 2 - масельничка; 3 - вал розподільника з ротором; 4 -вивіднизької напруги; 5 - контактна вуглинка; 6 -пружина вуглинки; 7 -вивід високовольтного дроту до котушки запалення; 8 -кришка; 9 -екран; 10 - кришка розподільника; 11 - бігунок; 12 - сальник; 13 - статор; 14 -корпус розподільника; 15 - мітка установки запалення; 16 - регулювальні гайки октан-коректора; 17 -ротор; 18 - обмотка

Для плавного регулювання кута випередження запалення залежно від сорту вживаного пального призначений октан-коректор, що складається з двох пластин, одна з яких прикріплена болтом до корпусу розподільника, а друга - двома болтами до корпусу привода (на блоці циліндрів). Обертанням регулювальних гайок октан-коректора досягається взаємне переміщення пластин і відповідно поворот корпусу розподільника.

Датчик-розподільник Р351 екранований і має замість переривника струму датчик імпульсів, який керує моментом іскроутворення системи запалення.

Основними елементами датчика імпульсів є статор 1 і ротор 2. Статор є обмоткою, укладеною в спеціальний корпус, а ротор - кільцевий постійний магніт з щільно притиснутими до нього зверху і знизу 8-ми полюсними обоймами, жорстко закріпленими на втулці. Приведення ротора в дію здійснюється від шестерні розподільного вала.

Під час обертання ротора в обмотці статора наводяться імпульси змінної напруги, які надходять на вхід транзисторного комутатора. Транзисторний комутатор, реагуючи на сигнали, що надходять в суворо визначені моменти, замикає і розмикає первинний ланцюг системи запалення.

Рис.7. Датчик імпульсів:

1 – статор; 2 – ротор

Під час обертання колінчастого вала двигуна приводиться в дію ротор датчика імпульсів, позитивні сигнали напруги у визначені моменти надходять на базу транзистора Т1 і відкривають його. Відкриття транзистора Т1 призводить до різкого пониження потенціалу бази транзистора Т2, унаслідок чого він закривається і перериває струм у первинному ланцюзі котушки запалення. Процеси, що відбуваються в системі запалення після переривання струму в первинному ланцюзі, аналогічні розглянутим вище.

За два оберти колінчастого вала двигуна (один оберт ротора датчика імпульсів) на базу транзистора Т1 подається вісім позитивних імпульсів, що викликають стільки ж разів закриття транзистора Т2, а отже, і переривання струму в первинному ланцюзі системи запалення. При кожному перериванні струму в первинному ланцюзі відбувається утворення іскри між електродами свічки і запалювання суміші у порядку роботи циліндрів двигуна.

Аварійний вібратор включається в роботу тільки в аварійному режимі при несправному комутаторі. Для цього слід приєднати дріт від роз’єму «КЗ» комутатора на роз'єм вібратора, а заглушку з роз'єму вібратора поставити на роз'єм «КЗ» комутатора.

Рис.8. Аварійний вібратор:

а - загальний вигляд; б - електрична схема;

1 - контакти; 2 -якір;3 - сердечник; 4 - обмотка; 5 - пружина; 6 – конденсатори

Свічки запалення екрановані, герметичні, мають різьблення М14Х1.25 на частині корпусу, що загвинчується, і різьблення у верхній частині екрана М18Х1

Рис. 9. Свічка запалення з екрануючим шлангом:

1 - втулка ущільнювача; 2 - керамічна втулка; 3 - вкладиш; 4 - свічка; 5 - контактний пристрій; 6 - екрануючий шланг

Свічки запалення мають наступну конструкцію. У сталевому корпусі свічки поміщений керамічний ізолятор з центральним електродом. Ізолятор затиснений між мідними кільцевими прокладками і укріплений шляхом завальцьовування. У нижню частину корпусу запресований бічний електрод. Нижня частина центрального електрода і бічний електрод виготовлені із сплаву нікелю з марганцем. Між електродами повинен бути зазор 0,5...0,65 мм.

Свічку вкручують по різьбленню в отвір головки циліндрів. Для ущільнення під заплечики її корпусу ставлять мідно-азбестову прокладку.

У комплект свічки входить керамічний вкладиш з вбудованим у нього демпфуючим опором від 1000 до 7000 Ом. Цей опір призначений для зниження рівня радіоперешкод від системи запалення і зменшення вигорання електродів свічки.

Свічки для двигунів, що вивчаються, мають наступне маркування: АН-1 (ЗІЛ-130), СН 307-В (ЗІЛ-131).

Для двигунів слід застосовувати тільки свічки марок, вказаних в інструкції заводу-виробника, оскільки у різних свічок довжина і діаметр нижнього конуса ізолятора центрального електрода неоднакові, а значить, і різні теплові характеристики. Неправильно підібрана свічка може перегріватися або переохолоджуватися. У першому випадку в двигуні відбувається гартівне запалення, в другому - ізолятор швидко покривається нагаром або маслом і свічка перестає працювати.

Дроти високої напруги марки ПВС-7 мають двошарову ізоляцію і жилу з семи сталевих неіржавіючих дротиків. Дроти укладені в екрануючі герметичні шланги з внутрішнім діаметром 8 мм на ділянці від свічок до збірних колекторів із внутрішнім діаметром 22 мм від колекторів до розподільника. Правильна установка дроту високої напруги в гніздо кришки котушки запалення має важливе значення для забезпечення нормальної роботи системи запалення.

Вимикачем запалення з’єднують і роз’єднують ланцюг струму низької напруги під час пуску і зупинки двигуна; одночасно із запаленням вмикаються покажчики температури охолодної рідини, рівня палива в баку і контрольна лампа тиску масла. Вимикач запалення призначений також для вмикання стартера і з'єднання з джерелами струму покажчика поворотів. Вимикач забезпечений замком, що допускає ввімкнення тільки за допомогою індивідуального ключа.

У корпусі вимикача розташовані: панель із затискачами АМ (амперметр), КЗ (котушка запалення), СТ(стартер), ПР (прилади) і контактами; ротор з контактною пластиною, що має три виступи, і кульковим фіксатором, циліндр із замковим пристроєм.

У положенні I «Вимкнено» виступи пластини, постійно сполученої із затискачем АМ, не торкаються контактів затискачів КЗ, СТ і ПР, а в положеннях II, III і IV пластина сполучає названі контакти з живлячим затиском АМ в порядку, вказаному на рис.

б

Рис.10. Вимикач запалення:

а - пристрій; б - схема положень ключа запалення (у таблиці заштриховані клітки, відповідні з'єднанню затискачів з живлячим затиском АМ при різних положеннях ключа); АМ, КЗ, СТ. ПР - затискачі;

1 - контактна пластина, що обертається; 2 - нерухомий контакт; 3 - пружина ротора; 4 - циліндр замка; 5 - хромована гайка корпусу; 6 - корпус; 7 - ротор; 5 - кульковий фіксатор ротора; 9 - панель з нерухомими контактами і затискачами

Заглушення радіоперешкод

Для заглушення радіоперешкод від системи електрообладнання на автомобілі застосовані екранована система запалення, фільтри радіоперешкод в ланцюгах живлення котушки запалення, фільтр в ланцюгу живлення акумуляторної батареї, екрановані дроти низької напруги від котушки запалення до розподільника і комутатора, прохідний конденсатор в ланцюзі електродвигуна опалювача кабіни.