4. Зажигание

Известно, что рабочая смесь воспламеняется в цилиндре двигателя электрической искрой. Эта искра возникает между электродами свечи при подведении к ним тока высокого напряжения: 7000—15 000 в.

На мотоциклетных двигателях применяется батарейное зажигание, в котором источником тока является аккумуляторная батарея, и зажигание от магнето, где источником тока является само магнето.

Батарейное зажигание применяется на мотоциклах М-72, М1А, К-125 и ИЖ-350. Мотоцикл К1Б имеет зажигание от магнето.

Батарейное зажигание

Батарейное зажигание включает источник тока, катушку зажигания, прерыватель, конденсатор, запальную свечу и замок зажигания.

Катушка зажигания преобразует ток низкого напряжения в ток высокого напряжения. На мотоциклах М-72 и М1А применяется катушка зажигания КМ-01 (рис. 80).

Рис. 80. Катушка зажигания КМ-01: 1 — корпус; 2 — сердечник; 3 — вторичная обмотка, 4 — первичная обмотка; 5 — магнитопровод; 6 — зажимы первичной обмотки; 7 — карболитовая крышка; 8 — центральный зажим вторичной обмотки.

На сердечнике 2 катушки намотана вторичная обмотка 3, состоящая из 12 000—13 000 витков эмалированной проволоки сечением 0,1 мм. Поверх вторичной обмотки намотана первичная обмотка 4, имеющая 250 витков проволоки сечением 0,8 мм. Первичная и вторичная обмотки с сердечником помещены в металлический корпус 1. Между корпусом и вторичной обмоткой установлены две пластины из мягкого железа, которые ограничивают магнитное поле сердечника в пространстве. Корпус закрыт карболитовой крышкой 7, на которой имеются три зажима: два зажима 6 для вывода концов первичной обмотки и центральный зажим 8 для вывода одного конца вторичной. Другой конец вторичной обмотки соединен с одним из зажимов 6.

Прерыватель предназначен для прерывания тока низкого напряжения, поступающего в первичную обмотку катушки зажигания.

На мотоциклах с одноцилиндровым двигателем устанавливаются прерыватели различной конструкции, но в принципе они не отличаются один от другого.

На мотоциклах, двигатели которых имеют два и более цилиндров, прерыватель объединен с распределителем тока и называется он прерывателем-распределителем. Этот прибор служит для прерывания тока низкого напряжения и распределения тока высокого напряжения между запальными свечами.

На рис. 81 показан прерыватель-распределитель мотоцикла М-72.

Рис. 81. Прерыватель-распределитель ПМ-05: 1 — диск прерывателя; 2 — корпус; 3 — рычаг с подвижным контактом; 4 — конденсатор; 5 — эксцентрик; 6 — винт крепления; 7 — пластина с неподвижным контактом; 8 — ротор; 9 — крышка; 10 — боковые контакты; 11 — центральный контакт; 12 — зажимы проводов к свечам; 13 — зажим провода от катушки зажигания.

В корпусе прерывателя 2 расположен диск прерывателя 1.

Возвратная пружина, действующая на упор диска прерывателя, поворачивает его по часовой стрелке до тех пор, пока стопор не дойдет до корпуса. На диске расположены рычаг 3 с подвижным контактом и текстолитовой пяткой, неподвижный контакт с опорной пластиной 7, винт крепления 6 неподвижного контакта и эксцентрик 5, регулирующий величину зазора между толкателями. На текстолитовую пятку рычага подвижного контакта воздействует кулачковая шайба, выполненная на конце распределительного вала двигателя. В корпусе прерывателя расположен конденсатор 4, включенный параллельно контактам прерывателя.

На конце распределительного вала устанавливается ротор 8 распределителя. На ободе ротора имеется латунный сектор, а в центре его расположен латунный контакт с пружиной. Корпус прерывателя закрывается крышкой 9 распределителя. На боковой части крышки расположены зажимы 12 и 13 провода высокого напряжения. Зажим 13 соединяется шиной с центральным контактом 11, а зажимы 12 — с боковыми контактами 10.

Ток высокого напряжения, подводимый от катушки зажигания к зажиму 13 через центральный контакт 11, поступает на центральный контакт ротора. С центрального контакта ротора ток высокого напряжения поступает на сектор ротора, который поочередно направляет ток через боковые контакты 10 и зажимы 12 к запальным свечам.

Запальные свечи служат для воспламенения сжатой в цилиндрах рабочей смеси. Свечи бывают разборные и неразборные. В стальной корпус 1 свечи (рис. 82) устанавливается изолятор 3, с закрепленным внутри него центральным электродом 7, в верхней части которого имеется резьба для гайки 4.

Рис. 82. Запальная свеча: 1 — корпус свечи; 2 — зажимная гайка; 3 — изолятор; 4 — гайка; 5 — прокладки; 6 — боковые электроды; 7 — центральный электрод.

Изолятор закрепляется на медных прокладках 5 или при помощи зажимной гайки 2, или путем завальцовки бортов корпуса на прокладке изолятора. На нижней части изолятора выполнена резьба для ввертывания свечи в головку цилиндра и боковой электрод. Зазор между боковым и центральном электродами устанавливается в пределах 0,6–0,7 мм.

Длина ввертной части запальной свечи должна быть такой, чтобы нижняя часть корпуса находилась на уровне стенок головки. Если ввертная часть выступает внутрь корпуса, отвод тепла от бокового электрода затрудняется и раскалившийся электрод может служить источником воспламенения смеси. Кроме того, у двигателей с боковыми клапанами при большом выходе ввертной части свечи внутрь цилиндра возможно повреждение свечи клапаном.

Запальная свеча во время работы двигателя подвергается охлаждению свежей горючей смесью, поступающей в цилиндр, а затем нагреванию во время сгорания рабочей смеси в цилиндре двигателя. Для обеспечения нормальной работы двигателя необходимо, чтобы отдельные элементы свечи имели определенную температуру. Средняя температура нижней части изолятора и электродов должна колебаться в пределах 550–700 °C. Эта температура изолятора называется температурой самоочищения, так как при этой температуре попадающее на электроды масло сгорает, не образуя смолистых отложений. При более низкой температуре нижней части изолятора масло, попадающее на него, коксуется, образуя токопроводящий слой кокса. При температуре выше 750 °C изолятор и электроды могут сами явиться источником зажигания.

Свеча с небольшой поверхностью нижней части изолятора воспринимает мало тепла и быстро его отводит через корпус и верхнюю часть изолятора наружу. Такая свеча носит название «холодной». Она может быть использована на двигателях, работающих с большой тепловой напряженностью (высокая степень сжатия, большие обороты и большая нагрузка двигателя).

Свеча с большой поверхностью нижней части изолятора называется «горячей». Она может быть использована на двигателях с малой тепловой напряженностью.

Заводы, выпускающие мотоциклы, в своих инструкциях рекомендуют, каких марок свечи необходимо применять для данного мотоцикла при эксплуатации его в обычных условиях.

При использовании мотоцикла для соревнований свечи подбираются в зависимости от условий работы двигателя и напряженности теплового режима.

Конденсатор (рис. 83) служит для уменьшения искрообразования при размыкании контактов в прерывателе.

Рис. 83. Конденсатор: 1 — вывод; 2 изоляционная бумага; 3 — станиоль; 4 — корпус; 5 — общий вид конденсатора.

Он состоит из двух лент из алюминиевой фольги, разделенных листом бумаги, пропитанной парафином. Свернутые в трубку ленты и лист бумаги укладываются в металлический корпус так, чтобы одна алюминиевая лента касалась корпуса, а другая имела вывод наружу.

При размыкании контактов прерывателя возникающий в первичной цепи ток самоиндукции идет на зарядку конденсатора. При этом образование искры устраняется.

Работа системы зажигания

При включении замка зажигания (рис. 84) ток из аккумуляторной батареи поступает в первичную обмотку катушки зажигания и далее идет к контактам прерывателя.

Рис. 84. Схема зажигания мотоциклетного двигателя: 1 — аккумуляторная батарея; 2 — замок зажигания; 3 — катушка зажигания; 4 — конденсатор; 5 — кулачковая шайба; 6 — запальная свеча.

При прохождении тока по первичной обмотке сердечник намагничивается и вокруг него возникает магнитное поле.

Во время работы двигателя кулачковая шайба прерывателя, набегая на пятку подвижного контакта, размыкает контакты. Когда контакты размыкаются, магнитное поле начинает исчезать, пересекая при этом первичную и вторичную обмотки катушки зажигания. В результате в первичной обмотке наводится ток самоиндукции, направленный в ту же сторону, что и основной ток.

Напряжение тока самоиндукции в первичной обмотке достигает 200 в, и ток самоиндукции образует электрическую дугу между контактами прерывателя. Вследствие образования дуги скорость убывания тока замедляется. Это замедляет исчезновение магнитного поля. Магнитные силовые линии, убывая, медленно пересекают вторичную обмотку, в которой вследствие этого наводится незначительное напряжение.

Чтобы получить со вторичной обмотки катушки зажигания высокое напряжение, необходимо ускорить исчезновение магнитного поля. Для этого параллельно контактам прерывателя включают конденсатор. При размыкании контактов прерывателя ток самоиндукции поступает в конденсатор и заряжает его. При этом искра между контактами почти не возникает и магнитное поле исчезает быстро.

Быстрое пересечение магнитными силовыми линиями вторичной обмотки вызывает появление в ней тока высокого напряжения.

Заряженный при размыкании контактов прерывателя конденсатор немедленно разряжается через первичную обмотку. Разрядка конденсатора происходит в направлении, обратном движению основного тока, что способствует резкому исчезновению магнитного поля.

Ток высокого напряжения, подаваемый со вторичной, обмотки на центральный электрод свечи, пробивает воздушный промежуток между электродами и воспламеняет рабочую смесь.

Зажигание от магнето

На мотоцикле К1Б применяется зажигание от магнето.

Магнето объединено в одном приборе с генератором и обозначается МГ-10.

Магнето мотоцикла (рис. 85) состоит из сердечника, на котором расположены первичная 9 и вторичная 4 обмотки.

Рис. 85. Магнето-генератор МГ-10, устанавливаемый на мотоцикле К1Б: 1 — корпус; 2 — полюсные башмаки; 3 — постоянные магниты; 4 — вторичная обмотка; 5 — конденсатор; 6 — неподвижный контакт; 7 — подвижный контакт; 8 — кулачковая шайба; 9 — первичная обмотка; 10 — провод; 11 — свеча.

Один конец первичной обмотки соединен с массой сердечника, а другой конец — с подвижным контактом 7 прерывателя. Вторичная обмотка 4 одним концом соединена с первичной обмоткой и другим концом через провод 10 с центральным электродом свечи. Параллельно контактам 6 и 7 прерывателя включен конденсатор 5.

Во время работы двигателя полюсные башмаки 2, соединенные с постоянными магнитами 3, подходят к наконечникам сердечников и магнитные силовые линии, замыкаясь через сердечник, наводят в первичной обмотке ток низкого напряжения.

В тот момент, когда ток имеет наибольшее значение в первичной обмотке, кулачковая шайба, вращаясь вместе с маховиком, размыкает контакты прерывателя и во вторичной обмотке наводится ток высокого напряжения, подаваемый на центральный электрод свечи.

Опережение зажигания

Как было сказано выше, с момента проскакивания искры до момента появления давления в цилиндре двигателя проходит некоторое время, за которое коленчатый вал двигателя поворачивается на некоторый угол. После этого давление в цилиндре повышается и газы начинают давить на поршень. Если искра между электродами свечи проскакивает в тот момент, когда поршень двигателя находится в верхней мертвой точке, горение смеси происходит при увеличившемся объеме цилиндра. Вследствие этого давление газов не достигнет максимальной величины, горение смеси замедлится и будет продолжаться при перемещении поршня к нижней мертвой точке, что вызовет перегрев двигателя.

При слишком раннем опережении зажигания давление газов достигнет большой величины до подхода поршня к верхней мертвой точке. Это повышенное давление будет препятствовать перемещению поршня к верхней мертвой точке, что снизит мощность двигателя.

При правильном выборе момента зажигания мощность, снимаемая с двигателя, будет максимальной.

Изменение момента зажигания должно соответствовать изменению числа оборотов двигателя. Ниже приведена таблица, характеризующая диапазон изменения зажигания на мотоциклах.

Угол опережения зажигания можно изменять от руки или автоматически. Автоматически угол опережения зажигания изменяется при помощи регулятора опережения зажигания. Примером такого регулятора является регулятор (рис. 86), устанавливаемый на мотоцикле ИЖ-350.

Рис. 86. Регулятор опережения зажигания: 1 — грузики регулятора; 2 — плоские пружины грузиков; 3 — винты упора пружин; 4 — кулачок; 5 — пальцы грузиков; 6 — фланец кулачка прерывателя; 7 — диск.

Регулятор состоит из диска 7, на котором на осях установлены грузики 1. Пружины грузиков 2, опираясь на винты упора 3, стремятся удержать грузики в положении, наиболее близком к центру диска. На грузиках имеются пальцы 5, которые входят в прорези пластины кулачка 4.

При увеличении числа оборотов грузики под действием центробежной силы расходятся в стороны. Пальцы грузиков поворачивают пластину кулачка на угол, соответствующий перемещению грузиков. Кулачковая шайба, поворачиваясь вместе с пластиной, раньше набегает на пятку рычага подвижного контакта, а следовательно, и искра подается к свече раньше.

Установка зажигания

Для нормальной работы двигателя необходимо, чтобы момент размыкания контактов строго соответствовал определенному положению поршня в цилиндре двигателя в конце сжатия.

Установка зажигания преследует цель совмещения момента размыкания контактов с определенным положением поршня в цилиндре двигателя.

Положение поршня в цилиндре двигателя определяется или по углу поворота, на который коленчатый вал должен повернуться до верхней мертвой точки, или по расстоянию, которое поршень должен пройти до верхней мертвой точки.

Для установки зажигания необходимо проверить и отрегулировать зазор в контактах прерывателя. Величина зазора 0,4–0,5 мм. Затем установить поршень цилиндра в положение, соответствующее моменту размыкания контактов, и установить начало замыкания контактов.