Układ zapłonowy (VAZ-2101)

W skład układu zapłonowego wchodzą: świeca zapłonowa, cewka zapłonowa, wyłącznik zapłonu, rozdzielacz zapłonu oraz przewody wysokiego i niskiego napięcia.


Otwórz duży obraz w nowej karcie »

---

Świeca zapłonowa

Świeca zapłonowa ma za zadanie zapalić mieszankę palną w cylindrach silnika poprzez wyładowanie iskry między elektrodami.

Od 1973 roku w samochodach marki Ziguli stosuje się świece zapłonowe A-7,5 HS. Wcześniej stosowano świece zapłonowe A-7.5 BS. Różnią się jedynie materiałem izolacyjnym. Litera A w oznaczeniu świecy zapłonowej oznacza, że gwint części wkręcanej to M14X1,25, a gwint tych świec zapłonowych jest wykonany zgodnie z normą ISO w klasie dokładności 6e. Liczby 7,5 oznaczają długość stożka cieplnego (osłony) izolatora. Druga litera w oznaczeniu określa materiał izolacyjny: B - borkorund, X - hilumin. Ostatnia litera C oznacza, że świeca zapłonowa jest uszczelniona wzdłuż elektrody centralnej materiałem przewodzącym.

Konstrukcja świec jest nierozłączna. Korpus stalowy 21 posiada część gwintowaną o długości 19 mm i część sześciokątną o rozmiarze klucza 20,8 mm. Do korpusu przyspawana jest elektroda boczna 26 wykonana z drutu niklowo-manganowego. Izolator 23 wykonany jest z najwyższej jakości materiału ceramicznego, który charakteryzuje się bardzo dużą wytrzymałością mechaniczną i elektryczną w wysokich temperaturach. Zewnętrzna powierzchnia izolatora jest pokryta warstwą glazury, co poprawia właściwości izolacyjne i ogranicza osadzanie się wilgoci, a tym samym zmniejsza prawdopodobieństwo wystąpienia wyładowania powierzchniowego, gdy do świecy zapłonowej zostanie przyłożone wysokie napięcie. W otworze izolatora umieszczona jest kompozytowa elektroda centralna, składająca się z samej elektrody 25, wykonanej z żaroodpornego stopu chromowo-niklowego, oraz pręta stalowego 22. Na górnej części pręta znajduje się gwint, na który nakręcona jest nakrętka kontaktowa 24 służąca do podłączenia końcówki przewodu wysokiego napięcia. Pręt 22 wypełniony jest wewnątrz izolatora przewodzącym szczeliwem szklanym, które zapobiega przedostawaniu się gazów przez otwór izolatora. Szczelinę między korpusem świecy zapłonowej a izolatorem uszczelnia się poprzez owinięcie korpusu wokół kołnierza izolatora oraz za pomocą miedzianej podkładki 19, która jednocześnie odprowadza ciepło z izolatora do korpusu, utrzymując temperaturę osłony izolatora na określonym poziomie


Temperatura ta zależy od długości osłony i naprężenia cieplnego silnika. Im dłuższa jest osłona, tym gorsze jest odprowadzanie ciepła z osłony do korpusu, tym "gorętsza" jest świeca zapłonowa. Świecę zapłonową dobiera się indywidualnie do każdego modelu silnika, gdyż osłona izolatora musi nagrzać się do temperatury 500-600°C. Jeżeli temperatura jest niższa niż 500°C, tzn. osłona jest krótka, a świeca zapłonowa jest "zimna", wówczas na osłonie izolatora będą intensywnie gromadzić się osady węglowe. Jeżeli temperatura przekroczy 600°C, węgiel wypali się, ale w silniku nastąpi przedwczesny zapłon mieszanki palnej od nagrzanej osłony, a nie od iskry. Zjawisko to nazywa się zapłonem przedwczesnym i objawia się spalaniem stukowym w silniku oraz tym, że po wyłączeniu zapłonu silnik jeszcze przez pewien czas pracuje.

Przybliżone właściwości cieplne świecy zapłonowej określane są na podstawie długości osłony izolatora, która jest podana w oznaczeniu świecy zapłonowej.

Pierścień uszczelniający 20 wykonany z miękkiego żelaza, zaciśnięty pomiędzy swoim korpusem a powierzchnią gniazda w głowicy cylindra, zapobiega przedostawaniu się gazu przez gwint korpusu świecy zapłonowej.

Cewka zapłonowa

W samochodach marki Żyguli montowana jest cewka zapłonowa typu B-117A produkcji krajowej lub B-117 produkcji NRB. Cechy tych kołowrotków są takie same, a różnice dotyczą jedynie drobnych elementów konstrukcyjnych. Cewka znajduje się w komorze silnika i jest przymocowana dwoma śrubami przyspawanymi do dolnej części błotnika lewego koła.

Cewka zapłonowa służy do zamiany przerywanego prądu niskiego napięcia (12 V) na prąd wysokiego napięcia (11–20 kV), co powoduje przerwanie szczeliny powietrznej między elektrodami świecy zapłonowej. Cewka jest transformatorem z rdzeniem "żelaznym" 1 i pierścieniowym zewnętrznym obwodem magnetycznym 3. Rdzeń wykonany jest z płyt stalowych o grubości 0,5 mm, a zewnętrzny obwód magnetyczny składa się z taśmy stalowej o grubości 0,3 mm zwiniętej w dwie warstwy. Aby ograniczyć prądy wirowe, taśma posiada szczeliny pionowe.

Rdzeń 1 znajduje się w tekturowej ramie 8, na której nawinięte jest uzwojenie wtórne 5. Uzwojenie pierwotne 4 nawinięte jest na wierzchu uzwojenia wtórnego. Warstwy uzwojenia są oddzielone od siebie warstwami papieru izolacyjnego, a pierwsza warstwa jest oddzielona od pozostałych warstwą tektury falistej. Uzwojenie pierwotne jest izolowane od uzwojenia wtórnego za pomocą papieru izolacyjnego i taśmy plastikowej, a od obwodu magnetycznego trzecią warstwą tektury izolacyjnej.

Uzwojenia wraz z obwodem magnetycznym i rdzeniem umieszczone są w obudowie aluminiowej 17 i wypełnione olejem transformatorowym. Napełnienie olejem zwiększa niezawodność izolacji i poprawia chłodzenie uzwojeń. Uzwojenia zamontowane są w obudowie na izolatorze w kształcie kubka 2 wykonanym z materiału ceramicznego - steatytu.

Górna część korpusu cewki przykryta jest plastikową pokrywą 11, której kołnierz jest zwinięty w korpus i uszczelniony uszczelką wykonaną z gumy odpornej na olej. Przewody uzwojenia należy podłączyć do zacisków odlanych w pokrywie. Zaciski początku uzwojenia pierwotnego i końca uzwojenia wtórnego przylutowano do zacisku 15 oznaczonego "+B" oraz do zacisku 12 (bez znakowania) koniec uzwojenia pierwotnego jest lutowany. Zacisk początkowy uzwojenia wtórnego (zacisk wysokiego napięcia) podłączone do płyt rdzeniowych, a następnie poprzez sprężynę 10 i śrubę 14 do zacisku 13, do którego podłączony jest przewód wysokiego napięcia.

Wyłącznik zapłonu

W samochodach VAZ-2101 i VAZ-2102 montowano wyłączniki zapłonu typu VK-333 bez urządzenia antykradzieżowego lub wyłączniki zapłonu typu VK-347 z urządzeniem antykradzieżowym i częścią stykową. W opisywanym tu samochodzie VAZ-2103 zamontowano jedynie wyłącznik zapłonu VK-347. Zasada działania i charakterystyka przełącznika VK-333 są zasadniczo takie same jak przełącznika VK-347.

Wyłącznik zapłonu służy do włączania i wyłączania obwodów zapłonowych, wskaźników, świateł i innych odbiorników energii elektrycznej w pojeździe. Montuje się go na wsporniku po lewej stronie kolumny kierowniczej i mocuje dwoma śrubami.

Wyłącznik składa się z obudowy 34 z zamkiem i urządzeniem antykradzieżowym oraz części stykowej 27, zamocowanej w obudowie za pomocą pierścienia sprężystego 28. Zasada działania urządzenia antykradzieżowego polega na tym, że po wyjęciu kluczyka z zamka ustawionego w pozycji PARKING, pręt blokujący 36 wysuwa się, wchodzi w rowek wału kierownicy i blokuje wał. W takim przypadku kierownicę należy obracać w prawo i w lewo, tak aby rowek wału znajdował się naprzeciwko pręta blokującego zamka. Przełącznik blokady jest tak zaprojektowany, że kluczyk można wyjąć tylko w pozycjach PARKING i OFF.

Część stykowa posiada stalowy wałek 39, na którym umieszczony jest plastikowy wirnik 35 z pierścieniami stykowymi 43 i plastikowy cylinder 33 z wypustkami. W głowicy rolki znajduje się rowek 42, w który wchodzi występ tulei prowadzącej urządzenia zabezpieczającego przed kradzieżą. Jedna strona rowka ma szerokość 2,5 mm, a druga 2 mm. W związku z tym część stykową 27 można zamontować w obudowie 34 tylko w jednej, określonej pozycji. Sprężyna 32 służy do powrotu wałka 39 z położenia ROZRUSZNIK do położenia ZAPŁON po zwolnieniu kluczyka.

Blok 31 zawiera mosiężne słupki-zatyczki ze stykami. Do słupków wtykowych "30" i "30/1" przymocowane są płytki z brązu ze stykami. Płyty dociskane są do powierzchni cylindra za pomocą 33 sprężyn płytkowych. W pozycjach ZAPŁON i ROZRUSZNIK występy cylindra 33 dociskają te płytki, a styki "30-50" i "15-30/1" zamykają się. Dodatkowo regały "30", "INT" i "16" mają styki, które są zamykane przez pierścienie stykowe 43 wirnika 35. Wirnik jest dociskany do tych styków przez sprężynę 38.

Napięcie z akumulatora i generatora podawane jest na styki "30" i "30/1". Styk "16" przełącznika nie jest jeszcze wykorzystany. Na schemacie pokazano, które styki zamykają się w różnych pozycjach klawiszy.

Dystrybutor

Otwórz duży obraz w nowej karcie »

---

Rozdzielacz zapłonu służy do przerywania prądu w obwodzie niskiego napięcia cewki zapłonowej i rozdzielania impulsów wysokiego napięcia na świece zapłonowe.

W samochodach marki Ziguli zastosowano czteroiskrowy, nieekranowany rozdzielacz zapłonu typu R-125 (R-125B dla VAZ-2103) z odśrodkowym regulatorem czasu zapłonu i korektorem liczby oktanowej.

Rozdzielacze zapłonu R-125 i R-125B różnią się charakterystyką regulatora kąta wyprzedzenia zapłonu oraz długością dolnej części wałka 1 wystającej z obudowy 40: w przypadku rozdzielacza R-125 odległość od kołnierza podporowego obudowy do końca wałka wynosi 127,5 mm, a w przypadku rozdzielacza R-125B – 136,3 mm.

Obudowa rozdzielacza 40 jest odlana ze stopu aluminium i ma porowatą tuleję metalowo-ceramiczną 39, w której obraca się wał 1. Smar jest dostarczany do tulei poprzez filcowy knot (filc) 47 z olejarki 6.

Głównymi częściami rozdzielacza zapłonu są: przerywacz, odśrodkowy regulator czasu zapłonu i sam rozdzielacz.

Wyłącznik składa się z krzywki 11 z czterema występami i stojaka 36 ze stykami, które krzywka otwiera podczas obrotu. Krzywka smarowana jest podkładką filcową 12 nasączoną olejem. Do zębatki 36 przykręcona jest oś 25, na której zamocowana jest dźwignia 29 ze stykiem 30 na tulei tekstolitowej 26, dociskana sprężyną talerzową 27 do styku 32 zębatki. Prąd jest dostarczany do styku dźwigni ze śruby 7 poprzez przewód 31 i sprężynę 27.

Stojak 36 przymocowany jest dwoma śrubami 33 do ruchomej płyty 37 wyłącznika. Dolny koniec osi dźwigni 25 wchodzi w otwór w płycie ruchomej. Dlatego podczas regulacji odstępu między stykami można obracać listwę zębatą wokół tej osi po poluzowaniu śrub 33.

Ruchoma płytka 37 wyłącznika przylutowana jest do tulei, przez którą przechodzi wałek rozdzielacza. Na tej tulei umieszczona jest plastikowa płyta podporowa 38 i stała płyta 35 wyłącznika. Płytki te są ściskane za pomocą podkładki sprężystej i mocowane do tulei za pomocą pierścienia ustalającego. Ruchomą płytę 37 wyłącznika ze stojakiem 36 można obracać za pomocą pręta 47 korektora oktanowego, co umożliwia ręczną regulację kąta wyprzedzenia zapłonu w niewielkich granicach.

Cam 11 nie jest napędzana bezpośrednio z. wału rozdzielacza, a dzięki obciążnikom można go obrócić o 15° względem wału rozdzielacza.

Płytka nośna 13 regulatora momentu zapłonu przylutowana jest do górnego końca tulei krzywki. Do płyty przytwierdzone są nitami osie 24, na których obracają się ciężarki metalowo-ceramiczne. Sprężyny 22 są wciśnięte w płytę 23. Dolne części osi pełnią funkcję ograniczników. Wchodzą one w owalne rowki płyty 13 i nie pozwalają na jej obrót względem wału rozdzielacza o więcej niż 15°.

Rozdzielacz zapłonu składa się z wirnika 17 i elektrod umieszczonych w plastikowej osłonie 19. Plastikowy wirnik 17 zamocowany jest dwoma śrubami 16 na płycie 13 regulatora kąta wyprzedzenia zapłonu. Wirnik jest zamocowany w określonej pozycji, co zapewniają otwory kwadratowe i okrągłe w płycie 13, w które wchodzą występy wirnika o tym samym przekroju. Środkowe styki wirnika 43 i zewnętrzne 45 przytwierdzone są nitami do wirnika, pomiędzy którymi, w specjalnym wgłębieniu, znajduje się rezystor 44 o wartości 5000-6000 Ohm, którego zadaniem jest tłumienie zakłóceń radiowych.

Sprężynowa elektroda węglowa 21 opiera się o środkowy styk wirnika, przekazując impulsy wysokiego napięcia z cewki zapłonowej do wirnika. Podczas obrotu wirnika impulsy te przekazywane są z zewnętrznego styku 45 do elektrod bocznych 18 umieszczonych w pokrywie, a następnie do świec zapłonowych.

Kondensator 3 o pojemności 0,20–0,25 μF jest przymocowany do obudowy rozdzielacza zapłonu.

Przewody wysokiego napięcia

Przewody wysokiego napięcia służą do przesyłania impulsów prądu wysokiego napięcia z cewki zapłonowej do rozdzielacza i z rozdzielacza do świec zapłonowych. Aby zmniejszyć zakłócenia radiowe i telewizyjne, przewody mają rezystancję rozłożoną na całej swojej długości wynoszącą 2000 Ohm/m. Rdzeń 53 drutu, który jest sznurem wykonanym z przędzy lnianej, zamknięty jest w osłonie 52 wykonanej z tworzywa sztucznego z maksymalnym dodatkiem ferrytu. Na tę osłonę nawinięty jest drut ze stopu niklu i żelaza o średnicy 0,11 mm.

Działanie układu zapłonowego

Układ zapłonowy ma obwód pierwotny (niskie napięcie) i wtórne (wysokie napięcie). Prąd w obwodzie pierwotnym jest zamknięty wzdłuż drogi: "plus" akumulatora – styki "30/1", "15" wyłącznik zapłonu - zacisk "+B",

uzwojenie pierwotne cewki - wyłącznik 58 - masa - "minus" akumulatora. Jeżeli napięcie generatora jest większe od napięcia akumulatora, prąd płynie z zacisku "30" generatora i jest zwierany przez masę do prostownika. W przeciwnym wypadku bieżąca ścieżka jest taka sama, jak opisana powyżej.

Prąd płynący przez uzwojenie pierwotne cewki zapłonowej wytwarza pole sił magnetycznych wokół zwojów. Po otwarciu styków wyłącznika prąd w obwodzie pierwotnym zanika, pole magnetyczne gwałtownie maleje i, przechodząc przez zwoje uzwojenia pierwotnego i wtórnego, indukuje w nich SEM proporcjonalną do liczby zwojów. W uzwojeniu wtórnym siła elektromotoryczna osiąga 12 000–24 000 V, a w uzwojeniu pierwotnym 200–300 V. Im szybciej linie sił magnetycznych przecinają zwoje uzwojeń, tym szybciej następuje przesunięcie linii sił magnetycznych (tzn. pole magnetyczne zanika szybciej), im większe pole elektromagnetyczne w nich indukuje.

Siłę elektromotoryczną indukowaną w uzwojeniu pierwotnym cewki zapłonowej nazywa się siłą elektromotoryczną indukcji własnej. Ma tendencję do utrzymywania zanikającego prądu, a tym samym spowalniania redukcji pola magnetycznego. Ponadto powoduje iskrzenie pomiędzy otwartymi stykami wyłącznika. Aby zapobiec tym zjawiskom, w rozdzielaczu zapłonu znajduje się kondensator 3. W chwili początkowego otwarcia styków samoindukcyjny prąd ładuje kondensator, co zmniejsza przepływ prądu między stykami wyłącznika i iskrzenie między nimi. Następnie kondensator rozładowuje się przez uzwojenie pierwotne cewki zapłonowej, przy czym prąd rozładowania jest skierowany przeciwnie do prądu samoindukcji, dzięki czemu zanik prądu w obwodzie pierwotnym następuje szybciej, a w konsekwencji szybciej zmniejsza się pole magnetyczne.

Prąd wysokiego napięcia indukowany w uzwojeniu wtórnym cewki zapłonowej jest zamknięty następującą drogą: uzwojenie wtórne cewki zapłonowej - przewód wysokiego napięcia - zacisk środkowy pokrywy, styk środkowy 43, rezystor 44, styk zewnętrzny 45 wirnika, elektroda boczna pokrywy rozdzielacza - świeca zapłonowa - masa. Następnie prąd płynie obwodami równoległymi przez akumulator, przez prądnicę, przez wszystkie włączone odbiorniki do styków "30/1" i "15" wyłącznika zapłonu, a następnie do zacisku "+B" do uzwojenia wtórnego cewki zapłonowej.

Wysokie napięcie przyłożone do elektrody środkowej świecy zapłonowej powoduje rozerwanie szczeliny powietrznej między elektrodami, a iskra przeskakuje między nimi, zapalając mieszankę roboczą w cylindrze silnika.

Aby uzyskać maksymalną moc i sprawność silnika, zapłon mieszanki roboczej musi nastąpić nieco wcześniej, zanim tłok osiągnie GMP, tak aby spalanie zakończyło się, gdy wał korbowy obróci się o 10-15° po GMP, czyli wyładowanie iskry musi nastąpić z odpowiednim wyprzedzeniem.

Każda prędkość obrotowa silnika wymaga własnego kąta zapłonu. Gdy prędkość obrotowa wału korbowego spada, kąt wyprzedzenia zapłonu powinien się zmniejszyć, a gdy prędkość obrotowa wzrasta, powinien się zwiększyć. Pracę tę wykonuje odśrodkowy regulator czasu zapłonu. Gdy częstotliwość obrotów wału rozdzielacza wzrasta, ciężarki 14 obracają się względem osi pod wpływem siły odśrodkowej. Występy ciężarków opierają się o płytę czołową 23 i pokonując naprężenie sprężyn, obracają płytę podporową 13 wraz z krzywką wyłącznika 11 w kierunku obrotu wału rozdzielacza o kąt a. Krzywki krzywkowe otwierają styki przerywacza wcześniej, a kąt wyprzedzenia zapłonu ulega skróceniu. Gdy prędkość obrotowa wału maleje, siły odśrodkowe działające na obciążniki maleją, a sprężyny obracają płytkę nośną 13 z krzywką 11 w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu wału, tzn. kąt wyprzedzenia zapłonu maleje.